Obciążenia krytyczne wg maaga-przyjmuje się obciążenie którego przekroczenie powoduje w podłożu gruntowym poniżej krawędzi powierzchni obciążonej powstanie uplastycznienia.

wzór q_kryt=cM_c+γ DM_D ; M=f(φ), φ-kat tarcia wewenetrzengo, c-spójność, D-głęb.posad.,γ-cieżar obję.

Obciążenia krytyczne wg masłowa-jest to maksymalne możliwe obciążenie przy ograniczeniu zasięgu stref uplastycznienia do linii pionowych przechodzących przez krawędź podstawy fundamentu wzór q_kryt=cM_c+γDM_D+γBM_B ;B-szer.funda.

Obciążenie graniczne-jest to pojęcie umowne i oznacza taki stan obciążenia i naprężenia w rozpatrywanym elemencie lub układzie dal którego zachodz początek niestatecznego zniszczenia lub zaawansowanego płynięcia plastycznego, ogólnie nie zdolność do przenoszenia dodatkowych obciążeń.

Równania stanu granicznego Kӧtter'a mogą być wykorzystywane do:-wyznaczenia granicznej nośności podłoża pod fundamentem,-wyznacznienia parcia czynnego i biernego gruntu,- analizy stateczności skarp i zboczy

Obciążnie graniczne ze względu na wypieranie gruntu przez fundament obliczane jest ze wzorów Trzaghi'ego odnoszących się do fundamentów pasmowego. wzór q_gran=cN_C+pN_D-0,5γBN_B, p=γD

Postać uogólniona q_gran=cN_Cf_Cd_Ci_C+pN_Df_Dd_Di_D-0,5γBN_Bf_Bd_Bi_B f_C=1+0,3B/L L-długość fundamentu

f_D=1+1,5B/L, f_B=1-0,25B/L, B=B-2e_B, L=L-2e_L

na obciążenie graniczne podłoża gruntowego ze względu na wypieranie gruntu z pod fundamentu mają wpływ trzy grupy czynników:1.parametry geotechniczne podłoża (c,φ,γ),2.geometria posadowienia B,L,D_min 3.parametry obciążenia N,T,M,

o wyborze sposobu posadowienia decydują następujące warunki: 1.warunki gruntowe-układ warst i ich nośność i ściśliwość 2.warunki wodne -poziom wody gruntowej i jego zmiany,-przepuszczalność podłoża, -agresywność wodyu w stosunku do betonu 3.rodzaj i charakter konstrukcji projektowanego obiektu 4.możliwości przedsiębiorstw wykonawczych

podział fundamentu ze względu na 1.sposób przenoszenia obciążeń na podłożę a.fundamenty bezpośrednie(płytkie) to fundamenty przekazujące obciążenie na podłożę gruntowe wyłącznie przez poweiżchnię podstawy(ławy, stopy, ruszty, płyty), b. fundamenty głębokie (pośrednie)fun.przen\oszące obciążenia na głębsz podłożę za pomocą pali, studni, kesonów, ścianki szczelinowe. c.bloki i skrzynie fundamentowe -fund.przekazujące obciąż. Na podł. gruntowe przez powierzchnię boczną i podstawę 2.materiał -a.betonowe, b.gruzobetonowe, c.z cegły lub kamienia, d.stalowe 3.sztywność a. sztywne charakterystyczny liniowy odpór gruntu, b sprężyste charakter. krzywoliniowy odpór gruntu

podstawowe wymagania stawiane fundamentom bezpośrednim 1.fundament musi być właściwie usytuowany w płaszczyźnie poziomej i na odpowiedniej głębokości. 2.fund.łącznie z podłożem musi być stateczny(spełniony I-wszy stan graniczny). 3.fundament lub cały zespół fundamentów nie może nadmiernie osiadać i wykazywać nadmiernych różnic osiadań (spełniony II-gi stan graniczny). Również niedopuszczalne są drgania. Wszystkie te warunki musza być spełnione.

