1. Wymienić i opisać czynniki mające wpływ na dobór głębokości posadowienia fundamentów bezpośrednich.

Decydującymi czynnikami wpływającymi na dobór głębokości posadowienia są: głębokość przemarzania gruntów oraz nośność i ściśliwość podłoża, a przy podporach mostowych głębokość spodziewanego rozmycia dna rzeki. Wpływ tych czynników na głębokość posadowienia zależy od rodzaju gruntów i ich geologicznego pochodzenia. Do tego należy dodać wymagania użytkowe stawiane przez specyfikację budowanego obiektu.

2. Opisać niekorzystne zjawiska w gruncie związane z obecnością i przepływem wody gruntowej.

W przypadku posadowienia fundamentu poniżej poziomu zwierciadła wody zachodzi konieczność sztucznego obniżenia jej poziomu lub wykonania robót pod wodą. Za równo jedno jak i drugie podnosi koszt wykonawstwa i utrudnia wykonanie robót. Należy również wziąć pod uwagę wpływ pompowania wody bezpośrednio z dołu na zmianę struktury gruntu, a w konsekwencji na jego nośność i ściśliwość. Przy pompowaniu wody z wykopu wytwarza się ruch wody w kierunku dołu fundamentowego. Zjawisko to może powodować porywanie drobnych cząstek gruntu, może to wpływać na zwiększenie porowatości i ściśliwości gruntu, od której zależy osiadanie budowli.

3. Czym spowodowane może być tarcie negatywne gruntu na pobocznice pali fundamentowych?

Negatywne tarcie na pobocznicy powstaje w wyniku osiadania gruntu wokół pala. Grunt podlegający odkształceniu wokół pala pociąga pal ku dołowi, obniżając tym samym jego nośność. W przypadkach ekstremalnych, oddziaływanie to może całkowicie wyeliminować tarcie na pobocznicy pala. W takim wypadku, pal opiera się tylko na podłożu sprężystym pod podstawą.

4. Opisać zasady odwadniania konstrukcji oporowych.

Odwodnienia konstrukcji oporowych wykonuje się wg normy PN-83 B-03010.

Odwodnienie w czasie wykonywania ściany oporowej. Odwodnienie tymczasowe należy zaprojektować w ten sposób, żeby nastąpiło prawidłowe odprowadzenie wód powierzchniowych i gruntowych bez pogarszania stanu gruntu przyjętego w obliczeniach statycznych ściany oporowej. Jako odwodnienie powierzchniowe zaleca się stosowanie rowów opaskowych lub ciągów drenarskich. Przy pompowaniu wody z wykopu należy sprawdzić, czy ciśnienie spływowe nie naruszy stateczności skarpy i dna wykopu.

Odwodnienie stałe. System odwodnienia powierzchniowego powinien zabezpieczyć przed powstaniem obszarów bezodpływowych. Dla odwodnienia powierzchniowego zaleca sie stosowanie spadków powierzchni terenu, nawierzchni szczelnych, rowków i kanalików odprowadzających wodę oraz zbieraczy mułu. Jeżeli nie stosuję się nawierzchni szczelnej, spadek powierzchni teren powyżej ściany oporowej powinien wynosić co najmniej 1%, a w pasie o szerokości 1,5m przylegającym do ściany co najmniej 3%. System odwodnienia zasypu powinien zabezpieczać przed wpływem niekorzystnego parcia wód gruntowych, powstawaniem w gruncie nadmiernego ciśnienia wody w porach gruntu, nadmiernym parciem na ścianę oporową wywieranym przez soczewki zamarzające wody gruntowej lub ciśnieniem pęcznienia gruntu. Do odwodnienia zasypu zaleca się stosowanie warstw filtracyjnych, ciągów rurek drenarskich lub włókniny, otworów odpływowych przechodzących przez ścianę oporową oraz warstw nie przepuszczalnych.

5. Opisać rodzaje i sposoby wprowadzania w grunt pali przemieszczeniowych.

Pal przemieszczeniowy – zagłębiany w grunt (metodą wbijania, wibrowania, wciskania, wkręcania lub kombinacji tych metod) bez wiercenia lub usuwania urobku, z wyjątkiem zabiegów ograniczających wysadzinę, drgania, usuwania przeszkód lub ułatwiania zagłębiania.

