Instytut Techniki Budowlanej. Techniczne aspekty budowy kompleksów sportowych Moje Boisko-Orlik 2012

Transkrypt

1 Instytut Techniki Budowlanej Techniczne aspekty budowy kompleksów sportowych Moje Boisko-Orlik 2012 Ocena geotechnicznych warunków podłoża i określenie wymagań dla mineralnych warstw konstrukcyjnych Stanisław ŁUKASIK geotechnika@itb.pl

2 Wprowadzenie Założenia projektowe lokalizacja obiektów, Określenie kategorii geotechnicznej przez projektanta, Lokalizacja badań szczegółowa/ogólna, Wykonanie wierceń, sondowań w przypadku gruntów niespoistych, (także analiza uziarnienia), Wykonanie badań laboratoryjnych dla gruntów spoistych, (granice Atterberga, ewentualnie wytrzymałość na ścinanie), Dokumentacja geotechnicznych warunków posadowienia PN-B-02479:1998 Geotechnika -- Dokumentowanie geotechniczne -- Zasady ogólne

3 Kategorie geotechniczne Kat. I rozpoznanie jakościowe, wiercenia, analiza makroskopowa Kat. II rozpoznanie ilościowe (pomiary) Kat. III jak kat. II + badania modelowe, próbne obciążenia itp., obliczenia stateczności, szacowanie osiadań

4 PRZYKŁAD ROZPOZNANIA PODŁOŻA

5 PROCES PRZYGOTOWANIA PODŁOŻA Korytowanie Prowadzimy do głębokości występowania gruntów o dużej zawartości części organicznych Iom > 2%, Usuwamy również grunty miękkoplastyczne i plastyczne, w przypadku tych ostatnich możliwe jest ich stabilizacja, Prace ziemne związane z korytowaniem należy prowadzić w taki sposób aby nie pogorszyć warunków geotechnicznych, Ustalić możliwości firmy wykonawczej i wyegzekwować zabezpieczanie w okresie przerw lub zmniejszyć front robót ziemnych, Po usunięciu nadkładu należy dokonać odbioru geotechnicznego wykopu, w celu określenia zgodności stanu i rodzaju gruntów z opisanymi w dokumentacji PN-B-04481:1988 Grunty budowlane -- Badania próbek gruntu

6

7 WPŁYW ZAMARZANIA NA PODŁOŻE Grunty wysadzinowe pod wpływem zamarzania zwiększają objętość (o 9% więcej niż objętość wody zawartej w porach gruntu), Wysokość wysadzin zależy od rodzaju gruntu, jego zawilgocenia, położenia zwierciadła wody, intensywności mrozu i jego długotrwałości, Warunkiem powstawania wysadzin jest nasycenie gruntów podłoża wodą (stan plastyczny glin i iłów) lub płytkie występowanie zwierciadła wody np. w pyłach, piaskach gliniastych, w których występuje wysokie podciąganie kapilarne, Długotrwały mróz o małych temperaturach do C powoduje większe wysadziny niż gwałtowne zamrażanie,

8 GRAFICZNA ILUSTRACJA PROCESU PRZEMARZANIA

9 Podział gruntów pod względem wysadzinowości Grupy gruntów Wyszczególnienie właściwości Rodzaj gruntu Niewysadzinowe Wątpliwe Wysadzinowe rumosz niegliniasty żwir pospółka piasek gruby piasek średni piasek drobny żużel nierozpadowy piasek pylasty zwietrzelina gliniasta rumosz gliniasty żwir gliniasty pospółka gliniasta mało wysadzinowe glina piaszczysta zwięzła, glina zwięzła, glina pylasta zwięzła ił, ił piaszczysty, ił pylasty bardzo wysadzinowe piasek gliniasty pył, pył piaszczysty glina piaszczysta, glina, glina pylasta ił warwowy Zawartość cząstek 0,075 mm 0,02 mm < 15 % < 3 % % 3 10 % > 30 % > 10 % Kapilarność bierna H kb < 1,0 m 1,0 m > 1,0 m

