1.1 Grunty tworzą wierzchnia warstwę litosfery, są to materiały powstałe z wietrzenia fizycznego, chemicznego i organicznego oraz rozdrobnienia mechanicznego skał pierwotnych.
1.2 Procesy geologiczne
wewnętrzne ( ciśnienie górotwórcze, temp. w głębszych
strefach), zjawiska wulkaniczne, trzęsienia ziemi, przesuwanie się wielkich mas skorupy ziemskiej, ruchy tektoniczne ( górotwórcze, lądotwórcze i neotektoniczne)
zewnętrzne (czynniki atmosferyczne, organizmy żywe) -
wietrzenie ( fizyczne, chemiczne, biologiczne) dotyczy rozpadu i rozkładu skał, erozja (rzeczna, lodowcowa,
powietrzna) dotyczy niszczenia pow. terenu i zmiany jego rzeźby denudacja - obniżenie terenu spowodowane wietrzeniem i erozja, transport, akumulacja
1.3 Grunty jako produkty wietrzenia skal
-grunty składają się z tych samych minerałów co skały
-właściwości fizyczne, chemiczne i mechaniczne
materiałów decydują o właściwościach gruntów
- bloki, głazy i ziarna żwiru maja ten sam skald mineralny co skały z których powstały w skutek wietrzenia
- ziarna piasku składają się z najodporniejszych na wietrzenie minerałów (kwarc, krzemionka)
- cząstki pyłowe zawierają oprócz kwarcu także miki i
skalenie (nieodporne na wietrzenie chemiczne)
- cząstki iłowe składają się przeważnie z materiałów ilastych (produkt wietrzenia chemicznego skaleni i mik)
1.4 Minerały ilaste
- w geologii inżynierskiej szczególnie ważne są ilaste produkty wietrzenia (szeroko rozprzestrzenione)
- grupa KAOLINITU - twardość strukturalna i Male uleganie działaniu wody
- grupa MONTMORYLONITU - nietrwała struktura (wymiana cząstek minerału) wykazują pęcznienie, ściśliwość i nie przepuszczalność wody
- grupa ILITU - właściwości pośrednie miedzy powyższymi
2.1 Rodzaje wody w gruncie
- woda znajdująca się w gruncie wpływa na jego zachowanie się pod obciążeniem oraz powoduje zmianę właściwości fizycznych i mechanicznych
- w podłoży gruntowym występuje woda
błonkowata (związana z cząstka gruntu)
- nie ulega sile grawitacji
- nie wytwarza ciśnienia hydrostatycznego
- ma większa gęstość od zwyklej wody
kapilarna
- nie wywołuje ciśnienia hydrostatycznego
wolna (gruntowa)
- swobodnie wypełnia pory
- całkowicie podlega sile grawitacji
- wywołuje ciśnienie hydrostatyczne
-lód
- ma znaczenie dla przemieszczania się wody i na właściwości gruntu
2.2 Warunki ruchu wody w gruncie
- ruch wody w warunkach naturalnych jest spowodowany silami grawitacji
- siły grawitacji dążą do wyrównania roznic poziomow wody w porach, by nastąpił ruch wody !!!!!!
- grunt musi być przepuszczalny
- musi zaistnieć różnicą ciśnień wody miedzy dwoma punktami (spadek hydrauliczny) OBA WARUNKI JEDNOCZESNIE
2.3 Filtracja
- przepływ wody w gruncie zależy od :
Uziarnienia, struktury, porowatości, temperatura i lepkość
wody, drobniejsze ziarna - większe opory ruchu wody
Prawo Darcy dla ruchu laminarnego
- liniowa zależność miedzy prędkością filtracji a spadkiem hydraulicznym
- miara filtracji jest współczynnik filtracji (stalą Darcy)
-jest wielkością charakterystyczna dla danego rodzaju
gruntu
- zależy od porowatości, uziarnienia i temperatury
- NIE zależy od spadku hydraulicznego
2.4 Ciśnienie spływowe
- przepływająca przez grunt woda wywiera na jego szkielet ciśnienie
- powyższe ciśnienie odnosi się do jednostki objętości gruntu i jest ciśnieniem spływowym (hydrodynamicznym)
