SGGW

Katedra Geoinżynierii

Zakład Geotechniki

Praca projektowa nr 2

Projekt fundamentów szczelinowych.

Budownictwo

Rok 3 Gr. 1

Dane projektowe.

• Długość fundamentu szczelinowego
  

• Wartość siły obciążającej fundament szczelinowy
  

Określenie parametrów geotechnicznych podłoża.

Tabela 1. Zestawienie parametrów geotechnicznych.
Warstwa	Rodzaj gruntu	Stopień zagęszczenia	Stopień plastyczności	Wartość charakterystyczna			Wartość obliczeniowa
1	Piasek gruboziarnisty	0,35		1,70	32,00	0,00	1,53	28,80	0,00
2	Piasek gliniasty		0,60	2,05	8,50	8,00	1,85	7,65	7,20
3	Piasek średnioziarnisty	0,60		1,85	33,50	0,00	1,67	30,15	0,00
4	Piasek pylasty	0,67		1,75	31,50	0,00	1,58	28,35	0,00

Warunek I stanu granicznego.

gdzie:

Q_f - opór graniczny podłoża

m - współczynnik warunków pracy ( w tym przypadku m = 0,9 )

Q_r - obliczeniowa wartość obciążenia

n - współczynnik obciążenia

Q_n - obciążenie charakterystyczne

Graniczny opór podłoża oblicza się wg równania:

Q_f1 - opór graniczny podłoża w poziomie posadowienia

Q_f2 - opór graniczny wynikający z sił tarcia pomiędzy fundamentem a otaczającym go gruntem

Dla ścianek o podstawie prostokątnej Q_f1 można obliczać ze wzoru:

gdzie:

L - długość fundamentu [m]

B - szerokość fundamentu [m]

D - głębokość posadowienia, tzn. zagłębienie podstawy fundamentu poniżej najniższego przylegającego naziomu [m]

D`- wartość przyjmowana jako:

k - współczynnik równy 0,25 dla gruntów spoistych skonsolidowanych oraz 0,15 dla gruntów niespoistych i gruntów spoistych nieskonsolidowanych

c_u^(r) - spójność gruntu zalegającego pod stopą ścianki

γ_D^(r) - ciężar objętościowy ( z uwzględnieniem wyporu wody ) gruntu zalegającego powyżej poziomów D, D`

γ_B^(r) - ciężar j.w. dla gruntu zalegającego poniżej poziomu D

N_C, N_D, N_B - współczynniki przyjmowane w zależności wartości kąta tarcia wewnętrznego φ_u^(r)

Wartość oporu Q_f2 nożna obliczać ze wzoru:

gdzie:

t_i - obliczeniowa wartość oporu tarcia na powierzchniach bocznych fundamentu w i-tej warstwie gruntu.

Ω_i - powierzchnia ścian fundamentu w obrębie i-tej warstwy gruntu.

Przypadek 1- grunt po obu stronach ściany. - I stan graniczny

Długość fundamentu L = 25 m

Założono grubość ściany B = 0,8 m

Obciążenie pionowe Q_n = 910 kN/m

Dla gruntów niespoistych k =0,15

c_u^(r) = 0 -> pod stopą ścianki jest grunt niespoisty

γ_B^(r) = 15,8 kN/m³

Dla φ_u^(r) = 28,35 odczytano N_C = 25,5, N_D = 14,9, N_B = 6,20

D = 6,60 m < 10B = 8,0m

Wartość oporu Q_f2 :

Ω_i - powierzchnia ścian fundamentu w obrębie i-tej warstwy gruntu.

Ω_i = (2·B + 2·L) · h_i h_i - miąższość i-tej warstwy gruntu

Głębokość [m]	Rodzaj gruntu	Wartość oporu tarcia ti [kN/m^2]
0,75	piasek gruby	18,75
2,80	piasek pylasty	32,00
5,35	piasek średni	52,00

Ω_i = (2·B + 2·L) · h_i = (2·0,80 + 2·25) ·h_i = 51,60 · h_i

Q_n = 910 kN/m · 25 m = 22750,0 kN

Q_r = 1,2 · Q_n = 1,2 · 22750,0 = 27300,0 kN

Warunek I stanu granicznego:

warunek spełniony

Warunek II stanu granicznego dla ścianki szczelinowej z gruntem po obu jej stronach.

Poszczególne rodzaje naprężeń występujących w podłożu potrzebne do wyznaczenia osiadań wyznacza się z następujących wzorów:

- naprężenia pierwotne pochodzące od ciężaru warstw gruntowych

- odprężenie powstałe w wyniku wykonania wykopu do głębokości B, na której istniały przed jego wykonaniem naprężenia pierwotne σ_zρB

η_s - współczynnik zależny od wymiarów i kształtu wykopu

- naprężenia minimalne

- naprężenia od obciążenia budowlą

σ_zs- naprężenia wtórne

σ_zd- naprężenia dodatkowe

σ_zq- naprężenia od obciążenia

q - naprężenia na grunt w podstawie fundamentu

- naprężenie całkowite

Osiadanie s_i warstwy podłoża o grubości h_i oblicza się według wzorów:

- osiadanie wtórne danej warstwy

- osiadanie pierwotne danej warstwy

Podłoże gruntowe do liczenia osiadań należy podzielić na jednorodne warstwy o miąższości h ≤ 0,5B i nie większy niż 2,0m

Sumowanie osiadań poszczególnych warstw należy przeprowadzać do głębokości z_max, na której jest spełniony warunek:

β - wskażnik skonsolidowania odczytano z tabeli wartości parametrów zależnych od rodzaju gruntu z PN-81/B-03020