Wbijanie pali - Do wbijania pali służą kafary zaopatrzone w młoty uderzające w głowicę pala. Zasadniczą część kafara stanowią strzały kierujące, które służą do utrzymania pala w pozycji pionowej lub pochyłej - w razie wbijania pali skośnych. Stanowią one jednocześnie prowadnicę młoda uderzającego w głowicę pala. Kafary są zaopatrzone w odpowiednia urządzenia służące do podnoszenia pali i młota oraz mają źródło energii np. kocioł parowy, sprężarkę, silnik spalinowy itp., w zależności od rodzaju stosowanego młota.

Rodzaje młotów:

• podwieszone (spadowe)

• udarowe, powietrzne lub parowe(pojedynczego działania)

• częstotliwe(podwójnego działania)

Wpłukiwanie pali - Wpłukiwanie pala polega na doprowadzeniu do jego ostrza strumienia wody pod ciśnieniem. Grunt pod działaniem strumienia wody rozluźnia się na głębokość 30-40cm w takim stopniu, że pal pod własnym ciężarem postawionego na nim młota wchodzi w grunt praktycznie bez pobijania. Wpłukiwanie należy stosować przede wszystkim w gruntach sypkich, w których po zakończeniu wpłukiwania odtwarza się z powrotem struktura gruntu. W gruntach spoistych tego powrotnego zjawiska nie ma i nośność pala na skutek tego jest mniejsza. W praktyce zagłębianie pali za pomocą wpłukiwanie przerywa się nieco przed dojściem pala do projektowanego poziomu i ostatni odcinek (ok. 1m) wbija się młotem. Wpłukiwanie można stosować z jednoczesnym lekkim pobijaniem. Wpłukiwanie znacznie ułatwia zagłębianie pali w grunt i przez to pozwala na stosowanie mniejszych młotów. Głowice pali nie ulegają rozbiciu a wstrząsy, które mogą ujemnie działać na sąsiednie budowle, są znacznie mniejsze. Doprowadzenie strumienia wody do ostrza pala musi być podwójne, symetryczne w stosunku do osi pala, ponieważ przy jednostronnym podmyciu następuje ucieczka pala w bok.

Pogrążanie pali za pomocą wibratorów - Doświadczenia wykazały, że w skutek drgań przekazanych przez wibrator na pal i grunt, zamocowany na głowicy pala, zmniejsza się w dużym stopniu opór gruntu przy zagłębianiu pala. Ciężar własny pala łącznie z ciężarem ustawionego na nim wibratora zupełnie wystarcza do wprowadzenia pala w grunt. To samo można powiedzieć w odniesieniu do kolumn wykonywanych z rur. Grunt pod wpływem wibracji upodabnia się do gęstej cieczy, wykazującej mały opór przy zanurzaniu w nim pala. W gruntach spoistych wpływ wibracji powoduje zmniejszenie nośności pala w porównaniu z nośnością uzyskaną przy wbijaniu. Odwrotnie w gruntach sypkich wibracja powoduję zagęszczenie gruntu i wpływa na zwiększenie nośności.

Wkręcanie pali w grunt - Sposób ten może być stosowany przy palach stalowych i żelbetowych, zaopatrzonych u dołu w zakończenie stalowe lub żeliwne w formie gwintu. Średnica łopatek gwintu może sięgać do 2,5m, lecz nie powinna przekroczyć 4 średnic pala. Poszerzona stopa pala wpływa na zwiększenie jego nośności przy doprowadzeniu pala do dobrych gruntów. Pale wkręcane są najbardziej odpowiednie w przypadku gruntów słabych zalegających na dobrym podłożu. Wkręcanie pala powoduje naruszenie struktury gruntu dookoła niego i w konsekwencji zmniejszanie jego nośności na skutek zmniejszenia tarcia na pobocznicy pala. W gruntach sypkich nawodnionych po pewnym czasie następuje ponowne zassanie się gruntu i wytworzenie sił tarcia na powierzchni pala.

6. Opisać technologie wykonywania pali wielkośrednicowych.

Pale o średnicach 0,9-2,00m osiągają nośność 3-6 MN(Mega Niuton) i mogą sięgać do głębokości 50 m

W pierwszym okresie pale takie rozpoczęto wykonywać jako kolumny oparte na stropie skał. Pracowały one wtedy jako pale-słupy. Teraz już wykonuję się je również jako zawieszone, a w celu zwiększenia ich nośności często stosuję sie poszerzane stopy.

Klasyfikacja:

• Pale wykonywane w otworach wiertniczych z betonu zbrojonego pod osłoną rury obsadowej.

• Pale jak wyżej lecz bez rury obsadowej z zastosowaniem zawiesiny iłowej

• Pale z elementów prefabrykowanych montowanych w uprzednio wykonanych otworach wiertniczych

• Pale z powłok cienkościennych pogrążanych w grunt za pomocą wibromłotów.

