FUNDAMENTOWANIE

03.03.2010r.

WYKŁAD 1

NORMY:

• PN-86/B-02480 – Grunty budowlane inaczej GB, Określenia, symbole i opis gruntów

• PN-88/B-04481 – Grunty budowlane. Badanie próbek gruntu – norma laboratoryjna.

• Specyfikacje techniczne PKN-CEN ISO/TS-17892- (po myślniku numery od 1 do 12) z roku 2009 – Badania geotechniczne, badania laboratoryjne gruntu. (wilgotność, gęstość, skład granulo metryczny, oznaczanie granicy plastyczności, płynności)

• PN-81/B-03020 - Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowe – zarówno na ćwiczenia + połowa semestru na wykładzie

• PN-83/B-03010 -Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie. (wydanie z 1993 roku i późniejsze)

• PN-83/B-02482- Fundamenty budowlane. Nośność pali i fundamentów palowych. (na wykładzie nie będziemy używać)

NORMY POMOSTOWE:

• PN-B-02479:1998 - Geotechnika (G). Dokumentowanie geotechniczne, zasady ogólne (nie będzie na wykładzie, ale podstawy winniśmy znać :D)

• PN-B-02481:1998 - Geotechnika. Terminologia podstawowa, symbole literowe i jednostki miar (pokrywa się z 02479 w dużej części, w tej wprowadzono dla niektórych wielkości inne symbole, podstawy winniśmy znać :D, nie zawiera klasyfikacji gruntu więc należy odwoływać się w 02480)

• PN-B-06050:1999 – Geotechnika. Roboty ziemne.

• PN-S-02205:1998 (dla DUL-u) – Drogi samochodowe. Roboty ziemne. Wymagania i badania.

• PN-B-04452:2002 - Geotechnika. Badania polowe (na ćwiczenia terenowe, na wykładach nie). Badania polowe te badania, które wykonujemy w terenie (wiercenia, sondowania), pozwalające określić wł. podłoża gruntowego.

EUROCOD:

• EUROCOD nr 7, PN-EN 1997-1:2008 (199-symbol budownictwa, 4 cyfra oznacza numer eurocodu; część eurocodu – 1 – czyli część pierwsza + rok wprowadzenia). – EUROCOD 7. Projektowanie geotechniczne. Część pierwsza, zasady ogólne.

• PN-EN 1997-2:2009 - EUROCOD nr 7, część druga, Badania podłoża gruntowego

• PN-EN ISO 14688 zarówno część 1 jak i 2 z roku 2006 – (wprowadza nową klasyfikację gruntów) Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Oznaczanie i opis (1 część), zasady klasyfikowania (część 2)

PODRĘCZNIKI:

• Z. Wiłun – Zarys geotechniki

• Pisarczyk – Gruntoznawstwo inżynierskie

• Dembicki (red.) – Fundamentowanie, projektowanie i wykonawstwo – 2 tomy.

• Motak – Fundamenty bezpośrednie. Wzory, tablice, przykłady

• Rybak (red.) – Fundamentowanie. Projektowanie posadowień.

• Jarominiak (red) – Pale i fundamenty palowe (nie potrzebne na ten sem)

NOŚNOŚĆ I ODKSZTAŁCALNOŚĆ PODŁOŻA GRUNTOWEGO.

Obciążenie krytyczne wg Maaga-Masłowa – wg Maaga obciążenie krytyczne odpowiada q_{proporcjonalnemu,} wg Masłowa gdy obciążenie krytyczne jest przesunięte.

Obciążenie graniczne – mamy do czynienia z niestatecznością.

Po wkroczeniu do III fazy mamy do czynienia z niestatecznością.

Przy osiągnięciu/przekroczeniu obciążeń krytycznych wg Maaga, przechodzimy z zależności liniowej na nieliniową, wzrastają osiadania, ale nic złego się nie dzieje, natomiast graniczne – jest to osiągnięcie wydolności podłoża i osiągamy stan niestateczności.

OBCIĄŻENIE GRANICZNE ZE WZGLĘDU NA WYPIERANIE GRUNTU PRZEZ FUNDAMENT

Podstawą opracowywanych i stosowanych w praktycznych obliczeniach wzorów na nośność graniczną podłoża jest klasyczny wzór Terzaghiego, odnoszących się do fundamentu pasmowego, płytko posadowionego, o podstawie szorstkiej, poziomej oraz obciążonego osiowo i pionowo.

Jeżeli mamy zagadnienie pasmowe – to mamy ławę o długiej szerokości i przykładamy do niej obciążenie równe obciążeniu granicznego.

Dlaczego we wzorze jest 0,5 – związane z ciężarem gruntu w tym trójkącie.

Wzór składa się z 3 części – należy uwzględniać przy projektowaniu. Wpływ spójności (kohezja gruntu) inaczej litera c, głębokość posadowienia – p, ciężar objętościowy gruntu – gamma, szerokość ławy fundamentowej – B.

Jeżeli ława – wypieranie na boki (2 boki). Gdyby była stopa – wypieranie na 4 strony.

Zamiana gruntu na obciążenie, które jest pozbawione wytrzymałości na ścinanie – działa tylko obciążenie na jednostkę, pomijamy wytrzymałość na ścinanie gruntu jeżeli jest płytko posadowiony wówczas jest słusznie. Gdy jest głębiej posadowiony – pojawia się pytanie czy należy uwzględnić ścinanie i czy jesteśmy po stronie bezpiecznej i czy aby nie projektujemy nieekonomicznie?

Podstawa szorstka jest zawarta w trójkącie (sztywny klin) nachylenie tych boków jest pod kątem

Φ.

Podstawa pozioma – jeżeli podstawa jest nachylona pod kątem – wypieranie nie będzie symetryczne, obciążonie pionowe i osiowe jak na rysunku – wypieranie równomierne. Jeśli obciążenie pionowe ale na mimośrodzie – zajdzie wypieranie w jedną stronę. Jeśli dodamy składową poziomą – obciążenie ukośne – wówczas powstanie wypieranie niesymetryczne.

Dla poszczególnych rozwiązań otrzymuje się różne wartości N dla danego φ. W Polsce w obliczeniach nośności podłoża korzysta się z rozwiązania Sokołowskiego uzyskanego metodą charakterystyk i dającego wartości N mniejsze od wyznaczonych według rozwiązania Terzaghiego.

N_c=N_d=N_b=f(ϕ)

17.03.2010 r.

WYKŁAD 2

WPŁYW OBCIĄŻEŃ UKOŚNYCH I MIMOŚRODOWYCH ORAZ GŁĘBOKOŚCI POSADOWIENIA I KSZTAŁTU PODSTAWY FUNDAMENTU.

Klasyczne rozwiązanie Terzaghiego N_C=N_D=N_B=f [φ].

W przypadku obciążeń ukośnych i mimośrodowych przyjmowane schematy obliczeniowe oparte są również na badaniach jakościowych. Badania takie wykazują istnienie pozornie sztywnego klina pod fundamentem. Utworzony klin nie jest symetryczny ani w stosunku do kierunku przyłożonego obciążenia, ani też do osi fundamentu.

Wpływ składowej poziomej obciążenia uwzględnia się wprowadzając współczynniki zmniejszające i(i_c, i_d, i_b) - są to współczynniki zmniejszające.

