PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA

W CHEŁMIE

Instytut Nauk Technicznych

Ćwiczenie projektowe nr 2

Posadowienie pośrednie budowli

Opracowała: Ewa Głaz

Gr. II 2009/2010

Sprawdził: dr inż. H. Glinko

SPIS TREŚCI:

1. Opis techniczny

2. Opinia geotechniczna

3. Przyjęcie rozmieszczenia pali

4. Przyjęcie wymiaru stopy fundamentowej

5. Schemat stopy i rozmieszczenia pali - skala 1:25

6. Zestawienie obciążeń

7. Obliczenie długości i nośności pala

8. Wykres oporu gruntu i tarcia gruntu o pobocznice pala

9. Sprawdzenie I stanu granicznego - nośności

10. Sprawdzenie II stanu granicznego

11. Rozkład naprężeń - skala 1:20

12. Sprawdzenie stopy na przebicie

13. Pasma obliczeniowe - skala 1: 25

14. Wymiarowanie podstawy podpory palowej

15. Schemat zbrojenia stopy i pala

16. Obliczenie zbrojenia stopy metodą wyodrębnionych wsporników trapezowych

17. Zbrojenie stopy fundamentowej - skala 1:25

18. Obliczenie momentu zginającego wspornika

1. OPIS TECHNICZNY

1. Rodzaj budynku - hala przemysłowa

2. wymiary budynku w osiach ścian konstrukcyjnych:

• długość - 20 m

• szerokość - 8m

• wysokość - 5m

• powierzchnia - 160 m²

1. Rodzaj konstrukcji - hala oparta na stopach fundamentowych o rozstawie co 5 m i rozpiętości 10m.

2. Wypełnienie ścian między słupami - pustak max.

3. Stopy fundamentowe oparte są na palach fundamentowych wciskanych Wolfsholza o nominalnej średnicy pola d = 0,4 m.

2. OPINIA GEOTECHNICZNA

1. I warstwa geotechniczna:

• rodzaj gruntu - torf (T);

• stan gruntu - I_l > 0,75 (stan miękkoplastyczny);

• pochodzenie geologiczne gruntu - grunt organiczny;

• położenie gruntu jest jednorodne do 6,5 m wgłąb;

• gęstość objętościowa gruntu - ρ = 1,2 t/m³ = 21,5 kNm ³;

1. II warstwa geotechniczna (nośna):

• rodzaj gruntu - piasek gliniasty (Pg);

• stan gruntu - I_l = 0,2 (stan twardoplastyczny);

• pochodzenie geologiczne gruntu - grunt spoisty nieskonsolidowany;

• położenie gruntu jest jednorodne do 12 m wgłąb;

• wilgotność naturalna w_n = 13%;

• gęstość właściwa szkieletu gruntowego - ρ = 2,65 t/m³ = 26,5 kNm ³;

• gęstość objętościowa gruntu - ρ = 2,15 t/m³ = 21,5 kNm ³;

• głębokość przymarzania gruntu dla lokalizacji miasta Warszawa:

h_z = 1,0 m

Schemat geotechniczny:

3. PRZYJĘCIE ROZMIESZCZENIA PALI

4.1 Rozstaw pali w kierunku równoległym do długości stopy:

d = 0,4 m

v₁ = 3,5 ∙ d

v₁ = 3,5 ∙ 0,4 m

v₁ = 1,4 m

4.2 Rozstaw pali w kierunku prostopadłym do długości stopy:

d = 0,4 m

v₂ = 3,5 ∙ d

v₂ = 3,5 ∙ 0,4 m

v₂ = 1,4 m

4. PRZYJĘCIE WYMIARU STOPY FUNDAMENTOWEJ

L = B = 2 ∙ 0,2 + v +d

L = B = 0,4m + 1,4 m + 0,4 m

L = B = 2,2 m

7. SPRAWDZENIE I STANU GRANICZNEGO - NOŚNOŚCI

N_r ≤ Q_fNB ∙ m

N_r - obliczeniowa wartość pionowej składowej obciążenia

Q_fNB - pionowa składowa obliczeniowego oporu granicznego podłoża gruntowego

m - współczynnik korekcyjny ( m = 0,8)

Q_fNB = L ∙ B ∙ ρ_f = 2,1m ∙ 1,75 ∙ (187,68
+ 72,86
∙ B)

Q_fNB = 3,68 m² ∙ (187,68
+ 127,68
) = 1158,32 kN

N_r = Q_C^(r) = 715kN + 10,97
∙ B² + 25,57
∙ B³

N_r = 715kN + 10,97
∙ (1,75m)² + 25,57
∙ (1,75m)³

N_r = 715 kN + 33,6 kN + 137,04 kN = 885,64 kN

N_r ≤ Q_fNB ∙ m

885,64 kN ≤ 1158,32 kN ∙ 0,8

885,64 kN ≤ 938,24 kN

Warunek został spełniony dla I stanu granicznego.