Dla piasku drobnego o I_D = 0,40, moduł ściśliwości pierwotnej M_o = 85000 kPa

Dla piasku drobnego β = 0,80

Naprężenie pierwotne pochodzące od ciężaru wyżej położonych warstw gruntowych na poziomie h = - 6,60 m wynosi:

Q_n = 910 kN/m

Dla części ścianki szczelinowej o wym. B = 0,8 m, L = 1,0 m L : B = 1,25 0,5B = 0,4 m

Rzędna terenu	γ	hi	σzr=∑γi∙hi	z	z/B	η=f(L/B;z/B)	σzr=η∙σzr	σz min=σzγ-σzs	σzq=η∙q	σzd =σzq	σzdi	Moi	si`	si
		[kN/m^3]	[m]	[kPa]	[m]			[kPa]	[kPa]	[kPa]	[kPa]	[kPa]	[kPa]	[cm]	[cm]
-6,60		0,00	125,05	0,00		1	125,05		1137,50	1137,50		85000
-7,00	17,0	0,40	131,85	0,40	0,50	0,62	77,53	54,32	705,25	705,25	921,38			0,434	0,434
-7,40	17,0	0,40	138,65	0,80	1,00	0,31	38,77	99,88	352,63	352,63	528,94			0,249	0,249
-7,80	17,0	0,40	145,45	1,20	1,50	0,18	22,51	122,94	204,75	204,75	278,69			0,131	0,131
-8,20	17,0	0,40	152,25	1,60	2,00	0,12	15,01	137,24	136,50	136,50	170,63			0,080	0,080
-8,60	17,0	0,40	159,05	2,00	2,50	0,09	11,25	147,80	102,38	102,38	119,44			0,056	0,056
-9,00	17,0	0,40	165,85	2,40	3,00	0,08	10,00	155,85	91,00	91,00	96,69			0,046	0,046
-9,40	17,0	0,40	172,65	2,80	3,50	0,06	7,50	165,15	68,25	68,25	79,63			0,037	0,037
-9,80	17,0	0,40	179,45	2,80	3,50	0,05	6,25	173,20	56,88	56,88	62,56			0,029	0,029
-10,20	17,0	0,40	186,25	2,80	3,50	0,04	5,00	181,25	45,50	45,50	51,19			0,024	0,024
													Σ	1,087

warunek spełniony

Przypadek 2- grunt po prawej stronie ściany. - I stan graniczny

Długość fundamentu L = 25m

Założono grubość ściany B = 0,8 m

Obciążenie pionowe Q_n = 910 kN/m

Dla gruntów niespoistych k = 0,15

c_u^(r) = 0 -> pod stopą ścianki jest grunt niespoisty

γ_B^(r) = 15,8 kN/m³

Dla φ_u^(r) = 28,35 odczytano N_C = 25,5, N_D = 14,9, N_B = 6,20

D = 5,0 m ≤ 10B = 8,0m

D` = D = 5,0 m

Wartość oporu Q_f2 :

Ω_i - powierzchnia ścian fundamentu w obrębie i-tej warstwy gruntu.

Ω_i = (2·B + 2·L) · h_i h_i - miąższość i-tej warstwy gruntu

Głębokość [m]	Rodzaj gruntu	Wartość oporu tarcia ti [kN/m^2]
9,10	piasek pylasty	46,00

Ω_i = (2·B + 2·L) · h_i = (2·0,80 + 2·25) ·h_i = 51,60 · h_i

Q_n = 910 kN/m · 25 m = 22750,0 kN

Q_r = 1,2 · Q_n = 1,2 · 22750,0 = 27300,0 kN

Warunek I stanu granicznego:

warunek spełniony

Ogólny wzór na parcie czynne e_a :

Ogólny wzór na parcie bierne e_p :

Wartości parcia czynnego w charakterystycznych punktach:

dla h = 1,50 m

dla h = 1,50 + 2,60 = 4,10 m

dla h = 1,50 + 2,60 + 2,50 = 6,60 m

dla h = 1,50 + 2,60 + 2,50 + 5,00 = 11,60 m

Wartości parcia biernego:

dla h = 5,00 m

Wielkość siły w kotwie na 1m A_p = 88,91 kN

Głębokość wbicia k

k = a + 1,2 · t = 0,616 + 1,2 · 2,384 = 3,48 m M_max = m · H_o = 2,023 · 60 = 121,38 kN

Tabela 3. Wypadkowa parcia i odporu
Numer paska i	hi paska	ei	ei+1	ei+ei+1	0,5h(ei+ei+1) parcie odpór
	[m]	[kPa]			[kN^-1]
1	0,500	0,00	2,61	2,61	0,65
2	0,500	2,61	5,23	7,84	1,96
3	0,500	5,23	7,84	13,07	3,27
4	0,500	5,15	12,92	18,07	4,52
5	0,500	12,92	20,49	33,41	8,35
6	0,500	20,49	28,06	48,55	12,14
7	0,500	28,06	35,63	63,69	15,92
8	0,600	35,63	44,72	80,35	24,11
9	0,500	22,97	25,60	48,57	12,14
10	0,500	25,60	28,22	53,82	13,46
11	0,500	28,22	30,85	33,47	8,37
12	0,500	30,85	33,47	64,32	16,08
13	0,500	33,47	36,10	69,57	17,39
14	0,616	39,22	0,00	39,22	12,08
15	1,384	0,00	88,05	88,05		60,93
16	1,000	88,05	151,70	239,75		119,88
17	1,000	151,70	215,35	367,05		183,53
18	1,000	215,35	278,99	494,34		247,17

9

---