10 Przydatność gruntów do wykonywania budowli ziemnych Przydatne 1. Żwiry i pospółki 2. Piaski grubo- i średnioziarniste 3. Iłołupki przywęglowe przepalone zawierające mniej niż 15 % ziaren mniejszych od 0,075 mm 4. Wysiewki kamienne o uziarnieniu odpowiadającym pospółkom lub żwirom Przydatne z zastrzeżeniami 1. Żwiry i pospółki gliniaste 2. Piaski pylaste i gliniaste 3. Pyły piaszczyste i pyły 4. Gliny o granicy płynności mniejszej niż 35 % 5. Mieszaniny popiołowożużlowe z węgla kamiennego 6. Wysiewki kamienne gliniaste o zawartości frakcji iłowej > 2 % 7. Żużle wielkopiecowe i inne metalurgiczne Treść zastrzeżenia pod warunkiem ulepszenia tych gruntów spoiwami, takimi jak: cement, wapno, aktywne popioły itp. drobnoziarniste i nierozpadowe: straty masy do 1 % 8. Piaski drobnoziarniste o wskaźniku nośności w noś 10

11 Optymalne krzywe uziarnienia 1-2 kruszywo na podbudowę zasadniczą (górna warstwa) lub jednowarstwową, 1-3 kruszywo na podbudowę pomocniczą (dolna warstwa)

12 Warunki wykonania podbudowy Nieprzenikanie cząstek D 15 /d 85 5 D 15 -wymiar oczka, przez które przechodzi 15% ziaren podbudowy (warstwy odsączającej) d 85 -wymiar oczka, przez które przechodzi 85% ziaren gruntów podłoża Warunki dla geowłókniny d 50 /O 90 1,2 d 50 -wymiar oczka, przez które przechodzi 50% ziaren gruntów podłoża, O 90 umowna średnica porów geowłókniny odpowiadająca frakcji gruntu zatrzymującego się w 90% na geowłókninie, PN-S-06102:1997 Drogi samochodowe. Podbudowy z kruszyw stabilizowanych mechanicznie

13 Wymagania stawiane popiołom i żużlom przeznaczonym do budowy nasypów komunikacyjnych Lp. Określane właściwości Wartość Jednostka Uziarnienie wg PN-88/B a) zawartość frakcji piaskowo-żwirowej 35 [%] b) zawartość frakcji poniżej 0,075 mm 75 [%] 2 3 Zawartość części organicznych (niespalonego węgla) Maksymalna gęstość objętościowa szkieletu gruntowego określona metodą Proctora wg PN-88/B [%] 1,0 [Mg/m 3 ] 4 Kąt tarcia wewnętrznego 20 [ 0 ] 5 Wskaźnik nośności po 4 dobach nasycania wodą wg PN S : [%]

14 WYKORZYSTANIE POPIOŁÓW I ŻUŻLI DO BUDOWY NASYPÓW

15 WYMAGANIA I BADANIA DLA PODŁOŻA Ocena: stopnia zagęszczenia na podstawie sondowań dynamicznych, wskaźnika zagęszczenia, modułów E 1 /E 2, modułu E vd Warunki: E 2 > 60 MPa E vd > 30 MPa I s > 0,97

16 WYMAGANIA I BADANIA DLA PODŁOŻA Ocena: stopnia plastyczności na podstawie wierceń, sondowań sondą ścinającą, wskaźnika zagęszczenia, modułów E 1 /E 2, modułu E vd Warunki: E 2 > 30 MPa E vd > 20 MPa (?) I s > 0,97

17 WYMAGANIA I BADANIA DLA PODŁOŻA Ocena: stopnia plastyczności na podstawie wierceń, sondowań sondą ścinającą, wskaźnika zagęszczenia, modułów E 1 /E 2, modułu E vd Działania specjalne Warunki: E 2 > 30 MPa E vd > 20 MPa (?) I s > 0,97

18 WYMAGANIA I BADANIA DLA PODŁOŻA Badania i wymagania specjalne, określane indywidualnie

19 OCENA MODUŁU ODKSZTAŁCENIA Płyta dynamiczna PLT Kontrola stanu podłoża (zagęszczenia) na podstawie dynamicznego modułu odkształcenia ITB wykonuje badania zgodnie z własnymi wytycznymi (materiał wewnętrzny)

20 OCENA MODUŁU ODKSZTAŁCENIA Płyta statyczna VSS Kontrola stanu podłoża (zagęszczenia) na podstawie pierwotnego i wtórnego modułu odkształcenia Badania wykonywane zgodnie z normą PN-S_02205:1998 Drogi samochodowe. Roboty ziemne. Wymagania i badania

21 BOISKO DO GRY W PIŁKĘ NOŻNĄ Grunt rodzimy Warstwa odsączająca z piasku lub pospółki grubości 10 cm Warstwa konstrukcyjna z kruszywa kamiennego (fr. 31,5 63 mm) o grubości 10 cm Warstwa klinująca z kruszywa kamiennego (fr. 0-31,5 mm) o grubości 5 cm Warstwa wyrównująca z miału kamiennego (fr. 0-4 mm) o grubości 4 cm