W dalszych uogólnieniach wzoru Terzaghiego wprowadza się przeważnie empiryczne współczynniki zależne od kształtu fundamentu f, oraz głębokości posadowienia d.

Wówczas podstawowy wzór Terzaghiego ulega rozszerzeniu :

q_gr=cN_c*f_c*d_c*i_c + pN_D*f_D*d_D*i_D + 0,5 γ* B* N_B*f_B*d_B*i_B

Zakładamy płytki fundament (część gruntu nad fundamentem zamienia się na obciążenie pozbawione wytrzymałości na ścinanie) jeżeli to płytkie posadowienie to jesteśmy po stronie bezpiecznej, gdy posadawiamy głębiej to projektujemy nieekonomicznie i to się uwzględnia we wzorze ponad. Np. U Szwabów :P (pojawia się dodatkowy współczynnik ze względu na nachylenie terenu, współczynnik dotyczący nachylenia posadowienia) w różnych krajach są nieco różne podejścia. W Polskiej normie nie ma współczynników np. C ze względu na głębokość posadowienia.

Jeżeli mamy fundament kwadratowy to należy zmienić wzór:

. q_gr=cN_c*1,3 *d_c*i_c + pN_D*1,0*d_D*i_D + 0,5 γ* B* N_B*0,8*d_B*i_B (liczby zamiast różnych f)

W Polskiej normie zamiast 1,3 to (1+0,3 B/L) zamiast 1,0 (1+1,5B/L) zamiast 0,8 (1-0,25B/L).

Do obliczenia osiadań potrzebne są moduły odkształcenia. Moduły te, które znajdują się w normie 03020 odpowiadają 2 fazie. Brakuje w normie 03020 określonych wartości nacisku.

OBCIĄŻENIE MIMOŚRODOWE

Wpływ obciążenia mimośrodowego uwzględnia się najczęściej według propozycji Meyerhofa. Jest to pewnego rodzaju sztuczka matematyczna. W przypadku obciążenia mimośrodowego następuje zmniejszenie nośności podłoża, w funkcji analitycznej tego nie znamy. Meyerhof zaproponował: gdy mamy fundament skokowy: jeśli mamy do czynienia z obciążenia mimośrodowego – środek fundamentu to środek przekroju – budujemy fundament zastępczy. (nie dotyczy sytuacji, gdy siła wychodzi z rdzenia przekroju i następuje odrywanie się od podłoża). Pracuje cały fundament, sztuczka owa dotyczy nośności, nie jest to stan fizyczny pracy, pracuje cała podstawa.

Podsumowanie: nośność fundamentu – mówi się, że zależy tylko od właściwości gruntu a tak NIE JEST. Wpływa obciążenie (wpływ mimośrodu, w składowych poziomych), geometria fundamentów, głębokość posadowienia.

Na obciążenie graniczne podłoża gruntowego ze względu na wypieranie gruntu spod fundamentu mają wpływ 3 grupy czynników:

1. parametry geotechniczne podłoża (c, φ, γ)

2. geometria posadowienia (wymiary podstawy fundamentu B i L, głębokość posadowienia D_min) ciekawostka: jeśli poziomy nie są równe w posadowieniu to wówczas poziom posadowienia określa się za pomocą dwóch głębokości D(głębszy naziom) i D_min (mniej głęboki)

3. parametry obciążenia (N, T, M(e_L, e_B)) N-to składowa pionowa obciążenia, T- składowa pozioma obciążenia.

MUSIMY ZNAĆ:

• jak uwzględniamy wpływ mimośrodu?

• 3 grupy czynników (że one mają wpływ na nośność podłoża i co oznaczają wielkości)

Według Eurocodu 7

Nośność podzielona jest na 2 sytuacje:

1. warunki bez odpływu (szkielet gruntowy nie ma czasu na przejęcie obciążenia)

R/A’=(pi+2)*c_u*b_c*s_c*i_c + q

1. warunki z odpływem

R/A’=c’*N_c*b_c*s_c*i_c + q’*N_q*b_q*s_q*i_q + 0,5 γ’ * B’*N’ γ *b γ +s γ *i γ

R=Qqr

A’=A=B’*L’

Współczynnik b - nachylenie podstawy fundamentu (nie ma go w normie Polskiej). Współczynnik s - uwzględniają wpływ kształtu podstawy fundamentu : s_c=(s_q*N_q-1)/N_q-1; s_q =1+(B/L)*sin φ; sγ=1-0,3 (B’/L’)

Współczynniki nośności :

Nc=Nc

N_D=N_q

N_B ≠ Nγ

Nγ=2(N_q-1)tg φ’

N_B =0,75(N_D-1)tg φ

q’ efektywny nacisk nakładu w poziomie podstawy fundamentu.

γ’ efektywny ciężar objętościowy gruntu poniżej poziomu fundamentu (w PL- ciężar objętościowy gruntu z uwzględnieniem wyporu wody) Jeżeli nie ma wody to bierzemy wartość efektywną, jeżeli jest woda to eurokodowe odpowiada polskiemu.

γ– w Polskiej normie to objętość gruntu i objętość wyporu

Jeżeli nie ma wody bierzemy wartość efektywną γ, jeśli jest woda to wówczas γ’.

Jeżeli przyłożymy obciążenie, i szybko będziemy ścinali to wówczas uzyskujemy koło Mohra o górnej średnicy:

Φu=0 to Nc=5,14

Posługujemy się wzorami przybliżonymi. Wzory są takie same ale współczynniki są inne w Eurokodzie i PN.

USTALENIE SPOSOBU POSADOWIENIA FUNDAMENTÓW

O wyborze sposobu posadowienia decydują następujące warunki:

• warunki gruntowe – układ warstw, ich nośność i ściśliwość

• warunki wodne – poziom zwierciadła wody gruntowej i jego zmian, przepuszczalność podłoża, agresywność wody w stosunku do betonu i tym podobne

• rodzaj i charakter konstrukcji projektowanego obiektu

• możliwości przedsiębiorstw wykonawczych

Optymalizujemy ze względu na coś, nie ma rzeczy optymalnych– sentencja wykładu

Proces projektowania zasadniczo różni się od rozwiązywania układu równań matematycznych. Matematycy rozwiązując układy równań = 50 matematyków = 50 takich samych wyników. 50 projektantów = 30 takich samych rozwiązań

PODZIAŁ FUNDAMENTÓW ZE WZGLĘDU NA:

1. Sposób przenoszenia obciążeń na podłoże

   1. fundamenty bezpośrednie (płytkie) – fundamenty przekazujące obciążenie na podłoże gruntowe wyłącznie przez powierzchnię podstawy fundamentu

1. głębokie (pośrednie) – fundamenty przenoszące obciążenia na głębsze podłoże za pomocą specjalnych konstrukcji takich jak: pale, studnie, kesony, ścianki szczelinowe, ścianki szczelne i tym podobne

2. bloki i strzemię fundamentowe – fundamenty przekazujące obciążenie na podłoże gruntowe przez powierzchnie boczne i podstawę

1. Ze względu na materiał:

   1. betonowe (żelbetowe, betonowe, struno-betonowe itd.)

