Politechnika Wrocławska

Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego

Instytut Geotechniki i Hydrotechniki

Zakład Geomechaniki i Budownictwa Podziemnego

Studia Stacjonarne

Mechanika Gruntów

Ćwiczenie projektowe nr 1

Obliczenie osiadania punktu A fundamentu

Rok studiów 2 Opracowała:

Semestr 4 Ewelina Butyńska

Rok akademicki 2012/2013 nr 191240

Prowadzący: Dr inż. Maciej Hawrysz

1. Cel i zakres ćwiczenia

Cel ćwiczenia

Określenie osiadania punktu środkowego wskazanego fundamentu metodą analogu endometrycznego oraz sprawdzenie warunku stanu granicznego użytkowalności SLS projektowanego posadowienia zgodnie z Eurokodem 7.

Zakres ćwiczenia:

• opis obiektu i jego konstrukcji, klasyfikacja geotechniczna;

• charakterystyka warunków gruntowo – wodnych;

• określenie stopnia złożoności warunków geotechnicznych i określenie kategorii geotechnicznej;

• ustalenie wyprowadzonych wartości parametrów geotechnicznych;

• niezbędne założenia teoretyczne;

• obliczenia i wykresy składowych pionowych naprężeń pierwotnych i od poszczególnych fundamentów;

• obliczenie wielkości osiadań fundamentu;

• sprawdzenie warunku stanu granicznego użytkowalności SLS.

Warstwy gruntu:

• 1 G_∏ - glina pylasta

• 2 Ps – piasek średni

• 3 Gz – glina zwięzła

• 4 I_∏ - ił pylasty

Klasyfikacja Geotechniczna

Obiekt został zaklasyfikowany do II Kategorii Geotechnicznej

1. Warunki gruntowo-wodne

Teren planowanej inwestycji znajduje się w Niedźwiedzicy. Dla terenu inwestycji przeprowadzone zostały badania polowe i laboratoryjne gruntów podłoża, dzięki którym uzyskano dane na temat warstw geotechnicznych oraz parametrów geotechnicznych, które wykorzystano do obliczenia parametrów dodatkowych. Badania wskazują, że na terenie inwestycji występują proste warunki gruntowe, a poziom wody gruntowej występuje 1,5 m poniżej poziomu posadowienia, na głębokości 4 m od poziomu terenu.

1. Założenia do wyznaczenia osiadań

• podłoże budowlane stanowi półprzestrzeń liniowo – sprężystą

• podłoże osiada w jednym kierunku

• do wyznaczania osiadań (scałkowanych odkształceń) korzysta się z enometrycznych modułów ściśliwości charakteryzujących grunt przemieszczający się w jednym kierunku

• osiadanie średnie końcowe jest równe sumie osiadań warstw gruntowych do głębokości tzw. strefy aktywnej

1. Wyznaczenie wartości naprężeń σ_z w podłożu

		hi	IL	ID	IC	ρS	ρ	Wn
		[m]	[-]	[-]	[-]	[t/m3]	[t/m3]	[%]
1	saclSi	2	0,15		0,85	2,68	1,9	32
2	Msa	4		0,56		2,65	2,0	22
3	sasiCl	2,5	0,4		0,6	2,69	1,9	35
4	siCl	∞	0,05		0,95	2,75	1,7	50
		hi	ρd	n	e	Wsat	Sr
		[m]	[t/m3]	[-]	[-]	[%]	[-]
1	saclSi	2	1,44	0,46	0,862	32,16	0,995
2	Msa	4	1,64	0,38	0,617	23,26	0,946
3	sasiCl	2,5	0,74	0,72	2,632	97,83	0,358
4	siCl	∞	1,13	0,59	1,426	51,87	0,964
		hi	γs	γ	γd	γ’	γsat
		[m]	[kN/m3]	[kN/m3]	[kN/m3]	[kN/m3]	[kN/m3]
1	saclSi	2	26,29	18,6	14,12	8,75	18,75
2	Msa	4	26,00	19,6	16,08	9,90	19,90
3	sasiCl	2,5	26,39	9,8	7,27	8,67	14,51
4	siCl	∞	26,98	16,7	11,12	7,08	17,00

1. Naprężenia od ciężaru własnego gruntu na granicach warstw gruntu

$\sigma_{\text{zρ}} = \sum_{i = 1}^{n}{\gamma\ \bullet h_{i}}$

$u = \sum_{k = 1}^{m}{\gamma_{w} \bullet h_{k}}$

1. Naprężenia efektywne

σ’_zϒ = σ_zϒ – u

u = 9,81⋅h, gdzie h – wysokość słupa ciśnienia

Warstwa	z	hi	ϒ	σzρ	u	σ'zρ
saclSi	0	0	18,64	0,000	0,00	0,000
	1	1	18,64	18,639	0,00	18,639
	2	1	18,64	37,278	0,00	37,278
Msa	2,5	0,5	19,62	47,088	0,00	47,088
	3,5	1	19,62	66,708	0,00	66,708
	4	0,5	19,62	76,518	0,00	76,518
	4,5	0,5	19,62	86,328	4,91	81,423
	5	0,5	19,62	96,138	9,81	86,328
	6	1	19,62	115,758	19,62	96,138
sasiCl	6,5	0,5	18,64	125,078	24,53	100,553
	7	0,5	18,64	134,398	29,43	104,968
	7,5	0,5	18,64	143,718	34,34	109,383
	8	0,5	18,64	153,038	39,24	113,798
	8,5	0,5	18,64	162,358	44,15	118,213
siCl	9	0,5	16,68	170,698	49,05	121,648
	10	1	16,68	187,378	58,86	128,518
	10,5	0,5	16,68	195,718	63,77	131,953