Czynniki wpływające na usytuowanie w polanie i głębokość posadowienia fund.bezpośrenich.1. przemarzanie podłoża.2. występowanie gruntów ekspansywnych oraz zapadowych 3.roboty ziemne w sąsiedźtwie 4.poziom wody gruntowej.5.rozmycie dna rzeki i podmycie dna brzegów.6.niekożystne geologiczne zjawiska i procesy zachodzące w podłożu.7.wymagania dotyczące poszczególnych obiektów budowlanych i ich konstrukcji.8.wymaganie dotyczące warunków eksploatacji projektu powodujących niekorzystne zjawiska i procesy.

Wysadzina-warunki wystepowania:1.grunt jest wysadzinowy.2.ośrodek gruntowy jest bardzo wilgotny a zwierciadło wody gruntowej zalega dość płytko.3.ujemna temperatura powietrza utrzymująca się dość długo.wielkość normalnych jednostkowych sił wysadzi nowych osiąga 500 o 800kPa

Sposoby zabezpieczenia obiek.budowlanych przed szkodliwymi skutkami wysadzinowości gruntów.1.zwiększenie głębokości posadowienia w gruntach wysadzi nowych co najmniej doumownej głębokości przemarzania.2.usunięcie warstwy grun.wysadzinowego i zastąpienie go przez grunt niewysadzinowy.3.obniżenie poziomu wody gruntowej za pomoca drenażu.4.zagęszczenie podłoża za pomocą wałowania lub stabilizacja gruntu cementem, popiołami wtórnymi itp.5.zastosowania izolacji cieplnej podłoża gruntowego.

Występowanie grunt.ekspansywnych.1.gr.ekpansywne (pęczniejące, skurczliwe) SA to grunty wrażliwe na zmianę wilgotności, przy jej zwiększaniu pęcznieją a przy zmieszaniu zmniejszają się (w Polsce to iły)zjawiska które mogą wystąpić przy zmianie podłoża ekspansywnego 1.skurcz 2.pęcznienie.3.rozwoj ciśnień pęcznienia w gruncie gdy jest on ograniczony i nie może pęcznieć.4.zmniejsze wytrzymałości gruntu jako rezultat pęcznienia

Dla zabezpieczenia obiektu budowlanego przed szkodliwymi przemieszczeniami podłożą ekspansywnego.1.środki zabezpieczające podłoże przed działaniem czynników uaktywniających ekspansyność.2.środki zmierzające do uodpornienia budynku na ruchy podłoża .3.srodki zmierzające do eliminowania wrażliwośći iłów na skurcz i pęcznienie

Grunty zapadowe- gr.makroporowate o strukturze nie trwałej, osiadające pod wpływem zawilgocenia. Na terenie polski występują lessy lessy-gr.powstawłe między zlodowaceniami, cząstki pyłowe osadzone w warunkach suchych potem związane za pomoćą weglanu wapnia. Nie wszystkie lessy SA zapadowe, określamy to na podst.wskaźnika osiadania zapadowego i_mp>0,02

Zasady obliczenia 1wszego i 2go Sanu granicznego

W obliczeniach 1-szego stanu granicznego(SGN) stosujemy na ogół wartości obliczeniowe obciążęn, a 2go stanu granicznego(SGU) stosujemy wartości charakterystyczne

Poprawka-stosujemy ja gdy1.parametry wyznaczane SA metoda B.2.fundament pasmowy czyli ława fund.3.w poziomie posadowienia zalega grunt nie spoisty. Celem poprawki jest uzyskanie mniejszej szerokości ławy fundamentowej

Rodzaje SGN: 1.wypieranie podłoża przez fundament.2.usuwisko, zsuw fundamentu lub podłoża wraz z obiektem.3.przesunięcie w poziomie posadowienia fundamentu lub w głębszych warstwach podłoża

Warunek obliczeniowy SGN: Q_r<=mQ_f ;Q_r-wartość obliczeniowa działającego obciżenia Q_f jest to obliczeniowy opór graniczny podłoża gruntowego przeciwdziałający obciążeniu Q_r , m<1 współczynnik korekcyjny dający pewien zapas bezpieczeństwa-zależny od rodzaju budowy, od rodzaju metody obliczeniowej, rodzaju ustalania parametrów geotechnicznych