   2. gruzo-betonowe

   3. z cegły lub kamienia

   4. stalowe np. kształtowniki

2. Ze względu na sztywność:

   1. fundamenty sztywne – charakterystyczny liniowy odpór gruntu

   2. fundamenty sprężyste (charakterystyczny krzywoliniowy odpór gruntu)

Problem z posadowieniem np. od słupów (czy liniowy czy nieliniowe?) zależy od stosunku między sztywnością fundamentu a gruntu.

RODZAJE FUNDAMENTÓW BEZPOŚREDNICH:

1. ławy

2. stopy

3. ruszty – kiedy mamy krzyżujące się ławy, ale tylko wtedy kiedy są obliczone i pracujące jako stałość, uwzględnia się sztywność węzłów

4. płyty

PROJEKTOWANIE FUNDAMENTÓW BEZPOŚREDNICH

PODSTAWOWE WYMAGANIA STAWIANE FUNDAMENTOM BEZPOŚREDNIM

1. Fundament musi być właściwie usytuowany w płaszczyźnie poziomej i na odpowiedniej głębokości przy uwzględnieniu wszystkich możliwych wpływów i oddziaływań, które mogłyby naruszyć jego stan i równowagę. Wpływ niektórych czynników może być oceniany nie analitycznie, ale na podstawie doświadczenia inżynierskiego.

2. Fundament łącznie z podłożem musi być stateczny. Muszą być spełnione warunki I-wszego Stanu Granicznego.

3. Fundament lub jego cały zespół fundamentu nie może nadmiernie osiadać i wykazywać nadmiernej różnicy osiadań, żeby nie spowodować uszkodzeń lub zmniejszenia użyteczności opartej na nich konstrukcji nad ziemią. Muszą być spełnione warunki IIgiego stanu granicznego. Niedopuszczalne również są drgania, które wywołują dolegliwości u ludzi, uszkodzenia budynku lub jego wyposażenia lub też inaczej ograniczają jego funkcjonowanie.

Wszystkie 3 warunki SA od siebie niezależne i każdy z nich musi być spełniony.

24.03.2010 r.

WYKŁAD 3/4

Czynniki wpływające na usytuowanie w planie i główne posadowienia fundamentów bezpośrednich.

1. Przemarzanie podłoże wynikające z warunków klimatycznych.

2. Występowanie gruntów ekspansywnych oraz zapadowych.

3. Roboty ziemne w sąsiedztwie

4. Poziom wody w gruncie

5. Rozmycie dna rzeki i podmycia brzegów

6. Niekorzystne geologiczne zjawiska i procesy zachodzące w podłożach

7. Wymagania dotyczące poszczególnych rodzajów obiektów budowlanych i ich konstrukcji

8. Wymagania dotyczące warunków eksploatacji obiektów powodujących niekorzystne zjawiska i procesy

Ad. 1

Na kuli ziemskiej dla podłoża gruntowego można wydzielić obszary:

• temperaturze dodatniej przez cały rok

• Na których temperatura grunt do pewnej głębokości, zależnie od pory roku może być dodatnia lub ujemna (poniżej tej głównej jest zawsze dodatnia)

• Na których grunt do określonych głębokości ma temperaturę ujemną przez cały rok, tzw. Obszary o gruntach wiecznie zmarzłych

• Zjawisko wysadzinowości – zasysanie wody z dolnych warstw

Ad. 2 !!!

Wysadziny mogą wystąpić tylko wtedy gdy:

• Grunt jest wysadzinowy

• Ośrodek gruntowy jest bardzo wilgotny, a zwierciadło wody gruntowej zalega dość płytko

• Ujemne temperatury powietrza utrzymują się dość długo

Wysadzinowość działa pod budynkami oraz nawierzchniami drogowymi. Istnieją różna kategorie wysadzinowości – dla nawierzchni drogowych są inne, dla budynków też inne.

Norma 30200 pkt. 2.2.2 – Hz – wysokość przemarzania, dla Polski od 0,8m do 1,4m

Do gruntów wysadzinowych zaliczamy grunty o zawartości frakcji d<0,02mm (nie jest to zawartość frakcji iłowej ale mniej-więcej pyłowej) większej niż 10%, grunty organiczne.

Nagły duży ale krótki spadek temperatury, soczewki nie urosną, zamarznięcie zamknie dopływ wody.

Nie duże ujemne temperatury długo działające powodują wysadziny.

Fundament obiektu budowlanego znajdujący się w strefie przemarzania gruntu wysadzinowego podlega działaniu sił wysadzinowych. Działają one prostopadle do podstawy fundamentu oraz stycznie do powierzchni bocznej, jeżeli grunt jest do niej przemarznięty. Wielkość normalnych (prostopadłych do powierzchni fundamentu) jednostkowych sił wysadzinowych osiąga 500-800 kPa a jednostkowych sił stycznych ok. 100 kPa.

Sposoby zabezpieczenia obiektów budowlanych przed szkodliwymi skutkami wysadzinowości gruntów.

• Zwiększenie głównego posadowienia w gruntach wysadzinowych co najmniej do umownej głównej przemarzania (Hz). W gruntach wysadzinowych głębokość nie powinna być mniejsza (tzn że może być równa) Hz.

• Usunięcie warstwy gruntu wysadzinowego i zastąpienie go przez grunt niewysadzinowy

• Obniżenie poziomo wody gruntowej za pomocą drenażu

• Zagęszczenie podłoża za pomocą wałowania lub stabilizacji gruntu cementem, popiołami lotnymi itp. (dla podłoża drogowego i podłóż lekkich

• Zastosowanie izolacji cieplnej podłoża gruntowego (ochrony podłoża gruntowego od działania mrozu) aby temperatura na poziomie posadowienia w okresie zimy była utrzymywana poniżej 0 st C. Metoda od dawna stosowana w krajach skandynawskich o ostrzejszych i dłuższych zimach w stosunku do Polski. Możliwe jest wówczas posadowienie budynku już na głębokości 0,4m (uwaga na naroża budynków) – pogrubiona izolacja lub zwiększenie głównego posadowienia (PN-EN ISO 13793:2002)

Uwaga! Wartości umownej głównej przemarzania (Hz) podane w normie PN-EN 81/B-03020 stosuje się przy projektowaniu fundamentów obiektów budowlanych. Natomiast dla przewodów wodociągowych, kanalizacyjnych oraz drenażu należy te wartości zwiększyć. Norma podaje tylko gwarancję, ale nie określa głównej przemarzania, czasami grunty przemarzają dużo mocniej.

Ad. 2. Występowanie gruntów ekspansywnych i zapadowych.

Grunty ekspansywne (pęczniejące, skurczliwe) !!!

Grunty ekspansywne to grunty wrażliwe na zmianę wilgotności przy jej zwiększeniu pęcznieją przy zmniejszeniu kurczą się (w Polsce – iły – Bydgoszcz, Toruń Poznań Zielona Góra Warszawa Wrocław)

Zjawiska które mogą wystąpić przy zmianie wilgotności podłoża ekspansywnego (kolejność!)

• Skurcz spowodowany przesychaniem

• Pęcznienie spowodowane nawilgoceniem

• Rozwój ciśnień pęcznienia w gruncie, gdy jest on organiczny i nie może pęcznieć

• Zmniejszenie wytrzymałości gruntu jako rezultat pęcznienia.