Pale te pracują jako pale słupy lub jako pale zawieszone.

7. Opisać technologie wykonywania pali Atlas i Omega.

Pale Atlas - Pale wkręcane, wyposażone w specjalną końcówkę śrubową z traconym ostrzem.

Proces formowania pali Atlas przebiega w 4 etapach:

• Ustawienie głowicy w osi przyszłego pala.

• Wkręcenie w grunt rurowej żerdzi z głowicą rozpychającą grunt i traconym ostrzem.

• Wprowadzenie zbrojenia pala do wnętrza żerdzi;.

• Wypełnienie wnętrza żerdzi i górnego leja zasypowego betonem, a następnie wykręcenie żerdzi i wypełnienie otworu po głowicy betonem (ruch obrotowy żerdzi jest tak dopasowany do ruchu pionowego, aby głowica formowała w gruncie pobocznicę pala o kształcie przypominającym gwint).

Zalety pali Atlas:

• wykonawstwo pala bez wydobywania gruntu, z jednoczesnym przemieszczaniem

• gruntu na boki podczas wkręcania ostrza;

• ciągły, bardzo pewny proces betonowania trzonu pala, przy stałym ciśnieniu betonu;

• ułatwiony sposób wprowadzania zbrojenia, nawet na znaczną głębokość;

• uzyskiwanie podwyższonej nośności pali na skutek zagęszczania się gruntu wzdłuż

• pobocznicy podczas wkręcania świdra i pod podstawą w wyniku pionowego docisku

• oraz podawania mieszanki betonowej pod ciśnieniem;

• mobilizacja pełnej nośności pala przy niewielkich osiadaniach.

Trzon pala ATLAS geometrycznie przypominający gwint, opisywany jest

dwoma parametrami: średnicą wewnętrzną D_c oraz zewnętrzną D_f. Pale ATLAS mogą być

wykonywane w zakresie pięciu różnych średnic: 36/53 cm; 41/61 cm; 46/67 cm; 51/72 cm i

56/81 cm oraz długościach do 30,0 m

Pale OMEGA

Są to następne pale z grupy pali wkręcanych i posiadają podobną technologie wykonania. Wszystko sie rozpoczyna od wkręcenia w grunt rurowej żerdzi, która posiada specjalna głowicę, która ma za zadanie rozepchnąć grunt wewnątrz odwiertu i zrobić miejsce na pal. Po tym zabiegu następuje wprowadzenie zbrojenia do wnętrza żerdzi. Późnie do żerdzi wprowadza się pod ciśnieniem mieszankę betonową, która ma odpowiednią konsystencję. Wszystko to jest możliwe dzięki przewodowi, który się podłącza. Następnie następuje wyjęcie żerdzi z odwiertu i wypełnienie go betonem i pozostawienie zbrojenia w środku. Trzeba zaznaczyć że kierunek wiercenia sie nie zmienia dlatego, te pale nie maja takiego modelu pobocznicy jak w przypadku pali Atlas. Co zmniejsza ich nośność. Technologia wykonania jest podobna, a więc Praca jaką trzeba włożyć jest też taka sama. Stosuje się je w takich samych gruntach jak pale Atlas, a więc spoiste i niespoiste o zagęszczeniu do około 0.7. Stosuje się je w terenie zabudowanym.

8. Opisać technologie wykonywania pali Franki i CFA.

Pale franki - Wykonane w rurze obsadowej, która wprowadza się w grunt poprzez wbijanie tzw. "korka betonowego" uformowanego u samego spodu rury. Na powierzchni gruntu w miejscu wykonania pala przy kafarze specjalnego typu ustawia się pionowo rurę D = 406 - 508 mm. Na dno rury wsypuję się pierwszą porcję tkz. suchej mieszanki betonowej ( o małej zawartości wody), o wyrskości 2-3D. Pod uderzeniami młota (bijak o masie 2,5-3t) w rurze tworzy się korek mocno związany przez tarcie z rurą obsadową. Zwiększająca się w miarę ubijania mieszanki siła tarcia na styku rura-mieszanka betonowa powoduję przekroczenie oporu zewnętrznego na styku rura-grunt, rozpoczynając proces zagłębiania się korka wraz z rurą obsadową. Wskutek zagęszczenia mieszanki i częściowego wybijania jej z rury objętość korka zmniejsza się. Z tego względu niezbędne jest dosypywanie mieszanki w takiej ilości, aby korek sięgał przynajmniej na wysokość równą średnicy rury D ponad jej dolną krawędź.

