Określenia podstawowe.

Geotechnika – nauka zajmujaca sie praca i badaniami osrodka gruntowego dla celów projektowania i wykonawstwa budowli ziemnych i podziemnych oraz fundamentów budynków i nawierzchni drogowych. Jej czescia składowa jest: gruntoznawstwo, mechanika gruntów, fundamentowanie, geologia inżynierska, i inne nauki przyrodnicze.

Gruntoznawstwo – nauka zajmujaca sie podziałem gruntów oraz jego własnosciami fizycznymi, precyzuje sposób rozpoznawania materiału gruntowego.

Geologia inzynierska – czesc geologii (nauka zajmujaca się badaniami własnosci osrodka gruntowego) w zakresie czesci podłoza współpracujacego z posadowionym na nim

obiektem,

Mechanika gruntów – nauka o fizycznych własnościach osrodka gruntowego oraz stanach napreMenia i odkształcenia podłoza gruntowego pod wpływem działajacych obciazen,

Mechanika skał – nauka o fizycznych własnosciach materiałów skalnych oraz o zachowaniu sie pod wpływem obciazenia.

Fundamentowanie – nauka inzynierska zajmujaca się posadowieniem obiektów,

Geoinzynieria – dziedzina nauki zajmujaca sie metodami ulepszenia gruntów i skał w celu umożliwienia posadowienia budowli.

Fundament.

Fundament – najnizsza czesc konstrukcji (budowlanej), która przenosi obciazenia na podłoze gruntowe. Zadaniem fundamentu jest redukcja wysokich naprężeń działajacych w konstrukcji do niskich, które moga być przejete przez podłoze gruntowe.

Naprezenia panujace w konstrukcjach:

- Stal: 150 – 1000 MPa,

- Beton (zelbet): 10 – 80 MPa,

- Ceramika: 2,0 – 5,0 MPa,

- Drewno: 15 – 40 MPa,

- Skały: 10 – 1000 MPa.

- Grunt: 50 - 600 kPa,

Podział fundamentów.

Ogólna klasyfikacja fundamentów:

Bezposrednie (płytkie): fundament przenosi obciazenia na podłoze nosne poprzez jego dolna podstawe, nie uwzglednia sie współpracy bocznych powierzchni,

Fundamenty moga byc wykonane na podłozu:

- naturalnym,

- po wykonanej wymianie gruntów,

- wzmocnionym (zageszczanie, stabilizacja, iniekcje).

Posrednie (głebokie): obciazenia przenoszone sa na głebsze warstwy podłoza poprzez podstawe oraz poprzez powierzchnie boczne elementów stanowiacych fundament

Podział fundamentów posrednich:

- na palach,

- na studniach,

- na kesonach,

- na scianach szczelinowych,

- na sciankach szczelnych.

Podział fundamentów ze wzgledu na materiał:

- zelbetowe – najczesciej stosowane,

- betonowe – w przypadku niewielkich obciazen,

- ceglane – stosowane dawniej,

- drewniane – np. pale w budynkach historycznych,

- kamienne,

- stalowe – konstrukcje pomocnicze, scianki szczelne.

Nośność podłoża gruntowego.

Podłoze nosne (mocne, małoodkształcalne):

• Grunty niespoiste w stanie zageszczonym i bardzo zageszczonym (ID > 0,60),

• Grunty spoiste skonsolidowane w stanie zwartym, półzwartym, twardoplastycznym (konsystencji bardzo zwartej i zwartej), IL < 0,20,

• Grunty spoiste nieskonsolidowane oraz grunty bardzospoiste w stanie zwartym, półzwartym, twardoplastycznym (konsystencji bardzo zwartej i zwartej) IL < 0,10,

Podłoze srednionosne:

• Grunty niespoiste w stanie sredniozageszczonym (ID =0,40 ÷ 0,60),

• Grunty spoiste skonsolidowane w stanie twardoplastycznym i plastycznym (konsystencji bardzo zwartej i zwartej) IL = 0,20 ÷ 0,50,