Dla zabezpieczenia obiektu budowlanego przed szkodliwymi przemieszczeniami podłoża ekspansywnego należy rozpatrzyć (kolejność!):

• Środki zabezpieczające podłoże przed działaniem czynników uaktywniających ekspansywność gruntu

• Środki zmierzające do uodpornienia konstrukcji budynku na ruchy podłoża (dostosowanie konstrukcji do przeniesienia ewentualnych skutków niedostatecznego zabezpieczenia podłoża)

• Środki zmierzające do eliminowania wrażliwości iłów na skurcz i pęcznienie (tzw. Podłoża wstępnie przygotowane)

Należy postępować kompleksowo na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji obiektu budowlanego.

Grunty zapadowe.

Są to grunty mikroporowate (dwie pory a nie duopor) o strukturze nietrwałej osiadające pod wpływem zawilgocenia (lessy w Polsce).

Iły mają większą porowatość niż piaski, ale jest dużo małych porów w iłach. Grunty te osiadają gwałtownie.

Występowanie lessów: Wyżyna Lubelska, Wyżyna Sandomierska, Wyżyna Krakowsko-Częstochowska, Sudety, Karpaty, Pogórze Karpackie, Kłodzko, Sandomierz i Jarosław.

Lessy osadzały się między zlodowaceniami na terenach nie pokrytych roślinnością, gdy wiały duże wiatry. Są to w szczególności cząstki pyłowe o średnicy 0,05-0,06 mm. Duże pory biorą się stąd, że są to dość luźno ułożone kulki (wysegregowane o różnych średnicach). Węglan wapnia spaja te kulki. Woda wymywa spoiwa węglanu wapnia, tworzy się układ luźnych kulek, które przesuwają się względem siebie. Proces ten zachodzi gwałtownie. Cząstki osadzone w wodzie nie zostały spojone węglanem wapnia, więc nie zapadają się – są to pyły. Nie wszystkie lessy są zapadowe – bada się wskaźnik zapadowości i_mp . i_mp > 0,02 – wtedy grunty są zapadowe.

Sposoby zabezpieczeń przed zapadowością gruntów.

• Zapewnienie dobrego powierzchniowego odwodnienia terenu bez możliwości tworzenia zastoisk wody

• Konieczne jest zapewnienie szczelności kanałów i wodociągów sygnalizacją w przypadku ich uszkodzenia

• Wykopy powinny być wykonywane z ochroną przed wodami opadowymi (pokrycie dna wykopu warstwą chudego betonu i uszczelnieni ścian wykopu lub tymczasowe zadaszenie) Następnie szybkie wykonanie części podziemnej konstrukcji i zasypanie wykopu.

• Dla ciężkich obiektów budowlanych i nie dużej miąższości lessów wskazane jest posadowienie na palach lub studniach

• Możliwe jest zagęszczenie lessów za pomocą tzw. Pali gruntowych lub ciężkich ubijaków.

• Wyżarzanie gruntów (spiekanie) – rozgrzane gazy o temperaturze 600-1100 st C są wtłaczane pod ciśnieniem w wykonany otwór

Ad. 3 Roboty ziemne w sąsiedztwie

Fundamenty nowego obiektu budowlanego lub procesy związane z ich wykonaniem mogą oddziaływać szkodliwie na istniejące w sąsiedztwie konstrukcje np.: ze względu na przekazywanie przez podłoże drgań, wstrząsów lub uderzeń, odkopy przy wykonywaniu robót ziemnych, wzrost naprężeń w podłożu gruntowym, obniżanie poziomu wody gruntowej lub też lokalne jej spiętrzenie („na to zwracamy szczególną uwagę, proces inwestycyjny odpowiednio przygotować, jeśli występują zagrożenia np.: zagrożenie dla obiektów, dla ludzi znajdujących się w obiektach oraz zagrożenia dla inwestora – budowa-dowozimy materiały-następują drgania-budynki się rysują-

Ad. 4 Poziom wody w gruncie

Należy brać pod uwagę niekorzystne wpływy:

1. Wykonywanie robót ziemnych i fundamentowych poniżej zwierciadła w gruncie stwarza dodatkowe trudności. Konieczne jest czasowe lub trwałe obniżenie poziomu wody gruntowej i jej odprowadzenie („musimy założyć instalację, praca agregatów – dodatkowe koszty – wodę musimy gdzieś oprowadzić)

2. W niektórych gruntach woda powoduje zmniejszenie ich wytrzymałości (np.: przy zmianie wartości naprężeń lub spiętrzeniu wody) („grunty pęczniejące np. iły – gwałtowna zmiana stanu, zmniejszenie wytrzymałości na ścinanie)

(gdy mamy przepływy – wody płyną w stronę rzeki – gdy postawimy budynek poprzek tego nurtu, musimy rozważyć sytuację, i jak wyeliminować to zagrożenie)

1. Jeżeli woda gruntowa występuje powyżej poziomu posadowienia lub posadzek piwnic w projektowaniu należy uwzględnić wypór wody oraz konieczność wykonania izolacji przeciwwodnych i przeciwwilgociowych. Może być konieczne wykonanie zakotwienia przeciw wyporowi wody („sytuacja – w podłożu wykonujemy zbiornik, wysoko występuje poziom wody gruntowej, dla wykonania zbiornika, obniżamy poziom wody, wiercimy studnię, realizujemy na zbiornik, wykonujemy izolację, zasypujemy i wyłączamy pracę agregatów, woda wraca – zbiornik pusty będzie ważył mnie niż wypór wody- zbiornik być może trzeba będzie posadowić na palach – celem pali będzie przytrzymanie zbiornika w gruncie)

2. Obniżenie poziomu wody gruntowej powoduje wzrost naprężeń w podłożu gruntowym (dodatkowe osiadania). („kiedy obniżamy poziom wody przestaje działać prawo wyporu, stan naprężeń wzrasta, na skutek ściśliwości gruntu pojawiają się dodatkowe osiadania). Nieprawidłowy sposób odwodnienia może powodować zjawisko sufozji („ przepływająca woda gruntowa porywa drobne cząstki, ośrodek staje się bardziej porowaty, ściśliwy o mniejszej wytrzymałości, kiedy liczymy odwodnienie liczymy prędkości wody, jakie możemy dopuścić , tak aby ograniczyć zjawisko sufozji w sposób najlepszy) („kiedy realizowane są wykopy to agregaty są włączane rano i wyłączane wieczorem – w nocy woda wpływa, szybko obniża się poziom wody, używa się dużych prędkości wody, zjawisko sufozji się zwielokrotnia)

03020 fragment normy 2.2.2 c – „przy posadowieniu poniżej poziomu piezometrycznego wód gruntowych składowa pionowa (skierowana do góry) ciśnienia spływowego j nie powinna przekraczać 0.5(γ_sat – γ_w); wymaganie to obowiązuje również w czasie wykonywania robót fundamentowych („u góry słabo przepuszczalny, na dole mocno przepuszczalny i gdy planujemy wykop fundamentowy, na skutek napierania wody może nastąpić podnoszenie dna

Ad. 5

Rozbicie dna rzeki i podmycie dna brzegów w okresach wysokich poziomów wody w rzece obserwuje się obniżenie dna rzeki przy filarach lub przyczółkach mostów nawet rzędu kilku metrów („gdy mówimy o dużych mostach, robią je specjaliści, zjawisko jest znane i modele, pozwalające na ocenę podmycia)

Podmycia brzegów („rzeka ma na brzegu działalność akumulacyjną czyli odkłada, a na drugim brzegu erozyjną czyli podmywa”)

Ad. 6

Niekorzystne geologiczne zjawiska i procesy zachodzące w podłożu.