Doprowadzamy w ten sposób rurę na projektowaną głębokość. Po zakończeniu pogrążania rury liny luźno połączone z jej uchwytami napina się tak aby dalszy ruch rury był niemożliwy i wystąpiły warunki do formowania stopy pala, przez wybijanie korka betonowego. W miarę wybijania korka należy stale podawać mieszankę betonową, aby korek sięgał zawsze na wysokość równą średnicy rury D ponad jej dolną krawędź. Formowanie stopy trwa do momentu gdy grunt poddaje się pod wpływem wbijanej w podłoże mieszanki. W chwili gdy grunt przestaję ulegać zagęszczeniu i odbija się sprężyście od korka można rozpocząć formowanie trzona pala. Do rury wsypuję sie porcjami mieszankę betonową do wysokości około 2D i mocno ubija, stopniowo podnosząc rurę obsadową. Pale Franki wykonywane są jako pale zbrojone. Po wykonaniu stopy gotowe zbrojenie wkłada się do rury.

Pale CFA(Continuous Flight Auger) - Czyli pale Formowane Świdrem Ciągłym,

Etapy wykonania pala:

• Najechanie maszyny na wcześniej przygotowaną utwardzoną platformę roboczą oraz ustawienie ciągłego świdra ślimakowego w osi wykonywanego otworu

• Rozpoczęcie wiercenia – świder wykonuje ruch obrotowy i jest jednocześnie wwiercany w grunt, który jest wynoszony na powierzchnię terenu w postaci zwiercin

• Dowiercenie do projektowanej głębokości

• Zabetonowanie pala – podczas wyciągania świdra beton jest podawany przez przewód rdzeniowy, pod ciśnieniem, co zapewnia uzyskanie dobrego kontaktu z gruntem na pobocznicy pala. Świder należy podnosić bez obrotu. Ciśnienie mieszanki należy tak dobrać, alby przy uwzględnieniu współczynnika bezpieczeństwa było wyższe niż łączne parcie gruntu i wody. Specjalnie dobrana mieszanka betonowa powinna być tak dobrana aby całkowicie wypełniać przestrzeń pod świdrem.

• Ułożenie zbrojenia w postaci kosza zbrojeniowego lub kształtownika stalowego. Pogrążanie zbrojenia następuje bezpośrednio po wypełnieniu otworu mieszanką betonową.

Zalety Pali CFA:

Do zalet tego rodzaju pali należy zaliczyć dużą wydajność (krótki czas ich wiercenia, ok. 15-30minut). Technologia ta jest stosunkowo tania w wykonaniu w stosunku do uzyskiwanej nośności pala. Dobre zespolenie pala z gruntem następuje dzięki podawaniu betonu od dołu otworu pod ciśnieniem, co również zapewnia dokładne wypełnienie otworu. Bezwibracyjne wykonanie oraz niski poziom hałasu pozwala zastosować pale w pobliżu istniejących budynków. Pozytywnym aspektem wykonania pali CFA jest możliwość pokonania dużych oporów w gruncie (przewarstwień żwirowych lub kamienistych). Kolejną zaletą jest możliwość wykonywania pali nachylonych. Z wykonaniem pali CFA wiąże się jednak wynoszenie na powierzchnię terenu urobku, który trzeba wywieźć z placu budowy i zutylizować. Są jednak tego pozytywne strony, ponieważ na podstawie oceny makroskopowej urobku można prowadzić ciągłą kontrolę przewiercanego gruntu.

9. Porównać pod względem zastosowań podstawowe rodzaje fundamentów bezpośrednich.

Rodzaje:

• stopy pojedyncze w postaci regularnych brył geometrycznych rozmieszczonych zwykle w stałych odstępach od siebie; każda stopa przenosi obciążenie ze słupa na podłoże

• stopy grupowe tworzące posadowienie kilku sąsiadujących ze sobą słupów stosowanie jest uzasadnione w przypadkach nieznacznych odległości między słupami i zapewnienia im wspólnego osiadania

• fundamenty pasmowe(ławy) będące za zwyczaj belkami lub pierścieniami przenoszącymi obciążenie od ścian lub słupów na podłoże budowlane

• ruszty fundamentowe będące regularnymi układami ław, przenoszącymi z reguły obciążenia ze słupów na podłoże

• płyty fundamentowe przenoszące obciążenie spoczywające na nich bezpośrednie na podłoże, ze względu na nieznaczną grubość do wymiarów poprzecznych oraz zdolność przenoszenia obciążeń przez zginanie, płyty stanowią ekonomiczne rozwiązanie posadowienia na gruntach słabych

• skrzynie fundamentowe; będące najbardziej złożonym rodzajem bezpośredniego posadowieniabudowli

10. Opisać zmiany naprężeń w podłożu gruntowym pod fundamentem bezpośrednim.

11. Wymienić i opisać rodzaje parcia gruntu.

Parcie gruntu - naprężenie poziome w ośrodku gruntowym. Wartość naprężeń poziomych są pochodną naprężeń pionowych.