Rodzaje SGU: (należy sprawdzić dla wszystkich obiektów które nie są posadowione na skałach litych).1.śrenie osiadanie fundamentów.2.przechylenie obiektu budowlaneg.3.odkształcenie konstrukcji w postaci wygięcia obiektu lub różnica osiadań fundamentu

Warunek obliczeniowy SGU [S]<=[S]_dop ,przemieszczenia dopuszczalne S_dop ustala się dla danego obiektu budowlanego na podstawie analizy stanów granicznych jego konstrukcji, wymagań użytkowych i ekspoatacji urządzeń, także dzialania połączeń instalacyjnych .

Analiza stanów granicznych konstrukcji: 1.przemieszczenia podpór nie powodują dodatkowych sił wewnętrznych (konstrukcje statucznie wyznaczalne)2.przemieszczenia podpór powodują powstawanie dodatkach sił wewnętrznych(kontr.statycznie niewyznaczalne)

Rodzaje parć gruntu na ściany oporowe: 1. Parcie graniczne gruntu (parcie czynne) E_a- siła działająca od strony ośrodka gruntowego w stanie przemieszczenia konstrukcji lub jej elementu w kierunku od gruntu przy wart. Przemieszczenia Ro_­a , dostatecznym dla uzyskania przez parcie wartości najmniejszej. 2. Parcie spoczynkowe gruntu E₀ - siłą działająca od strony ośrodka gruntowego, gdy nie istnieje możliwość przesunięcia konstrukcji lub jej elementów. 3. Opór graniczny gruntu (parcie bierne) E_p- reakcja gruntu powodowana przemieszczeniem konstrukcji lub jej elementu w kierunku gruntu, przy wartości przemieszczenia Ro_p niezbędnej dla osiągnięcia przez opór wartości największej.

Stan naprężeń granicznych według Coulomb'a Rankine'a jest możliwy jedynie przy jednoczesnym spełnieniu warunków: 1. Naziom jest poziomy 2. Konstrukcja oporowa jest pozioma 3. Kąt tarcia gruntu o konstrukcję oporową jest pomijalnie mały 4. Obciążenie q jest prostopadłe do naziomu. Gdy spełnione są warunki to powierzchnia poślizgu jest płaszczyzną i otrzymujemy rozwiązanie ścisłe.

e_a= γ(z+h_­z)K_a-2c√K_a, e_p= γ(z+h_­z)K_a+2c√K_p, h_z=q/γ, K_a= tg^2(45^o - ϕ/2), K_p= tg^2(45^o + ϕ/2),

Metoda Miller'a Breslau-rozwiązanie przybliżone, oparte na założeniu, że powierzchnia poślizgu jest płaszczyzną. w rzeczywistości jest to pow. krzywoliniowa, wartości z tej metody są więc przybliżone. Dla odporu granicznego otrzymujemy wartości zawyżone. Wartość błedu rośnie ze wzrostem kąta parcia wewnętrznego gruntu.

Uwzględnienie tarcia gruntu na ścianę oporową powoduje:

- zmniejszenie wartości parcia granicznego gruntu

- zwiększenie wartości odporu granicznego gruntu

Obliczanie stateczności skarp i zboczy: Jest wiele metod obliczeniowych, w zalezności od powierzchni poślizgu o śladach w przekroju poprzecznym:

-linii prostej

-łuku koła

-spirali logarytmicznej

-linii łamanej

-cykloidy itp

Analiza stateczności: wyznacza się siły powodujące zsuw - czynne, wystepujące w powierzchni poślizgu oraz siły utrzymujące - bierne, wynikające z wytrzymałości gruntu na ścinanie. Wskaźnik stateczności do stosunek sił utrzymujących do powodujących zsuw.