1. Zjawiska krasowe są powodowane przez wody przenikające przez skały rozpuszczalne (wapienie, skały gipsowe i solne, w mniejszym stopniu dolomity). Polegają one na ługowaniu węglanu wapnia. Obniża się wytrzymałość skał, oraz powstają w podłożu szczeliny, pieczary, kawerny.

W Polsce kras występuje na obszarze Jury Polskiej (Krakowska-Wieluńskiej) w zachodniej części Tatr, części Wyżyny Małopolskiej, w Beskidach Zachodnich i Górach Świętokrzyskich.

Kras gipsowy jest rozwinięty w kieleckim i w regionie Annopola nad Wisłą

1. Osuwiska – („zaczęto analizować osuwiska, gdy występowały często – przyczyną są porośnięte zbocza, trawy i krzewy w momencie gdy zaczęto lokalizować budynki, ludzie zaczęli tworzyć wydeptywane ścieżki i to doprowadziło do np.: , ścieżki się pogłębiały, woda nimi przepływała, a następnie wsiąkała w grunt – zaczęto wymyślać metody, które zapobiegały takim zjawiskom

1. Tereny eksploatacji górniczej

1. Przemieszczenia i odkształcenia podłoża spowodowane podziemnym wydobyciem surowców

2. Wpływ wstrząsów górniczych

Wymagania techniczne dla obiektów budowlanych wznoszonych na terenach górniczych, dla konstrukcji wielkopłytowych, stalowych itd.

1. Tereny zwietrzelinowe (to takie tereny, gdzie w sposób dość intensywny przebiegają zjawiska wietrzenia). Na terenach występowania gruntów skalistych ulegających procesom wietrzenia należy zbadać

- miąższość wietrzeliny

- strefy profilu zwietrzelinowego

Należy w ustalaniu warunków posadowienia wykorzystać doświadczenia lokalne

Ad.7

Wymagania dotyczące poszczególnych rodzajów obiektów budowlanych i ich konstrukcji.

W projektowaniu należy uwzględnić dodatkowe wymagania (oprócz zawartych w PN-81/B-03020) dotyczące np.: ścian oporowych, mostów, kominów, fundamentów maszyn, rurociągów itp. Zawartych w normach i przepisach projektowych.

Ad. 8

Wymagania dotyczące warunków eksploatacji powodujących niekorzystne zjawiska i procesy

1. Infiltracja wody i ścieków w podłoże gruntowe

1. Procesy i zjawiska w gruncie- przemiany chemiczne w gruncie mogą mieć różny wpływ np.: kwasy wypływające z uszkodzonej kanalizacji spowodowały osiadanie fundamentów znajdujących się w pobliżu, natomiast silny roztwór zasadowy spowodował pęcznienie podłoża rzędu kilku centymetrów.

Zasypki fundamentowe w gruntach spoistych (zaczyna zmieniać się stan gruntu spoistego, zaczyna nawilgacać się konstrukcja, aby zapobiec – zasypać z zagęszczeniem ok. 15 cm oraz z wyprofilowaniem terenu, aby wody odpływała od budynku bądź stosuje się drenaż, który musi zostać dobrze wykonany)

1. Czynniki agresywne mogą doprowadzić do zniszczenia fundamentów (konieczne odpowiednie zabezpieczenie strukturalne-dobór betonu i izolacji) („musimy mieć świadomość, że obiekt został i będzie eksploatowany przez długi czas, wpływy, których nie zauważymy od razu mogą się kumulować i dawać niekorzystne efekty) („przypadek – kwas siarkowy przechowywany był w zbiornikach nad terenem, 4 słupy, podciągi oraz zbiornik, zbiornik zaczął się rysować, podłoże – pospółki, żwiry – stan średniozagęszczony, następowało osiadanie słupa, należało wykonać odkrywkę fundamentu, z betonu pod wpływem kwasu zostało samo kruszywo)

1. Zabezpieczenie podłoża przed przesuszeniem („jeśli w gruncie się grunty spoiste lub iły, gliny – ulegają skurczowi)

2. Zabezpieczanie podłoża i fundamentów obiektu przed drganiami( maszyn, ruchu komunikacyjnego itp.)

19.05.2010 r.

WYKŁAD 5

1. Zabezpieczenie podłoża przed zamarzaniem (inne czynniki niż czynniki klimatyczne). PN-EN ISO 133370:2001 – właściwość cieplne budynków. Wymiana ciepła przez grunt. Metody obliczania (posadzki, chłodnie, lodowiska itp.). (W Wiłunie rozdziale zjawisko wysadzinowości, przypadek chłodni w których nie było właściwych izolacji, pokazuje jakie wysadziny wystąpiły po latach)

2. Uwzględnienie innych oddziaływań czasu i środowiska na podłoże (duża ilość czynników np.: nory powstałe na wskutek działania zwierząt)

Podstawowe zasady obliczania (I i II SG) posadowienia obiektów budowlanych według PN-81/B-03020.

3.1 (norma) posadowienie należy sprawdzić ze względu na wystąpienia I i II SG: grupy stanów granicznych nośności podłoża gruntowego (...).

I stan graniczny dotyczy nośności (stateczności) podłoża gruntowego.

II stan graniczny (użytkowalności obiektu budowlanego) dotyczy przemieszczeń i odkształceń podłoża gruntowego i związanych z tym przemieszczeń i odkształceń konstrukcji opartej na tym podłożu.

W obliczeniach I SG stosujemy na ogół wartość obliczeniowe obciążeń i parametrów geotechnicznych.

W obliczeniach II SG stosujemy wartości charakterystyczne obciążeń i parametrów geotechnicznych.

Charakterystyczne parametry gdy:

1. Metoda B

2. Fundament pasmowy

3. Zalegający grunt, jest gruntem spoistym

Rodzaje stanów granicznych (3.3 w normie):

1. I SG należy wykonywać dla wszystkich przypadków,

warunek obliczeniowy:

Qr ≤ m * Qf

Q_r (działające obciążenie)

Q_f – obliczeniowy opór graniczny podłoża gruntowego przeciwdziałający obciążeniu Q_r

m – współczynnik korygujący, zależny od ścisłości metody obliczeniowej (im metoda jest bardziej ścisła tym zapas potrzebny będzie mniejszy), oraz od metody wyznaczania parametrów geotechnicznych (jeżeli parametry geotechniczne są wyznaczane metodą B to mnożymy przez 0,9 i wówczas m=0,81); m≤0,9; współczynnik mówi o pewnym zapasie dla równania wyżej wymienionego między oporem a działającym obciążeniem; gdy m=0,9 to zapas jest 10%, jeśli m=0,7 to zapas 30%.; w EUROCODZIE nie ma współczynnika m

rodzaje I SG :

- wypieranie podłoża przez pojedynczy fundament lub przez cały obiekt budowlany; (jeśli obiekt położony jest na płaskim terenie, to wówczas z tego warunku korzystamy)

q_r≤≤mq_f

N_r≤mQ_fNB

N_r≤mQ_fNL

- usuwisko albo zsuw fundamentu lub podłoża wraz z obiektem budowlanym;

M_r≤mM_f

S_r≤mS_f

- przesunięcie w poziomie posadowienia fundamentu lub w głębszych warstwach podłoża; (jeżeli obiekt jest posadowiony na zboczu, występuje siła pionowa, pozioma i moment to korzystamy z wszystkich 3 mechanizmów)

T_r≤mT_f

( NA ZALICZENIE: znać wyżej wymienione warunki, stany + wzory)

II SG zależy wykonać dla wszystkich obiektów, które nie są posadowione na skałach, następnie obliczeń można nie przeprowadzać gdy: konstrukcje mało wrażliwe na różnicę osiadań, obciążenie poszczególnych części obiektu nie jest zróżnicowane, w podłożu występują grunty mało ściśliwe.