• Grunty spoiste nieskonsolidowane oraz grunty bardzospoiste w stanie twardoplastycznym i plastycznym (konsystencji bardzo zwartej i zwartej) IL = 0,10 ÷ 0,40,

• Grunty próchniczne w stanie półzwartym i zwartym

Podłoze słabe:

• Grunty niespoiste w stanie luznym (ID < 0,40),

• Grunty spoiste skonsolidowane w stanie miekkoplastycznym i płynnym (konsystencja plastyczna i miekkoplastyczna), IL > 0,50,

• Grunty spoiste nieskonsolidowane oraz grunty bardzospoiste w stanie plastycznym i gorszym (konsystencja twardoplastyczna i gorsza), IL > 0,40,

• Grunty organiczne,

Cele stawiane fundamentom.

• Bezpieczne przeniesienie obciazen przekazywanych przez konstrukcje na podłoze gruntowe (lub skalne) poprzez swoja podstawe,

• Zapewnienie wartosci przemieszczen pionowych (osiadan) i poziomych w zakresie bezpiecznym dla konstrukcji,

• Zapewnienie mozliwosci spełniania funkcji uzytkowych posadawianego obiektu,

Podział fundamentów bezpośrednich.

Fundamenty bezposrednie - typy:

- stopy fundamentowe,

- ławy fundamentowe,

- ruszty fundamentowe,

- płyty fundamentowe,

- skrzynie fundamentowe,

- fundamenty blokowe

Zasady stosowania w/w fundamentów.

Stopy fundamentowe:

• Stosuje sie pod słupy (pojedyncze lub podwójne),

• W przypadku mocnego i srednionosnego podłoza gruntowego,

• Przy obciazeniach przekazywanych na podłoMe nie wiekszych niz 300 – 400 kPa,

• Prostopadłoscienne – wykonywane na budowie lub prefabrykowane,

• Trapezowe - prefabrykowane,

• Kielichowe – stosowane pod słupy prefabrykowane.

Ławy fundamentowe:

• Stosuje sie pod sciany lub rzad słupów (rozstaw nie wiekszy niz 5,0 m),

• W przypadku mocnego i srednionosnego podłoza.

• Mozliwe stosowanie poszerzenia pod słupami,

• Obciazenie pod ławami zwykle nie powinno przekraczac 200 kPa,

Ruszty fundamentowe:

• Utworzone z podłuznych i poprzecznych, wzajemnie przecinajacych sie ław fundamentowych,

• Stosowany na słabszym (niz dla samych ław) podłozu gruntowym,

• Na terenach zagrozonym deformacjami górniczymi,

• Pod konstrukcje scianowe w układzie mieszanym,

• W przypadku koniecznosci przeniesienia sił poziomych

• Ruszty wykazuja duza sztywnosc w obydwu kierunkach poziomych,

• Nacisk fundamentu na podłoze nie powinien przekraczac 200kPa,

Płyty fundamentowe:

• Fundament składa sie z ciagłej płyty pod całym obrysem budynku,

• Moze miec rózna grubosc(zebra),

• Stosowana na srednionosnym i słabym podłozu lub pod wysokim budynkami,

• Płyta umozliwia wykonanie izolacji wodoszczelnej w celu zabezpieczenia pomieszczen podziemnych przed woda gruntowa,

• Umozliwia wyrównanie osiadan pod budynkiem (np. przy niejednorodnych warunkach gruntowych),

• Nacisk fundamentu na podłoze nie powinien przekraczac150kPa,

• Projektowanie posadowienia na płycie wymaga wykonania bardziej zaawansowanej analizy współpracy budowli z podłozem.

Skrzynie fundamentowe:

• Pod wiezowcami (duze obciazenie na podłoze – ponad 400kPa),

• W przypadku słabych i niejednorodnych warstw gruntowych,

• Duza sztywnosc fundamentu majaca zdecydowany wpływ na odkształcanie sie podłoza, wywoływane naciski a zwłaszcza na siły wewnetrzne w konstrukcji,

• Zapewniaja statecznosc budynku w przypadku nadmiernych

deformacji podłoza,

• Grubosc płyty: 1,2 – 1,5 m, grubosci scian: 0,8 m,

• Skrzynie zwykle stanowia uzytkowe kondygnacje podziemne(garaze, parkingi).

