LITERATURA

1) PN-EN 1997-1:2008 EUROKOD 7: Projektowanie geotechniczne - Część 1: Zasady ogólne

2) PN-EN 1997-1:2009 EUROKOD 7: Projektowanie geotechniczne - Część 2: Rozpoznanie i badanie podłoża gruntowego

3) Puła O., Projektowanie fundamentów bezpośrednich wedug Eurokodu 7. Wydanie drugie zmienione i rozszerzone, DWE, Wrocław 2012

4) Starosolski W., Konstrukcje żelbetowe według Eurokodu 2 i norm związanych, Tom 3, Wydanie IV, PWN, Warszawa 2012

5) PN-81/B-03020. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie.

PROJEKT STOPY FUNDAMENTOWEJ MIMOŚRODOWO OBCIĄŻONEJ

1

OPIS TECHNICZNY

2

PROJEKT

a

CZĘŚĆ OBLICZENIOWA

b

RYSUNKI

ROZKŁADÓW NAPRĘŻEŃ POD 2 STOPAMI

KONSTRUKCYJNY - ZBROJENIE STOPY

1. GŁĘBOKOŚĆ POSADOWIENIA

 obejmuje

1	USTALENIE NAJSŁABSZEGO FRAGMENTU PODŁOŻA POD FUNDAMENTEM		2	PRZYJĘCIE GŁĘBOKOŚCI POSADOWIENIA D
 sposób: a) obliczenie oporu granicznego dla podłoża jednorodnego i jednostkowych danych (kolejno wszystkie rodzaje gruntu), b) dla danej głębokości - analiza przypadków możliwych kombinacji podłoża dwuwarstwowego i jednorodnego oraz wybór najgorszego (z ewentualną korektą głębokości posadowienia)			 założenia:
						a	D ≥ 0,5 m ppt.		b	w gruntach wysadzinowych ≥ głębokości przemarzania hz
									 rys. 1 [5] s.4,  hz = {0,8 m, 1 m, 1,2 m, 1,4 m},  grunty niewysadzinowe - Gr, saGr, CSa, MSa, (Ż, Po, Pr, Ps, Pd), a wysadzinowe - Si, Cl, (, G, I) natomiast pozostałe wymagają badania (w przypadku jego braku - zalicza się je do grupy gruntów wysadzinowych),

 przy obliczaniu nośności poszczególnych warstw (jako granicznego oporu podłoża gruntowego R=R_d o wymiarze siły) wykorzystuje się wzór dla podłoża jednorodnego w warunkach gruntowych z odpływem ([3] wzór nr 1 s.21 lub [1] s.140),

 stosuje się podejście obliczeniowe 2, uwzględniające kombinację współczynników A1+M1+R2 ([3] tabl.1.2 s.16+tabl.1.3 s.16+tabl.1.5 s.20) (dopuszcza się jej pominięcie i wykonanie obliczeń dla wartości charakterystycznych),

2. WYMIARY STOPY

 obejmuje obliczenie:

a) obliczeniowych wartości M_max, N_max, H_max, M_min, N_min, H_min zgodnie z podejściem obliczeniowym 2 (A1+M1+R2) dla podstawowej kombinacji oddziaływań ([3] ostatni wzór ze s.18)

- zestaw (I)

- zestaw (II)

(γ_G, γ_Q=γ_F=1,0 - niekorzystne współczynniki częściowe dla obciążenia stałego i zmiennego, G, Q - indeksy oznaczające części stałe i zmienne składowych obciążenia)

b) mimośrodów dla 2 zestawów obciążenia

c) średniego mimośrodu

d) wymiarów stopy fundamentowej o podstawie prostokątnej (długości L podstawy, szerokości B podstawy, wysokości h_s) z zaokrągleniem do 5-10 cm

zgodnie z zaleceniem podanym w [5] by:

przy fundamentach słupów hal obciążonych suwnicami, wypadkowa sił obliczeniowych obciążeń nie wychodziła poza rdzeń przekroju ( e ≤ L / 6 i c = 0 wg rys. 2 PN s.5)

