1.W jaki sposób ustala się kategorię geotechniczną danego obiektu budowlanego ?

kategorię geotechniczną ustala się w zależności od rodzaju warunków gruntowych oraz od rodzaju, charakteru i poziomu skomplikowania konstrukcji, a także wartości obiektu.

2. Wymienić i scharakteryzować rodzaje podłoży gruntowych i kategorii geotechnicznych obiektów budowlanych.

Wyróżnia się następujące rodzaje warunków gruntowych:

1) proste warunki gruntowe - występujące w przypadku warstw gruntów jednorodnych,

równoległych do powierzchni terenu (a najlepiej ułożonych poziomo), nie obejmujących gruntów

słabych, organicznych i nasypów niekontrolowanych, przy zwierciadle wody gruntowej poniżej

projektowanego poziomu posadowienia oraz braku niekorzystnych zjawisk geologicznych (np.

osuwisk),

2) złożone warunki gruntowe - występujące w przypadku warstw gruntów niejednorodnych,

nieciągłych, obejmujących grunty słabonośne, organiczne lub nasypy niekontrolowane, przy

zwierciadle wód gruntowych w poziomie posadowienia i powyżej lecz przy braku niekorzystnych

zjawisk geologicznych,

3) skomplikowane warunki gruntowe - występujące w przypadku niekorzystnych zjawisk

geologicznych, zwłaszcza zjawisk i form krasowych (jamy i jaskinie), osuwiskowych, sufozyjnych,

kurzawkowych, glacitektonicznych, gruntów pęczniejących i zapadowych, na obszarach szkód

górniczych, w deltach rzek i na obszarach morskich.

1.2.2. Kategorie geotechniczne obiektów budowlanych

Zgodnie z w/w rozporządzeniem wyróżnia się 3 kategorie geotechniczne:

Kategoria I - obejmuje niewielkie obiekty budowlane o statycznie wyznaczalnym schemacie

obliczeniowym, posadowione na prostych warunkach gruntowych (1-2-kondygnacyjne budynki

mieszkalne i gospodarcze, ściany oporowe i obudowy wykopów do wysokości 2 m, nasypy

budowlane do wysokości 3.0 m).

Kategoria II - obejmuje obiekty budowlane w prostych i złożonych warunkach gruntowych,

wymagających szczególnej oceny i analizy parametrów geotechnicznych podłoża (fundamenty

bezpośrednie i głębokie obiektów powyżej 2 kondygnacji, ściany oporowe i inne konstrukcje

oporowe o wysokości powyżej 2 m, głębokie wykopy, wysokie nasypy budowlane, budowle

ziemne, przyczółki i filary mostowe, nabrzeża, zakotwienia gruntowe.

Kategoria III - obejmuje obiekty budowlane posadowione w skomplikowanych warunkach

gruntowych oraz inne obiekty budowlane o nietypowym charakterze i znaczeniu, niezależnie od

stopnia skomplikowania warunków gruntowych (obiekty energetyczne, rafinerie, zakłady

chemiczne, zapory wodne, suche doki, pochylnie, obiekty szkodliwe dla środowiska, budynki

wysokościowe w zabudowie miejskiej, obiekty o głębokości posadowienia powyżej 5.0 m

i z więcej niż jedną kondygnacją podziemną, autostrady i drogi szybkiego ruchu, tunele podziemne,

obiekty zabytkowe i monumentalne).

3. Co to jest dokumentacja geotechniczna, jak powstaje i z czego się składa ?

Dokumentacja geotechniczna jest to zwarte opracowanie techniczne, zawierające rozpoznanie budowy geologicznej podłoża gruntowego w rozpatrywanym rejonie oraz niezbędne parametry geotechniczne gruntów, otrzymane z badań polowych i laboratoryjnych. Oprócz tego w dokumentacji powinny znaleźć się propozycje i zalecenia dotyczące sposobu posadowienia planowanego obiektu. W pierwszym etapie dokonuje się ogólnego rozpoznania budowy geologicznej podłoża (rodzaju gruntów, układu i głębokości zalegania poszczególnych warstw oraz poziomów wód gruntowych). W drugim etapie zagęszcza się siatkę otworów badawczych, pobiera próbki gruntów do szczegółowych badań laboratoryjnych. Dokumentacja geotechniczna składa się z: opisu technicznego, plan sytuacyjnego, przekroju geotechnicznego, legendy do przekrojów geotechnicznych, zestawienia wyników badań geotechnicznych laboratoryjnych i polowych, załączników.

4. Wymienić i scharakteryzować metody wyznaczania parametrów geotechnicznych podłoża gruntowego.

Metoda A - polega na bezpośrednim oznaczaniu wartości parametru za pomocą polowych lub

laboratoryjnych badań gruntu, wykonywanych zgodnie z obowiązującymi normami i innymi

wymaganiami; metodę tę stosuje się do obiektów kategorii III oraz kategorii II przy

złożonych warunkach gruntowych. W metodzie tej np. kąt tarcia wewnętrznego i spójność

wyznacza się z badań w aparacie trójosiowym lub skrzynkowym, a moduły ściśliwości

z badań w edometrze.

Metoda B - polega na oznaczaniu wartości parametru na podstawie ustalonych zależności

korelacyjnych pomiędzy parametrami fizycznymi lub wytrzymałościowymi a innym

parametrem, tzw. wiodącym (najczęściej jest to IL lub ID), wyznaczonym metodą A. W normie

PN-81/B-03020 lub w różnych pozycjach literatury można znaleźć nomogramy i tabele do

odczytywania parametrów na podstawie ID i IL (rys. 2.4). Metodę tę można stosować do

obiektów I i II kategorii geotechnicznej przy prostych warunkach gruntowych.

Metoda C - polega na przyjęciu wartości parametrów określonych na podstawie praktycznych

doświadczeń budownictwa na innych podobnych terenach lub na podstawie dokumentacji

archiwalnych opracowanych dla sąsiednich obiektów. Metodę tę można stosować do

obiektów I kategorii geotechnicznej.

5. Wymienić i opisać badania podłoża gruntowego metodami „in situ”.

Do badań specjalistycznych „in situ” zalicza się:

a) Sondowania dynamiczne

Sondowania dynamiczne polegają na wbijaniu w grunt żerdzi z odpowiednią końcówką (stożek,

krzyżak lub cylinder) za pomocą bijaka opuszczanego grawitacyjnie na podbabnik, połączony

z żerdzią. W czasie wbijania mierzy się opory zagłębiania żerdzi, wyrażone liczbą uderzeń bijaka

na 10 cm lub 20 cm zagłebienia (N10, N20). Rezultatem sondowania jest schodkowy wykres oporów wbijania sondy.

b) Sondowania statyczne

Do sondowań statycznych zalicza się:

- sondę wciskaną CPT (Cone Penetration Test), lub CPTU.

- sondę wkręcaną (ST)

Sodowanie CPT polega na statycznym zagłębianiu w

grunt żerdzi o średnicy φ35.7 mm, zaopatrzonej w

stożek i tuleję cierną. Prędkość wciskania wynosi

około 2 cm/s. W czasie wciskania mierzy się opór

gruntu pod stożkiem qc [MPa] oraz opór tarcia gruntu

o tuleję cierną fs [MPa]. Pomiar może odbywać się w

sposób cykliczny - np. co 10 lub 20 cm zagłębienia -

przy pomiarze manualnym hydraulicznym lub w

sposób ciągły - przy pomiarze automatycznym

(elektronicznym).

W sondowaniu CPTU dokonuje się jeszcze pomiaru

ciśnienia wody w porach gruntowych u [kPa].

c) Badania presjometryczne

Badania te wykonywane są za pomocą presjometru. Presjometr umieszcza się w otworze

wiertniczym na określonej głębokości i wywiera ciśnienie poziome p na ściany otworu za pomocą komór. Komory ochronne potrzebne są do tego, aby zapewnić tylko poziome rozszerzanie się komory pomiarowej i stworzyć w gruncie płaski, osiowo-symetryczny stan odkształcenia, który jest łatwiejszy w interpretacji i w opisie teoretycznym. W czasie badania mierzy się ciśnienie wody (lub innej cieczy) p w komorze pomiarowej oraz objętość wtłaczanej wody V.

d) Badania dylatometryczne

Badania dylatometryczne w pewnym sensie przypominają badania presjometryczne. Dylatometr,

skonstruowany przez Marchettiego (Włochy) jest płaską końcówką, kształtem przypominającą

łopatkę, przymocowaną do żerdzi. Końcówka ta zaopatrzona jest z jednej strony w elastyczną,

okrągłą membranę. Ostro zakończoną łopatkę dylatometru wciska się w dno otworu wiertniczego

i dokonuje badania poprzez wywieranie poziomego nacisku membraną na grunt. W czasie badania mierzy się ciśnienie p1, potrzebne do przemieszczenia membrany na 1 mm. Przed wychyleniem membrany mierzy się ciśnienie p0, jakie zostało zmobilizowane w gruncie po

wciśnięciu dylatometru. Wynik badania pozwala na określenie dylatometrycznego modułu

ściśliwości gruntu ED.

e) Próbne obciążenia gruntu.