Analiza polega na znalezieniu najmniejszego wskaźnika wytrzymałości za pomocą wykonywanych dla róznych położeń powierzchni poślizgu. Metody:

-pasków

-Fellenius;a Biskopa

-Morgensterma-Price'a

-Jambu

Przydatność gruntów do budowy nasypów:

Metoda zagęszczalności nasypów (Proctor'a) - w znormalizowany sposób ubija się grunt, za każdym razem stosując inna wilgotność, wyniki przenosi się na wykres (gęstość objętościowa/wilgotność, odwrócona parabola, w najwyższym punkcie największa gęstość ρ_ds przy wilg. optymalnej), dla niespoistych wykres ma kształt sinusoidalny.

Wskaźnik zagęszczenia: stosunek gęstości objętościowej szkieletu wbudowanego w podłoże do max gęstości objętościowej. I_s= ρ_d/ ρ_ds. służy do oceny zagęszczenia.

Stopień zagęszczenia Id: charakteryzuje zageszczenie gruntów niespoistych w stanie naturalnym (luźne, średnio, bardzo zagęszczone)

Pod względem przydatności gruntów do budowy nasypów wyrózniamy:

-nienadające się: iły (W_L>65%), gr. niezagęszczalne (ρ_ds<160t/m³), grunty organiczne.

przeznaczamy je na podkład, można stosować po modyfikacji właściwości

-mało przydatne: spoiste o Wn>Wopt takiej, że nie da rady uzyskać właściwego wskaźnika zagęszczenia. Wymagają osuszenia lub mogą być wbudowane w dolną partię nasypu pod warunkiem przewarstwienia przepuszczalnymi gruntami niespoistymi i ich konsolidacją.

-gr. dobre: spoiste W_L<65%, wilgotność bliska optymalnej, można je wbudować w nasyp uzyskując wymagany Is, wbudowywać poniżej głębokości przemarzania.

-bardzo dobre-piaski, pospółki, żwiry dające się łatwo zagęścić i są mało wrażliwe na zwilgocenie.

Odwodnienie wykopu: w przypadku wykopów poniżej zwierciadła w. gruntowej należy każdorazowo opracować koncepcję robót fundamentowych i odwodnienia.

Sposoby odwodnienia:

-bezpośrednie pompowanie wody z wykopów - najprostszy i najtańszy sposób, jedynie przy małej ilości wody, przepływająca woda może powodować kurzawkę lub sufozję. nie stosować w pyłach piaszczystych i piaskach pylastych i drobnych, prędkość przepływu wody nie może przekroczyć tzw krytycznej.

Stosowanie bezpośredniego odwodnienia wymaga ustalenia spodziewanej ilości wody, sposobu drenowania dna wykopu, rodzaju wydajności i ilości niezbędnych agregatów pompowych.

Odprowadzenie wody z dna wykopu: wodę należy zbierać małymi rowkami odprowadzającymi wodę do rowu głównego, a dalej do studzienki lub dołu. Pompujemy do chwili związania betonu fundamentu.

Kurzawka: naruszenie stateczności gruntu w wyniku działania ciśnienia hydrodynamicznego, grunt przestaje stawiać opór przepływowi i zaczyna płynąć razem z wodą. Wytrzymałość na ścinanie spada do 0. Grunt zachowuje się jak ciecz, najbardziej podatne są piaski drobne i pylaste.

-drenaż poziomy: sączki i studzienki, stosuje się do trwałego obniżenia poziomu wody gruntowej lub jako drenaż roboczy dla wykonania wykopu i założenia izolacji wodoszczelnej

-drenaż pionowy: składa się ze studni wierconych lub wdmuchiwanych albo igłofiltrów. Stosuje się do czasowego obniżenia zwierciadła wody gruntowej na czas realizacji wykopu, 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

Filtr odwrotny: dla drenażu poziomego materiał obsypki dobiera się wg zasady filtru odwrotnego, tzn uziarnienia powinno zwiększać się od gruntu w kierunku rurki drenarskiej.

F. odwrotny składa się z warstw o uziarnieniu coraz grubszym w kierunku filtrującej wody.

Wzmacnianie gruntów:

1) zagęszczanie wgłębnie gruntów niespoistych

- wybuchami

- wibratorami do 30m

wibroflotacja: zagłębiamy specjalną końcówkę wibratora, w podłożu tworzy się lej do którego wsypujemy grunt dobrze uziarniony, wibrator zagęszcza ten grunt

- ciężkimi ubijakami: podnosimy blok stalowy lub betonowy na pewną wysokość, spuszczamy.