3. CIĘŻAR STOPY FUNDAMENTOWEJ I ZIEMI

 ciężar stopy i ziemi (leżącej na niej) traktuje się jako dodatkowe obciążenie stałe,

 warianty stopy:

			KSZTAŁT STOPY
1	PROSTOPADŁOŚCIAN					2		OSTROSŁUP ŚCIĘTY
a) ciężar stopy -współczynnik częściowy (=γF=1,0) - ciężar żelbetu (25kN/m^3) b) ciężar ziemi - gęstość gruntu, g - przyspieszenie ziemskie						a) ciężar stopy - współczynnik częściowy (=γF=1,0) - ciężar żelbetu (25kN/m^3) b) ciężar ziemi - gęstość gruntu, g - przyspieszenie ziemskie

 skorygowane wartości siły osiowej działającej na postawę fundamentu

4. SPRAWDZENIE MIMOŚRODÓW

 w przypadku niespełnienia obydwóch warunków - należy zwiększyć wymiary stopy fundamentowej i poziom posadowienia, natomiast jednego - kontynuować obliczenia (zakładając korektę w dalszej części obliczeń)

5. ROZKŁAD NAPRĘŻEŃ POD STOPĄ

 oddzielnie dla 2 zestawów obciążeń

 składowe naprężenia od :
a) siły osiowej b) momentu c) siły poziomej
 wypadkowe naprężenia krawędziowe i pod środkiem :

6. WYRÓWNANIE NAJWIĘKSZYCH NAPRĘŻEŃ KRAWĘDZIOWYCH

 realizuje się poprzez przesunięcie osi słupa o wartość e w stosunku do środka ciężkości podstawy fundamentu, które oblicza się z równości

 wartości e zaokrągla się w dół do wielokrotności 5 (10) cm,

 w przypadku, gdy obydwa rozkłady wynikowe są postaci lub

to wyrównanie ogranicza się do jednego zestawu obciążeń (o większej różnicy naprężeń krawędziowych), wykorzystując warunek

 dla 0 cm ≤ e < 5 cm rezygnuje się z przesunięcia,

 gdy e jest ujemne to przesunięcie należy wykonać w przeciwną stronę do założonej,

 w przypadku niespełnienia jednego warunku z punktu (4) - należy zredukować strefę rozciągań pod fundamentem, analizując jeden odpowiedni rozkład wynikowy i przesuwając oś słupa o wartość e w stosunku do środka ciężkości fundamentu, obliczanej z nierówności (np. zakładającej zgodnie z rysunkiem niespełnienie pierwszego warunku)

7. SPRAWDZENIE MIMOŚRODÓW

 dla przyjętego przesunięcia oblicza się mimośrody

 w przypadku ich niespełnienia należy odpowiednio zmniejszyć przesunięcie e (jako krotność 5 cm) lub z niego zrezygnować,

 warunki na sprawdzenie mimośrodów mogą służyć (po przekształceniu) do oszacowania maksymalnej wartości przesunięcia e

8. SPRAWDZENIE STANU GRANICZNEGO NOŚNOŚCI

 stan graniczny nośności GEO (wyczerpania nośności podłoża) sprawdza się z warunku, w którym wartość obliczeniowa obciążenia pionowego V_d nie przekracza granicznego oporu podłoża gruntowego R_d (pierwszy wzór s.39 [3])

 stosuje się podejście obliczeniowe 2, uwzględniające kombinację współczynników A1+M1+R2 (tabl.1.2 s.16+tabl.1.3 s.16+tabl.1.5 s.20 [3]),

 stopa traktowana jest jako fundament o podstawie prostokątnej obciążony mimośrodowo w płaszczyźnie równoległej do boku L

 dla podłoża jednorodnego (o miąższości h ≥ D) - sprawdza się warunek (A) tj. metodą analityczną w warunkach gruntowych z odpływem wody,

