ELEMENTY MECHANIKI GRUNTÓW I GEOTECHNIKI PODSTAWY FUNDAMENTOWANIA

Transkrypt

1 FUNDAMENT Część konstrukcji budowlanej (inżynierskiej), która jest wsparta bezpośrednio na gruncie i zwykle znajduje się poniżej powierzchni terenu. PODŁOŻE BUDOWLANE Bryła gruntu przejmującą naprężenia od fundamentu (zwykle w obrysie fundamentu i do głębokości, na której zd = 0,3 z )

2 RODZAJE FUNDAMENTÓW ze względu na głębokość posadowienia PŁYTKIE < 4-5m ppt bezpośrednie (płytkie) GŁĘBOKIE > 5 m ppt bezpośrednie (głębokie) pośrednie

3 RODZAJE FUNDAMENTÓW ze względu na sztywność SZTYWNE PODATNE

4 RODZAJE FUNDAMENTÓW ze względu na kształt i konstrukcję obiektu ŁAWOWE STOPOWE PŁYTOWE MASYWNE PALOWE L B L B

5 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE TOK POSTĘPOWANIA Przyjęcie schematu obliczeniowego podłoża. Ustalenie głębokości posadowienia i usytuowania fundamentu. Wstępne zwymiarowanie fundamentu.

6 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE TOK POSTĘPOWANIA Sprawdzenie stanu granicznego nośności podłoża. Sprawdzenie stanu granicznego użytkowania obiektu. Zwymiarowanie elementów fundamentu z uwzględnieniem obciążenia od obiektu i odporu podłoża.

7 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE TOK POSTĘPOWANIA Wykonanie rysunków konstrukcyjnych. Opracowanie opisu technicznego. PN-81/B Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowe. PN-EN :2008. Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne Część 1: Zasady ogólne.

8 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE Przyjęcie schematu obliczeniowego podłoża Dokumentacja geologiczno-inżynierska. Dokumentacja geotechniczna. Inwentaryzacja posadowienia sąsiednich obiektów. Wymagania architektoniczne dotyczące poziomu posadowienia. Ustalenie głębokości i lokalizacji fundamentu Przemarzanie, pęcznienie, tiksotropia, krasowienie i inne niekorzystne procesy geologiczne. Wymagania architektoniczne oraz eksploatacyjne. Warunki geologiczne i zalecenia geotechniczne. Lokalizację fundamentów sąsiednich budowli i uzbrojenia terenu.

9 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE Wstępne przyjęcie wymiarów podstawy fundamentu Liniowy rozkład naprężeń od konstrukcji w poziomie posadowienia. e B,L e B,L N r N r q rmin q rmax q rmax eb B + L e L 1 6 eb B + L e L 1 6

10 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE Wstępne przyjęcie wymiarów podstawy fundamentu Wypadkowa sił długotrwałych nie powinna wychodzić poza rdzeń fundamentu. e B,L N r q rmax eb B + L e L 1 6

11 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE Wstępne przyjęcie wymiarów podstawy fundamentu Jeżeli wypadkowa sił długotrwałych wychodzi poza rdzeń fundamentu, to szczelina ma zasięg C C /2. c c e B,L N r q rmax eb B + L e L 1 6

12 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE Wstępne przyjęcie wymiarów podstawy fundamentu Dla budynków wysokich o fundamencie płytowym oraz fundamentów suwnic wypadkowa sił długotrwałych nie może wychodzić poza rdzeń fundamentu. e B,L N r q rmax eb B + L e L 1 6

13 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE Wstępne przyjęcie wymiarów podstawy fundamentu Dla konstrukcji wrażliwej na nierównomierne osiadanie posadowionej na gruntach bardzo ściśliwych (M < 5 MPa). q q max min 1,3 Dla konstrukcji niewrażliwej na nierównomierne osiadanie posadowionej na gruntach mało ściśliwych (M > 20 MPa). q q max min 3,0 Dla konstrukcji pośrednich. q q max min 2,0

14 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE Sprawdzenie stanu granicznego nośności podłoża PN-81/B Podstawowy warunek obliczeniowy: Qr mq f d B e B,L d L N r Qr N r m 0,7;0,8;0,9 R rl R rb

15 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE PN-EN :2008. Eurokod 7 Sprawdzenie stanu granicznego GEO i EQU EQU E + T dst, d Estb, d d E E F ; X / ; a d f rep k M d

16 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE PN-EN :2008. Eurokod 7 Sprawdzenie stanu granicznego GEO i EQU GEO Ed R d e B,L Podejścia obliczeniowe R rb d B d L F rep R rl d 2* - wyczerpanie nośności i inne E F a Rd RFrep; X k ; ad / R E ; F rep d d 3 stateczność w skutek przesunięcia E F ; F a R R F ; X / ; a E ; F rep Fg g d d F rep k M d