Próbne obciążenia gruntu wykonuje się najczęściej pod budownictwo drogowe, parkingi, place

składowe i mocno obciążone posadzki magazynów. Badanie to polega na stopniowym zwiększaniu obciążenia na sztywną płytę stalową ułożoną na powierzchni gruntu lub w dnie wykopu i pomiarze osiadań tej płyty. Płyta ma kształt koła o średnicy 80 cm (powierzchnia 0.5 m2). Obciążenie zadaje się za pomocą siłownika hydraulicznego, górą zapartego o konstrukcję balastową. Próbne obciążenie wykonuje się do momentu osiągnięcia nośności granicznej podłoża gruntowego lub do podwojenia nacisków przewidywanych na grunt w projekcie posadowienia obiektu. Badania tego typu wykonuje się w celu określenia ściśliwości i sprężystości podłoża gruntowego oraz jego nośności, co pozwala na optymalne zaprojektowanie posadowienia budowli (np. konstrukcji drogi).

6. Opisać przebieg i interpretację badania podłoża gruntowego za pomocą sondy wciskanej i presjometru.

Badania presjometryczne

Badania te wykonywane są za pomocą presjometru, skonstruowanego po raz pierwszy przez

Menarda (Francja). Presjometr składa się z trzech elastycznych komór: środkowej komory

pomiarowej i dwóch komór ochronnych - dolnej i górnej. Presjometr umieszcza się w otworze

wiertniczym na określonej głębokości i wywiera ciśnienie poziome p na ściany otworu za pomocą komór. Komory ochronne potrzebne są do tego, aby zapewnić tylko poziome rozszerzanie się komory pomiarowej i stworzyć w gruncie płaski, osiowo-symetryczny stan odkształcenia, który jest łatwiejszy w interpretacji i w opisie teoretycznym. W czasie badania mierzy się ciśnienie wody (lub innej cieczy) p w komorze pomiarowej oraz objętość wtłaczanej wody V. Badanie wykonuje się do momentu podwojenia początkowej objętości otworu wiertniczego zajętego przez komorę pomiarową - 2(Vc+v0). Ciśnienie, przy którym następuje to podwojenie nazywa się ciśnieniem granicznym pgr. Nie zawsze udaje się osiągnąć podwojenia objętości otworu, np. przy zbyt dużych luzach v0 pomiędzy otworem a komorą presjometru, ze względu na ograniczoną rozszerzalność komory i niebezpieczeństwo jej uszkodzenia. Wówczas wartość pgr wyznacza się ekstrapolacyjnie. Z badań presjometrycznych otrzymuje się dwa podstawowe parametry: ciśnienie graniczne pgr oraz presjometryczny moduł ściśliwości gruntu EM, obliczany z odcinka prostoliniowego BC na krzywej presjometrycznej. Presjometr jest bardzo popularny we Francji, gdzie istnieje wiele procedur obliczeniowych, pozwalających na określanie nośności i osiadań fundamentów bezpośrednich i palowych na podstawie wyników badań presjometrycznych

- sonda wciskana CPT (Cone Penetration Test), lub CPTU.

Sodowanie CPT polega na statycznym zagłębianiu w grunt żerdzi o średnicy φ35.7 mm, zaopatrzonej w stożek i tuleję cierną. Prędkość wciskania wynosi około 2 cm/s. W czasie wciskania mierzy się opór gruntu pod stożkiem qc [MPa] oraz opór tarcia gruntu o tuleję cierną fs[MPa]. Pomiar może odbywać się wsposób cykliczny - np. co 10 lub 20 cm zagłębienia - przy pomiarze manualnym hydraulicznym lub w sposób ciągły - przy pomiarze automatycznym (elektronicznym). W sondowaniu CPTU dokonuje się jeszcze pomiaru ciśnienia wody w porach gruntowych u [kPa]. Sondownia CPT i CPTU pozwalają na określenie stanu gruntów spoistych i niespoistych (IL i ID) na podstawie oporów qc i rodzaju gruntów, w sposób przybliżony, na podstawie współczynnika tarcia: Im większe Rf tym grunt bardziej spoisty

7. Podać definicję fundamentu bezpośredniego i fundamentu głębokiego oraz podać przypadki ich stosowania.

Fundamenty bezpośrednie, inaczej zwane fundamentami płytkimi lub płaskimi, do których zaliczamy(- stopy fundamentowe,- ławy fundamentowe,- ruszty fundamentowe,- płyty fundamentowe,- skrzynie fundamentowe). Fundamenty bezpośrednie stosuje się wówczas, gdy w podłożu gruntowym w poziomie posadowienia i poniżej występują warstwy gruntów nośnych i mało ściśliwych, czyli takich które będą w stanie bezpośrednio przenieść obciążenia przekazywane przez podstawy fundamentów i nie wykażą przy tym nadmiernych osiadań.

Fundamenty głębokie, inaczej zwane fundamentami pośrednimi, do których zaliczamy:

(- fundamenty palowe,- studnie fundamentowe,- kesony fundamentowe,- inne fundamenty głębokie jak np. ściany szczelinowe i barety, kolumny itp. Fundamenty głębokie stosuje się wówczas, gdy w podłożu gruntowym w poziomie posadowienia i w pewnej strefie poniżej występują warstwy gruntów nienośnych (np. organicznych) lub o zbyt niskiej nośności do przeniesienia dużych obciążeń od budowli lub o zbyt dużej ściśliwości, grożącej nadmiernymi osiadaniami budowli, a warstwy wytrzymałe i mało ściśliwe występują dopiero na pewnej głębokości. Fundamenty głębokie mają za zadanie przekazanie obciążeń z budowli na warstwy nośne leżące głębiej.

8. Wymienić i naszkicować rodzaje fundamentów bezpośrednich.

stopy fundamentowe, ławy fundamentowe, ruszty fundamentowe, płyty fundamentowe, skrzynie fundamentowe.

9. Jak sprawdza się nośność i osiadania podłoża gruntowego pod stopami i ławami fundamentowymi ?

W ogólnym przypadku nośność pionową podłoża gruntowego pod prostokątnym fundamentem bezpośrednim sprawdza się z warunku: Nr ≤ m⋅QfNB , w którym:

Nr - składowa pionowa obliczeniowego obciążenia fundamentu

QfNB - graniczny opór podłoża gruntowego, wyznaczany według normy

m - współczynnik korekcyjny: m = 0.9 w metodzie A, m = 0.9⋅0.9 = 0.81 - w metodzie B

i C wyznaczania parametrów podłoża gruntowego.

W celu obliczenia osiadań podłoże gruntowe pod fundamentem dzieli się cienkie warstwy myślowe o grubości hi ≤ B/2. W środku każdej warstwy oblicza się wartości naprężeń σzdi i σzsi oraz przyjmuje wartości modułów M0i i Mi. Następnie oblicza się osiadania pierwotne s' i wtórne s'' każdej warstwy (zmniejszanie się wysokości hi). Osiadanie fundamentu jest sumą osiadań

wszystkich warstewek. Sumowanie kończy się gdy spełniony jest warunek σzdi ≤ 0.3 σzγi .

Obliczenia najlepiej wykonać tabelarycznie. Osiadania wtórne często można pomijać (λ = 0), ze względu na ich niedużą wartość. Należy je uwzględniać przy głębokich wykopach i gdy wykop został pozostawiony na co najmniej 1 rok(a głównie na sezon zimowy); wówczas przyjmuje się λ= 1.

