Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki

Ćwiczenie projektowe nr. 1

Posadowienie bezpośrednie

Sporządził:

Łukasz Curyło

WIL Budownictwo gr. 09

Rok studiów III

Rok akad. 2013/2014

1. Część teoretyczna

1. Założenia projektowe:

Zaprojektować fundament stopę pod wskazanym słupem budynku o konstrukcji szkieletowej dla którego podano schemat rozmieszczenia konstrukcyjnego oraz parametry geotechniczne uwarstwionego podłoża gruntowego. Projekt wykonano w oparciu o obowiązujące normy tj. PN-EN -PN-EN 1990 Eurokod. Podstawy projektowania konstrukcji

-PN-EN 1997-1 Eurokod 7. Projektowanie geotechniczne. Część 1. Zasady ogólne

-PN-EN 1997-2 Eurokod 7. Projektowanie geotechniczne. Część 2 Rozpoznanie i badania podłoża gruntowego

-PN-EN ISO 14688-1. Badania geotechniczne Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część

-PN-EN ISO 14688-2. Badania geotechniczne Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część

-PN-81/B-03020 – Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie

1. Charakterystyka obiektu:

Obiekt o konstrukcji szkieletowej zbudowany na terenie Mysłowic strefa przemarzania gruntu Hz wynosi 1,0m.

1. Budowa podłoża i warstwy geotechniczne.

	Oznaczenie	IL /ID	Miąższość [m]	Stan	Woda	Ocena
G1	siSa	0,39	2,4	Średnio zagęszczony	-	Grunt spoisty
G2	clSi (a)	0,24	2,1	twardoplastyczny	-	Grunt niespoisty sypki
G3a	siSa	0,62	0,6	Średnio zagęszczony	-	Grunt spoisty
G3b	siSa	0,62	2,2	Średnio zagęszczony	5,1m	Grunt niespoisty sypki
G4	CSa	0,70		luźny	Jest z wyższej warstwy	Grunt niespoisty sypki

1. Zestawienie parametrów geotechnicznych podłoża gruntowego

	Warstwa	Stan IL /ID	Ɣ’ kN/m^3	C’u kPa	Dag [°]	M MPa	Mo MPa
G1	siSa (piasek pylasty)	0,39	16,181	0	29,9	63	50
G2	clSi (a) (pył ilasty)	0,24	20,104	37,57	20,8	46	41
G3 a	siSa (piasek pylasty)	0,62	6,374	0	31,0	96	77
G3 b	siSa(piasek pylasty)	0,62	6,374	0	31,0	96	77
G5	CSa (piasek gruby)	0,70	7,845	0	34,2	147	132

1. Wstępne przyjęcie poziomu posadowię budynku i uzasadnienie wyboru:

1. Przemarzanie Hz = 1,0m.

2. D ≥h_z grunt spoisty.

3. Woda gruntowa z.w.p. = z.w.g. = 5,1m.

4. Z punktu widzenia użyteczności budynku nie mam konieczności zwiększenia głębokości posadowienia.

Przyjęcie poziomu posadowienia i uzasadnienie wyboru.

Lokalizacją naszej inwestycji są Mysłowice które znajdują się w II strefie przemarzania do 1m.. Budynek jest posadowiony na stopach co redukuje koszty prac ziemnych. Ostatnie 20cm powinno się wybrać ręcznie w celu uniknięcia zniszczeniu struktury gruntu i przebranie fundamentów. Znające realia polskiej budowy zaleca się mechanicznie wykonanie fundamentów na głębokość nie mniejsza niż 1m powstałe ubytki należy uzupełnić podsypka piaskowo żwirową lub betonem C8/10 [ B7,5] Warstwa betonu nie powinna być grubsza niż ¼ szerokości fundamentu i nie cięższa niż 6cm. Podsypka piasków żwirowa powinna być wykonana z czystego piasku o uziarnieniu średnim lub grubym albo z pospółki piaskowej lub żwirowej. Wykopy należy chronić przed wpływem wody opadowej.

3. Część rysunkowa

1. Przyjęcie powierzchni i jej kształtu oraz wymiarów B × L. Przyjmujemy kwadratowy kształt stopy fundamentowej a więc B = L

B = (B ÷5) · b_s b_s = 0,5m

B = L (3÷5) · 0,5m = 1,5m ÷ 2,5m

Przyjmujemy wartość B = L = 2,5m

Powierzchnia A= 6,25m²

1. Ustalenie wysokości stopy fundamentowej

H= 0,6 · (B - b_s)

H= 0,6 · (2,5 – 0,5)

H= 1,2m

Przyjmujemy wartość 1,m

Ze względu na wstępny wymiar stopy fundamentowej zmieniamy wstępną głębokość posadowienia na 1,3m.