 dla podłoża dwuwarstwowego o układzie warstw mocna na słabej (o grubości warstwy mocnej h < D) - sprawdza się warunek (B) tj. zmodyfikowanym wariantem podłoża warstwowanego z PN-81/B-03020,

 dla podłoża dwuwarstwowego o układzie warstw słaba na mocnej (o grubości warstwy słabej h < D) - sprawdza się warunek (A),

 w przypadku niespełnienia odpowiednich warunków - należy stopę przeprojektować zwiększając stopniowo wymiary stopy oraz poziom posadowienia i sprawdzając odpowiednie warunki,

 obliczenia prowadzi się w sposób przybliżony - zwiększając długość podstawy L krokiem równym 40-20 cm (oraz odpowiednio szerokość B, wysokość h_s i głębokość posadowienia D), oszacowując nowe wartości sił G_s+G_z proporcjonalnie do wzrostu objętości stopy i gruntu wg wzoru

i sprawdzając jedynie zestaw nierówności dla odpowiednich warunków (postępowanie powtarza się aż do ich spełnienia),

 w projekcie zamieszcza się jedynie komplet obliczeń dla początkowych i końcowych rozmiarów stopy, pomijając obliczenia dla pozostałych i zamieszczając pomiędzy nimi krótki opis sprawdzanych pośrednich przypadków (wymiary i wariant obliczeń), które nie spełniły wymaganych warunków,

A) PODŁOŻE JEDNORODNE - FUNDAMENT O PODSTAWIE PROSTOKĄTNEJ OBCIĄŻONY MIMOŚRODOWO W PŁASZCZYŹNIE RÓWNOLEGŁEJ DO BOKU L

 wg p. wykładu,

 nośność obliczeniową podłoża R wyznacza się metodą analityczną w warunkach gruntowych z odpływem wody,

 dla 2 zestawów obciążenia

( I )		( II )

B) PODŁOŻE DWUWARSTWOWE (ZMODYFIKOWANA METODA NORMOWA) - FUNDAMENT O PODSTAWIE PROSTOKĄTNEJ OBCIĄŻONY MIMOŚRODOWO W PŁASZCZYŹNIE RÓWNOLEGŁEJ DO BOKU L

 wg p. wykładu,

 nośność obliczeniową podłoża R wyznacza się zmodyfikowanym wariantem podłoża warstwowanego z PN-81/B-03020 - dla 2 rodzajów gruntu w układzie warstwa mocna na słabej (o grubości warstwy mocnej h ≤ 2B), z uwzględnieniem wzorów na nośność podłoża jednorodnego wg E7 (w warunkach gruntowych z odpływem wody) - pełne sprawdzenie obejmujące styk rzeczywistego i fikcyjnego fundamentu z podłożem,

 dla 2 zestawów obciążenia

( I )		( II )

9. SPRAWDZENIE STANU GRANICZNEGO UŻYTKOWANIA (OSIADANIA)

 wg PN w przypadku hal przemysłowych należy sprawdzić:

a)	średnie osiadanie (wszystkich fundamentów budowli)
b)	różnicę osiadań (2 sąsiednich fundamentów)

 w projekcie - sprawdzany będzie tylko warunek (b) i dodatkowo - warunek na osiadanie maksymalne jednego z pary sąsiadujących fundamentów (mocniej osiadającego)

 obliczenia w ramach SGU wykonuje się na wartościach charakterystycznych obciążeń,

 w projekcie - charakterystyczne wartości obciążeń ustala się w uproszczeniu, dzieląc podane wartości obliczeniowe przez współczynnik 1,2 ,

 parę najniekorzystniejszych stóp do sprawdzenia warunku (b) na osiadanie ustala się (podobnie jak przy znajdywaniu najgorszego fundamentu do sprawdzenia I SG) poprzez analizę wartości modułów ściśliwości pierwotnej wszystkich rodzajów gruntów (PN, s.11, rys. 6.b - 7.b), poszukując pary najniekorzystniejszych sąsiednich fundamentów z których jeden osiada zdecydowanie mocniej od drugiego i pamiętając, że im większa wartość modułu tym mniejsze osiadanie oraz że narożne fundamenty są obciążone w stosunku do innych w przybliżeniu połowami wartości podanych obciążeń,