11. Jak sprawdza się konstrukcję i oblicza zbrojenie stóp i ław fundamentowych?

Konstrukcję sprawdza się na przebicie, czyli chodzi o to żeby fundament nie miał za małej grubości, ponieważ mogło by wystąpić wbicie najbardziej obciążonej części fundamentu w grunt i fundament by popękał. Zbrojenie wymiaruje się na moment i siłę tnącą w najbardziej wytężonym przekroju stopy, ławy fundamentowej.

12. Opisać fundamenty płytowe: zastosowanie, rodzaje konstrukcji, obliczanie i zbrojenie.

Płyty fundamentowe stosuje się w przypadku podłoża gruntowego o średniej wytrzymałości qf

i o stosunkowo dużej ściśliwości lub w przypadku znacznych obciążeń przekazywanych przez

budowlę. Generalnie fundamenty płytowe stosuje się w przypadku podłoża gruntowego

z plastycznych glin, pyłów lub piasków drobnych i pylastych średniozagęszczonych. Niezależnie od warunków gruntowych płyty stosuje się pod budynkami wysokimi, kominami, zbiornikami,

silosami itp. Płyty fundamentowe można stosować przy zwierciadle wody gruntowej generalnie poniżej poziomu posadowienia. Przy wyższej wodzie stosuje się już raczej skrzynie fundamentowe. Konstrukcje płyt fundamentowych: a) płyty płaskie, b) płyty żebrowane górą, c) płyty żebrowane dołem. Podobnie jak ruszty, płyty można obliczać: a) metodą odwróconego stropu, b) metodą płyty na sprężystym podłożu. Płyty generalnie zbroi się górą

siatką z prętów na całej powierzchni, gdyż płyta wyginana jest do góry reakcją gruntu i zbrojenie

górne jest zbrojeniem głównym. Dołem płyty zbroi się w miejscach słupów, ścian i żeber. Czasami, przy poważniejszych konstrukcjach, stosuje się również dolną siatkę zbrojeniową na całej powierzchni płyty z dodatkowymi prętami wzmacniającymi pod słupami i ścianami. Przy grubych płytach (powyżej 60 cm) konieczne jest również stosowanie zbrojenia przeciwskurczowego w postaci siatki w środku wysokości płyty.

13. Opisać fundamenty skrzyniowe: zastosowanie, rodzaje konstrukcji, obliczanie i zbrojenie.

Skrzynie fundamentowe stosuje się, podobnie jak płyty, w przypadku podłoża gruntowego

o średniej wytrzymałości qf, przy czym z pewnych względów wymagana jest duża sztywność

fundamentu, np. ze względu na duże obciążenia i charakter konstrukcji nadziemnej (np. pod

budynkami wysokimi) lub ze względu na niejednorodność warunków gruntowych. Ponadto

skrzynie fundamentowe są bardzo popularne w budownictwie hydrotechnicznym. Dodatkowym czynnikiem powodującym konieczność zastosowania skrzyni fundamentowej jest posadowienie poniżej poziomu wody gruntowej i wykonanie części podziemnej budynku wraz z fundamentem w postaci szczelnej wanny. Skrzynie fundamentowe mogą być: a) otwarte, b) zamknięte. Obliczania nacisków na grunt - można metodą sztywnego fundamentu lub najlepiej

metodą fundamentu na podłożu sprężystym. W metodzie sztywnego fundamentu skrzynię

fundamentową traktuje się jak sztywny blok. Rozkład nacisków oblicza się według takich samych zasad jak dla stóp fundamentowych. W metodzie fundamentu na sprężystym podłożu zasada obliczania skrzyni fundamentowej jest bardzo podobna jak w przypadku płyt fundamentowych, przy czym tutaj mamy do czynienia z konstrukcją przestrzenną i dochodzi jeszcze obciążenie ścian skrzyni parciem gruntu. Następnie sprawdza się warunek nośności dla nacisków jednostkowych. Obliczanie sił wewnętrznych (momentów zginających) - najlepiej metodą konstrukcji przestrzennej na podłożu sprężystym. W metodzie uproszczonej można każdy wydzielony element skrzyni (płytę denną, ściany i płytę stropową) obliczać jako płytę dwukierunkowo zginaną, utwierdzoną na czterech lub trzech krawędziach i obciążoną reakcją gruntu q lub parciem gruntu e. Skrzynie fundamentowe wymagają dość silnego zbrojenia przestrzennego oraz wzajemnego powiązania zbrojenia płyty dennej ze zbrojeniem ścian oraz ścian ze stropem. W płycie dennej stosuje się siatkę zbrojeniową zarówno dolną jak i górną na całej powierzchni. Podobnie w ścianach stosuje się siatkę zbrojeniową po stronie zewnętrznej i wewnętrznej. W narożnikach połączeń ścian i płyt stosuje się skosy, które eliminują koncentrację naprężeń w betonie i pozwalają na zmniejszenie ilości zbrojenia liczonego na momenty węzłowe. Pręty zbrojeniowe stosuje się ze stali wysokiej klasy (żebrowane) o średnicy φ16 do φ32 mm. Dla zapewnienia szczelności stosuje się do skrzyń beton wodoszczelny.

14. Zastosowanie skrzyń fundamentowych w posadawianiu obiektów w warunkach wodnych.

Skrzynie fundamentowe były dawniej powszechnie stosowane w budownictwie mostowym

i portowym do posadawiania podpór mostowych w nurtach rzek i kanałów, w budowie nabrzeży

i falochronów portowych itp. (obecnie są rzadziej stosowane). Skrzynie te wykonywano jako

prefabrykowane w suchych dokach, spławiane w miejsce wbudowania i opuszczane przez

balastowanie na dno wybagrowanego wykopu. Po opuszczeniu górną część skrzyni, wystającą

ponad poziom wody, obudowywano żelbetowym oczepem, który stanowił podbudowę pod korpus np. filara mostowego. W przypadku nabrzeży i falochronów skrzynie ustawiano jedną obok drugiej, a górny oczep żelbetowy stanowił zespolenie wszystkich skrzyń.

15. W jakich warunkach stosuje się pale i podać klasyfikację pali pod względem materiału, średnicy, technologii

wykonania i pracy w gruncie.

Fundamenty palowe stosuje się wówczas, gdy w podłożu gruntowym w poziomie posadowienia i w pewnej strefie poniżej występują warstwy gruntów nienośnych (np. organicznych) lub o zbyt niskiej nośności do przeniesienia dużych obciążeń od budowli lub o zbyt dużej ściśliwości, grożącej nadmiernymi osiadaniami budowli, a warstwy wytrzymałe i mało ściśliwe występują dopiero na pewnej głębokości. Fundamenty palowe mają za zadanie przekazanie obciążeń z budowli na warstwy nośne leżące głębiej.

Klasyfikacja pali

A. Ze względu na materiał:

a) pale betonowe (żelbetowe)

b) pale stalowe (z rur zamkniętych, otwartych lub z profili walcowanych, najczęściej typu „H”)

c) pale drewniane

B. Ze względu na technologię przygotowania pali betonowych:

a) pale prefabrykowane, najczęściej o przekroju kwadratowym

b) pale monolityczne (betonowane w gruncie)

C. Ze względu na wymiar średnicy pala:

a) pale typowych średnic - φ 300 ÷ 600 mm

b) pale wielkośrednicowe - φ 800 ÷ 1500 mm (1800 mm)

c) mikropale - φ 100 - 250 mm

D. Ze względu na technikę wprowadzania w grunt

a) pale wbijane

b) pale wiercone

c) pale wciskane statycznie

d) pale wwibrowywane

e) pale wwiercane

f) pale wkręcane

g) pale iniekcyjne

E. Ze względu na sposób przekazywania obciążeń na grunt:

a) pale przekazujące obciążenia na grunt zarówno przez opór podstawy jak i tarcie na pobocznicy

b) pale stojące - oparte podstawą na skale lub bardzo mocnym gruncie

c) pale zawieszone (tarciowe) - przekazujące głównie obciążenia przez tarcie na pobocznicy

16. Opisać szczegółowo technologię wykonywania pali np. Vibro, CFA, Franki, Wolfscholza, Atlas, Tubex,

wierconych w rurach obsadowych, Omega itd.