[S]≤[S]_dop

Rodzaje II SG:

- średnie osiadanie fundamentów obiektu budowlanego - s_śr – osiadanie średnie

- przechylenie obiektu budowlanego - Θ

- odkształcenie konstrukcji: wygięcie(ugięcie) obiektu budowlanego - f₀ lub różnica osiadań fundamentu (względna) Δs/l

Przemieszczenia dopuszczalne S_dop ustala się dla danego obiektu budowlanego na podstawie analizy SG jego konstrukcji, wymagań użytkowych i eksploatacji urządzeń, a także działania połączeń instalacyjnych.

(NA ZALICZENIE : znać rodzaje II SG, kiedy, jakie rodzaje + warunki)

Analiza stanów granicznych konstrukcji – strzałka ugięcia f₀

Wymagania użytkowe i eksploatacja urządzeń – przechylenie Θ

Działanie połączeń instalacyjnych (tab. 4 z dopuszczalnymi przemieszczeniami) – s_śr

I SG jest związany z pojedynczym fundamentem – określamy dopuszczalne obciążenia, czy dobieramy wymiary, II SG – nie jest możliwy do sprawdzenia dla pojedynczego fundamentu, ze względu na średnie osiadanie, przechylenie, strzałkę ugięcia itd.

JAKA JEST POTRZEBNA MINIMALNA ILOŚĆ FUNDAMENTÓW ABY OKREŚLIĆ POSZCZEGÓLNE RODZAJE II SG???

Obliczeń osiadań nie bierze się za dokładne, mówią tylko o wartościach przypuszczalnych.

PARCIE I ODPÓR GRUNTU

Szczególnym przypadkiem nośności granicznej ośrodka gruntowego jest parcie i odpór na konstrukcje oporowe.

Rodzaje parć gruntu na ściany oporowe:

1. Parcie graniczne gruntu (parcie czynne) E_a (e-earth, a-active) – siła działająca od strony ośrodka gruntowego w stanie przemieszczenia konstrukcji lub jej elementu w kierunku od gruntu, przy wartości przemieszczenia ρ_a dostatecznej dla uzyskania przez parcie wartości najmniejszej.

2. Parcie spoczynkowe gruntu E₀ – siła działająca od strony ośrodka gruntowego, gdy nie istnieje możliwość przesunięcia konstrukcji lub jej elementów.

3. Odpór graniczny gruntu (parcie bierne) E_p – reakcja gruntu spowodowana przemieszczeniem konstrukcji lub jej elementu w kierunku gruntu, przy wartości przemieszczenia ρ_p niezbędnej dla osiągnięcia przez odpór wartości największej.

(NA ZALICZENIE: definicje parć, rysunek 15 itd.)

„Parcie spoczynkowe występuje wówczas, kiedy nie ma przemieszczeń konstrukcji oporowej, przemieszczenia =0.

Stan parcia czynnego i biernego są to stany graniczne w podłożu gruntowym, stany które są ekstremami. Parcie czynne najmniejsze, parcie bierne jest największe.

O ile w konstrukcjach budowlanych mamy do czynienia z parciem czynnym (przemieszczenia konstrukcji występują), o tyle z pełną wartością odporu nie osiągamy pewnych wartości odporu. Musimy ostrożnie podchodzić do wartości Ep przy projektowaniu.”

Dokładne określenie wartości parcia

Parcie i odpór gruntu

Naprężenia Culomba-Rankine’a

Stan naprężeń granicznych wg. Rankine jest możliwy jedynie przy jednoczesnym spełnieniu warunków:

1. naziom jest poziomy

2. konstrukcja oporowa jest pionowa

3. Kat tarcia gruntu o konstrukcję oporowa jest pomijalnie mały

4. Obciążenie q jest prostopadłe do naziomu

Gdy spełnione są jednocześnie te warunki to powierzchnia poślizgu jest płaszczyzną – otrzymujemy rozwiązanie ścisłe:

$$e_{a} = \gamma\left( z + u_{z} \right) \bullet K_{a} - Z_{c} \bullet \sqrt{K_{a}}$$

$$e_{p} = \gamma\left( z + u_{z} \right) \bullet K_{p} + Z_{c} \bullet \sqrt{K_{p}}$$

$$u_{z} = \frac{q}{\gamma}$$

$$u_{a} = \operatorname{}{\bullet \left( 45^{o} - \frac{\Phi}{2} \right)}$$

$$K_{p} = \operatorname{}{\bullet \left( 45^{o} + \frac{\Phi}{2} \right)}$$

Wystarczy, że jeden z tych warunków nie będzie spełniony a powierzchnia poślizgu będzie krzywoliniowa.

-metoda Miller-Breslau’a (założenia, konsekwencje, wzory, od czego zależy ka i kp)

K_a, K_p = f(Φ)

K_a, K_p = f(Φ,β,ε,δ_z⁽ⁿ⁾)

Metoda Millera-Breslau’a

Podano wzory na współczynniki Ka i Kp dla dowolnego nachylenia ściany oporowej, dowolnego nachylenia naziomu oraz uwzględniające parcie między ścianą a gruntem. Jest to rozwiązanie przybliżone oparte na założeniu, że powierzchnia poślizgu jest płaszczyzną. W rzeczywistości jest to powierzchnia krzywoliniowa, dlatego wartość parcia i odporu granicznego uzyskane z tych wzorów są przybliżone. Uzyskane wartości dla parcia granicznego są zbliżone do poprawnych, natomiast dla odporu granicznego otrzymujemy wartości zawyżone!!! Wartość błędu szybko rośnie ze wzrostem kąta tarcia wewnętrznego gruntu.

- wpływ tarcia gruntu o ścianę oporową

Uwzględnienie w obliczeniach tarcia gruntu o ścianę oporową powoduje:

1. Zmniejszenie wartości parcia granicznego gruntu

2. Zwiększenie wartości odporu granicznego gruntu.

Parcie spoczynkowe nie jest związane ze stanem granicznym w podłożu!

Stateczność zboczy:

Obliczanie stateczności skarp i zboczy.

W praktyce stosuje się wiele metod obliczeniowych różniących się przyjmowaną powierzchnią poślizgu lub uwzględnieniem sil wewnętrznych w bryle gruntu ulegającej zsuwowi. Przyjmowane są powierzchnie poślizgu o śladach w przekroju poprzecznym w postaci:

a) linii prostej, łuku koła, spirali logarytmicznej, cykloidy itp.

b) linii łamanej.