22 BOISKO DO GRY W KOSZYKÓWKĘ I SIATKÓWKĘ Grunt rodzimy Warstwa odsączająca z piasku lub pospółki grubości 10 cm Warstwa konstrukcyjna z kruszywa kamiennego (fr. 31,5 63 mm) o grubości 10 cm Warstwa klinująca z kruszywa kamiennego (fr. 0-31,5 mm) o grubości 5 cm Warstwa wyrównująca z miału kamiennego (fr. 0-4 mm) o grubości 4 cm

23 Odwodnienie podłoża Gdy grunty wykazują współczynnik filtracji k m/s powierzchnia podłoża musi być odwodniona (np. spadki od 3% do 5%)

24 PODSTAWOWE WYMAGANIA KONTROLI JAKOŚCI Dla warstwy nośnej i odcinającej podłoże należy sprawdzać Is = ρ d /ρ ds (trzy badania na 1000 m 2 ) Dla podłoża (trzy badania na 1500 m 2 ), Podobny zakres badań nośności Materiał na warstwę odcinającą/filtracyjną Mrozoodporność po 25 cyklach zamrażania i odmrażania strata masy <10% Współczynnik filtracji materiału poddanego 25 cyklom i zagęszczonego do Is = 1,0 wynosi k 10 6x10-5 m/s

25 Badanie płytą VSS Ocena modułu odkształcenia E 1 oraz E 2

26 Normy stosowane przy ocenie geotekstyliów i wyrobów pokrewnych PN-EN 13251:2002 Geotekstylia i wyroby pokrewne -- Właściwości wymagane w odniesieniu do wyrobów stosowanych w systemach drenażowych PN-EN 13252:2002 Geotekstylia i wyroby pokrewne -- Właściwości wymagane w odniesieniu do wyrobów stosowanych w robotach ziemnych, fundamentowaniu i konstrukcjach oporowych

27 Zbrojenie oraz separacja Wykorzystanie charakterystyk naprężenie odkształcenie wyrobu geotekstylnego lub pokrewnego w celu polepszenia właściwości Zapobieganie mieszaniu się przyległych odmiennych gruntów i/lub innych materiałów nasypowych, poprzez zastosowanie między nimi geotekstyliów lub wyrobów pokrewnych

28 Filtrowanie oraz drenowanie Zapobieganie przenikaniu gruntu lub innych cząstek, poddanych działaniu sił hydrodynamicznych, przy jednoczesnym umożliwieniu przepływu płynów wewnątrz albo przez wyrób geotekstylnylub pokrewny Zbieranie i transportowanie przesiąkającej wody gruntowe i/lub innych płynów w płaszczyźnie wyrobu geotekstylnego lub pokrewnego

29 PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI GEOTEKSTYLIÓW Funkcja Właściwość Metoda badań Filtrowanie Rozdzielanie Zbrojenie (1) Wytrzymałość na rozciąganie b PN -ISO H H H (2) Wydłużenie przy maksymalnym obciążeniu (3) Wytrzymałość na rozciąganie szwów i połączeń PN - ISO A A H PN - ISO S S S (4) Odporność na przebicie statyczne PN -EN ISO S H H (CBR) ab (5) Odporność na przebicie dynamiczne a PN - EN 91 8 H A H (6) Właściwości tarcia pren ISO S S A (7) Pełzanie przy rozciąganiu PN - EN ISO S (8) Uszkodzenia podczas wbudowania ENV ISO A A A (9) Charakterystyczna wielkość porów PN -EN ISO H A -- (10) Wodoprzepuszczalność w kierunku prostopadłym do powierzchni wyrobu PN -EN ISO H A A (11) Trwałość zał. B PN-EN H H H (11.1) Odporność na starzenie w warunkach atmosferycznych PN - EN A A A (11.2) Odporność na degradację chemiczną S S S (11.3) Odporność na degradację mikrobiologiczną PN - EN S S S Oznaczenia: a zaleca się uwzględnienie faktu, że w niektórych przypadkach badanie może nie mieć zastosowania, b oznaczenie H w przypadku właściwości mechanicznych oznacza, że producent powinien podać dane z obu badań, ale w specyfikacji wystarczy zamieścić tylko jeden z tych parametrów