Stany graniczne analizowane przy projektowaniu fundamentów.

Utrata równowagi konstrukcji lub podłoza, rozpatrywanych jako ciało sztywne, gdy wytrzymałosc materiałów konstrukcyjnych i gruntu ma znaczenie nieistotne dla zapewnienia nosnosci (EQU),

• Wewnetrzne zniszczenie lub nadmierne odkształcenie konstrukcji lub elementów konstrukcji, gdy wytrzymałość materiałów konstrukcyjnych jest istotna w zapewnieniu nosnosci (STR),

• Zniszczenie lub nadmierne odkształcenie podłoza, gdy wytrzymałosc gruntu (lub skały) jest decydujaca dla zapewnienia nosnosci (GEO),

• Utrata statecznosci konstrukcji lub podłoza (utrata równowagi pionowej) spowodowana cisnieniem wody (wyporem) lub innymi oddziaływaniami pionowymi (UPL),

• Hydrauliczne unoszenie czastek gruntu, erozja wewnetrzna lub przebicie hydrauliczne w podłozu wywołane spadkiem hydraulicznym (HYD).

Warunek pierwszego stanu granicznego.

Rozpatrujac stan graniczny zniszczenia lub nadmiernego odkształcenia elementu konstrukcyjnego lub czesci podłoza (STR) lub (GEO), nalezy wykazac, ze: Ed(Wartosc oddziaływania na element konstrukcyjny lub grunt)<Fd(Nosnosc podłoza pod fundamentem)

Wielkosci wystepujace warunku pierwszego stanu granicznego:

E – nosnosc podłoza – opór przeciw oddziaływaniu (siła uogólniona),

Frep – Oddziaływanie lub efekt oddziaływania (siła uogólniona),

X – parametr własnosci materiału (tutaj: gruntu),

ad – wartosc obliczeniowa wielkosci geometrycznej (np. wymiary fundamentu),

Indeksy dolne: d – wartosc obliczeniowa, k – wartość charakterystyczna.

Warunek drugiego stanu granicznego.

Stan graniczny uzytkowalnosci sprawdza sie poprzez warunek: Ed<Cd

Ed – symbol przemieszczen (efekt oddziaływan),

Cd – graniczna obliczeniowa wartosc efektu oddziaływania,

Wartosci czesciowych współczynników przy sprawdzaniu stanu granicznego uzytkowalnosci zaleca sie przyjmowac równe 1,0 (stara norma wymagała sprawdzenia na wartościach charakterystycznych).

Rodzaje przemieszczen (uogólnionych) fundamentu:

• Osiadanie (srednie),

• Róznica osiadan,

• Obrót,

• Przechylenie,

• Wzgledne ugiecie,

• Wzgledny obrót,

• Przemieszczenie poziome,

• Amplituda drgan.

Ograniczenia:

• W projekcie posadowienia nalezy okreslic wartosci graniczne przemieszczen fundamentu,

• Powyzsze warunki moMna okreslic w załaczniku krajowym do PN-EN,

• Nalezy ograniczyc nierównomierne przemieszczenia fundamentów wywołujace odkształcenia posada wianej konstrukcji, aby nie wystapił w niej stan graniczny,

• W przypadku braku ustalonych wartosci granicznych mozna wykorzystac wartosci podane w załaczniku H normy PN-EN.

