POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii

Ćwiczenie projektowe nr 1

Dla zadanych warunków gruntowo-wodnych i schematów obciążeń (schemat B) obliczenia osiadanie obiektu w punkcie M.

Wykonała

Halina Mazurek

Wstęp teoretyczny

Cel projektu

Celem ćwiczenia projektowego jest obliczenie osiadania warstw pod punktem M. Wpływ na osiadanie warstwy geotechnicznej mają naciski fundamentu nad punktem M oraz sąsiedniego obciążenia fundamentowego posadowionego w tym samym wykopie. Materiałem wyjściowym był schemat B. Schemat przedstawia wykop, który posiada bardzo duży wymiar L zatem przyjmujemy makroniwelację. Osiadania zostaną wyznaczone przy założeniu analogu edometrycznego sposobem normalnym. Osiadania punktów podłoża są wynikiem obciążeń zewnętrznych tzn. nie uwzględnia się ciężaru własnego gruntu. Dane do wyznaczenia osiadań są parametrami geotechnicznymi wydzielonych warstw gruntowych (wskaźniki klasyfikacyjne). Pozostałe parametry, potrzebne w projekcie dobieramy z tabel lub monogramów (metoda B). Tabele i monogramy pochodzą z polskiej normy budowlanej:

W analizach statycznych korzysta się z trzech metod doboru parametrów:

- metoda A - polega na wyznaczeniu wszystkich parametrów w laboratorium,

- metoda B - parametry dobieramy z normy, oraz wyznaczamy wskaźniki klasyfikacyjne,

- metoda C - polega na doborze wskaźników klasyfikacyjnych poprzez podobieństwo.

Warunki gruntowo-wodne

Pierwsza warstwa to Ił pylasty , druga to piasek drobny , trzecia to ił piaszczysty. Poziom wód gruntowych występuje od warstwy trzeciej i nie ma wpływu na obliczenia warstwy drugiej. Wartość parametrów geotechnicznych ustalono według normy PN-81/B-03020 tzn. metodą B.

Założenia teoretyczne

- podłoże stanowi przestrzeń liniowo - sprężystą jednorodną i izotropową (mimo uwarstwienia),

- podłoże osiada w jednym kierunku - osi z, oznacza to, że przyjmujemy analog odkształceń edometrycznych,

- stosuje się zasadę superpozycji,

- osiadania średnie końcowe są równe sumie osiadań wszystkich warstw do głębokości strefy aktywnej,

- osiadania są skutkiem działających naprężeń, które wyznacza się korzystając z rozwiązania Boussinesq'ego,

- wyznaczone osiadania są skutkiem ściśliwości gruntu i ich przyczyną są naprężenia od obciążeń zewnętrznych.

1.Charakterystyka warunków gruntowo - wodnych, ustalenie wartości parametrów geotechnicznych potrzebnych do obliczeń.

Tabela parametrów geotechnicznych

Rodzaj gruntu	Stan zawilgocenia	Wsk. Klasyfikacji( testowe)		ρs g/cm^3	ρ g/cm^3	γs kN/m^3	γ kN/m^3	γsr kN/m^3	γ' kN/m^3	β	W %	Mo kPa	M kPa
														IL	ID
Ił pylasty	Mało wilgotny	0,2	-	2,75	1,9	26,98	18,64	-	8,83	0,6	33	25000	41666,67
Piasek drobny	Mało wilgotny	-	0,65	2,65	1,65	25,996	16,19	-	9,44	0,8	6	80000	100000
Ił piaszczysty		0,1	-	2,70	2,10	26,49	20,60	-	10,86	0,6	18	32000	5333,33
							0,26			1,95		19,13	19,56	9,56	0,6	25	21000	35000

- wzory zastosowane w obliczeniach:

, ,
,
,
,
,
,
,

Przyjęte naprężeń obliczone parametry umieszczone w tabeli:

I_D -stopień zagęszczenia gruntu sypkiego

ρ_{s -- gęstość właściwa szkieletu gruntowego}

ρ-_{gęstość objętościowa gruntu}

γ_{s - ciężar właściwy szkieletu gruntowego}

γ- ciężar objętościowy gruntu

γ_{sr ─} ciężar objętościowy gruntu przy całkowitym nasyceniu wodą

β - wskaźnik skonsolidowania gruntu

W- wilgotność naturalna

Mo - edometryczny model ściśliwości pierwotnej

M- edometryczny model ściśliwości wtórnej

2.Wyznaczenie naprężeń σ_zρ pierwotnych pionowych całkowitych .

gdzie;
- miąższość,
- ciężar objętościowy

Przykładowe obliczenia dla gruntu jednorodnego:

poziom 10m σ_2p= h*γ =10*18,64= 186,4 kPa

z [m]	σzρ [kPa]
0	0,00
10	186,4
15	267,35
20	370,35
22	420,86

3.Wyznaczenie ciśnienia porowego u i σ_zρ'

Dla gruntów zalegających poniżej poziomu piezometrycznego wody gruntowej należy przyjąć ciężar właściwy wody w porach gruntu