1. [szkic]

3. Zestawienie obciążeń

V_G = N_G + G_SK + G_FK + G_γK

G_SK – ciężar słupa

G_FK – ciężar stopy fundamentowej

G_γK – Ciężar gruntu powyżej stopy fundamentowej

N_G = 913kN

G_SK = b_s²(d_min – H) · Ɣ_bet = (0,5m)² · (1,3-1,2)m · $25\frac{\text{kN}}{m^{3}}$ = 0,25m³ · 0,10 · $25\frac{\text{kN}}{m^{3}}$ = 2,750 [kN]

G_FK = B² ∙ H ∙ Ɣ_bet = (2,5)² ∙ 1,2 ∙ 25 = 187,500 [kN] malejea

G_γk = (B² – b_s ²) ∙ (D_min - H) ∙ γ₁ = (2,5² – 0,5²) ∙ 0,1 ∙ 16,5 = 9,9 [kN]

V_G = 913 + 2,75 + 187,5 + 9,9 = 1113,15 [kN] maleje

V_K = N_Q + V_G = 830,00 + 1113,15 = 1943,15 [kN] maleje

H_K = H_Q + H_G = 37 + 51 = 88 [kN]

M_K = M_Q + M_G = 142 + 179 = 321 [kNm]

Dla sił stałych Ɣ_G =1,35

Dla sił zmiennych Ɣ_Q = 1,5

Współczynnik momentów zmiennych ψ = 1

V_d = N_Q · Ɣ_Q + V_G · Ɣ_G = 1245 + 1502,7525 = 2747,7525[kN] maleje

H_d = H_Q · Ɣ_Q + H_G · Ɣ_G = 55,50 + 68,85 = 124,35

M_d = M_Q · Ɣ_Q + M_G · Ɣ_G = 213 + 241,65 = 454,65

3. Stan graniczny nośności – obliczenia

1. Wybór metody obliczenia. Warunek stanu granicznego z dopływem.

2. Sprawdzenie warunku stanu granicznego nośności

e_B =$\frac{M_{Q} + M_{G} + H_{Q} \bullet d_{\min} + H_{G} \bullet d_{\min}\text{\ \ }}{V_{K}} = 0,224$[m] maleje

e_L = 0 [m]

B’ = B – 2 ∙ e_B = 2,052 [m] m

L’= L – 2 ∙ e_L = 2,5 [m]

A’= A’∙ L’ = 5,13 [m²]

1. Równanie stanu granicznego z odpływem

R_K = A^′ • [(c^′•N_C•b_C•S_C•I_C)+(q^′•N_Q•b_Q•S_Q•I_Q)+(0,5•Υ_G1•N_Υ•B^′•b_Υ•S_Υ•I_Υ)]

$R_{D} = \frac{R_{K}}{\Upsilon_{\text{VR}}}$ Υ_VR = 1,4

R_D > V_d

Współczynnik nośności

$N_{Q} = e^{\pi \bullet \tan\Phi^{'}} \bullet \operatorname{}{(45 + \frac{\Phi^{'}}{2}}) =$3,817

N_C = (N_Q − 1)•cotΦ^′=10,588

N_Υ = 2 • (N_Q − 1)•tanΦ^′=1,499

Nachylenie podstawy fundamentu

α – kąt nachylenia fundamentów, α = 0°

b_Q = b_Υ = [1 − (α • tanΦ^′)]² = 1

$$\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ b}_{C} = b_{Q} - \frac{(1 - b_{Q})}{(Nc \bullet \tan{\Phi^{'})}} = 1$$

Kształt fundamentu

$\backslash n\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ S}_{Q} = 1 + \sin\Phi^{'} \bullet \left( \frac{B^{'}\ }{L^{'}} \right) =$1,032 R

$\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ S}_{\Upsilon} = 1 - 0,3 \bullet \left( \frac{B^{'}\ }{L^{'}} \right) = 0,754$ R

$\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ S}_{C} = \frac{\left( S_{Q} \bullet N_{Q} - 1 \right)}{{(N}_{Q} - 1)} =$1,043 R

Nachylenia obciążenia spowodowane obciążeniem poziomu H (m_B)

$\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ }m_{B} = \frac{2 + \frac{B^{'}\ }{L^{'}}}{1 + \frac{B^{'}\ }{L^{'}}} = 1,549$ M

$$\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ I}_{Q} = \left( 1 - \frac{H_{K}}{V_{K} + A^{'} \bullet c^{'} \bullet \cot\Phi^{'}} \right)^{m_{B}} = 0,944$$

$\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ I}_{\Upsilon} = \left( 1 - \frac{H_{K}}{V_{K} + A^{'} \bullet c^{'} \bullet \cot\Phi^{'}} \right)^{m_{B} + 1} = 0,909$ M

$$\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ I}_{C} = I_{Q} - \frac{1 - I_{Q}}{Nc \bullet \tan\Phi^{'}} = 0,924$$

Obliczenie efektywnego naprężenia od nakładu w poziomie podstawy fundamentu

q^′ = D_min • Υ_G1 = 1, 6 • 16, 5 = 21, 45

R_K = A^′ • [(c^′•N_C•b_C•S_C•I_C)+(q^′•N_Q•b_Q•S_Q•I_Q)+(0,5•Υ_G1•N_Υ•B^′•b_Υ•S_Υ•I_Υ)] = 1754, 724 [kN]

$\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ R}_{D} = \frac{R_{K}}{\Upsilon_{\text{VR}}} = 1253,375$kN]