17 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE PN-EN :2008. Eurokod 7 Sprawdzenie stanu granicznego GEO i EQU GEO Ed R d

18 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE PN-81/B Sprawdzenie stanu granicznego nośności podłoża (jednorodnego) B B q f 1 + 0,3 cnc + DNq + 1 0,2 0, 5BN L L (Terzaghi) Q fnb B BL + 0,3 L N B ,5 L N 1 ccuic D min DD id + 1 0, 25 B L N B Bi B B Q fnl B BL + 0,3 L N B ,5 L N 1 ccuic D min DD id + 1 0, 25 B L N B Li B B

19 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE PN-EN :2008. Eurokod 7 Sprawdzenie stanu granicznego nośności podłoża (jednorodnego) B B q f 1 + 0,3 cnc + DNq + 1 0,2 0, 5BN L L (Terzaghi) q R 2 A' + c s i q EC7 f u c c +

20 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE PN-81/B Sprawdzenie stanu granicznego nośności podłoża (jednorodnego) B B q f 1 + 0,3 cnc + DNq + 1 0,2 0, 5BN L L (Terzaghi) Q fnb B BL + 0,3 L N B ,5 L N 1 ccuic D min DD id + 1 0, 25 B L N B Bi B B Q fnl B BL + 0,3 L N B ,5 L N 1 ccuic D min DD id + 1 0, 25 B L N B Li B B

21 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE PN-81/B Sprawdzenie stanu granicznego nośności podłoża (jednorodnego) L L 2 e L B B 2 e B d B e B,L d L N r R rl R rb L B

22 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE PN-81/B Sprawdzenie stanu granicznego nośności podłoża (jednorodnego) e B,L R rb d B d L N r R rl L B

23 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE PN-81/B Sprawdzenie stanu granicznego nośności podłoża (warstwowanego) B ' B + b L ' L + b N ' N G' r r + G ' B' L' h h B b h 4 h > B b h 3 h 2B L+b b h 3 b 2h 3 b/2 B b/2

24 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE Sprawdzenie stanu granicznego nośności podłoża (warstwowanego*) Q fw fs m Q + Q Q (Madej) fm fs

25 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE PN-81/B Sprawdzenie stanu granicznego użytkowania Nie jest konieczne w przypadkach: 1-kondygnacyjnych hal z suwnicami <500kN, niewrażliwych na nierównomierne osiadanie; budynków przemysłowych < 3 kondygnacji; budynków mieszkalnych < 11 kondygnacji oraz siatce konstrukcji nośnej < 6m.

26 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE PN-81/B Sprawdzenie stanu granicznego użytkowania oraz jednocześnie: obciążenia elementów budowli nie są zróżnicowane; nie przewiduje się sąsiedniego obciążenia; brak wymagań specjalnych; do głębokości 3B występują grunty niespoiste (I D >0,33) lub spoiste (I L <0,25).

27 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE PN-81/B Sprawdzenie stanu granicznego użytkowania Warunek obliczeniowy: s s dop [s] : s - średnie osiadanie fundamentów 5 20 cm - przechył budowli 0,001 0,003 s - ugięcie budowli lub Ds/l - różnica osiadań 1/100 1/700 0,003

28 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE PN-81/B Sprawdzenie stanu granicznego użytkowania s - średnie osiadanie fundamentów (metoda jednoosiowa) s śr s k F F k k s k zdih M 0i i zsih + M i i - przechył budowli 2 2 a + b s ax + by + c

29 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE PN-81/B Sprawdzenie stanu granicznego użytkowania s ugięcie budowli s s 0 l 1 s 1 + s 0 l 2 s 2 l 1 l 2 s 1 s 0 s 2

30 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE Zwymiarowanie elementów fundamentu z uwzględnieniem obciążenia od obiektu i odporu podłoża dobór materiału; sprawdzenie wstępnie przyjętych wymiarów pod względem wytrzymałości na zginanie, ścinanie i przebicie; obliczenie wymaganego przekroju zbrojenia i przyjęcie jego rozmieszczenia.