Wykres naprężeń pierwotnych i wtórnych

Metoda punktów narożnych

Normogram do wyznaczania współczynnika η

Prostokąt I B=7,5m L=9m L/B=1,2

Prostokąt II B=7,5m L=21m L/B=2,8

Prostokąt III B=7,m L=9m L/B=1,2

Prostokąt IV B=7,5m L=21m L/B=2,8

	Prostokąt I,III	Prostokąt II,IV
z*	z*/B	L/B	η	z*/B
0	0,000	1,2	0,25	0,000
1	0,133	1,2	0,25	0,133
1,5	0,267	1,2	0,24	0,267
2	0,333	1,2	0,20	0,333
2,5	0,467	1,2	0,19	0,467
3,5	0,533	1,2	0,16	0,533
4	0,600	1,2	0,16	0,600
4,5	0,667	1,2	0,14	0,667
5	0,800	1,2	0,11	0,800
5,5	0,867	1,2	0,10	0,867
6	0,933	1,2	0,10	0,933
6,5	1,000	1,2	0,09	1,000
7,5	1,067	1,2	0,08	1,067
8	1,133	1,2	0,06	1,133

Naprężenia od obciążenia q1 = 250kPa

z	z/B	L/B	η	σzql
0	0,000	1	1	250
1	0,083	1	0,98	245
1,5	0,125	1	0,95	237,5
2	0,167	1	0,91	227,5
2,5	0,208	1	0,84	210
3,5	0,292	1	0,8	200
4	0,333	1	0,73	182,5
4,5	0,375	1	0,7	175
5	0,417	1	0,65	162,5
5,5	0,458	1	0,58	145
6	0,500	1	0,55	137,5
6,5	0,542	1	0,5	125
7,5	0,625	1	0,45	112,5
8	0,667	1	0,42	105

Naprężenia od q=350kPa

Prostokąt I+II,III+IV L=18 B=4,5 L/B=4

Prostokąt II,IV L=6 B=4,5 L/B=1,33

Prostokąt I+II,III+IV	Prostokąt II,IV
z*	z/B	L/B
0	0,000	4,000
1	0,222	4,000
1,5	0,333	4,000
2	0,444	4,000
2,5	0,556	4,000
3,5	0,778	4,000
4	0,889	4,000
4,5	1,000	4,000
5	1,111	4,000
5,5	1,222	4,000
6	1,333	4,000
6,5	1,444	4,000
7,5	1,667	4,000
8	1,778	4,000

Naprężenia całkowite

z*	σzql	σzqlI	σzq
0	250	0	250
1	245	3,5	248,5
1,5	237,5	3,5	241
2	227,5	7	234,5
2,5	210	9,1	219,1
3,5	200	10,5	210,5
4	182,5	11,2	193,7
4,5	175	12,6	187,6
5	162,5	14	176,5
5,5	145	10,5	155,5
6	137,5	10,5	148
6,5	125	8,4	133,4
7,5	112,5	7	119,5
8	105	3,5	108,5

Rozkład naprężeń wtórnych i dodatkowych

z*	σzq	σzϒ	σzd
0	250	47,088	202,912
1	248,5	46,146	202,354
1,5	241	43,792	197,208
2	234,5	39,789	194,711
2,5	219,1	37,435	181,665
3,5	210,5	33,903	176,597
4	193,7	31,643	162,057
4,5	187,6	29,195	158,405
5	176,5	25,428	151,072
5,5	155,5	23,073	132,427
6	140,5	22,131	118,369
6,5	120,9	20,012	100,888
7,5	104,5	18,835	85,665
8	91	15,068	75,932

Obliczenia osiadań

S_i = S_i^’+S_i^’’

z	z*	hi	σzd	Mo	S'	σzϒ	M	S''	S
2,5	0	0,5	202,912	105000	0,0010	47,088	143980	0,0002	0,0011
3,5	1	1	202,354	105000	0,0019	46,146	143980	0,0003	0,0022
4	1,5	0,5	197,208	105000	0,0009	43,792	143980	0,0002	0,0011
4,5	2	0,5	194,711	105000	0,0009	39,789	143980	0,0001	0,0011
5	2,5	0,5	181,665	105000	0,0009	37,435	143980	0,0001	0,0010
6	3,5	1	176,597	25000	0,0071	33,903	56565	0,0006	0,0077
6,5	4	0,5	162,057	25000	0,0032	31,643	56565	0,0003	0,0035
7	4,5	0,5	158,405	25000	0,0032	29,195	56565	0,0003	0,0034
7,5	5	0,5	151,072	25000	0,0030	25,428	56565	0,0002	0,0032
8	5,5	0,5	132,427	55000	0,0012	23,073	61658	0,0002	0,0014
8,5	6	0,5	118,369	55000	0,0011	22,131	61658	0,0002	0,0013
9	6,5	0,5	100,888	55000	0,0009	20,012	61658	0,0002	0,0011
10	7,5	1	85,665	55000	0,0016	18,835	61658	0,0003	0,0019
10,5	8	0,5	75,932	55000	0,0007	15,068	61658	0,0001	0,0008
				razem	0,028		razem	0,0032	0,0308
								razem [cm]	3,08

Suma osiadań wynosi 3,08cm<Sdop=7cm

Głębokość strefy aktywnej

σ_zϒ < 0,2*σ’_zρ

z_max =

Wnioski:

Duże znaczenie dla osiadania gruntu ma warstwa pierwsza, w tym przypadku glina pylasta, która ma bardzo wysoką wilgotność. Posadowienie budynku jest możliwe po uprzednim wzmocnieniu gruntu.