Ograniczenia podane w załaczniku H:

• Ograniczenie wzglednych obrotów otwartych konstrukcji ramowych, ram wypełnionych, scian nosnych do wartości 1/2000 – 1/300 zapewnia brak wystapienia stanu granicznego uzytkowalnosci, mozna przyjac dla wiekszosci konstrukcji 1/500,

• Wzgledny obrót, który moze wywołac stan graniczny nośności wynosi (w zaleznosci od rodzaju konstrukcji) ok. 1/150 (wygiecie wypukłe) oraz 1/300 (wygiecie wklesłe),

• Dla typowych konstrukcji zaleca sie ograniczenie osiadan do 50 mm,

• Wieksze osiadania mozna dopuscic, gdy nie spowoduje to trudnosci z przyłaczeniem instalacji do budynku, przechyleniakonstrukcji, itp.,

• Zalecen podanych w załaczniku H nie nalezy stosowac do budynków i konstrukcji nietypowych, obciazonych w sposób nierównomierny, itp.

Parametry gruntowe decydujące o nośności podłoża pod fundamentem.

• c – spójnosc – grunty drobnoziarniste (spoiste),

• ϕ – kat tarcia wewnetrznego,

• cu – wytrzymałosc na scinanie bez odpływu (bez drenazu),

• g – ciezar gruntu (ponad i poni$ej poziomu posadowienia),

• E0 , E (M0 , M) – moduły odkształcenia (scisliwosci),

• v - współczynnik Poissona,

Metody szacowania parametrów materiałowych.

• Metoda A – wartosci parametrów uzyskuje sie z bezposrednio z badan laboratoryjnych lub polowych – jedyna metoda przewidziana norma Eurokod 7,

• Metoda B – wartosci parametrów odczytuje sie z nomogramów normy PN-81/B-03020 na podstawie korelacji z tzw. wartosciami wiodacymi (rodzajem i stanem gruntów),

• Metoda C – warunki gruntowe okresla sie na podstawie doswiadczen dla podobnych konstrukcji realizowanych na podobnych terenach,

W zaleznosci od dokładnosci szacowania parametrów do obliczen nalezy uwzglednic odpowiedni współczynnik materiałowy γm.

Współczynniki bezpieczeństwa w projektowaniu fundamentów.

Współczynnik bezpieczenstwa – uwzglednia mozliwosc wystapienia sytuacji bardziej niekorzystnej ni$ przyjeta do analizy.

Podejscia obliczeniowe:

• Metoda globalnego współczynnika bezpieczenstwa – szacowana nosnosc materiału (podło$a) dzieli sie przez współczynnik bezpieczenstwa F równy zwykle 2,0 – 3,0 (metoda dawniej stosowana),

• Metoda czesciowych współczynników bezpieczenstwa – ustala sie współczynniki bezpieczenstwa oddzielnie dla obciazen, materiału (podłoza gruntowego) oraz metodyki szacowan nosnosci (metoda stosowana obecnie),

Grupy współczynników bezpieczenstwa:

• Współczynnik do wartosci oddziaływan – przyjmuje wartości 1,0 – 1,5 w zaleznosci od rodzaju obciazen (stałe, zmienne, korzystne, niekorzystne),

• Współczynnik do wartosci parametrów materiałowych (gruntu) – wartosci 1,0 – 1,4 w zaleznosci od parametru oraz dokładnosci jego oznaczenia,

• Współczynnik uwzgledniajacy niepewnosc metody obliczeniowej – ustalany w zaleznosci od dokładnosci obliczen i przyjetego modelu obliczeniowego.

Nośność podłoża pod fundamentem.

Dla fundamentu obciazonego osiowo nosnosc zalezy od:

• Wytrzymałosci gruntu podłoza – współczynniki nosnosci,

• Spójnosci – dla gruntów drobnoziarnistych (spoistych),

• Głebokosci posadowienia i ciezaru gruntu ponad poziomem posadowienia,

• Wymiarów fundamentu i ciezaru gruntu ponizej poziomu posadowienia,

q_f=c*Nc+γd*D*Nd+γb*Nb*B

Metody szacowania nosnosci:

• Metoda analityczna – szacowanie nosnosci na podstawie teoretycznych modeli mechanizmów zniszczenia (np. Terzaghiego) oraz modeli wytrzymałosciowych materiału gruntowego (Coulomba-Mohra),

• Metoda półempiryczna – na podstawie badan presjometrycznych,

• Metoda obserwacyjna – szacowanie nosnosci na podstawie próbnych obciazen i monitoringu zachowania sie budowli na podłozu, konieczne wykonanie skomplikowanych analiz, brak prostych metod szacowania nosnosci.