- jest skierowane zgodnie z kierunkiem filtracji
-jest silą z jaka woda działa na wybrana objętość gruntu
Skutki ciśnienia spływowego: w przypadku ruchu wody gruntowej wartość ciężaru objętości gruntu z
uwzględnieniem wyporu zmienia się na skutek działania ciśnienia spływowego, może dojść do upłynnienia gruntu
- kurzawka
- wyparcie gruntu
- przebicie hydrauliczne
- sufozja
2.5 Wypór w gruncie
- ciśnieniem hydrostatyczne działa na ciało (szkielet gruntu) zanurzone w wodzie powoduje jego wypieranie
- szkielet gruntowy poddany sile wyporu jest pozornie lżejszy i wywiera mniejszy nacisk na niższe warstwy gruntu
- ciężar objętościowy gruntu poddanego sile wyporu
nazywa się pozornym ciężarem objętości szkieletu gruntowego (ciężarem obj. gruntu z uwzględnieniem wyporu) y = (1-n)(γs - γw) n - porowatość γs - ciężar właściwy szkieletu gruntowego γw -ciężar wody
3.1 Naprężenia
- normalne Ϭ = N/A N prostopadle A
- styczne τ = T/A T II A
Naprężenia pierwotne
- naprężenia wywołane ciężarem wyżej lezących warstw gruntu (ze wzrostem głębokości naprężenia rosną
Naprężenia od siły skupionej
- gdy jest woda w gruncie to ciężar zmienia się na ciężar
objętościowy pozorny co powoduje ze ciężar gruntu zmniejsza się
3.2 Założenia do wyznaczania naprężeń
- pod fundamentem budowli oraz pod budowla występują naprężenia od ciężaru wyżej lezących warstw gruntu i
ciężaru budowli
- dla obciążeń zewnętrznych (w przypadku inżynierskim) przyjmuje się ośrodek gruntowy jako: - półprzestrzeń sprężysta (liniowo odkształcalna), jednorodna, izotropowa (działanie jednakowych śladowych naprężenia wywołuje jednakowe odkształcenia)
4.3 Osiadanie jest to powolny ruch gruntu, w wyniku
którego powierzchnia terenu ulega obniżeniu i powstaje niecka. Osiadanie zachodzi najczęściej pod wpływem:
-ciężaru warstw nadległych (kompakcja),
-ciężaru obiektu budowlanego lub nasypu posadowionego na gruncie,
-obniżenia zwierciadła wód gruntowych,
ale także w wyniku:
-usunięcia materiału niżej leżącego przez jego rozpuszczenie lub wymycie (sufozja)
-wybranie materiału niżej leżącego przez człowieka w obszarach górniczych.
4.4 Konsolidacja w mechanice gruntów proces
zagęszczania gruntu pod własnym lub zewnętrznym obciążeniem. Konsolidacji ulegają różne grunty mineralne (szczególnie istotna jest ona w przypadku iłów i innych gruntów spoistych) oraz organiczne (np. torf, gytia i inne). Mechanizm konsolidacji oparty jest na zmniejszaniu się przestrzeni porowej (a więc też objętości gruntu) i
dyssypacji wody i przyjmuje się, że ma odmienny charakter w przypadku gruntów mineralnych oraz organicznych.
5,1Wytrzymałość gruntu na ścinanie w geotechnice, mechanice gruntów oznacza maksymalną siłę ścinającą lub też maksymalny opór stawiany tej sile przez grunt, po przekroczeniu którego dochodzi do znacznej deformacji
plastycznej.
Naprężenie pierwotne, naprężenie geostatyczne to naprężenie powstające w gruncie od ciężaru wyżej leżących warstw.
5.3 Model Coulomba-Mohra
Opisuje zachowanie sztywnych materiałów takich, jak
beton lub nasypy gruzu pod naprężeniem normalnym i ścinającym. Ogólnie teoria znajduje zastosowanie w przypadku materiałów, których wytrzymałość na ściskanie znacznie przekracza wytrzymałość na rozciąganie. W geotechnice i geologii inżynierskiej jest ona stosowana do opisu wytrzymałości na ścinanie gruntów luźnych i
skalistych.