Przebieg linii poślizgu jest bezpośrednio związany z budową geologiczną i wiarygodna ocena stateczności jest możliwa jedynie przy uwzględnieniu budowy geologicznej regionu czy zbocza. W analizie stateczności uwzględnia się siły powodujące zsuw – czynne, występujące w powierzchni poślizgu oraz siły utrzymujące – bierne, wynikające z wytrzymałości gruntu na ścinanie. Miarą stateczności jest wskaźnik stateczności określany jako stosunek sił (lub momentów sił) utrzymujących do sił (lub momentów sił) powodujących zsuw.

Analiza stateczności polega na znalezieniu najmniejszej wartości wskaźnika stateczności za pomocą obliczeń wykonanych dla różnych położeń powierzchni poślizgu.

Metody analizy:

a) Metoda Fellenius’a

b) Metoda Bishop’a

c) Metoda Jambu

d) Metoda Morgenstern’a-Price

Odwodnienia wykopów

W przypadku wykopów poniżej zwierciadła wody gruntowej należy każdorazowo opracować koncepcję robot fundamentowych i odwodnienia.

Sposoby odwodnienia:

1. Bezpośrednie pompowanie wody z wykopu

2. Drenaż poziomy

3. Drenaż pionowy

Ad. 1 Najprostszy i najtańszy sposób wykonania wykopów poniżej zwierciadła wody gruntowej, ale może być stosowany jedynie przy małej ilości dopływającej wody do wykopu. Przepływ wody w kierunku dna wykopu powoduje rozluźnienie gruntu i może spowodować zjawiska kurzawkowe lub sufozji.

Ze względu na niebezpieczeństwo powstania kurzawki nie należy stosować bezpośredniego odwodnienia wykopu w pyłach piaszczystych oraz piaskach pylastych i drobnych. Prędkość przepływu wody w gruncie nie może przekroczyć tzw. prędkości krytycznej.

Stosowanie bezpośredniego odwodnienia wymaga ustalenia:

a) spodziewanej ilości wody dopływającej do wykopu

b) sposobu drenowania dna wykopu i miejsc zbierania wody

c) rodzaju, wydajności i ilości niezbędnych agregatów pompowych

Odprowadzanie wody z dna wykopu: w wykopie należy zbierać wodę małymi rowkami odprowadzającymi wodę do rowu głównego, który prowadzi wodę do rowu lub studzienki. Głębokość jej musi być większa od dna wykopu. Wodę pompujemy aż do chwili związania betonu w fundamencie.

Kurzawką nazywa się naruszenie stateczności gruntu w wyniku działania ciśnienia hydrodynamicznego. Polega to na tym, ze grunt przestaje stawiać opór przepływowi i zaczyna płynąć razem z wodą. Wytrzymałość na ścinanie spada do 0! Upłynniony grunt zachowuje się jak ciecz. Najbardziej podatne na te zjawiska są piaski pylaste i drobne, zwłaszcza zawierające domieszki cząstek iłowych. W praktyce czasem kurzawka nazywa się rodzaj gruntu (nawodnione piaski pylaste i drobne) podatne na zjawisko kurzawkowe.

Ad.2 Składa się z sączków i studzienek. Stosuje się do trwałego obniżenia poziomu wody gruntowej lub jako drenaż roboczy (dla wykonania wykopów i założenia izolacji wodoszczelnej).

Ad.3 Składa się ze studni wierconych lub wpłukiwanych albo igłofiltrów. W zasadzie stosuje się do czasowego obniżenia zwierciadła wody gruntowej (na czas realizacji wykopu i izolacji wodoszczelnej). W zależności od głębokości położenia sączków lub zapuszczenia studni w stosunku do warstwy nieprzepuszczalnej rozróżnia się drenowanie:

a) zupełne (doskonałe) – jeżeli sączki lub otwory studzienne sięgają do warstwy nieprzepuszczalnej.

b) niezupełne (niedoskonałe) – jeżeli sączki lub otwory studzienne nie dochodzą do warstwy nieprzepuszczalnej.

Dla drenażu poziomego materiał obsypki dobiera się wg. zasady filtru odwrotnego, tzn uziarnienie powinno zwiększać się od gruntu w kierunku rurki drenarskiej. Filtr odwrotny składa się z warstw o uziarnieniu co raz grubszym w kierunku filtracji wody.

Wzmacnianie gruntu:

1. zagęszczenie wgłębne gruntów niespoistych:

a) wybuchami

b) wibratorami

c) ciężkimi ubijakami

ad. b) Wibrofloatacja – zagęszczenie specjalna końcówką wibratora i dosypanie specjalnie uziarnionego gruntu.

2. Elektroosmoza – stosujemy gdy w podłożu gurnty są bardzo słabe o bardzo niewielkim stopniu wodoprzepuszczalności.

3. Zastrzyki:

a) przenikające

b) przemieszczające

c) otaczające

Polegają na wprowadzeniu pod ciśnieniem (z otworu wiertniczego) do gruntu zaczynu stabilizującego. Najczęściej stosuje się zaprawę cementową i składniki ceramiczne lub zawiesiny iłowe (zawiesinowe). Metody wykonywania zastrzyków:

- Wraz z postępem wiercenia

-z postępem ku górze

- przez rurę z rękawami – selektywne wzmacnianie podłoża

- metoda strumieniowa (jet growting)

4. kolumny wapienne – uwiercenie a później zapełnianie gliną.

5. Zbrojenie gruntów

5.1. Grunt zbrojony – składa się z nasypanego gruntu wzmocnionego taśmami z materiału wytrzymałego na rozciąganie (dawniej stal, obecnie geosyntetyki). Zasada działania polega na wykorzystywania tarcia pomiędzy gruntem i zbrojeniem, które powoduje spiętrzenie gruntu. Najczęściej grunt zbrojony spełnia rolę ścian oporowych

5.2. Gwoździowanie – metoda gwoździowania jest stosowana przede wszystkim w celu polepszenia stateczności zboczy i skarp wykopów. W skarpę wykopu wprowadzamy pręty stalowe o średnicy 2-3cm (tzw. gwoździe)

5.3 Wkładki z geosyntetyków – geosyntetyki mogą spełniać funkcję zbrojenia gruntu, drenażu, filtra, ochrony przed erozją, rozdzielenia różnych materiałów (separacja) oraz uszczelnienia podłoża.

Fundamenty głębokie

Rodzaje:

a) pale

b) studnie fundamentowe

c) kesony

d) ściany szczelinowe

ad. a) Zakres stosowania pali:

1. przekazanie obciążenia na niżej leżące, mocniejsze podłoże

2. posadowienie obiektów budowlanych poniżej warstwy gruntu, która może ulec rozmyciu lub może być w przyszłości usunięta albo naruszona przy wykonywaniu robót budowlanych

3. zakotwienie obiektów budowlanych w gruncie przeciw sile wyporu wody

4. przekazanie na podłoże dużych sił pionowych lub poziomych

5. stabilizacja osuwisk

6. ograniczenie robót ziemnych i uniknięcie robót odwodnieniowych

7. przyspieszenie robót – duża mechanizacja

8. zagęszczenie gruntu niespoistego

9. ograniczenie wielkości odkształceń podłoża

Ze względu na technologię (sposób wykonania) mamy pale:

1. Gotowe-wbijane

2. wykonane w otworach wierconych

3. wykonane w otworach wybijanych – pale Franki

4. wtłaczane (wciskane stalowe) – pale odcinkowe

5. zawiercane (wkręcane)

6. dużych średnic

7. nowe technologie palowania – CFA, Atlas Omega

Technologie od 1 do 6 to technologie klasyczne.