Pale wbijane „Vibro”

Etapy wykonawstwa:

a) wbijanie rury stalowej ze stalowym szczelnym butem w podstawie (kafar spalinowy lub hydrauliczny)

b) wprowadzenie szkieletu zbrojenia pala do suchego wnętrza rury stalowej

c) wypełnienie wnętrza rury betonem

d) wyciąganie rury za pomocą wyciągarki i wibratora, co powoduje zagęszczenie betonu i dogęszczenie gruntu wokół pala

19. Obliczanie sił w palach metodą sztywnego oczepu: założenia, podstawowe wzory, układy płaskie i przestrzenne.

Wprowadzamy pewne uproszczenia. Uproszczenia te polegają na przyjęciu oczepu jako sztywnego bloku, natomiast pali jako prętów obustronnie przegubowych (tzw. wahaczy). W wyniku obliczeń możemy otrzymać tylko siły osiowe w palach (nie otrzymamy ani momentów zginających ani przemieszczeń). Momenty w oczepie możemy tu otrzymać metodą wtórną, w której siły w palach zamieniamy na obciążenie, a słupy i ściany budowli stają się wówczas podporami.

20. Naszkicować i scharakteryzować schemat obliczeniowy przykładowego fundamentu palowego do metody

uogólnionej (metoda współpracy pali ze sprężystym ośrodkiem gruntowym).

W  metodzie tej przygotowuje się schemat obliczeniowy fundamentu palowego, w którym pale
przyjmuje się jako pręty współpracujące na całej swojej długości z gruntem jako ośrodkiem sprężystym lub sprężysto-plastycznym. Uwzględniony jest w ten sposób wpływ warunków gruntowych na otrzymywane wyniki. Współpracę pali z gruntem wyraża się za pomocą szeregu podpór sprężystych lub sprężystoplastycznych, rozmieszczonych wzdłuż pali. Dobranie parametrów tych podpór jest największym przybliżeniem w tej metodzie i największym mankamentem. Powstające w efekcie schematy statyczne fundamentów palowych są wielokrotnie statycznie niewyznaczalne, wymagające do rozwiązania programów komputerowych do macierzowej analizy konstrukcji. W przypadku podpór sprężystych obliczenia wykonuje się jednoetapowo, a w przypadku podpór sprężysto-plastycznych - kilkuetapowo: iteracyjnie lub krokowo. W wynikach obliczeń otrzymuje się w miarę rzeczywiste wartości sił i momentów w palach, sił
wewnętrznych w nadbudowie i przemieszczeń całej konstrukcji.

21. Podać podstawowe wzory i założenia do obliczania nośności pali wciskanych i wyciąganych według polskiej

normy.

1) Nośność pala wciskanego pojedynczego

Pal wciskany uzyskuje swoją nośność w gruncie Nt dzięki oporowi gruntu pod podstawą pala Np

i oporowi tarcia gruntu wzdłuż pobocznicy Ns. (rysunek poniżej). W niektórych przypadkach

nośność ta może być obniżona przez tarcie negatywne Tn wzdłuż górnego odcinka pobocznicy.

Nośność na wciskanie w gruncie Nt pala pojedynczego według

polskiej normy oblicza się ze wzoru:

w którym:

Sp, Ss - współczynniki technologiczne, zależne od technologii pala i

rodzaju gruntu, odczytywane z tabl. 4 normy,

Ap - powierzchnia podstawy pala,

Asi - powierzchnia pobocznicy pala w warstwie i,

q(r) - jednostkowy graniczny opór gruntu pod podstawą pala,

ti(r) - jednostkowy graniczny opór tarcia gruntu wzdłuż pobocznicy pala

w warstwie i,

( r )nj t - jednostkowe tarcie negatywne gruntu wzdłuż pobocznicy pala w

warstwie j, powodującej tarcie negatywne,

Warunek nośności dla pala wciskanego jest spełniony gdy:

r t Q ≤ m⋅ N

współczynnik m = 0.7 gdy fundament opiera się na jednym palu, m = 0.8 gdy na dwóch palach i m = 0.9 gdy fundament opiera się na więcej niż dwóch palach.

22. Wyjaśnić zjawisko głębokości krytycznych dla oporów gruntu pod podstawą (hc) i wzdłuż pobocznicy (ht) pali

i podać zalecenia polskiej normy dotyczące wyznaczania wielkości hc i ht.

Głębokość hc, zwana głębokością krytyczną dla oporów q, zależy od średnicy

pala D, rodzaju gruntu i technologii pala:

a) w przypadku pali wbijanych w grunty niespoiste:

b) w przypadku pali wierconych w gruntach niespoistych:

c) w przypadku pali w gruntach spoistych i niespoistych luźnych przyjmuje się hc = 10 m,

niezależnie od średnicy i technologii pala.

W powyższych wzorach D0 - jest średnicą porównawczą pala równą D0 = 0.4 m.

23. Wyjaśnić zjawisko tarcia negatywnego w palach i zalecenia polskiej normy dotyczące tego zjawiska.

Tarcie negatywne

Tarcie negatywne wzdłuż pobocznicy pala powstaje w wyniku przemieszczania się w dół lub

osiadania górnych warstw gruntowych względem pala. Tarcie to może wystąpić generalnie w trzech

przypadkach (patrz rysunek):

a) w przypadku przechodzenia pala przez warstwy gruntów nieskonsolidowanych (np. luźno

usypane świeże nasypy, składowiska odpadów, torfy i namuły), które ulegają osiadaniom pod

wpływem własnego ciężaru,

b) w przypadku przewidywanego dodatkowego obciążenia naziomu,

c) w przypadku przewidywanego obniżenia zwierciadła wody gruntowej.

Dla gruntów słabych, luźnych i organicznych oraz nasypów przyjmuje się tarcie negatywne

tn(r) = 5 ÷ 10 kPa (tabl. 3 PN) ze współczynnikiem technologicznym Ss=1.0. W gruntach

mineralnych wytrzymałych tarcie negatywne tn(r) oblicza się według takich samych zasad jak tarcie pozytywne, przyjmując współczynnik materiałowy γm = 1.1, współczynnik technologiczny Ss=1.0. W gruntach mineralnych wytrzymałych tarcie negatywne tn(r) oblicza się według takich samych zasad jak tarcie pozytywne, przyjmując współczynnik materiałowy γm = 1.1, współczynnik technologiczny Ss według tabl. 4 PN, natomiast poziom interpolacji w poziomie terenu.

24. Co osiada więcej - pal pojedynczy czy grupa pali ? Odpowiedź uzasadnić, korzystając z zaleceń polskiej normy.

Osiadanie grupy pali jest zawsze większe niż pala pojedynczego, a ponadto jest nierównomierne pale na brzegach grupy osiadają najmniej, a pale w środku - najwięcej. Ta nierównomierność jest

jednak w dużej mierze tłumiona przez sztywność oczepu fundamentowego, ale kosztem jego

zwiększonego zginania (patrz rysunek poniżej).

25. Przedstawić sposoby i zasady przeprowadzania oraz interpretację wyników próbnych obciążeń statycznych pali.

Podstawowe zasady wykonywania próbnych obciążeń według normy PN-83/B-02482:

1) Liczba pali przeznaczonych do próbnych obciążeń:

- do 25 pali pod obiektem - próbne obciążenie 1 pala

- od 25 do 100 pali pod obiektem - próbne obciążenia 2 pali

- ponad 100 pali pod obiektem - próbne obciążenia 2 + n pali (n - liczba każdej rozpoczętej setki

pali ponad 100 - np. 276 pali - próbne obciążenia 4 pali)

- w przypadku dużej zmienności warunków gruntowych w planie fundamentu projektant może

zwiększyć liczbę próbnych obciążeń pali,

- w niektórych wypadkach projektant możne zrezygnować z próbnych obciążeń pali, (np. w przypadku

niewielkich obiektów lub przy zastosowaniu pali wbijanych i stwierdzeniu odpowiednio

dużych oporów wbijania pali) 2) Wartości sił przy próbnych obciążeniach pali:

- przy próbnym obciążeniu na wciskanie siła na pal powinna być doprowadzona do wartości:

max t Q ≥1.5⋅N

gdzie: Nt - nośność pala na wciskanie otrzymana z obliczeń normowych,

- przy próbnym obciążeniu na wyciąganie:

w w

max Q ≥1.8⋅ N

gdzie: Nw - nośność pala na wyciaganie otrzymana z obliczeń normowych,

- przy próbnym obciążeniu na siłę poziomą:

max r H ≥1.5⋅H

gdzie: Hr - przewidywane w projekcie obliczeniowe obciążenie poziome pala

3) Przebieg próbnego obciążenia:

- obciążenie pala zwiększa się stopniami o wartości ΔQ = (1/8÷1/12)⋅Nt lub ΔQw = (1/8÷1/12)⋅Nw

- wszystkich stopni obciążenia powinno być co najmniej 10,

- w czasie każdego stopnia obciążenia dokonuje się pomiarów przemieszczeń pala w odstępach

czasowych co 10 minut,

- każdy stopień obciążenia utrzymuje się do momentu stabilizacji przemieszczeń pala, którą

przyjmuje się, gdy w ciągu 10 minut przyrost tych przemieszczeń nie przekracza 0.05 mm,

- po osiągnięciu siły zbliżonej do obliczeniowego obciążenia projektowanego Qr (eksploatacyjnego)

i uzyskaniu stabilizacji przemieszczeń, całkowicie odciąża się pal i dokonuje pomiaru

przemieszczenia trwałego, po czym przywraca się poprzednią wartość siły,

- po osiągnięciu siły maksymalnej Qmax i uzyskaniu (lub nie) stabilizacji przemieszczeń,

całkowicie odciąża się pal i dokonuje pomiaru przemieszczenia trwałego końcowego,

- w niektórych przypadkach w czasie próbnego obciążenia bada się pal na obciążenia cykliczne,

stosując kilkanaście lub kilkadziesiąt cykli obciążenia i odciążenia pala w określonym przedziale

obciążeń i mierzy przyrosty przemieszczeń pala w kolejnych cyklach,

5) Interpretacja wyników próbnego obciążenia pala

Na podstawie pomiarów z próbnego obciążenia sporządza się wykres zależności osiadania pala od obciążenia oraz wykresy obciążenia i osiadania w czasie. Następnie z krzywej obciążenie-osiadanie wykreśla się metodą graficzną według zaleceń normy krzywą pomocniczą dQ/ds. Na końcowym fragmencie tej krzywej poszukujemy odcinka prostoliniowego, którego początek określa nam wartość siły Nc1, a przedłużenie do przecięcia z osią - wartość siły granicznej Ng1

26. Określanie nośności pali wbijanych za pomocą wzorów dynamicznych: podstawowa zasada i wzór.

W przypadku pali wbijanych przybliżonej oceny nośności pali można dokonać na podstawie

oporów wbijania i wzorów dynamicznych.

Ogólna postać wzoru dynamicznego przedstawia się następująco:

w którym:

Nd - graniczna nośność dynamiczna pala (siła potrzebna do zagłębiania pala)

E - energia młota: E = M⋅h (M - ciężar młota, h - wysokość spadu młota)

c - wpęd pala od pojedynczego uderzenia młota w [m] (średnia z ostatnich 30 cm wbijania)

e - sprężyste odkształcenie pala, gruntu i kołpaka [m/m]

L - długość pala [m]

27. Przebieg i interpretacja badania dynamicznego nośności pala ?

Badanie dynamiczne pala polega na uderzeniu w głowicę pala bijakiem (o ciężarze ok. 1 ÷ 2% nośności pala) oraz pomiarze przyspieszeń i odkształceń w materiale pala za pomocą odpowiednich czujników przymocowanych do pala tuż pod głowicą. Pomierzone sygnały, po odpowiednim przetworzeniu rejestruje się w pamięci komputera. Najczęściej wykonuje się kilku uderzeń bijakiem z różnych (coraz większych) wysokości.

Na podstawie znajomości parametrów pala i warunków gruntowych przygotowuje się model

teoretyczny pala z otaczającym gruntem. Następnie przeprowadza się numeryczną symulację

uderzenia w głowicę pala siłą o wartości i przyspieszeniu jak w badaniu terenowym. Porównywanie sygnału (przebiegu fali) obliczonego z pomierzonym pozwala na iteracyjną korektę parametrów modelu teoretycznego do uzyskania jak najlepszej zgodności. Następnie przeprowadza się symulację próbnego obciążenia statycznego pala teoretycznego o określonych wyżej charakterystykach i otrzymuje wykres obciążenie-osiadanie, na podstawie którego wyznacza się nośność graniczą i nośność dopuszczalną pala.

28. Naszkicować zbrojenie pali i szczegóły połączeń głowic pali z oczepami fundamentowymi.

29. Opisać technologię wykonywania studni i kesonów fundamentowych. Określanie nośności w gruncie.

Fundamentowanie na studniach

• przy fund pośrednich

• obecnie się ich prawie nie stosuje

• podział:

1

a)studnie zapuszczane na mokro metodą wabrowania

b)studnie zapuszczane na such

2

a) studnie betonowane na mokro na miejscu budowy

b) studnie prefabrykowane

elementy studni:

Po wykonaniu studni robi się fundament

Studni nie można wkonywać obok istniejących budowli

Przekroje studni

Obliczenia fundamentów na studniach

1. określenie wymiarów zewn studni (średnicy D i zagłębienia H)

2. sprawdzenie warunków równowagi

Q_r ≤ N N = O * H * T + F * q_t

T -tarcie O -obwód F -pow podstawy q_t -wytrzymałość gr pod podstawą

T = e_C * tgδ + a

3. Wymiarowanie płaszcza studni (grubości)

G>T G - ciężar

P_α = P_A [1+(ω-1)*sinα] najczęściej ω=2

H = 0,15pr²

N=1,78pr

4. Sprawdzenie ostrza studni na wyłamanie

5. Obliczenie korka studni

M=0,198 q_r² s=2,7

R_r wytrzymałość betonu na rozciąganie przy zginaniu

KESON

Otwarta od dołu skrzynia żelbetowa, którą zapuszcza się w grunt aż do warstwy wytrzymałej poprzez wydobywanie gruntu z wnętrza komory kesonu. Wraz z zagłębieniem kesonu nadbudowywuje się mur kesonowy tak by jego wieniec wystawał ponad poziom w g Podczas zagłębiania kesonu do komory tłoczy się sprężone powietrze które uniemożliwia dostanie się wody do kesonu

30. Wymienić rodzaje i naszkicować konstrukcje ścian oporowych.

Ze względu na materiał:

- murowane (z cegły lub kamienia)

- betonowe

- żelbetowe

Ze względu na konstrukcję i kształt przekroju poprzecznego:

- masywne (najczęściej murowane lub betonowe) - ściany tego typu utrzymują stateczność

(przejmują parcie gruntu) dzięki swojej dużej masie. Kształty: prostokątny, schodkowy, trapezowy,

złożony (rys. 1)

- półmasywne z elementami odciążającymi (betonowe lub żelbetowe) - ściany tego typu

utrzymują stateczność częściowo dzięki masie, częściowo dzięki redukcji parcia gruntu przez

elementy odciążające. Konstrukcje: ściany z jednym lub dwoma wspornikami, ściany z płytą

odciążajacą (rys. 2).

- lekkie (wyłącznie żelbetowe) - ściany te zachowują stateczność dzięki ciężarowi gruntu

zalegającego na wewnętrznej odsadzce fundamentowej. Konstrukcje: ściany płytowo-kątowe,

ściany płytowo-żebrowe, płytowe z elementami kotwiącymi (rys. 3).

31. Naszkicować układ obciążeń pionowych i poziomych działających na ścianę oporową ze wspornikiem

odciążającym i na ścianę płytowo-kątową.

32. Naszkicować układ obciążeń pionowych i poziomych działających na ścianę oporową masywną i półmasywną

z płytą odciążającą

.

33. Opisać wpływ przemieszczeń ściany oporowej na wartość parcia gruntu działającego na tę ścianę.

Gdy przemieszczenie uogólnione ρ

I jest większe od połowy wartości przemieszczenia granicznego

( ρI ≥ 0.5 ρ

a ), to przyjmuje się, że parcie pośrednie równe jest parciu granicznemu: EI = Ea.