Parcie czynne(istnieje wtedy, gdy ściana ulegnie przesunięciu w kierunku od gruntu)

Ka=tg²(45- Φ/2)

Parcie bierne(istnieje wtedy, gdy ściana ulegnie przesunięciu w kierunku do gruntu)

Kp= tg2(45+ Φ/2)

12. Opisać sposoby redukcji parcia gruntu na konstrukcje oporowe.

Wspornik

Płyta odciążająca

13. Omówić rozpoznawanie cech podłoża gruntowego za pomocą badań makroskopowych.

Cechy gruntu jakie można określić w badaniach makroskopowych:

Spoistość, rodzaj gruntu, stan gruntu, wilgotność, barwę, klasę zawartości węglanów.

SPOISTOŚĆ

Grunt spoisty po wyschnięciu do stanu powietrzno-suchego tworzy zwarte grudki.

Grunt niespoisty natomiast po wyschnięciu do stanu powietrzno-suchego stanowi niezwiązane ze sobą grudki lub cząstki, rozpadające się pod wpływem lekkiego nacisku palcem.

RODZAJ

grunty niespoiste

Rodzaj gruntów niespoistych określa się na podstawie wielkości i zawartości ziarna poszczególnych

frakcji, ustalonych oceną makroskopową lub ewentualnie za pomocą lupy z podziałką.

grunty spoiste

Polega na ocenie spoistości gruntu na podstawie próby wałeczkowania i rozcierania w wodzie. Próba wałeczkowania służy do oceny spoistości gruntu, zaś próba rozcierania w wodzie – do oceny zawartości frakcji piaskowej. W przypadkach wątpliwych należy dodatkowo wykonać próbę

rozmakania.

STAN

Stan gruntów spoistych należy oznaczać na podstawie liczby kolejnych wałeczkowań tej samej kulki gruntu, biorąc pod uwagę ile razy uzyskano wałeczek o średnicy 3mm bez jego uszkodzeń.

WILGOTNOŚĆ

Grunt określamy jako suchy, mało wilgotny, wilgotny, mokry lub nawodniony w zależności jak jego próbka zachowuje się przy zgniataniu, przyłożeniu do ręki lub papierka filtracyjnego, odsączania się z niego wody.

Wraz ze wzrostem wilgotności odcień barwy staje się ciemniejszy.

14. Omówić zjawisko ściśliwości i konsolidacji gruntu.

Konsolidacja – szybkość spadku zawartości wody i objętości porów w gruncie pod stałym obciążeniem. Przebiega szybko w gruntach o dużej wodoprzepuszczalności, z których woda może szybko odpływać (piaski, żwiry).

Ściśliwość – spadek zawartości wody i objętości porów w gruncie w wyniku wzrostu obciążenia.

15. Wymienić i omówić metody badań gruntu in situ.

makroskopowe (in situ):

określenie rodzaju gruntu (spoisty czy niespoisty) za pomocą prób:

• wałeczkowania,

• rozcierania,

• rozmakania.

wstępna ocena wilgotności gruntu:

• suchy - nie zawilgaca bibuły;

• wilgotny - zawilgaca bibułę;

• mokry - po ściśnięciu wydziela wodę;

• nawodniony - woda wycieka samoistnie.

wizualne określenie barwy gruntu w stanie wilgotności naturalnej;

oznaczenie zawartości CaCO3 za pomocą kwasu solnego.

16 Według jakiego modelu – przy jakich założeniach – oblicza się naprężenia w podłożu gruntowym pochodzące od siły skupionej przyłożonej do jego powierzchni?

Oznaczamy według metody boussinesqa

Założenia:

• Siła rozchodzi się promieniście we wszystkich kierunkach

• Grunt jest ośrodkiem izotropowym

• Działa prawo Hooke'a

• Działa zasada superpozycji

18. Od czego zależy wartość graniczna podłoża gruntowego wg Terzaghiego?

B- szerokość fundamentu

C- spójność gruntu

D-głębokość posadowienia

-ciężar objętościowy gruntu

N- współczynnik zależności od