8. SPRAWDZENIE II STANU GRANICZNEGO

8.1 Dane i wzory:

[S] ≤ [S_dop]

[S] - symbol umownej wartości przemieszczenia

[S_dop] - symbol wartości dopuszczalnej (wg tab.4 PN-81/B-03020)

S = S_i' + S_i”

S_i' - osiadanie pierwotne warstwy [cm]

S_i” - osiadanie wtórne warstwy [cm]




λ - 1,0 gdy czas wznoszenia budowli jest dłuższy niż jeden rok

δ_zsi , δ_zdi - wtórne i pierwotne naprężenia w podłożu pod fundamentem

h_i - grubość warstwy

M_o = 27000 kPa

M_oi = M_o/β = 45000 kPa

M_o - endometryczny moduł ściśliwości wtórnej

M_oi - endometryczny moduł ściśliwości pierwotnej

1. Naprężenia pierwotne:




δ_zg - naprężenia podłoża

ρ_sri - gęstość objętościowa gruntu przy całkowitym nasyceniu porów wodą w warstwie

g - przyspieszenie ziemskie

ρ_w - gęstość objętościowa wody

i - spadek hydrauliczny w warstwie ( i = 0)

β - kąt odchylenia kierunku przepływu wody od pionu

h_i - grubość warstwy (h_i = 0,8m)

i = 0, ρ_w = 0 → δ_zg = ∑ (ρ_sri ∙ g ∙ h_i)

2. Naprężenia od obciążenia zewnętrznego podłoża:

δ_zg = η_m ∙ q_o

η_m - współczynnik rozkładu naprężeń w podłożu (Z2-12 wg PN-81/B-03020)

q_o - przyjęta dowolnie (średnia) wartość obciążenia jednostkowego q







3. Spełnienie warunku:

S = S_i' + S_i”





z_max = 2,43 m






















Warunek został spełniony dla II stanu granicznego.




14,66

149,73

0,0045

0,00035

0,00485

5,38

50,13

0,0012

0,00013

0,00133

2,01

18,04

0,0005

0,00004

0,00054

1,27

13,20

0,0004

0,00002

0,00042

0,84

8,80

0,0003

0,00001

0,00031

H [m]	ρ ∙ g [kN/m³]	q [kN/m²]	z [m]	hi [m]	δzρ [kPa]	z/B	ηm	δzg [kPa]	δzs [kPa]	δzd [kPa]	0,3∙δzρ [kPa]	δzsśr [kPa]	δzdśr [kPa]	S' [m]	S” [m]	S [m]
1	21,09	240,99	0,0	0,8	21,09	0,0	1,0	240,99	21,09	219,9	6,33
2					1,0	0,8	42,18	0,57	0,39	93,99	8,23						85,76	12,65
3					2,0	0,8	63,27	1,14	0,12	28,92	2,53						26,39	18,96
4					3,0	0,8	84,36	1,71	0,07	16,87	1,48						15,39	25,31
5					4,0	0,8	105,45	2,29	0,05	12,05	1,05						11,00	31,63
6					5,0	0,8	126,54	2,86	0,03	7,23	0,63						6,60	37,96

Tabela do II stanu granicznego




10. OBLICZENIA ZBOROJENIA STOPY

10.1 Obliczenie oporu gruntu powodującego zginanie stopy (z pominięciem ciężaru stopy i gruntu) - metoda wyodrębnionych wsporników trapezowych.




N - siła obliczeniowa, (N = Q_N^(r) = 715 kN)

F - pole powierzchni stopy (L ∙ B = 1,75m ∙ 2,10m = 3,68 m²)




1. Obliczenie momentu zginającego w przekroju I-I:







2. Obliczenie wymaganego zbrojenia:




Ra - obliczeniowa granica plastyczności stali (przyjęto stal klasy A-I o Ra = 210 MPa)

z - ramię sił wewnętrznych

ho = h - 5 cm = 80 cm - 5 cm = 75 cm

z = 0,9 ∙ ho = 0,9 ∙ 75 cm = 0,68 m




Przyjęto 7 prętów φ 10 ( F = 5,49cm²) w kierunku L

3. Obliczenie momentu zginającego wspornika w przekroju II-II:







10.5 Obliczenie wymaganego zbrojenia:




Przyjęto 5 prętów φ 10 (F = 3,93 cm²) w kierunku B

12. SPRAWDZENIE STOPY NA PRZEBICIE

N_p ≤ R_bz ∙ u_p ∙ h_o

u_p - średnia artmetyczna obwodów powierzchni, na którą działa siła i powierzchni powstającej przy założeniu rozkładu sił pod kątem 45°

N_p - siła przebijająca

N_p = δ_gr ∙ F

F - pole powierzchni odciętej przekroju przebicia

δ_gr - obciążenie równomierne (obliczeniowy jednostkowy opór podłoża)

h_o - wysokość użyteczna przekroju

R_bz - obliczeniowa wytrzymałość na rozciąganie betonu

Przyjęto beton klasy C 16

R_bz = 0,87 MPa = 870 kPa = 870 kN/m²

N_p = 194,56 kN/m² ∙ 2(2,10m ∙ 0,4m) = 326,86 kN

u_p = 2 ∙ (0,5m + 2,1m) = 5,2 m

h_o = 0,75 m

N_p ≤ R_bz ∙ u_p ∙ h_o

326,86 kN ≤ 870 kN/m² ∙ 5,2m ∙ 0,75m

326,86 kN ≤ 3393,00 kN

Warunek został spełniony.

---