Warunki pracy podłoza – szacowanie metoda analityczna:

• Bez odpływu – przypadek szybkiej realizacji obciazen, utrata nosnosci gruntu podłoza nastepuje wskutek powstania znacznych wartosci naprezen stycznych przejmowanych przez szkielet przy niewielkich naprezeniach normalnych przejmowanych przez wode porowa (np. wypełnianie ciecza zbiorników), parametr decydujacy o nosnosci: cu,

• Z odpływem – obcia$enia przykładane wolno, zachowanie się gruntu odpowiada hipotezie wytrzymałosciowej Coulomba -Mohra (np. budynek realizowany w technologii tradycyjnej), parametry decydujace o nosnosci: c’, ϕ,

Nosnosc podłoza szacowana metoda empiryczna:

Okreslana na podstawie badan presjometrycznych (rozszerzanie sie wydrazonej cylindrycznej pustki):

Rd/A’=σ_v,0+k*p_le

• k – współczynnik nosnosci podłoza (k = 0,8 – 3,0 – wzaleznosci od rodzaju gruntu, zagłebienia i kształtu fund.),

• σ_v,0 – poczatkowe całkowite naprezenie pionowe,

• pl_e – obliczeniowe zastepcze naprezenie graniczne netto (z badania presjometrem),

Sprawdzenie nośności na siłę poziomą.

Sprawdza sie warunek:

H<R+R_d,p

• H – obliczeniowa wartosc siły poziomej lub składowa całkowitego oddziaływania działajaca równolegle do podstawy fundament,

• Rd – obliczeniowa wartosc oporu przeciwdziałającemu przesunieciu (wynika z tarcia podstawy o grunt),

• Rd,p – obliczeniowa wartosc siły utrzymujacej wywołanej przez parcie gruntu na boczna podstawe fundamentu,

Podłoże jednorodne i uwarstwione przy sprawdzaniu I SG.

• Podłoze jednorodne – ponizej warstwy gruntowej, na której posadowiony jest fundament nie zalega warstwa słabsza,

• Podłoze uwarstwione – na nizszej głebokosci znajduje się warstwa gruntowa o gorszych własnosciach niz ta, na której posadowiony jest fundament,

• W przypadku podłoza uwarstwionego, mimo spełnienia warunków stanu granicznego w poziomie posadowienia moze nastapic stan graniczny w stropie warstwy słabszej (wg EC 7 – mozliwosc zniszczenia przez przebicie mocnej warstwy).

Uwzględnienie wstępowania warstwy słabszej przy sprawdzaniu I SG.

Metoda fundamentu zastepczego (wg PN-81/B-03020) – rozwaza sie wystapienie stanu granicznego w stropie warstwy słabszej,

• Metoda Madeja – nosnosc podłoza redukuje sie poprzez odpowiedni współczynnik uwzgledniajacy wytrzymałość słabej warstwy oraz jej połozenie,

Szacowanie osiadań fundamentów.

Załozenia:

• Podział na warstwy o miazszosci nie wiekszej niż 0,5*B,

• Podział musi byc dostosowany do warstw gruntowych oraz poziomu wody,

• Wyznaczenie naprezen pierwotnych σ_zp, wtórnych σ_zs i dodatkowych σ_zd w podłozu pod fundamentem,

• Okreslenie głebokosci aktywnej, do której liczy sie osiadanie,

• Wyliczenie osiadan przy załozeniu edometrycznego stanu odkształcenia.

Uwagi:

• Wiarygodne wyniki wymagaja uzycia realistycznych wartosci parametrów (modułów odkształcenia,

scisliwosci, itp.),

• Wartosci parametrów musza byc dostosowane do sytuacji obliczeniowych (osiadania w warunkach bez odpływu, z odpływem, osiadania konsolidacyjne, itp.),

• Do szacowania osiadan czesto wykorzystuje sie MES (niejednorodne podłoze, skomplikowana konstrukcja, wpływ sasiednich konstrukcji).