Natomiast w przypadku gdy 0 < ρI < 0.5 ρ

a - parcie gruntu pośrednie należy obliczać następująco:

34. Wymienić i opisać warunki stanów granicznych nośności dla ścian oporowych posadowionych bezpośrednio.

Sprawdzenie stanów granicznych nośności (SGN):

a) sprawdzenie stateczności na obrót (równowaga momentów) (rys. 14a):

ΣMOA ≤ m0⋅ΣMUA, m0 = 0.8 ÷ 0.9 (13)

najbardziej niekorzystny wariant obciążeń - Komb. 3

b) sprawdzenie nośności pionowej podłoża gruntowego (równowaga sił pionowych) (rys. 14b):

Nr ≤ m⋅QfNB, m = 0.8 ÷ 0.9 (14)

należy sprawdzić Komb. 2 i Komb. 3 obciążeń, bo nie wiadomo, która z nich jest bardziej

niekorzystna. W Komb. 2 mamy maksymalne obciążenia pionowe Nrmax , ale stosunkowo mały

mimośród EB, natomiast w Komb. 3 mamy mniejsze obciążenia pionowe Nrmin, ale duży

mimośród EB, który może wpłynąć na znaczne obniżenie nośności podłoża QfNB.

c) sprawdzenie nośności poziomej podłoża gruntowego (stateczność na przesuw lub równowaga

sił poziomych) (rys. 14c):

Tr ≤ mt⋅Qtf, mt = 0.9 ÷ 0.95, Qtf = Nr⋅μ + a⋅B, gdzie a = (0.2 ÷ 0.5) c(r)

- adhezja (15)

najbardziej niekorzystny wariant obciążeń - Komb. 3

μ ≤ tgφ(r)- współczynnik tarcia gruntu o podstawę fundamentu (wg normy - tabl. 3); w przypadku

fundamentów monolitycznych betonowanych wprost na nienaruszonym podłożu gruntowym

można przyjmować μ = tgφ(r). W przypadku nie spełnienia warunku można zastosować ostrogę

lub wymienić grunt.

d) sprawdzenie stateczności ogólnej uskoku naziomu - metodą Felleniusa (lub Bishopa) (rys. 14d)

Mo ≤ m⋅Mu, (16)

ΣMo ,⋅ΣMu - odpowiednio suma momentów obracających i utrzymujących

m - współczynnik korekcyjny, m = 0.6 ÷ 0.85 - dla charakterystycznych obciążeń i parametrów,

m = 0.80 ÷ 1.0 - dla obliczeniowych obciążeń i parametrów

35. Opisać zasady obliczania przemieszczeń i osiadań ścian oporowych posadowionych bezpośrednio.

obliczenie osiadań i przechyłki ściany oporowej

Obliczenia osiadań i przechyłki ściany oporowej proponuje się wykonać metodą odkształceń jednoosiowych. W tym celu trapezowy rozkład nacisków na grunt pod fundamentem ściany należy rozłożyć na sumę rozkładu prostokątnego p₁ i trójkątnego p₂. Następnie po podzieleniu podłoża gruntowego na warstwy obliczeniowe o miąższości h_i ≤ 0.5B należy obliczyć wartości osiadań punktów 0, 1 i 2, korzystając ze wzorów podanych na rys. 15a oraz współczynników k_j i k_j z tabl. 3. Obliczenia proponuje się wykonać tabelarycznie (tabl. 4), poprzez sumowanie osiadań poszczegól-nych warstw obliczeniowych do głębokości z_i, na której spełniony jest warunek: σ_jzi ≤ 0.3σ_γzi. Wielkość z_i odmierzamy zawsze od poziomu posadowienia do środka wysokości warstwy „i”.

36. Podać klasyfikację ścianek szczelnych ze względu na materiał, konstrukcje, schematy pracy oraz sposoby podparć i zakotwień.

Ze względu na materiał:

- stalowe - kształty przekrojów: korytkowy (lub typu U), zetowy, płaski, typu H, - kształty zamków

- żelbetowe - uszczelniane na pióro obce z drewna, specjalne ostrze dociskające jeden brus do

Drugiego

- drewniane - uszczelniane na wpust i pióro własne lub pióro obce

Ze względu na schemat pracy i sposób podparcia:

- ścianki wspornikowe

- ścianki rozpierane jednokrotnie lub wielokrotnie

- ścianki kotwione jednokrotnie lub wielokrotnie

Rodzaje zakotwień ścianek szczelnych

- zakotwienia płytowe - zakotwienia blokowe

- zakotwienia do kozłów palowych - zakotwienia iniektowane

37. Opisać metodę analityczną obliczania ścianki szczelnej wspornikowej.

Tok postępowania przy obliczaniu:

1) Wyznaczamy wykresy parcia gruntu i wody oraz odporu i sporządzamy wykres wypadkowy.

2) Obliczamy wypadkową wykresu po stronie parcia Ea i określamy wysokość jej działania hE

względem punktu przyłożenia ściągu lub rozpory oraz h'E względem punktu B.

3) W punkcie B rozcinamy ściankę i tworzymy dwie belki.

4) Rozwiązujemy górną belkę, swobodnie podpartą, w rezultacie czego otrzymujemy wartości: ,

siły w ściągu S, reakcji w punkcie B → RB oraz maksymalnego momentu zginającego M1 :

5) Reakcję RB następnie przenosimy na belkę dolną i potrzebną głębokość xt (długość dolnej

belki) obliczamy z warunku równowagi momentów względem punktu C:

6) Obliczamy wartość maksymalnego momentu zginającego M2 w belce dolnej.

7) Do zwymiarowania brusów ścianki szczelnej należy wziąć moment Mmax = max {|M1|, |M2|}.

8) Otrzymane z obliczeń zagłębienie ścianki t = a + xt, należy dodatkowo zwiększyć o 20 %.

Wynika to z równowagi sił poziomych (reakcja RC), warunków bezpieczeństwa oraz z tego, że

odpór gruntu o wartości granicznej zmobilizuje się jedynie w górnym odcinku, a nie na całej

wysokości zagłębienia ścianki.

38. Opisać metodę analityczną obliczania ścianki szczelnej jednokrotnie zakotwionej lub rozpartej, dołem swobodnie

podpartej w gruncie lub dołem utwierdzonej w gruncie.

39. Opisać metodę graficzną Bluma obliczania ścianki szczelnej jednokrotnie zakotwionej lub rozpartej, dołem

swobodnie podpartej lub utwierdzonej w gruncie.

Chyba go pokuwilo

40. W jaki sposób określa się nośność w gruncie zakotwień płytowych i blokowych ścianek szczelnych?

Płytowe: Nośność kotwiącą płyta pionowa uzyskuje dzięki odporowi gruntu przed płytą Ep. Nośność tęczęściowo obniża parcie gruntu za płytą Ea, które dodaje się do siły w ściągu S.

Warunek nośności zakotwienia przedstawia się następująco:

S ≤ 0.8⋅Eph - 1.2⋅Ea

Bloki: Nośność kotwiąca bloku jest sumą poszczególnych sił:

Qc = Q1 - Q2 + Q3 + Q4 + 2⋅Q5

gdzie:

Q1 = Eph , Q2 = Ea - oblicza się tak samo jak dla płyt kotwiących

Q3 = G1⋅tgδ, G1 - ciężar gruntu nad blokiem, δ - kąt tarcia gruntu o ściany bloku (δ ≈ 0.5φ)

Q4 = (G1 +⋅G2) tgδ, G2 - ciężar bloku, dla bloków monolitycznych można tu przyjmować δ = φ

Q5 = E0 tgδ, E0 - parcie spoczynkowe gruntu działające na ściany boczne bloku,

Warunek nośności zakotwienia przedstawia się następująco:

S ≤ 0.8⋅Qc

41. Do czego służy i opisać metodę Kranza sprawdzania stateczności ścianek szczelnych.

Sprawdzenie stateczności ogólnej ścianek kotwionych - metoda Kranza

1. Ścianka w gruncie jednorodnym

Warunek stateczności: S ≤ 0.8 ⋅ Sdop ( S - siła w ściągu)

Gdy warunek nie jest spełniony należy zwiększyć odległość zakotwienia od ścinki. Gdy wielkości

Ea i Ea1 liczone są z δa = 0, mają wówczas kierunek poziomy.

2. Ścianka w gruncie uwarstwionym

3) Ścianka zakotwiona do kozła palowego

Pytanie 5.