τ = Ϭ*tan fi +C C=0 grunt sypki
tan fi tarcie wewnętrzne
C spójność
T=N*tan fi
T=S równowagi graniczna
N*tan fi = G*sin alfa
G*cos alfa * tan fi = G*sin alfa
tan fi = tan alfa
fi = alfa
F = T /S = G*cos alfa * tan fi / G* sin alfa
F = tan fi / tan alfa
Stosunek większy lub równy od 1,5
6.1 Rodzaje ruchu mas ziemnych
- osuwisko - ruch mas gruntu w dół wzdłuż krzywoliniowej powierzchni poślizgu
- zsuw - obsuniecie się górnej warstwy gruntu po powierzchni poślizgu zbliżonej kształtem do płaszczyzny
(grunty niespoiste)
- spływ - płyniecie masy gruntowej (gruntu przesyconego woda) bez określonej powierzchni poślizgu
- obryw - oderwanie i runiecie w dół z dużą szybkością mas skalnych
Rodzaje osuwisk
- osuwisko asekwentne - tworzy się w jednorodnych gruntach nieuwarstwionych; powierzchnia poślizgu w przybliżeniu kształt kola
- osuwisko konsekwentne- powierzchnia poślizgu jest zgodna z jakaś powierzchnia naturalna istniejąca w budowie geologicznej zbocza
- osuwisko insekwentne - powierzchnia poślizgu przecina wielowarstwowy masyw stoku w poprzez różnych gruntów
6.2 Ocena stateczności
- jedna z podstawowych analiz geotechnicznych wykonywana dla: zboczy (stoków) naturalnych, skarp wykopów i nasypów, budowli posada wianych na stokach,
konstrukcji oporowych, skarp składowisk odpadów i osadników, ocena stateczności zbocza polega na obliczeniu minimalnego współczynnika stateczności
Metody wyznaczania współczynnika stateczności
- sztywno-plastyczne (równowagi granicznej)
- płaskiej powierzchni poślizgu
- blokowe (paskowe)
- oparte na kołowej powierzchni poślizgu
- oparte na dowolnej powierzchni poślizgu
- sprężysto-plastyczne
- elementów skończonych
- różnic skończonych
- elementów brzegowych
FUNDAMENT - element konstrukcyjny budowli oparty na gruncie (najczęściej poniżej poziomu terenu). Jego
zadaniem jest przekazywanie obciążeń własnych obiektu na podłoże gruntowe, w taki sposób, by podłoże to nie osiadało nadmiernie, a cały układ budowla
fundament-podłoże był stateczny
1.PODZIAŁ FUNDAMENTÓW BEZPOŚREDNICH
FUNDAMENT BEZPOŚREDNI - przekazuje obciążenie na podłoże wyłącznie przez podstawę. Często fundamenty te opiera się na specjalnej warstwie chudego betonu, żwiru
lub piasku, którą stosuje się w celu wzmocnienia gruntu w
poziomie posadowienia lub wymiany słabego miejscami gruntu rodzimego.
Zazwyczaj są to fundamenty płytkie - opierają się na warstwie nośnej, występującej na nieznacznej głębokości nieprzekraczającej 4 -5 m. Wykonywane w otwartym wykopie, bez specjalnych umocnień oraz bez stosowania
specjalnych technologii.
ŁAWY FUNDAMENTOWE - stosowane pod ścianami budynków lub szeregiem słupów. Są to wydłużone elementy konstrukcyjne, w których jeden wymiar jest wielokrotnie większy od pozostałych. (kamienne, ceglane, betonowe, żelbetowe)
STOPY FUNDAMENTOWE - stosowane najczęściej pod
słupami konstrukcji budynków szkieletowych. Stopa przenosi obciążenie ze słupa lub ścian nośnych na podłoże. Stopy grupowe stosuje sie jeżeli odległości pomiędzy słupami są niewielkie. Zwarta, na ogół regularna bryła geometryczna (proste/złożone, pojedyncze/grupowe,
prostopadłościenne/schodkowe/trapezowe)
PŁYTY FUNDAMENTOWE - stosowane pod budynkami kubaturowymi, kominami, halami produkcyjnymi. Przenosza obciążenie spoczywające na nich na podłoże budowlane. Trójwymiarowy element konstrukcyjny.
RUSZTY, SKRZYNIE FUNDAMENTOWE - jako specjalne
konstrukcje, mające na celu zwiększenie sztywności
budowli. Ruszty są to regularne układy ław np.: ortogonalne. Poszczególne kierunki ław przecinają sie pod katem prostym.
Skrzynie- dno stanowi żelbetowa płyta, boki- ściany piwnic, a stropem jest sufit.
FUNDAMENTY MASYWNE - odznaczają sie tak dużą
sztywnością, że istotna jest dla nich stateczność jako całości, a nie wytrzymałość ich poszczególnych elementów
2.PODZIAŁ FUNDAMENTÓW POŚREDNICH (RODZAJE PALI)
FUNDAMENT POŚREDNI - przekazują obciążenie na niżej
zalegające warstwy nośne przez dodatkowe elementy
wprowadzone lub uformowane w gruncie np. pale, kesony, studnie. U góry takich elementów znajduje się właściwy fundament (oczep), który łączy się z budowlą.