31 FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE Wykonanie rysunków konstrukcyjnych

32 FUNDAMENTY POŚREDNIE PALE STUDNIE KESONY

33 FUNDAMENTY POŚREDNIE PALE (wg sposobu pracy): pale słupy

34 FUNDAMENTY POŚREDNIE PALE (wg sposobu pracy): pale zawieszone

35 FUNDAMENTY POŚREDNIE PALE (wg sposobu pracy): pale normalne

36 FUNDAMENTY POŚREDNIE PALE (wg materiału): pale drewniane pale betonowe pale żelbetowe pale stalowe

37 FUNDAMENTY POŚREDNIE PALE (wg wykonania): pale prefabrykowane

38 FUNDAMENTY POŚREDNIE PALE (wg wykonania): pale wykonywane w gruncie - z usuwaniem gruntu (np. wiercone)

39 FUNDAMENTY POŚREDNIE PALE (wg wykonania): pale wykonywane w gruncie - bez usuwania gruntu - przemieszczeniowe

40 FUNDAMENTY POŚREDNIE KOLUMNY: - bez usuwania gruntu (np. jet-grounting)

41 FUNDAMENTY POŚREDNIE TOK POSTĘPOWANIA Wybór rodzaju pala i jego wymiarów. Obliczenie nośności pojedynczego pala. Obliczenie nośności pali w grupie.

42 FUNDAMENTY POŚREDNIE TOK POSTĘPOWANIA Sprawdzenie stanu granicznego nośności/użytkowania. Ustalenie liczby i rozstawu pali. Zwymiarowanie konstrukcji oczepowej oraz ławy/stopy.

43 FUNDAMENTY POŚREDNIE Wybór rodzaju pala i jego wymiarów. Obliczenie nośności pojedynczego pala. N N + t p N s S p qa p + S si t i A si q [kpa] N w S w i t i A si 10m D<0,4m D=0,4m T r = (-) 5 10 kpa h [m] D>0,4m

44 FUNDAMENTY POŚREDNIE Wybór rodzaju pala i jego wymiarów. Obliczenie nośności pojedynczego pala.

45 FUNDAMENTY POŚREDNIE Obliczenie nośności pali w grupie. R D 2 + h i tan i h i i R D R 1h 2 + 0,

46 FUNDAMENTY POŚREDNIE Obliczenie nośności pali w grupie. r Nt S pqap + m1 S si t i A si N w m 1 S w i t i A si r R m 1 R r/r = 2,0 m 1 =1,00 r/r = 0,6 m 1 =0,45

47 FUNDAMENTY POŚREDNIE Sprawdzenie stanu granicznego nośności. Q r Rr max + Grp mnt Tr m 0,7;0,8;0,9 Sprawdzenie stanu granicznego użytkowania. s s dop [s] przemieszczenie: osiadanie pala pojedynczego średnie osiadanie fundamentu lub budowli przechylenie lub ugięcie QnhM s E A t M R = f(h/d; E t /E 0 ; R A ) t R

48 FUNDAMENTY POŚREDNIE Ustalenie liczby i rozstawu pali. stopy min. 2 pale ławy pale w 2 rzędach większa liczba niż wynika z obliczeń rozstaw pali < 8D, lecz większy niż 3 5D odległość pali od skraju podstawy podpory > D/2+(15 30)cm

49 FUNDAMENTY POŚREDNIE Fundament wiatraku.

50 FUNDAMENTY POŚREDNIE Palowanie.

51 FUNDAMENTY POŚREDNIE Próbne obciążenie.

52 WYKOPY FUNDAMENTOWE SZEROKIE WĄSKOPRZESTRZENNE JAMISTE B > 1,5m B < 1,5m B = L

53 WYKOPY FUNDAMENTOWE Nachylenie skarpy bez obudowy H b H 2c sin 0 sin 2 b cosfu b f 2 u

54 WYKOPY FUNDAMENTOWE Obudowy wykopów szalunek pionowy szalunek poziomy E a 2 H Ka 2c H 2 K a 1 e a H K 2c a K a 3 = e a 45+f/2

55 WYKOPY FUNDAMENTOWE Obudowy wykopów e a H C K a 2c K 0 a H C H C 2c K a e a

56 WYKOPY FUNDAMENTOWE Obudowy wykopów r a 0,2H wg Terzaghiego (piaski) e a 0,2H

57 WYKOPY FUNDAMENTOWE Obudowy wykopów r a 0,3H wg Pecka (iły) e a 0,15H

58 WYKOPY FUNDAMENTOWE Zabezpieczenie dna wykopu przed dopływem wody gruntowej, pozostawienie cm warstwy ochronnej, zdjęcie warstwy ręcznie, zabezpieczenie przed wysuszeniem iły, założenie chudego betonu.