 zwykle do sprawdzenia warunku (b) przyjmuje się fundament narożny z sąsiednim (wskutek jego mniejszego obciążenia),

 przy wyznaczaniu osiadania fundamentu zakłada się równomierny nacisk pod stopą q jako obciążenie podłoża

tzn. średnie naprężenie od charakterystycznych wartości N_I / 1,2 lub N_II / 1,2

F - pole podstawy stopy

A) PODŁOŻE BEZ WYMIANY GRUNTU PONIŻEJ POZIOMU POSADOWIENIA

 osiadania wyznacza się metodą naprężeń (p. 9.2.1 wykładu z Mechaniki gruntów, p.3.4-3.5 z PN s.9-15),

 w projekcie - obliczenia wykonuje się tabelarycznie i ilustruje się je 2 wykresami rozkładów naprężeń pod stopami (PN s.14 rys.10.c)

B) PODŁOŻE Z WYMIANĄ GRUNTU PONIŻEJ POZIOMU POSADOWIENIA

 do wyznaczenia osiadania stopy fundamentowej stosuje się 2 metody:

1)	odkształceń - dla części podłoża z wymianą gruntu,
2)	naprężeń (normową) - dla części podłoża bez wymiany gruntu,

 w przypadku części wymienionej stosuje się metodę odkształceń (w której obciążenie stanowi średni równomierny nacisk q), wykorzystując zależność

w której : B - szerokość fundamentu,

E_o, _o - moduł odkształcenia i współczynnik Poissona dla gruntu wprowadzonego przez wymianę,

_z - współczynnik wg Wiłuna,

 współczynnik _z wyznacza się według „Zarysu geotechniki” Wiłuna (tabela 9-8, s. 284) stosując wzór

gdzie: _z2 - współczynnik dla stosunku z₂/B,

_z1 - współczynnik dla stosunku z₁/B,

z₂ - zagłębienie spągu wymienionej warstwy gruntu (mierzone od poziomu

posadowienia rzeczywistego fundamentu),

z₁ - zagłębienie stropu wymienionej warstwy gruntu (poziom posadowienia

rzeczywistego fundamentu),

B - szerokość fundamentu,

 w przypadku części bez wymiany stosuje się metodę naprężeń, zwiększając obciążenie stropu warstw q o ciężar gruntu zalegającego pod fundamentem do stropu warstw nie wymienionych

w której : ρ - gęstość objętościowa gruntu zastosowanego do wymiany,

g - przyspieszenie ziemskie,

h_w - grubość warstwy gruntu zastosowanego do wymiany, mierzona od poziomu posadowienia do stropu warstw nie wymienionych,

C) TABELKA DO OBLICZEŃ OSIADAŃ METODĄ NORMOWĄ (NAPRĘŻEŃ)

 obliczenia tabelaryczne realizuje się zgodnie ze schematem:

 w projekcie - przyjmuje się współczynnik uwzględniający stopień odprężenia podłoża po wykonaniu wykopu =1,0 (czas wznoszenia budowli trwa dłużej niż 1 rok),

 sumowanie wykonuje się do głębokości z_max, dla której spełniony jest warunek

w której: σ_zmaxd - naprężenie dodatkowe w podłożu na głębokości z_max,

σ_zmaxρ - naprężenie pierwotne w podłożu na głębokości z_max,

 jeżeli głębokość ta wypada w obrębie warstwy geotechnicznej o module ściśliwości pierwotnej M_o co najmniej dwukrotnie mniejszym niż w bezpośrednio głębiej zalegającej warstwie geotechnicznej to rzędną z_max zwiększa się do spągu tej warstwy,

h

z

ρsri-ρw

z/B

m

hi

σzsi

σzdi

Mi

Moi

[m]