Pal jest to podłużny element wykonany z różnego rodzaju materiału (beton, drewno, żelbet, cementogrunt), o
stosunku długości do średnicy od 10 do 100, zagłębiony
pionowo lub ukośnie.
Fundamenty palowe są zaliczane do grupy fundamentów pośrednich - głębokich.
2.1. Podział fundamentów palowych:
-pale gotowe - przygotowane wcześniej np.: drewniane,
żelbetowe, stalowe, żeliwne, wprowadzane w podłoże za
pomocą różnych technik (wbijania, wwibrowywania, wciskania, wkręcania itp.),
-pale wykonane w gruncie - najczęściej żelbetowe lub betonowe, wiercone, wbijane z rurą wyciąganą, wkręcane bez rury osłonowej, wykonane w technologii iniekcji
strumieniowej (jet grouting).
Rodzaje pali:
WBIJANE
żelbetowe: wg Aarsleff; stalowe; Franki
ŻELBETOWE - Zalety:
- szybkość wykonania- 200-350 m pali dziennie za pomocą
jednej palownicy
-znaczna długość pali, przy zastosowaniu pali łączonych- do 45 m,
-wysokiej klasy beton, duża skuteczność wbijania, duża trwałość,
-”czysty” plac budowy, bez wydobywania gruntu,
-niewielka ilość sprzętu na budowie,
-możliwość wykonania pali nachylonych,
-wykonanie wstępnych badan nośności,
-możliwość kontynuacji robót i obciążenia pali bezpośrednio po ich wbiciu w podłoże
STALOWE - Najczęściej stosowane są w budownictwie
hydrotechnicznym, morskim i mostowym. Są wykonywane
z rur stalowych o średnicach 400, 500, 600, 700 mm i większych, które po zagłębieniu
wypełnia sie betonem.
Charakteryzują sie duża wytrzymałością na zginanie, ściskanie i rozciąganie zarówno pod działaniem obciążeń
dynamicznych i statycznych.
FRANKI - Podstawowe parametry:
-średnica rury stalowej 500-600 mm.,
-długość 12-20 m.
-wbijane za pomocą bijaka wolnospadowego; wewnątrz korek uchego betonu,
FORMOWANE W GRUNCIE -
-Simplex
-Vibro
-Wolfsholtza
SIMPLEX - Pal wbijany przy użyciu młota, na dolnym końcu rury stosuje się „but”, który zamyka pal od spodu.
Po zagłębieniu rury obsadowej formuje się pal, poprzez
dostarczenie betonu i ubicie go. W miarę postępowania
tego procesu wyciąga sie rurę obsadowa. Powstaje pal o stosunkowo gładkiej pobocznicy.
VIBRO - Wykonanie pali Vibro polega na ustawieniu rury obsadowej na stożku lub płaskiej płycie zamykającej
rurę od spodu. Po osiągnięciu odpowiedniej głębokości do
rury opuszcza sie szkielet zbrojenia i wypełnia sie ją mieszanka betonowa.
Rura jest wyciągana przy użyciu młota częstotliwościowego lub wibratora.
WOLFSHOLTZA - Wykonawstwo tych pali jest takie jak pali
Straussa, jedynie po zagłębieniu rury obsadowej
zamyka sie ją i wprowadza sie do niej sprężone powietrze pod małym ciśnieniem w celu wyparcia przez dno
wody gruntowej. W następnej fazie, pod większym ciśnieniem, wprowadza się mieszankę betonowa, która jest odpowiednio skonsolidowana i zagęszczona.
Wprowadzanie i zagęszczanie mieszanki odbywa się w kilku etapach. Kolejny etap uważa sie za zakończony jeżeli wskutek nadciśnienia rura podnosi się.
PREFABRYKOWANE - Wady pali prefabrykowanych:
-wydłużony cykl robót (średnio ok. 4-6 tygodni),
-częste uszkodzenia podczas wbijania pali w grunty zwarte i bardzo zwarte lub zawierające przeszkody,
-stosowanie ciężkiego sprzętu w przypadku zagłębiania pali o większych długościach,
-oddziaływanie na sąsiadujące budowle wrażliwe na wstrząsy.
Zalety pali prefabrykowanych:
-jakość betonu pali prefabrykowanych zwykle jest lepsza niż formowanych w gruncie,
-zagłębienie pali przez warstwę wodonośną lub ”słaba” jest proste,
-zbrojenie tych pali nie jest narażone na odkształcenia i
może być prowadzone do samego ostrza pala,
-podczas wykonywania pali nie występują zagrożenia ich osłabienia przez penetracje wody gruntowej.