2) wstępna konsolidacja gruntów spoistych - obciążenie pod postacią nasypu. Przykład: zamiast posadowienia na palach posadowienie bezpośrednie z konsolidacją nasypem z drenami, silos w cukrowni (Wiłun)

Elektroosmoza - gdy w podłożu występują grunty słabe, ale o niskim współczynniku wodoprzepuszczalności. Przykładamy stały prąd, następuje przepływ wody w kierunku katody.

3) Zastrzyki: polegają na wprowadzeniu pod ciśnieniem (z otworu wietniczego) do gruntu zaczynu stabilizującego. Najczęściej stosuje się zaprawę cementowę i składniki chemiczne lub zawiesiny iłowe.

-przenikające - wypełnienie porów gruntów zaprawą

- przmieszczające

- otaczające

Metody wykonywania zastrzyków:

- z postępem wiercenie

- z postępem ku górze

- przez rurę z rękawami

- metoda strumienia

4) Kolumny wapienne

5) Zbrojenie gruntu

-grunt zbrojony - składa się z nasypanego gruntu wzmocnionego taśmami z materiału wytrzymałego na rozciąganie ( dawniej stal, obecnie geosyntetyki). Tarcie między gruntem a zbrojeniem spręża grunt. Zbrojony grunt pełni funkcję ściany oporowej

-gwoździowanie: stosowane w celu polepszenia stateczności zboczy i skarp wykopów. W skarpę wykopu wprowadzamy pręty stalowe o średnicy 2-3cm, tzw. gwoździe.

-wkładki z geosyntetyków: mogą spełniać funkcję zbrojenia gruntu, drenażu, filtra, ochrony przed erozją, rozdzielenia różnych materiałów oraz uszczelnienia podłoża.

Rodzaje fundamentów głębokich:

- pale

- studnie fundamentowe

- kesony (nie stosuje się)

- ściany szczelinowe

Zakres stosowania pali:

- przekazanie obciążeń na niżej leżące mocniejsze podłoże

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

-zakotwienia obiektu w gruncie przeciw sile wyporu wody

- przekazanie na podłoże dużych sił pionowych lub poziomych

- stabilizacja osuwisk

- ograniczenie robót ziemnych i uniknięcie robót fundamentowych

- przyspieszenie robót

- zagęszczenie gruntu niespoistego

- ograniczenie odkształceń podłoża

Ze względu na technologię:

- pale gotowe wbijane

- wykonywane w otworach wierconych

- wykonywane w otworach wybijanych

- wtłaczane

- wkręcane

- p. dużych średnic

- nowe technologie: rury osłonowe CFA, Atlas, Omega

Zagrożenia spowodowane wbijaniem pali dla podłoża i sąsiednich obiektów budowlanych:

- osiadanie podłoża

- boczne przesunięcia gruntu

- wypchnięcie gruntu do góry

- drgania obiektów wymuszone energią wbijania pali

Pale przemieszczeniowe: pale zagłebiane w grunt bez wiercenia lub wydobycia materiału. Wbijane, wibrowane, wkręcane lub kombosem z tych metod.

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

Ścianki szczelne- wykonuje się w celu:

- podtrzymanie ściany wykopu lub uskoku terenu

- wyeliminowanie lub zmniejszenie dopływu wody do wykopu i zabezpieczenie przed sufozją i kurzawką

- zwiększenie szczelności podłoża pod podstawą fundamentu we wszelkiego rodzaju budowach piętrzących wodę

-wzmocnienie nabrzeży w budowach hydrotermicznych

- w posadowieniach bezpośrednich na gruntach nawodnionych

- przy głebokich wykopach

- wzmacnianie fundamentów

Wzmacnianie istniejących fundamentów jest realizowane przy rekonstrukcji obiektu, rewaloryzacji osiedli (nadbudowa, zmiana funkcji) oraz uszkodzeniach spowodowanych nadmiernym osiadaniem podłoża.

---