Palowanie bardziej wpływa na środowisko niż posadowienie bezpośrednie.

Zagrożenie spowodowane wbijaniem pali dla podłoża i sąsiednich obiektów budowlanych:

1. osiadanie podłoża w skutek wbijania pali

2. boczne przesunięcia gruntu przez pale

3. wypchnięcie przez pale gruntu do góry

4. drgania obiektów budowlanych wymuszone energią wbijania pali

Według Pecka’a:

- 100 pali wbijanych na głębokość 15m , luźny piasek i żwir spowoduje osiadanie terenu o 15 cm

- wbicie dużej liczby pali w grunty spoiste spowoduje boczne przesunięcia gruntów o 30cm

- poziom terenu na budowie na skutek wbijania pali podniósł się o metr

Pale przemieszczeniowe – pale zagłębione w gruncie bez wiercenia lub wydobywania materiału z podłoża (usuwania urobu). pale są zaglębiane w gruncie metodą wbijania, wibrowania, wciskania, wkręcania (lub kombinacji tych metod).

Pale wiercone – pale formowane, z rurą osłonową lub bez niej, przez wykopanie lub wywiercenie otworu w gruncie i wypełnienie go betonem lub żelbetem.

Ścianki szczelne

Wykonuje je się w celu:

1. Podtrzymania ściany wykopów lub uskoków w terenie.

2. Wyeliminowania lub zmniejszenia dopływu wody do wykopu i zabezpieczenia przed zjawiskiem sufozji, kurzawki.

3. Zwiększenia szczelności podłoża pod podstawa fundamentu we wszelkiego rodzaju budowlach piętrzących wodę

4. Umocnienia nabrzeży w budynkach hydrotechnicznych.

5. Posadowieniach bezpośrednich na gruntach nawodnionych.

Wzmacnianie fundamentów

Realizowane przy rekonstrukcji, reform, rewaloryzacji osiedli, nadbudowach, uszkodzeń spowodowanych osiadaniem podłoża.

PRZYDATNOŚĆ GRUNTÓW DO BUDOWY NASYPÓW (LUB BUDOWANIE W PODŁOŻU)

1. Badania laboratoryjne zagęszczalności gruntu (najczęściej aparat Proctora – ubija się grunt warstwami w sposób znormalizowany przy różnych wilgotnościach, otrzymujemy różne wartości, dla spoistych pierwszy wykres – krzywa dzwonowa, dla piasków wykres wygląda nieco inaczej)

Dwie metody w aparacie Proctora (normalna i zmodyfikowana), w zmodyfikowanej używamy większej energii jednostkowej, dla zmodyfikowanej mniejsze wartości wilgotności optymalnej i większe objętości szkieletu gruntowego.

1. Wskaźnik zagęszczenia

Stosunek gęstości objętościowej gruntu wbudowanego w nasyp do maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego. Is=ρd/ρ_do

Wilgotność optymalna – to taka wilgotność, którą uzyskujemy mając najbardziej zagęszczony grunt.

Stopień zagęszczenia – jest dla gruntów niespoistych rodzimych

Wskaźnik zagęszczenia – ocena zagęszczenia zarówno spoistych jak i niespoistych

Wskaźnik zagęszczenia – stosujemy sondy dynamiczne, pozwalające na określenie stopnia zagęszczenia gruntu (następnie przychodzimy wzorami ze stopnia na wskaźnik zagęszczenia)

„MAGIA LICZB”

Id	Is
0,10	0,87
0,20	0,89
0,30	0,90
0,40	0,92
0,50	0,94
0,60	0,95
0,70	0,97
0,80	0,99
0,90	1,00
1,00	1,02

Pod względem przydatności gruntów do ich budowania, nasypy (lub podłoże) możemy wyróżnić 4 grupy:

1. Nie nadające się:

- iły, w_L>65% (grunty ekspansywne, są niestabilne przy zmianie wilgoci)

- Grunty niezagęszczane, ρ_do<1,60 g/cm³ – to grunty równoziarniste

- organiczne (ściśliwe, zmiany wilgoci itd.)

Należy je wszystkie przeznaczać na podkład. Zastosowanie możliwe jest jedynie w przypadku modyfikacji ich właściwości np.: za pomocą tzw. stabilizatorów (stosowanych do iłów) lub zmiany uziarnienia.

1. Grunty mało przydatne

- grunty spoiste o wilgotności naturalnej większej od wilgotności optymalnej w_n > w_opt takiej, że nie zapewniają możliwości uzyskania właściwego wskaźnika zagęszczenia Is. Grunty te wymagają osuszenia lub mogą być wbudowane w dolną partię nasypów, pod warunkiem przewarstwienia przepuszczalnymi gruntami (niespoistymi) i ich konsolidacją przed rozpoczęciem eksploatacji nasypu. „Jak rozpoznać grunty?” w_opt <w_p (granica plastyczności, przy której wałeczek zaczyna pękać)

1. Dobre grunty spoiste o w_L≤65% i o wilgotności bliskiej wilgotności optymalnej, czyli 0,9 w_opt ≤w_n≤1,1w_opt które można wbudować w nasyp uzyskując wymaganą wartość Is. Zaleca się ich budowanie poniżej umownej głębokości przemarzania (spoiste są wysadzi nowe, by uniknąć musimy je wbudować w nasyp)

2. Bardzo dobre

- piaski, pospółki i żwiry (mało wrażliwe na zawilgocenie i dające się łatwo zagęścić)

Grunty źle uziarnione – nie dają się zagęścić

Grunty dobrze uziarnione – dają się zagęścić

Wskaźnik niejednorodności uziarnienia

Cu=U=d₆₀/d₁₀ > 6 (warunek dla piasków), a 4 dla pospółek

Wskaźnik krzywizny

Cc=d₃₀²/d¹⁰*d⁶⁰ – powinien być zawarty między 1 a 3

Aparat Proctora (pkt 8 norma laboratoryjna). Ubijamy warstwami w cylindrze, w sposób znormalizowany (4 metody) zasadniczo 2 metody. Polegają na energii jednostkowej. Metoda normalna stosujemy energię 0,59J/cm³ natomiast w metodzie zmodyfikowanej 2,65 J/cm³. Ubijamy grunt w cylindrze, różnią się ilością warstw. W metodzie normalnej stosowane są 3 warstwy, w zmodyfikowanej 5 warstw. W metodzie normalnej ubijak o masie 2,5 kg a w zmodyfikowanej 4,5. Wysokość spadania w normalnej 32 cm, zmodyfikowana 48 cm. Obraca się na stoliku cylinder, każda warstwa jest zagęszczana w metodzie zmodyfikowanej i normalnej po 25 uderzeń (55). Mały cylinder V=1dm³(stosujemy gdy ziarna gruntu są do 6 mm), duży cylinder V=2,2 dm³(do 10 mm). Mały cylinder 25 uderzeń, duży cylinder 55.