WYKONYWANE BEZ RUR OSŁONOWYCH
- CFA
- CFP
-Tubex
CFA - Wykonanie pali CFA polega na wwiercaniu w grunt świdra ciągłego ślimakowego. Podczas wiercenia grunt częściowo jest rozpychany na boki, a częściowo wydobywany na powierzchnie gruntu. Podczas podnoszenia świdra przez przewód jest tłoczona pod
ciśnieniem odpowiednia mieszanka betonowa. Po zakończeniu procesu
betonowania wprowadza sie zbrojenie. Najczęściej wykonuje sie pale o średnicy 0,40-1,00 m, długość zależy od podłoża gruntowego i zawiera sie w przedziale 10-30 m.
Zaleta tych pali jest krótki czas ich wykonania-ok.15-30min.
CFP - są połączeniem pali CFA i pali wierconych. Wiertnica
posiada 2 głowice: jedna obraca świder ślimakowy, a druga rurę osłonowa.
Metoda wykonania pala polega na jednoczesnym wkręcaniu rury osłonowej i świdra. Gdy głębokość odwiertu jest większa od długości rury, zostaje ona
zatrzymana, a świder kontynuuje odwiert. Rura osłonowa pozostaje czasowo w gruncie.
TUBEX - Pale te są zaliczane do pali wkręcanych z iniekcją na pobocznicy i pod podstawa.
Rura osłonowa jest zagłębiana wraz ze stalowa podstawą, a następnie zagłębia się rurę iniekcyjną. Po wstawieniu
zbrojenia całość jest betonowana. Wykonawstwo tych pali odbywa sie bez wstrząsów i wibracji. Stosuje sie je miedzy innymi do posadowienia podpór mostów oraz w bezpośrednim sąsiedztwie istniejących obiektów inżynierskich.
PALE PRZEMIESZCZENIOWE:
- SDP Bauer
- BG, FDP, SDP, de Wall
Wykonawstwo tych pali polega na zagłębieniu świdra wraz z rurą rdzeniową i przemieszczeniu gruntu w poziomie na boki oraz pionowo i ukośnie. W ten sposób grunt jest dogęszczany w bezpośrednim sąsiedztwie pala oraz
generuje się ciśnienie wody w porach, co prowadzi do powstania zupełnie nowych warunków stanu naprężenia, które stosuje sie do obliczenia nośności pala.
PALE WIERCONE Z INIEKCJĄ
Jedna z metod poprawy pracy pala - zmniejszenie osiadań, zwiększenie nośności - jest wykonanie iniekcji pod
podstawą i wokół pala.
W Polsce stosuje sie 3 rodzaje iniekcji:
-metoda sztywnej komory iniekcyjnej,
-metoda iniekcji bezpośredniej, bezkomorowa,
-metoda elastycznej komory z geotkaniny.
3.STANY GRANICZNE FUNDAMENTÓW BEZPOŚREDNICH I
POŚREDNICH WG EUROKODU 7
Fundamenty bezpośrednie
W projektowaniu posadowień bezpośrednich należy rozpatrzyć możliwość wystąpienia następujących stanów granicznych:
3.1. Stany graniczne nośności:
-utrata ogólnej stateczności podłoża pod obiektem
-wyczerpanie nośności, zniszczenie na skutek przebicia lub wypierania
-utrata stateczności na skutek przesunięcia (poślizgu)
-łączna utrata stateczności podłoża i zniszczenia konstrukcji
-zniszczenie konstrukcji na skutek przemieszczenia fundamentu
3.2. Stany graniczne użytkowalności:
-nadmierne osiadania
-nadmierne wypiętrzenie spowodowane pęcznieniem, przemarzaniem lub innymi przyczynami
-niedopuszczalne drgania (np. maszyny na fundamentach - turbogeneratory)
Eurokod 7 wprowadza w projektowaniu geotechnicznym 5 rodzajów pierwszego stanu granicznego:
•EQU - utrata równowagi konstrukcji lub podłoża, rozpatrywanych jako ciało sztywne, gdy wytrzymałość
materiałów konstrukcyjnych i gruntu nie ma istotnego znaczenia dla zapewnienia nośności;
•STR - wewnętrzne zniszczenie lub nadmierne odkształcenie konstrukcji lub jej elementów, w tym fundamentów bezpośrednich i pali, gdy wytrzymałość materiałów konstrukcyjnych jest decydująca
w zapewnieniu nośności;
•GEO - zniszczenie lub nadmierne odkształcenie podłoża, gdy wytrzymałość gruntu jest decydująca w zapewnieniu nośności;
•UPL - utrata stateczności konstrukcji lub podłoża
spowodowana ciśnieniem wody lub innym oddziaływaniem pionowym;
•HYD - hydrauliczne unoszenie cząstek gruntu, erozja wewnętrzna lub przebicie hydrauliczne w podłożu spowodowane spadkiem hydraulicznym.