Dobór głębokości posadowienia fundamentów.

Warunki majace wpływ na przyjecie głebokosci posadowienia:

• Ze wzgledów ekonomicznych głebokosc posadowienia musi byc mozliwie najmniejsza,

• Dmin = 0,5 m (mniejsza głebokosc musi byc odpowiednio uzasadniona),

• Nalezy posadawiac głebiej w przypadku przypowierzchniowego wystepowania słabego gruntu i mocniejszego ponizej,

• W przypadku głebszego zalegania słabej warstwy nalezy posadawiac jak najpłycej (najdalej od warstwy słabej),

• W przypadku wystepowania do głebokosci przemarzania gruntów wysadzinowych, naley posadowic ponizej tej głebokosci (D>hz),

• Obecnosc wody gruntowej (zaleca sie posadawiac min. 0,5 m powyzej poziomu wody gruntowej),

• Funkcje budynku (podpiwniczenie, kondygnacje podziemne, kanały technologiczne, itp.),

• Wzgledy estetyczne (koniecznosc przykrycia fundamentu – D>H),

Obciążenie mimośrodowe.

• Eurokod 7 wymaga znacznej ostroznosci przy projektowaniu fundamentów, dla których obciazenie nie znajduje sie w rdzeniu fundamentu,

Rozkład (uproszczony) nacisków przekazywanych przez stope na podłoze w przypadku obciazenia

mimosrodowego. Rozkład rzeczywisty jest nieliniowy. (rys. na tel.)

Szczelina miedzy fundamentem a gruntem:

• Brak sił rozciagajacych w miejscu kontaktu fundamentgrunt,

• Powstanie szczeliny jest niedopuszczalne dla kombinacji obciazen długotrwałych,

• Ograniczenie: c<B/4 – w przypadku momentu działającego w kierunku jednego z boków fundamentu (B),

• Ograniczenie c<c’/2 – w przypadku ogólnym.

Posadowienie pośrednie.

Rodzaje posadowienia posredniego:

• Na palach,

• Na studniach,

• Na kesonach,

• Na scianach szczelinowych (np. barety),

• Na sciankach szczelnych (przenoszenie obciazen poziomych).

Stosowanie:

• Wystepuja słabe warstwy gruntowe (grunty organiczne, odpady, grunty luzne lub o konsystencji plastycznej i miekkoplastycznej),

• Na podłoze przekazywane sa bardzo duze obciazenia,

• Fundament jest obcia)ony du)ymi siłami poziomymi oraz duzymi momentami,

• Wymaga sie spełnienia ostrych wymagan II Stanu granicznego,

• Koniecznosc jednoczesnej stabilizacji zbocza.

Główne zalety wykorzystania pali:

• Bardzo duza nosnosc pali,

• Mozliwosc przeniesienia sił wyrywajacych,

• Redukcja osiadan (przemieszczen, obrotów) obiektu posadowionego na palach,

• Szybkosc wykonywania palowania,

• Relatywnie niskie oddziaływanie na srodowisko i otoczenie.

Wady wykorzystania pali:

• Bardzo duzy koszt wykonania,

• Powodowanie drgan w sasiedztwie budowy – pale wbijane,

• Powstawanie urobku, który nale)y zutylizowac (wydobyty grunt, płuczka bentonitowa, zanieczyszczony cementogrunt) – pale wiercone,

• Znaczne zuzycie betonu,

• Koniecznosc wykorzystania specjalistycznego sprzetu.

Elementy konstrukcyjne:

• Pale (podstawa, pobocznica),

• Oczep

• Podstawa

• Pobocznica

• Głowica

• Oczep

+ rys. na tel.

Podział pali fundamentowych.