59 WYKOPY FUNDAMENTOWE Odwadnianie wykopu DRENAŻ POZIOMY DRENAŻ PIONOWY BEZPOŚREDNIE POMPOWANIE TRWAŁY TYMCZASOWY

60 WYKOPY FUNDAMENTOWE DRENAŻ POZIOMY - przykłady

61 WYKOPY FUNDAMENTOWE Rodzaje drenażu poziomego DRENAŻ SYSTEMATYCZNY DRENAŻ OPASKOWY

62 WYKOPY FUNDAMENTOWE Rodzaje drenażu poziomego DRENAŻ WARSTWOWY DRENAŻ CZOŁOWY/BOCZNY

63 WYKOPY FUNDAMENTOWE Rodzaje drenażu poziomego DRENAŻ PRZYŚCIENNY

64 WYKOPY FUNDAMENTOWE DRENAŻ PIONOWY - przykłady

65 WYKOPY FUNDAMENTOWE Rodzaje drenażu pionowego IGŁOFILTRY F < 8 cm; również w pyłach IGŁOSTUDNIE F < 20 cm; większy zasięg depresji STUDNIE F > 20 cm; głębokie i rozległe odwodnienia

66 WYKOPY FUNDAMENTOWE POMPOWANIE BEZPOŚREDNIE - przykłady

67 WYKOPY FUNDAMENTOWE Rodzaje drenażu DRENAŻ ZUPEŁNY DRENAŻ NIEZUPEŁNY

68 WYKOPY FUNDAMENTOWE DRENAŻ - PODSTAWOWE ZASADY L l = h cotf l L = [m] h min > h przem. d min = 100 [mm] mm i = 0, mm i = 0,005-0, mm i = 0,003-0,002 obsypka filtr odwrotny odprowadzenie - pozwolenie

69 WYKOPY FUNDAMENTOWE ODWODNIENIE TOK POSTĘPOWANIA Analiza hydrogeologiczna wodoprzepuszczalność gruntów Wstępne obliczenie obniżenia ZWG. Dokładne obliczenie parametrów instalacji metodą kolejnych przybliżeń. Obliczenie instalacji ssącej. Uzgodnienia dotyczące zrzutu wody.

70 WYKOPY FUNDAMENTOWE ODWODNIENIE HYDROGEOLOGIA Budowa geologiczna podłoża przekroje, mapy. Właściwości gruntu (wodoprzepuszczalność, podatność na sufozję itp.). Analiza położenia wykopu w kontekście hydrogeologicznym.

71 WYKOPY FUNDAMENTOWE ODWODNIENIE OBLICZENIA WSTĘPNE Obliczenie powierzchni wykopu. F ab Obliczenie kołowego zasięgu odwodnienia metoda Krugera. R 575s kh s H Obliczenie promienia zastępczej powierzchni kołowej. R 0 F

72 WYKOPY FUNDAMENTOWE ODWODNIENIE OBLICZENIA WSTĘPNE Obliczenie wydajności wielkiej studni. Q 1,36k 2H s s log R log R 0 Wstępne przyjęcie sposobu odwodnienia: - rodzaj drenażu, - podstawowe parametry drenażu, - podstawowe parametry instalacji ssącej, - zakładane miejsce zrzutu.

73 WYKOPY FUNDAMENTOWE ODWODNIENIE OBLICZENIA WSTĘPNE Obliczenie przewidywanej wydajności pojedynczego drenu/studni (dla n-liczby studni). q Q n Obliczenie dopuszczalnego wydatku pojedynczej studni. q 2rh max k 15 q < q max Ewentualna korekta założeń odwodnienia.

74 WYKOPY FUNDAMENTOWE ODWODNIENIE OBLICZENIA DOKŁADNE Punktowe sprawdzenie poziomu wody po odwodnieniu. H 2 y 2 Q k ln R 1 n ln r r 1 2 r n (wg. Forcheimera) r y H r

75 WYKOPY FUNDAMENTOWE ODWODNIENIE OBLICZENIA DOKŁADNE Punktowe sprawdzenie poziomu wody po odwodnieniu. [m] [m] [m npm]

76 WYKOPY FUNDAMENTOWE ODWODNIENIE INSTALACJA SSĄCA Obliczenie średnicy rurociągu - d 4q V

77 WYKOPY FUNDAMENTOWE ODWODNIENIE INSTALACJA SSĄCA Obliczenie wysokości podnoszenia i wydajności pomp: - uwzględnienie efektywnego obniżenia ZWG na filtrze, - obliczenie strat na rurociągu, - obliczenie czasu obniżenia ZWG.

78 WYKOPY FUNDAMENTOWE ODWODNIENIE UZGODNIENIE ZRZUTU Pozwolenie wodnoprawne (obniżenie ZWG) Pozwolenie wodnoprawne (zrzut poprzez urządzenia wodne) Operat wodnoprawny