Stan graniczny nośności:
Vd ≤Rd gdzie: V d - obliczeniowa wartość obciążenia pionowego, lub całkowita składowa oddziaływania, działająca prostopadle do fundamentu i materiału zasypowego oraz parcia gruntu
R d - obliczeniowa wartość oporu przeciw oddziaływaniu Fundamenty palowe
Należy rozpatrzyć następujące stany graniczne:
• utrata ogólnej stateczności,
• wyczerpanie nośności fundamentu palowego,
• wyciągniecie lub niedostateczna nośność na wyciąganie fundamentu palowego,
• wyczerpanie nośności gruntu wskutek bocznego
obciążenia fundamentu palowego,
• zniszczenie konstrukcji pala wywołane przez ściskanie, rozciąganie, zginanie, wyboczenie lub ścinanie,
• łączne wyczerpanie nośności podłoża i fundamentu palowego,
• łączne wyczerpanie nośności i konstrukcji,
• nadmierne osiadanie,
• nadmierne podniesienie,
• nadmierne przemieszczenie boczne,
• niedopuszczalne drgania
4.PRACA PALA W GRUNCIE
- Pale zagłębione w warstwie nośnej
- Pale podparte ( słupy)
- Pale zawieszone
4.1 Fundamenty na palach stosuje w następujących przypadkach:
-w górnych obszarach podłoża zalęgają grunty o małej nośności i dużej odkształcalności;
-konieczne jest przeniesienie dużych obciążeń skupionych w postaci sił pionowych, poziomych, momentów i ich kombinacji (podpory mostów, obiekty typu wieżowego, kominy, elektrownie wiatrowe);
-gdy warunki konstrukcyjne obiektu wymagają
ograniczenia różnicy osiadania;
-w celu posadowienia obiektów na terenach starych odpadów komunalnych, przemysłowych, górniczych;
-gdy konieczna jest stabilizacja, umocnienie, zabezpieczenie skarp, zboczy, uskoków naziomu, nasypów na podłożu odkształcalnym;
-jako obudowę głębokich wykopów, garaży podziemnych,
torowisk poniżej poziomu terenu;
-w celu wzmocnienia istniejących fundamentów bezpośrednich i pośrednich;
-w celu wzmocnienia naturalnego podłoża, zwiększenia sztywności podparcia fundamentu, redukcji osiadań
4.2 Sposób przekazywania obciążeń na podłoże przez
Pale zależy od wielu czynników:
W odniesieniu do podłoża gruntowego są to:
-rodzaj gruntu,
-naturalny stan naprężenia in situ w podłożu,
-poziom naprężenia poziomego i pionowego w sąsiedztwie pala przy możliwym nasypie lub głębokim wykopie w
odniesieniu do pierwotnego poziomu terenu,
-stan naprężenia w bezpośrednim sąsiedztwie pobocznicy i podstawy pala,
-występowanie gruntów pęczniejących,
-uziarnienie gruntu z uwzględnieniem wskaźnika różnoziarnistości,
-stopień wilgotności gruntu, zmiany poziomu wód gruntowych,
-wodoprzepuszczalność gruntu,
naturalne położenie zwierciadła wody gruntowej.
W odniesieniu do pala są to miedzy innymi:
-rodzaj materiału pala, sztywność trzonu pala,
-rzeczywista szorstkość trzonu pala,
-sposób wykonania pala - pale wiercone, w rurze osłonowej, z iniekcja pod podstawa,
-średnica i długość pala,
-rodzaj zastosowanego urządzenia wprowadzającego pal,
-zastosowanie zabiegów polepszających mechaniczne
właściwości
-podłoża pod podstawa i wzdłuż pobocznicy, w czasie lub po wykonaniu
-pala.
5. ŚCIANY OPOROWE - Rodzaje i przeznaczenie
ŚCIANY OPOROWE - Są to konstrukcje które maja za
zadanie podtrzymanie znajdującego sie za nią gruntu lub innego materiału i zapewnienie mu równowagi.
5.1 Podział
-ściany oporowe ze względu na rodzaj użytego materiału dzieli sie na:
-kamienne,
-betonowe,
-żelbetowe.
-ze względu na konstrukcje dzielimy je na:
-masywne (kamienne i betonowe, blokowe i skrzyniowe),
-lekkie (wspornikowe, katowe, z płytami kotwiącymi, oczepowe kotwione ...)