Ze wzgledu na srednice:

• Mikropale (d = 5 ÷ 20 cm),

• Pale normalne (d = 20 ÷ 60 cm),

• Wielkosrednicowe (d > 60 cm),

Ze wzgledu na technologie:

• Wiercone,

• Wbijane (prefabrykowane),

• Wkrecane,

• Iniekcyjne,

• Przemieszczeniowe.

Ze wzgledu na charakter pracy:

• Pale normalne (obciazenia przenosi podstawa i pobocznica),

• Pale stojace (obciazenia przenosi głównie podstawa) – np. pale oparte na skałach,

• Pale zawieszone (obcia)enia przenosi głównie pobocznica) – nie została osiagnieta warstwa o zdecydowanie większej nosnosci niż zalegajace powyzej podstawy fundamentu,

• Pale moga byc pionowe (wiekszosc przypadków) lub nachylone (kat wiekszy od 60°).

Projektowanie pali EC 7.

Sytuacje obliczeniowe:

• Utrata statecznosci ogólnej,

• Wyczerpanie nosnosci fundamentu palowego,

• Wyciagniecie lub wyczerpanie nosnosci na wyciaganie pala,

• Wyczerpanie nosnosci gruntu wskutek obciazenia bocznego pala,

• Zniszczenie konstrukcji pala wywołane przez sciskanie, rozciaganie, zginanie, wyboczenie lub zginanie,

• Łaczne wyczerpanie nosnosci podło)a i fundamentu palowego,

• Łaczne wyczerpanie nosnosci podło)a i konstrukcji,

• Nadmierne osiadanie,

• Nadmierne podniesienie,

• Nadmierne przemieszczenia boczne,

• Niedopuszczalne drgania.

Metody projektowania:

• Na podstawie próbnych obciazen statycznych (podstawowa metoda projektowania wg EC 7),

• Na podstawie badan podło)a gruntowego (sondowanie statyczne),

• Na podstawie empirycznych lub analitycznych metod obliczeniowych (np. wg normy PN-83/B-02482),

• Na podstawie próbnych obciazen dynamicznych,

• Na podstawie obserwacji zachowania sie porównywalnych fundamentów palowych, jesli dane te sa potwierdzone wynikami badan w terenie,

Warunek I Stanu Granicznego – pal wciskany:

F_c,d<R_c,d

F_c,d - obliczeniowe obciazenie osiowe pala wciskanego lub grupy pali,

R_c,d - obliczeniowa nosnosc pala uwarunkowania oporami gruntu w stanie granicznym nosnosci,

Nosnosc pala wciskanego:

R_c,d = R_b,d + R_s,d

R_b,d - obliczeniowa nosnosc podstawy pala,

R_s,d - obliczeniowa nosnosc pobocznicy pala,

Warunek I Stanu Granicznego – pal wyciagany:

F_t,d<R_t,d

F_t,d - obliczeniowe obciazenie osiowe pala wyciaganego lub grupy pali,

R_t,d - obliczeniowa nosnosc pala uwarunkowania oporami gruntu w stanie granicznym nosnosci,

Nosnosc pala wyciaganego:

R_s,d - obliczeniowa nosnosc pala,

Projektowanie pali PN.

Tarcie negatywne:

• Nalezy uwzglednic, jezeli słaby grunt wokół moze osiasc pod własnym ciezarem (lub pod obciazeniem lub wskutek obnizenia wody gruntowej) powodujac dodatkowe obciazenie pala,

• Uwzglednia sie dla nieskonsolidowanych gruntów organicznych, swieze nasypy, grunty drobnoziarniste o IL>0,75, luzne grunty gruboziarniste (ID<20%),

• W obliczeniach, nosnosc pala redukuje sie pali o wartosc: td = 5 ÷ 10 kPa.

Nosnosc pala na siłe pozioma:

• Oddzielna procedura obliczeniowa dla pali sztywnych (h <1,5hs) i wiotkich (h >3,0hs), pale posrednie sprawdza sie wg obydwu procedur,

• Pal sztywny: sprawdzenie nosnosci bocznej pala oraz poziomego przemieszczenia głowicy pala,

• Pal wiotki: sprawdzenie przemieszczenia głowicy pala.