30 Praktyczne wymagania z polskich doświadczeń Wzmocnienie Lp. Właściwości Wymagania 1. Wymiary geometryczne: długość wg deklaracji szerokość producenta grubość przy nacisku 2 kpa ± 0,01 kpa 2. Masa powierzchniowa, g/cm 2 wg deklaracji producenta 3. Wytrzymałość na rozciąganie - w obu kierunkach nie mniej niż, kn/m 20 Wydłużenie przy zerwaniu -w obu kierunkach nie więcej niż % Wytrzymałość na rozdzieranie - w obu kierunkach nie mniej niż, N Wytrzymałość na przebicie statyczne siła nacisku trzpienia, N Wytrzymałość na przebicie dynamiczne - średnica otworu nie większa niż, mm Wodoprzepuszczalność w kierunku prostopadłym do płaszczyzny, nie mniej niż, m/s 1x Wytrzymałość trwała / dop. wydłużenie dla przewidzianego okresu według wymagań użytkowania 9. Współczynnik tarcia geowłóknina-grunt, wykonawcy obiektu

31 Praktyczne wymagania z polskich doświadczeń Separacja Właściwości Wymagania 1. Wymiary geometryczne: długość szerokość wg deklaracji producenta grubość przy nacisku 2 kpa ± 0,01 kpa 2. Masa powierzchniowa, g/cm 2 wg deklaracji producenta 3. Wytrzymałość na rozciąganie - w obu kierunkach nie mniej niż, kn/m Wydłużenie przy zerwaniu -w obu kierunkach nie mniej niż % Wytrzymałość na przebicie statyczne siła nacisku trzpienia (badanie CBR), N Wytrzymałość na przebicie dynamiczne średnica otworu nie większa niż, mm Wodoprzepuszczalność w kierunku prostopadłym do płaszczyzny, m/s k v 10-5 k v 100xk gruntu 7. Charakterystyczna wielkość porów O 90, mm 0,06 O 90 0,20

32 Praktyczne wymagania z polskich doświadczeń Drenaż Lp. Właściwości Wymagania 1. Wymiary geometryczne: długość szerokość wg deklaracji producenta grubość przy nacisku 2, 20, 200 kpa 2. Masa jednostkowa, g/cm 2 wg deklaracji producenta 3. Wytrzymałość na rozciąganie -w obu kierunkach nie mniej niż, kn/m. 3 Wydłużenie przy zerwaniu -w obu kierunkach nie mniej niż % Wytrzymałość na przebicie statyczne, siła nacisku trzpienia (badanie CBR), N Wytrzymałość na przebicie dynamiczne, średnica otworu nie większa niż, mm Wodoprzepuszczalność w kierunku prostopadłym do płaszczyzny, nie mniej niż, m/s 1x Wodoprzepuszczalność w płaszczyźnie (przy nacisku 2, 20 i 200 kpa) nie mniej niż, m/s 1x Charakterystyczna wielkość porów O 90, mm 0,03 O 90 0,2

33 APARATURA DO BADAŃ FILTRACJI

34 BOISKO DO GRY W PIŁKĘ NOŻNĄ Grunt rodzimy Warstwa odsączająca z piasku lub pospółki grubości 10 cm Warstwa konstrukcyjna z kruszywa kamiennego (fr. 31,5 63 mm) o grubości 10 cm Warstwa klinująca z kruszywa kamiennego (fr. 0-31,5 mm) o grubości 5 cm Warstwa wyrównująca z miału kamiennego (fr. 0-4 mm) o grubości 4 cm

35 BOISKO DO GRY W PIŁKĘ NOŻNĄ Grunt rodzimy Grunt rodzimy stabilizowany o grubości cm Warstwa odsączająca ze żwiru o grubości 20 cm Geowłóknina separacyjna Warstwa konstrukcyjna z kruszywa kamiennego (fr. 31,5 63 mm) o grubości 10 cm Warstwa klinująca z kruszywa kamiennego (fr. 0-31,5 mm) o grubości 5 cm Warstwa wyrównująca z miału kamiennego (fr. 0-4 mm) o grubości 4 cm

36 PRZEPISY I NORMY Prawo Budowlane Prawo Geologiczne Rozporządzenie MSWiA z 24 września 1998 r. w sprawie określenia szczegółowych zasad ustalania geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych -Dz. U. 126 z dnia 27 października 1998 (próby nowelizacji) Normy Wytyczne, instrukcje

37 DANE ADRESOWE Instytut Techniki Budowlanej Zakład Geotechniki i Fundamentowania Tel Fax geotechnika@itb.pl

38