[m]

[t/m^3]

[kPa]

[kPa]

[kPa]

[kPa]

[kPa]

[kPa]

[kPa]

[m]

[kPa]

[kPa]

[kPa]

[kPa]

[m]

[m]

WARUNEK

WARUNEK

ZAKOŃCZENIA

ZAKOŃCZENIA

 h_i - różnica dwóch sąsiednich rzędnych z,

σ_zsi - średnia arytmetyczna dwóch sąsiednich wartości σ_zs,

σ_zdi - średnia arytmetyczna dwóch sąsiednich wartości σ_zd,

σ_zρ - naprężenie pierwotne,
- odprężenie (po wykonaniu wykopu),

- odprężenie na poziomie z=0 m,

σ_zmin - naprężenie minimalne, σ_zs - naprężenie wtórne,

σ_zd - naprężenie dodatkowe, σ_zt - naprężenie całkowite,

 naprężenia pierwotne wyznacza się w gruntach przed wymianą, uwzględniając

ewentualne występowanie ZWG i różnych rodzajów gruntu,

 pozostałe naprężenia - wyznacza się od poziomu z=0 m,

 w pierwszych 12 kolumnach - wyznacza się wartości dla brzegów warstwy (i),

natomiast w następnych dla jej środka,

10. WYMIAROWANIE KONSTRUKCYJNE STOPY ŻELBETOWEJ

10.1. OKREŚLENIE ILOŚCI STALI POTRZEBNEJ DO ZBROJENIA STOPY FUNDAMENTOWEJ

 niezbędną ilość stali potrzebną do zbrojenia stopy wyznacza się z warunku na jej zginanie, analizowanego metodą wydzielonych wsporników trapezowych, zgodnie z p. 3.2.5.1.1 wykładu,

 w przypadku braku w projekcie przesunięcia słupa w stosunku do stopy fundamentowej - przyjmuje się w obliczeniach niekorzystniejszy zestaw obciążeń (dający większą wartość średnią) tj.:

 w przypadku przyjęcia przesunięcia słupa w stosunku do stopy fundamentowej - do obliczeń wybiera się zestaw dający większą wartość maksymalną nacisku na krawędzi części wysuniętej,

 w projekcie - wykonuje się rysunek konstrukcyjny stopy (przekrój + rzut, z oznaczeniami, tabelką z liczbą prętów/stopę, format A-4, wykonany w tuszu), który zamieszcza się na końcu projektu

10.2. SPRAWDZENIE STOPY ZE WZGLĘDU NA PRZEBICIE

 sprawdzenie stopy fundamentowej na przebicie wykonuje się dla tego samego zestawu obciążeń co w punkcie 10.1 projektu zgodnie z p. 3.2.5.2 wykładu,

 w przypadku niespełnienia warunku - prawidłowe postępowanie wymaga korekty całego projektu w celu jego spełnienia, natomiast w projekcie należy spróbować skorygować warunek dla lepszej klasy betonu i odpowiednio - stali, a w przypadku niemożności jego niespełnienia - zamieścić odpowiednią informację w opisie technicznym,

OPIS TECHNICZNY

 opis techniczny zamieszcza się przed właściwym projektem (po stronie tytułowej, „karcie projektu” i karcie konsultacji),

 opis powinien zawierać:

1) charakterystykę stopy (klasa betonu i stali oraz jej znak) i jej końcowe wymiary (L, B, h_s, D), oraz opis ewentualnej wymiany gruntu (przyczynę, rzędną dna wymiany i charakterystykę gruntów nowego i starego),

2) informację czy są spełnione warunki SGN i SGU, oraz warunki na zginanie i przebicie (a jeżeli nie - to które),

3) opis obliczeń (wymiary początkowe i pośrednie stopy, ewentualne korekty wymiany gruntu, przyczyny zmian)

- 1 -

d≥15 cm

---