5.2 Materiały wykonawcze
Ze względu na duże zużycie materiału przy wykonywaniu ścian masywnych coraz częściej stosuje sie lekkie konstrukcje oporowe np.: konstrukcje z kaszyc, płytowo- lub łukowo filarowe,
konstrukcje z kotwami gruntowymi iniekcyjnymi, ściany
szczelinowe, konstrukcje z gruntu zbrojonego, z gruntu
zbrojonego geowłóknina itp..
KASZYCE - sa to prefabrykowane konstrukcje żelbetowe lub drewniane. Wnętrze kaszycy jest wypełnione kamieniem , tłuczniem lub gruntem niespoistym. Ustawia sie je na ławie lub stopach fundamentowych. Stosuje sie je
w budownictwie hydrotechnicznym. Standartowo szerokość kaszycy przyjmuje sie jako (0,4-1,0)h
5.3 Rodzaje
ŚCIANY OPOROWE Z PŁYTAMI KOTWIĄCYMI - ściana ta składa sie z pionowej ściany w kształcie łupiny, stopy fundamentowej stanowiącej dolne oparcie oraz nachylonej
belki położonej na pewnej wysokości ściany. Parcie gruntu jest równoważone przez nachylone ściągi, przymocowane do poziomej płyty. Jej zaleta jest to ze jest bardzo lekka i tania.
ŚCIANY OPOROWE ZE ŚCIĄGAMI -Ściany te są zbudowane z cienkiej łupiny pionowej lub ukośnej, która jest
utrzymywana dzięki ściągom. Zadaniem ściągów jest zapewnienie całej konstrukcji spójności. Ściana może być wykonana z betonu, żelbetu lub cegły. Ściągi są wykonane ze stali zbrojeniowej i dodatkowo obetonowane
ŚCIANY Z POZIOMYMI PÓŁKAMI
ŚCIANY OPOROWE KĄTOWE - Pod względem
konstrukcyjnym ściany te dzieli sie na:
-wspornikowe - płytowo-katowe,
- zastrzałowe - płytowo-zebrowe.
Ściany wspornikowe składają sie ze ściany pionowej i wspornikowej, połączonych ze sobą w sposób monolityczny. Na stateczność tego typu ścian wpływa
ciężar właściwy gruntu leżącego na płycie poziomej. Grubość ściany i płyty zależy od wysokości ściany oporowej. Ściany zastrzałowe są to ściany które dodatkowo posiadają zastrzały usztywniające w postaci trójkątnych żeber, umieszczonych od tyłu pionowej ściany połączone z płyta fundamentowa. Są one bardzie sztywne.
6. ŚCIANKI SZCZELNE- Rodzaje i przeznaczenie
ŚCIANKI SZCZELNE - Ścianki szczelne sa to ściany złożone z podłużnych elementów drewnianych, stalowych,
żelbetowych, zagłębionych w grunt ściśle jeden obok drugiego. Pracują jak płyty pionowe, obciążone głównie siłami poziomymi. Ich zadaniem jest odgradzanie wykopu
fundamentowego, podtrzymanie uskoku naziomu, zapobiegają przenikaniu wody gruntowej do wykopu.
Zastosowanie
-w budowlach oporowych (nabrzeża portowe, umocnienia brzegowe, przyczółki mostowe) - ścianka przytrzymuje
grunt naziomu wyższego;
-w budowlach piętrzących - ścianka stanowi przeponę uniemożliwiająca przenikanie wody z górnego poziomu do dolnego;
-w fundamentach niższych budowli - ścianka stanowi istotny element zapobiegający wypłukiwaniu gruntu spod
podstawy fundamentu.
Rodzaje
-DREWNIANE - Stosuje sie je w podrzędnym budownictwie lub ze względu na warunki środowiskowe - inny typ ścianek może być szkodliwy. Kolejne elementy ścianek sa łączone ze sobą brusami o różnej grubości. Jest ona uzależniona od głębokości wbicia kolejnych elementów.