42. Opisać technologię wykonania i zastosowanie ścian szczelinowych.

Zastosowania ścian szczelinowych: a) Ściany podziemnych kondygnacji budynków i parkingów oraz jako głębokie ścian budynków (barety), b) Ściany płytkich tuneli podziemnych, c) Obudowy wykopów i konstrukcje oporowe. Technologia wykonywania ścian szczelinowych

1. Głębienie wykopu szczelinowego za pomocą specjalnej koparki szczelinowej.

Wykop w osłonie z zawiesiny tiksotropowej, pozwalającej na utrzymywanie ścian wykopu

w stateczności. Głębienie ułatwiają tzw. murki prowadzące, które umożliwiają uzyskanie

odpowiedniej szerokości szczeliny i wykonawstwo ściany w linii prostej.

2. Wstawienie elementów rozdzielczych (rur) na brzegach sekcji. Elementy te pozwalają na

uzyskanie równych i regularnych krawędzi sekcji oraz zapewniają wzajemne zazębianie się

sekcji. 3. Wstawienie szkieletu zbrojenia. 4. Betonowanie sekcji metodą „kontraktor”. Beton wypiera zawiesinę, którą odzyskuje się do ponownego użycia. 5. Po związaniu i wstępnym stwardnieniu betonu (po ok. 2 - 3 dniach) wyciąga się elementy

rozdzielcze. Elementy te przed wstawieniem pokrywane są preparatami przeciwdziałającymi związanie z betonem. Wykonawstwo pojedynczej sekcji zakończone.

43. Naszkicować etapy realizacji tunelu podziemnego w ścianach szczelinowych metodą stropową i otwartą.

„STROPOWĄ”

RYSUNKI

44. Opisać szczegółowo wzmacnianie podłoża gruntowego za pomocą wibroflotacji i konsolidacji dynamicznej.

Wibroflotacja - polega na zagęszczaniu luźnych gruntów sypkich, najczęściej nawodnionych przez wprowadzenie (wpłukanie) w grunt na żądaną głębokość specjalnie skonstruowanego wibratora o dużej mocy. Zagęszczanie wykonuje się w punktach o rozstawie 2 ÷ 3 m i odbywa się poprzez wibrację i tłoczenie wody pod ciśnieniem 3 ÷ 4 atm. W czasie zagęszczania powstają wolne przestrzenie w gruncie i lej na powierzchni terenu, które uzupełnia się materiałem dostarczanym z zewnątrz - najlepiej żwir lub tłuczeń. Po przeprowadzonej wibroflotacji w gruncie oprócz zwiększonego zagęszczenia pozostają słupy (kolumny) ze żwiru lub tłucznia o dość dużej nośności. Wibrator o średnicy około 30 cm składa się z części wibrującej, przegubu i nadbudowy (grubej żerdzi). W części wibrującej znajduje się wibrator w postaci pionowego walca obracającego się mimośrodowo wokół pionowej osi, co powoduje powstawanie drgań poziomych. Napęd wibratora jest hydrauliczny. W czasie zagłębiania woda wypływa pod ciśnieniem z ostrza, co ułatwia zagłębianie. Przy wyciąganiu wibratora zawór w ostrzu jest zamknięty, a woda tłoczona jest dyszami górnymi skierowanymi w dół, co ułatwia zagęszczanie piasków. Zasięg wibroflotacji w głąb wynosi do 8 (10) m. Po przeprowadzonej wibroflotacji podłoże gruntowe wymaga dodatkowego powierzchniowego dogęszczenia.

Konsolidacja dynamiczna polega na intensywnym zagęszczaniu gruntów za pomocą bardzo

ciężkich ubijaków o masie 10 ÷ 40 ton, zrzucanych swobodnie z wysokości 10 ÷ 40 m. Jest to

metoda zagęszczania bardzo wydajna i mało kosztowna. Nadaje się nie tylko do gruntów

niespoistych, ale praktycznie do wszystkich gruntów, również miękkoplastycznych spoistych

i organicznych. Zasięg wzmocnienia sięga głębokości 15.0 m i więcej. Wadą jej jest możliwość

stosowania tylko w terenie otwartym, niezabudowanym. Po kilku uderzeniach bijaka na powierzchni terenu tworzy się lej, który wypełnia się gruntem gruboziarnistym i ponownie uderza bijakiem. W rezultacie gruby materiał sukcesywnie wbijany jest coraz głębiej, aż do osiągnięcia warstw gruntów nośnych. W przypadku podłoża z gruntów spoistych konsolidację dynamiczną wykonuje się w kilku fazach. Po każdej fazie ubijania - po 3 ÷ 4 uderzeniach w każdym punkcie daje się kilkutygodniową przerwę na tzw. oddech, czyli rozproszenie się nadwyżki ciśnienia porowego wody, powstałej w wyniku ubijania. Gdybyśmy tego nie robili, to nadciśnienie wody powodowałoby upłynnianie gruntów i brak efektów zagęszczenia. Po zakończeniu ubijania wyrównuje się powierzchnię terenu i dogęszcza powierzchniowo, np. za

pomocą walców. Konsolidację dynamiczną można wykonywać punktowo, np. pod poszczególne stopy słupów hal przemysłowych lub handlowych, szczególnie wtedy gdy rozstawy słupów są dość znaczne.

45. Opisać szczegółowo wzmacnianie podłoża gruntowego za pomocą pali piaskowych i iniekcji strefowej.

Pale piaskowe zagęszczające wykonuje się najczęściej przez wbicie rury stalowej o średnicy 30÷40 cm z korkiem z półsuchego chudego betonu. Wbijanie odbywa się przez opuszczanie baby

w kształcie cygara wewnątrz rury i uderzanie nią w dno z korka betonowego. Po osiągnięciu

wymaganej głębokości wbicia, rurę przytrzymuje się aby dalej nie zagłębiała się i wybija się korek betonowy. Następnie do wnętrza rury dostarcza się porcjami piasek, który ubija się babą z

jednoczesnym skokowym podciąganiem rury. W ten sposób formuje się pal w gruncie. Zagęszczenie podłoża uzyskuje się zarówno w trakcie wbijania rury poprzez rozpychanie go na

boki, jak również w trakcie formowania pala.

Iniekcja- Wzmacnianie podłoża gruntowego z gruntów niespoistych poprzez zeskalenie metodą iniekcji uzyskuje się poprzez wtłoczenie w pory gruntowe zaczynu cementowego, rzadkiej zaprawy cementowej lub związków chemicznych krzemu. Zeskalanie (petryfikację) wykonuje się za pomocą tzw. inżektorów, tzn. cienkich rurek stalowych φ 50 mm wprowadzanych w grunt na żądaną głębokość za pomocą najczęściej płuczki. Rurki zaopatrzone są co ok. 0.5 m do 1.0 m w tzw. manszety (krótkie odcinki perforowane osłonięte z zewnątrz gumą). Do wnętrza rurek wprowadza się żerdź iniekcyjną z dwoma pakerami i dyszami bocznymi miedzy nimi. Iniekcję zaczyna się od dołu przez kolejne manszety. Żerdź umieszcza się tak aby dolny paker znalazł się pod manszetą, a górny - nad. Następnie tłoczy się iniekt, który uszczelnia pakery i rozpychając osłonę gumową wydostaje się na zewnątrz penetrując w grunt. Po wypełnieniu porów gruntowych, co objawia się spadkiem wydatku iniektu i wzrostem jego ciśnienia, przesuwa się zestaw iniekcyjny do kolejnej manszety wyżej. Taki sposób zeskalenia nazywa się iniekcją strefową. Jej zaletą jest równomierne zeskalenie gruntu na całej wysokości.

46. Posadawianie stóp i ław fundamentowych na poduszkach piaskowych: zalecenia wykonawcze i obliczenia.

Wymiany gruntu słabego można dokonać pod całym obiektem (w przypadku posadowienia na

płycie, skrzyni, gęstym ruszcie lub gęstej siatce stóp) lub miejscowo pod samymi ławami lub

stopami (zastosowanie tzw. poduszek piaskowych). Wymiana może być całkowita (usunięcie całego gruntu słabego, aż do gruntu nośnego) lub częściowa (wymiana gruntu słabego do pewnej

głębokości). W drugim przypadku potrzebna głębokość wymiany wynika ze spełnienia warunku

nośności (I stan graniczny) i warunku osiadań (II stan graniczny). Głębokość tę wyznacza się

metodą prób. Jako nowy grunt używa się najczęściej piasku średniego, grubego lub pospółki. Po

wykonaniu wykopu dobrze jest na dnie ułożyć warstwę chudego betonu, która zabezpieczy podłoże rodzime przed nadmiernym nawodnieniem od zbierającej się wody opadowej, która będzie przenikać przez nowy grunt niespoisty. Nowy grunt układa się warstwami o grubości do 0.50 m i zagęszcza do ID ≥ 0.70. Poduszka powinna mieć szerokość taką, aby obejmowała zasięg

poprowadzony od spodu fundamentu pod katem 45°.

