Mechanika gruntów 1
Kategorie geotechniczne posadowienia obiektów budowlanych
(Konspekt wg książki Budownictwo ogólne tom 3 praca zbiorowa pod kierunkiem dr. hab.inż. Lecha Licholai ARKADY 2008).
Analiza geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych
Ustala się je w celu uzyskania danych:
- dotyczących obiektu budowlanego i parametrów podłoża gruntowego,
- potrzebnych dla rozpoznania ewentualnych zagrożeń dla robót budowlanych,
- dla bezpiecznego i ekonomicznego zaprojektowania, wykonania i eksploatacji obiektu.
Zakres powyższych czynności zależy od zaliczenia obiektu do kategorii geotechnicznej. Zakres ten w razie potrzeby trzeba korygować w trakcie prac.
Wymagania bada laboratoryjnych i terenowych podaje norma EN 1997-2.
Dla określenia kategorii geotechnicznej budynku wg PN-B-02479;1998 wyróżnia się stopnie trudności warunków gruntowych, jak niżej:
Stopnie trudności warunków gruntowych
Stopień trudności warunków gruntowych |
Opis |
|---|---|
| Proste warunki gruntowe | - jednorodne genetycznie i litologicznie równoległe warstwy gruntów - brak warstw słabonośnych - poziom wody gruntowej poniżej projektowanego poziomu posadowienia - brak niekorzystnych zjawisk geologicznych |
| Złożone warunki gruntowe | - niejednorodne, nieciągłe warstwy, zmienne wykształcenie genetyczne i litologiczne - występowanie warstw słabonośnych - poziom wody gruntowej w poziomie lub powyżej projektowanego poziomu posadowienia - brak niekorzystnych zjawisk geologicznych (czynnych procesów geologicznych) |
| Skomplikowane warunki gruntowe | - występowanie niekorzystnych zjawisk geologicznych (zjawiska i formy krasowe, osuwiskowe, sufozyjne, szkody górnicze, centralne obszary delty rzek) - klif z oznakami abrazji |
Wyjaśnienia zwrotów i słów:
„warstwy jednorodne/niejednorodne litologicznie” – litologia = zbiór cech i właściwości skał obserwowany makroskopowo.
Sufozja = przemieszczanie drobnych cząstek gruntu w porach;
Abrazja = kruszenie, ścieranie, rozdrabnianie materiału skalnego, pochodzącego z niszczenia brzegu, przez ciągłe przesuwanie i przetaczanie przez fale materiału okruchowego.
Ustalenie kategorii geologicznej
Kategoria geotechniczna, która warunkuje potem przyjęcie odpowiedniej metody obliczeń projektowych i badań kontrolnych, zależy od trudności warunków gruntowych i od rodzaju obiektu budowlanego. Kategorię tę ustala się z rozpoznania materiałów archiwalnych, wizji lokalnych i danych o obiekcie budowlanym. Na tej podstawie sporządza się program badań geotechnicznych. Kategoria w trakcie badań, projektowania i wykonania obiektu może ulegać zmianie. Może być też taka sytuacja, że poszczególne części obiektu są zakwalifikowane do różnych kategorii.
Zgodnie z PN-EN 1997-1 wprowadza się 3 kategorie geotechniczne, co w skrócie scharakteryzowano poniżej.
kategoria obejmuje tylko małe i proste konstrukcje przy dobrych warunkach gruntowych. Wtedy stosuje się tylko jakościowe badania geotechniczne. Do takich obiektów należą przykładowo budynki jedno- lub dwukondygnacyjne, przy obciążeniu na słupy do 250 kN, a na ściany do 100 kN/m, na fundamentach bezpośrednich, palowych lub studniach; ściany oporowe i zabezpieczenia wykopów przy różnicy poziomów do 2 m; płytkie wykopy powyżej zwierciadła wody gruntowej i nasypy do 3 m wysokości.
Uznano, że w takich przypadkach można pominąć ryzyko niestateczności i przemieszczenia podłoża i zastosować rutynowe metody projektowania i wykonania fundamentu.
kategoria obejmuje typowe rodzaje konstrukcji i fundamentów, przy których nie ma szczególnego ryzyka oraz przy braku trudnych warunków gruntowych i obciążeniowych. W dokumentacji podawane są dane geotechniczne i analizy spełniające wymogi bezpieczeństwa. Przy tej kategorii stosuje się rutynowe metody badań terenowych i laboratoryjnych, takież projektowania i wykonawstwa.
Według podanych wyżej norm do tej kategorii zalicza się przykładowo nastepujące konstrukcje (lub ich częśći):
- standardowe konstrukcje posadowione bezpośrednio (także na płytach),
- fundamenty palowe,
- ściany oporowe powyżej jak w 1. Kategorii i inne utrzymujące grunt lub wodę,
- wykopy (głębsze niż wspomniane wyżej),
- filary i przyczółki mostowe oraz nabrzeża,
- nasypy i budowle ziemne większe niż w 1. Kategorii,
- nawierzchnie lotnisk,
- kotwy w gruncie,
- tunele w twardych, niespękanych skałach, niewymagające specjalnej szczelności lub innych warunków.
3. kategoria geotechniczna obejmuje wszystkie te przypadki które są pod względem obiektu jak i warunków gruntowych trudniejsze niż z podane w 1. lub 2. kategorii.
Do tej kategorii zalicz się przykładowo:
- konstrukcje duże lub nietypowe (rzadko występujące), wrażliwe na osiadanie,
- konstrukcje narażone na ryzyko, w nietypowych lub trudnych warunkach gruntowych lub obciążeniowych,
- konstrukcje o nadzwyczajnym ryzyku nawet przy dobrych warunkach,
- na obszarach sejsmicznych,
- konstrukcje gdzie może wystąpić niestateczność terenu (osuwiska, szkody górnicze), gdzie wymagane są specjalne badania i zabiegi.
Do 3. kategorii zalicza się zatem między innymi:
- budynki wysokie i o bardzo dużych obciążeniach,
- z wielokondygnacyjnymi podziemiami,
- zapory i budowle w warunkach dużych różnic ciśnienia wody,
- przejścia komunikacyjne pod drogami o dużym natężeniu ruchu,
- duże mosty, wiadukty, estakady,
- fundamenty maszyn o znacznym obciążeniu dynamicznym,
- skomplikowane konstrukcje nabrzeżne,
- obiekty stosujące niebezpieczne substancje chemiczne,
- głębokie wykopy w pobliżu budowli,
- konstrukcje osłonowe reaktorów jądrowych
- tunele w miękkich i spękanych skałach, obciążone wodami naporowymi lub wymagające szczelności.
Dalsze szczegóły dotyczące wykonywania badań geotechnicznych jak i wykonywania robót ziemnych wchodzą w zakres przedmiotu fundamentowania lub geotechniki.
* * *