Przykładowe obliczeni

U₂=γ_w*h=10 * 2 =20 kPa

σ_zρ22'=σ_zρ22-u₂=420,86-20= 400,86 kPa

un	U [kPa]	σzρ' [kPa]
U0	0	370,35
U2	20	400,86

4. Wyznaczenie naprężenia od odciążenia na skutek makroniwelacji.

z^rzeczywiste [m]	z [m]	σzρ [kPa]	ηw	‾σ zρ
0	-	0,00	-	-
10	0	186,4	1	186,4
15	5	267,35	0,697213	186,4
20	10	370,35	0,503308	186,4
22	12	420,86	0,442903	186,4

5. Wyznaczenie naprężeń minimalnych.

z^rzeczywiste [m]	z [m]	‾σ zρ	σzρ [kPa]
0	-	-	-	-
10	0	186,4	186,4	0
15	5	186,4	267,35	80,95
20	10	186,4	370,35	183,95
22	12	186,4	420,86	234,46

6. Wyznaczenie σ_zq.

Naprężenie od obciążenia budowlą na głębokości Z poniżej spodu fundamentu wyznacza się przy założeniu, że fundament jest absolutnie sztywny, natomiast pozostała konstrukcja nośna budynku jest doskonale wiotka.

Jako z=0 [m] przyjęto dolną granicę wkopu równą 10 m.

, gdzie:
współczynnik rozkładu naprężeń odczytywany z nomogramu

q- nacisk jednostkowy fundamentu

Schemat obciążeń: q=320 kPa Metoda punktów narożnych.

Z [m]	q [kPa]	L [m]	B [m]		η1^12M8	η2^234M	η3^456M	η4^678M	Σηn	σzq [kN/m^2]
0	320	4	1	0	0,25	0,25	0,25	0,25	1	320
5	320	4	1	5	0,0504	0,0504	0,0504	0,0504	0,2016	64,512
10	320	4	1	10	0,0168	0,0168	0,0168	0,0168	0,0672	21,504
12	320	4	1	12	0,0121	0,0121	0,0121	0,0121	0,0484	15,488

7. Wyznaczenie naprężeń σzq^sąsiada

Schemat obciążeń od sąsiada: q=180 kPa

Z [m]	q [kPa]	L [m]	B [m]		2*η12345M	σzq^sąsiada [kPa]
0	180	6	4	0	0,5	0
5	180	6	4	1,25	0,3368	8,28
10	180	6	4	2,5	0,1602	7,64
12	180	6	4	3	0,1224	5,4

Z [m]	q [kPa]	L [m]	B [m]		2*η125M
0	180	4	4	0	0,5
5	180	4	4	1,25	0,2922
10	180	4	4	2,5	0,1204
12	180	4	4	3	0,0894

8. Wyznaczenie σ_zq^całkowite

z^rzeczywiste [m]	z [m]	σzq^sąsiada [kPa]	σzq [kPa]	σzq^całkowite [kPa]
0	-	-	-	-
10	0	0	320	320
15	5	8,028	64,512	72,54
20	10	7,164	21,504	28,668
22	12	5,94	15,488	21,428

9.bliczenie osiadań S_i'' i S_i' (pierwotnego i wtórnego)

Obliczenie osiadania punktu M obejmuje warstwy znajdujące się poniżej tego punktu, ale powyżej dolnej granicy oddziaływania budowlanego Osiadanie warstwy obliczono ze wzoru:

,

gdzie: σ_zdi, σ_zsi - pierwotne i wtórne naprężenie w podłożu pod fundamentem w połowie grubości warstwy i;

h_i - grubość i - tej warstwy i;

λ - współczynnik uwzględniający stopień odprężenia podłoża wykopu, tutaj równy 1;

z^rzeczywiste [m]	z [m]	σzq^całkowite [kPa]	Mi [kPa]	Si'' [m]
0	-	-	-	-
10	0	320	41666,67	0,0000
15	5	72,54	100000	0,001204
20	10	28,668	5333,33	0,026865
22	12	21,428	35000	0,003734
			Σ 182000	Σ 0,031803

Obliczenie S_i'' (osiadanie wtórne)

Obliczenie S_i' (osiadanie pierwotne)

z^rzeczywiste [m]	z [m]	σzq^sąsiada [kPa]	Mo [kPa]	Si' [m]
0	-	-	-	-
10	0	0	25000	0,0000
15	5	8,028	80000	0,001
20	10	7,164	32000	0,00224
22	12	5,94	21000	0,00283
			Σ 158000	Σ 0,00607

S_sr= ΣS_i''+ΣS_i''=0,031803+0,00607= 0,037873 m = 3,7873 cm

11. Wnioski:

Po wykonaniu obliczeń stwierdzam, że całkowite średnie osiadania wynoszą 0,037873 [m].

Największe osiadania występują w warstwie iłu piaszczystego. Sięgają one 0,00283 [m] . Najmniejsze osiadania występują w warstwie piasku drobnego i wynoszą 0,001[m].

Osiadania średnie spełniają warunek S sr ≤ S dop .

6

---