-OBUDOWA BELIŃSKA - Określenie pochodzi od metody zabezpieczania głębokich wykopów podczas prac ziemnych prowadzonych podczas budowy Metra Berlińskiego (przed I wojna światowa). Stosowanie tej technologii polega na wbiciu pionowo elementów stalowych (na przykład dwuteowników) lub betonowych w taki sposób, aby
utworzyły ścianę, oraz rozparciu ich na szczytach wystających ponad ziemie. Pomiędzy ścianami można wówczas w sposób bezpieczny dla budowniczych wybrać ziemie i prowadzić prace
-STALOWE - Stosuje sie w gruntach niespoistych: żwiry, pospółki, grunty kamieniste. Ścianki stalowe ze względu
na kształt profilu można podzielić na: płaskie, korytkowe, dwuteowe i skrzynkowe. Płaskie ścianki tworzą płaskie ciągi. Profile korytkowe tworzą ciągi faliste, dwuteowe i skrzynkowe ciągi skrzynkowe. Do zalet tego typu ścianek należy: łatwość wykonania, duża wytrzymałość przy małej masie, możliwość łączenia i przedłużania, możliwość
odzyskania brusów i powtórnego użycia, prowadzenie ścianki w liniach łukowych. Wady to: Duzy koszt, uleganie działaniu korozji, mniejsza szczelność w pierwszym okresie pracy, nie przenoszenie obciążeń pionowych z wyjątkiem profili skrzynkowych.
SZCZELNE BETONOWE -
Ścianki żelbetowe - mogą przenosić obciążenia pionowe, wykazują wysoka trwałość, mniejsze zużycie stali niż przy siankach stalowych, sa ciężkie, nie mogą być użyte wielokrotnie.
Ścianki z betonu sprężonego - bardzo duże oszczędności stali, nawet do 75% w porównaniu ze ściankami
żelbetowymi.
Ścianki z pali - bardzo duża trudność zachowania szczelności, mogą one pracować na zginanie.
Najpopularniejsze ścianki sa wykonywane z pali Franki lub Wolfsholza
7. ŚCIANKI SZCZELINOWE - Sposób wykonania
przeznaczenie
ŚCIANKI SZCZELINOWE - Jest to technika związana z posadowieniem obiektów inżynierskich na głebokich
fundamentach lub wykonywaniem głębokich wykopów.
FUNKCJE
-Oparcie przed siłami poziomymi;
-Przeniesienie obciążeń pionowych;
Zalety ścian szczelinowych:
-skrócenie czasu realizacji oraz optymalizacja kosztów inwestycji poprzez zastosowanie jednej konstrukcji pełniącej funkcje fundamentu, zabezpieczenia stateczności oraz działającej jako przegroda przeciw filtracyjna;
-możliwość wykonywania w bezpośrednim sąsiedztwie istniejących obiektów;
-mała uciążliwość wykonywania robót budowlanych dla otoczenia,
-niski poziom hałasu oraz brak wstrząsów.
BARETA - to odcinek sciany szczelinowej, zwykle krótki, lub
kilka przecinających sie odcinków, jednocześnie betonowanych (np. w kształcie litery T lub L), wykonywany w celu przenoszenia obciążeń pionowych
i/lub poziomych. Barety ze względu na łatwiejsze i szybsze wykonanie stosowane są często zamiast pali wielkośrednicowych, ponadto prostokątny kształt barety
stwarza korzystne warunki do przenoszenia obciążeń poziomych.
7.2 Metody wykonywania ścian szczelinowych
- metoda stropowa
Metoda top & down - po wykonaniu sciany szczelinowej, wykonuje się słupy tymczasowe lub stałe
(prefabrykowane), które osadza się na baretach lub palach znajdujących sie pod przyszła płyta fundamentowa. Wydobywanie urobku z wykopu odbywa sie poprzez pozostawione w stropach otwory technologiczne. Budowa części podziemnej jest prowadzona jednocześnie z budowa części naziemnej.
Metoda klasyczna podstropowa - różni sie od poprzedniej kolejnością wykonywania poszczególnych etapów budowy. Najpierw jest budowana cześć podziemna, a następnie naziemna.
-metoda półstropowa
Przy dużych rozmiarach obiektu stosuje sie tzw. półstropy
rozpierające oparte na tymczasowych słupach stalowych, osadzonych na palach lub na baretach. Pod stropami wykop prowadzi sie metoda podstropowa,
natomiast w części centralnej roboty ziemne sa prowadzone jak w otwartym wykopie. Ta metoda znacznie przyspiesza roboty ziemne.
-rozpierane sciany szczelinowe
Oprócz powyzszych metod stropowych, jako rozparcie często stosuje sie tymczasowe rozpory stalowe, założone pomiędzy ścianami stalowymi. Rozpory te zakłada sie o tzw. oczep żelbetowy z zabetonowanymi wcześniej markami stalowymi lub o oczep stalowy połaczony ze ściana również przy uzyciu marek stalowych, ale osadzonych w klatkach zbrojeniowych sciany szczelinowejp