Rozkład obciazenia z oczepu na pale.

• Obciazenie przekazywane ze słupa na oczep: siła pionowa, momenty zginające (w obydwu płaszczyznach), siły poziome (obydwa kierunki),

• Obciazenie przekazywane na pale: siła pionowa (wciskajaca lub wyrywajaca), siła pozioma,

• Moment zginajacy przenoszony przez pale: wystepuje jedynie w przypadku posadowienia na jednym palu oraz wskutek działania siły poziomej.

Odwodnienie wykopów.

Problemy na placu budowy:

• Usuniecie wody pochodzacej z opadów atmosferycznych,

• Obnizenie poziomu wody gruntowej,

• Zabezpieczenie przed degradacja podłoza (i/lub skarp) wskutek oddziaływania cisnienia spływowego wody,

Pompowanie wody z dna wykopu:

• Mozliwe tylko w przypadku koniecznosci usuniecia wody powstałej z opadów atmosferycznych,

• Nie gwarantuje obnizenia poziomu wody gruntowej,

• Powoduje ryzyko rozluznienia (degradacji) gruntu w dnie wykopu i na skarpach,

• Schemat ułozenia pompy w dnie wykopu – szkic,

• Wazny problem – miejsce zrzutu wody (zapewnienie braku jej powrotu do wykopu),

Obnizenie poziomu wody gruntowej (trwałe lub tymczasowe):

• Za pomoca studni (D>200 mm), igłostudni (D=60÷200 mm) lub igłofiltrów (D<60 mm),

• W studniach nastepuje odwodnienie grawitacyjne, w igłostudniach lub igłofiltrach mozna dodatkowo wytwarzac podcisnienie,

• W gruntach trudnoprzepuszczalnych stosuje sie dodatkowo elektroosmoze (przyspieszenie filtracji wskutek działania pradu stałego),

Zasada działania studni (igłostudni, igłofiltrów):

• Odpompowanie wody ze studni,

• Obnizenie poziomu wody wokół studni,

• Studnia zupełna – siega do warstwy nieprzepuszczalnej, studnia niezupełna – nie siega warstwy nieprzepuszczalnej,

Drenaze:

• Najczesciej stanowia element stałego odwodnienia (np. drenaz opaskowy obnizajacy poziom wody wokół fundamentów),

• Poszczególne dreny musza byc połaczone w całosc z odpowiednimi spadkami, które gwarantuje odprowadzenie wody (grawitacyjne lub z uzyciem pomp),

• W miejscach połaczen rur drenazowych wykonuje się studzienki w celu umozliwienia konserwacji drenazu i usuniecia ewentualnych awarii,

Prowadzenie robót fundamentowych.

Zalecenia:

• Roboty prowadzic w miare mo%liwosci w dobrych warunkach atmosferycznych,

• Zakaz wykonywania nasypów i zasypek w czasie deszczu oraz ujemnych temperatur,

• W przypadku pozostawienia dna wykopu na działanie mrozu, przed kontynuacja robót fundamentowych nalezy usunąć warstwe zamarznieta (grubosci 0,5 – 1,5 m),

• Pod fundamentem wykonuje sie tzw. „chudy beton” (funkcje: stabilizacja dna, zabezpieczenie przed działaniem atmosferycznym, sztywne podłoze pod ułozenie zbrojenia),

• W przypadku braku mozliwosci naturalnego odprowadzania wód deszczowych (grunty nieprzepuszczalne w poziomie posadowienia) – nalezy wykonac drenaz opaskowy zabezpieczajacy przed oddziaływaniem wody na fundament,

• Nalezy stosowac izolacje (poziome i pionowe) zabezpieczajace zewnetrzna powierzchnie fundamentu, szczególnie istotne jest poziome „odciecie” izolacja fundamentu od czesci nadziemnej (konstrukcja na zewnatrz jest zabezpieczona przed podciaganiem wody).