47. Opisać szczegółowo wzmacnianie słabego podłoża z gruntów spoistych metodą wibro-wymiany i prekonsolidacji.

Prekonsolidacja (przeciążenie nasypem)

Metoda ta polega na zmniejszeniu ściśliwości gruntu i zwiększeniu jego wytrzymałości poprzez

przeciążenie podłoża gruntowego nasypem na kilka miesięcy (do około 1 roku) przed rozpoczęciem prac z posadowieniem obiektu. Ciężar nasypu powinien być o około 50% większy od ciężaru posadawianego przyszłego obiektu. W przypadku bardzo słabego podłoża nasyp układa się stopniowo, aby nie dopuścić do upłynnienia gruntu. Czasami wręcz odwrotnie nasyp wykonuje się szybko i od razu o dużym ciężarze, aby specjalnie doprowadzić do upłynnienia słabych warstw podłoża i wyparcia ich przez nasyp. Zmniejszenie ściśliwości gruntu uzyskuje się poprzez znaczne zmniejszenie jego porowatości i dogęszczenie, natomiast zwiększenie wytrzymałości uzyskuje się poprzez wyciśnięcie wody gruntowej z porów, a tym samym zmniejszenie stopnia plastyczności gruntu, co z kolei wpływa na wzrost spójności i poziomu naprężeń efektywnych w gruncie. Wadą prekonsolidacji jest długi czas pozostawiania nasypu, aż do uzyskania konsolidacji np. na poziomie 90%. Konsolidację można znacznie przyspieszyć za pomocą drenażu pionowego z sączków piaskowych lub drenów papierowych lub z tworzyw sztucznych. Drenaż ten przyspiesza odpływ wody z porów gruntowych i rozpraszanie ciśnienia porowego. Metoda prekonsolidacji jest bardzo popularna w drogownictwie.

Wibro-wymiana

Metoda wibro-wymiany jest bardzo podobna do wibroflotacji. Stosuje się tutaj urządzenie

wibracyjne o podobnej konstrukcji co wibroflot, przy czym tutaj nie stosuje się w ogóle płuczki

wodnej, a materiał do wymiany (kruszywo) dostarcza się specjalnym rdzeniem wewnętrznym.

Etapy wykonawstwa:

a) Zagłębienie wibratora w grunt za pomocą ciężaru własnego i wibracji, aż do osiągnięcia

warstw o większej wytrzymałości

b) Otwarcie ostrza wibratora i dostarczenie materiału kruszywa do rdzenia przez górny zasobnik

c) Podnoszenie rdzenia i wypełnianie otworu kruszywem z jednoczesną wibracją pionową

i poziomą, zagęszczającą kruszywo

d) Sukcesywne uzupełnianie kruszywa w zasobniku w trakcie podnoszenia wibratora i tworzenia

kolumny z kruszywa

e) Po wykonaniu siatki kolumn układa się na powierzchni warstwę podkładową o grubości około

20 cm, na niej geosiatkę, a następnie warstwę z grubego kruszywa (żwir lub tłuczeń). Powstaje

w ten sposób tzw. nośny materac gruntowy zdolny do przejmowania obciążeń od budowli.

Na kolumny używa się żwiru, kamieni lub tłucznia. Średnica kolumn waha się od 50 do 80 cm.

Rozstaw osiowy w siatce - około 2.0 do 2.50 m. W przypadku przechodzenia przez grunty organiczne (torfy, namuły) kolumny z kruszywa dodatkowo stabilizuje się przez dodanie zaczynu cementowego lub zamiast kruszywa stosuje się beton.

48. Wymienić i naszkicować schematycznie metody odwadniania wykopów fundamentowych.

Generalnie możemy wyróżnić sposoby odwodnień:

1) pompowanie bezpośrednio z wykopu bez obudowy

2) pompowanie z wykopu w obudowie ze ścianek szczelnych

3) zastosowanie wykopu w ściankach szczelnych ze szczelnym korkiem

4) obniżanie zwierciadła wody gruntowej za pomocą studni depresyjnych

5) obniżanie zwierciadła wody gruntowej za pomocą igłofiltrów

+RYSUNKI

49. Opisać szczegółowo odwadnianie wykopów fundamentowych za pomocą studni głębinowych i igłofiltrów.

Odwodnienia wykopów za pomocą igłofiltrów są najbardziej rozpowszechnione w praktyce, z

tego względu że zwykle w budownictwie tradycyjnym zachodzi konieczność obniżenia zwierciadła wody o 2.0 do 3.0 m. Igłofiltry można stosować do obniżenia zwierciadła wody gruntowej do maksymalnie 5.0 m i w gruntach o dobrej wodoprzepuszczalności (żwiry, pospółki, piaski drobne do piasków gliniastych). Igłofiltry są to cienkie rurki o średnicy φ50 mm z metalu lub tworzywa sztucznego wprowadzane w podłoże gruntowe za pomocą płuczki na głębokość maks. 10 m. Dolny odcinek rurki składa się z dyszy znajdującej się w ostrzu, wentyla i odcinka filtrowego. Igłofitry sztukuje się z odcinków o długości 2.0 m, łączonych za pomocą mufek.

Działanie wentyla jest takie, że w czasie tłoczenia woda wydostaje się tylko przez dyszę dolną

powodując płuczkę, natomiast w czasie ssania (podciśnienie) dysza dolna ulega zamknięciu i woda z gruntu zasysana jest do rurki igłofiltra przez odcinek filtrowy. W czasie płuczki woda może być dostarczana z wodociągów za pomocą węża z zaworem na końcu. Igłofiltry rozmieszcza się po obwodzie wykopu w rozstawie co około 0.8 ÷ 1.8 m, a ich głowice podłącza się za pomocą giętkich węży do wspólnego kolektora ssawnego podłączonego do pompy ssącej. Do jednego kolektora można podłączyć max. 50 szt. igłofiltrów.

Obniżanie zwierciadła wody gruntowej za pomocą studni depresyjnych (głębinowych) realizuje się poprzez rozmieszczenie kilku studni na zewnątrz wykopu po jego obwodzie. Tą metodą obniża się zwierciadło wody gruntowej tworząc lej depresyjny, który obejmuje dość duży obszar

wokół wykopu. Układ studni może być jednostopniowy lub kilkustopniowy. Obniżenie zwierciadła systemem jednostopniowym wynosi od 5.0 ÷ 8.0 m, a w systemie kilkustopniowym - nawet do kilkudziesięciu metrów (np. kopalnie odkrywkowe - (Bełchatów ponad 100 m)). Ze względu na duży zasięg leja depresyjnego, który może powodować osiadanie przyległego terenu, metodę tę nie można stosować lub należy stosować bardzo ostrożnie w terenie zabudowanym, a szczególnie ze starą zabudową.

50. Opisać szczegółowo sposoby odwadniania wykopów fundamentowych z zastosowaniem ścianek szczelnych.

Po wbiciu ścianek wykonuje się wykop metodą podwodną (ostatnią warstwę gruntu należy wybierać ostrożnie, aby nie naruszyć struktury gruntu w dnie wykopu). Następnie metodą podwodną, np. tzw. metodą „kontraktor” betonuje się korek w dnie wykopu. Po stwardnieniu korka wypompowuje się wodę z wnętrza wykopu. Wykonany korek może stanowić jednocześnie element przyszłego fundamentu, bądź stanowić stabilne podłoże pod przyszły fundament. Szczelność połączenia korka ze ściankami częściowo zapewniana jest przez docisk ścianek do korka wywoływany przez ciśnienie wody od zewnątrz. Niewielkie nieszczelności z czasem uszczelniają się same przez drobne cząstki gruntowe lub można uszczelnić przez wbicie sznura konopnego. Grubość korka wynika z dwóch warunków:

a) stateczności całego układu na wypór, b) stateczności dna na wyłamanie.

---