SPIS TREŚCI A. OPINIA GEOTECHNICZNA 1. CHARAKTERYSTYKA PROJEKTOWANEGO OBIEKTU WRAZ Z OKREŚLENIEM KATEGORII GEOTECHNICZNEJ B. DOKUMENTACJA BADAŃ PODŁOŻA GRUTNOWEGO 1. INFORMACJE OGÓLNE 2. WSTĘP 3. CHARAKTERYSTYKA REJONU BADAŃ 3.1 Położenie i rzeźba terenu, budowa geologiczna, warunki hydrogeologiczne. 3.2 Aktualny stan działki 4. WARUNKI GRUNTOWE-WODNE 5. PODSUMOWANIE I WNIOSKI 6. LITERATURA C. PROJEKT GEOTECHNICZNY SPIS TABEL: Tab.1. Zestawienie wartości uogólnionych parametrów dla piasku drobnego Tab.2. Zestawienie wartości uogólnionych parametrów dla piasku średniego i pospółki Tab.3. Zestawienie wartości uogólnionych parametrów dla piasku gliniastego SPIS ZAŁĄCZNIKÓW: Zał. 1. Mapa zagospodarowania terenu z lokalizacją otworów badawczych. Zał. 2-8. Karty dokumentacyjne otworów badawczych Zał. 9-11. Przekroje geotechniczne Zał. 12 13. Wyniki badań sondą dynamiczną Zał. 14. Objaśnienia do przekrojów i kart dokumentacyjnych otworów Zał.15. Geofizyczne badania komory podziemnego zbiornika 1
A. OPINIA GEOTECHNICZNA Projektowana inwestycja to budowa podpiwniczonego budynku domu Artysty Seniora III przy domu pomocy społecznej im. L. A. Helclów w Krakowie, na działce nr: 116/12 ob. 116. Przedmiotowy budynek będzie miał kształt podkowy o ramionach szerokości 9,0 m i długości 52 m i 40 m oraz łączącej je głównej części budynku o wymiarach 49x16m. W wyniku rozpoznania podłoża gruntowego stwierdzono proste warunki gruntowe. Zgodnie z 5 ust. 4 rozporządzenia Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 r. kategorię geotechniczną obiektów budowlanych lub ich części określi projektant obiektów budowlanych na podstawie badań geotechnicznych gruntu, których zakres uzgadnia z wykonawcą specjalistycznych robót geotechnicznych. Ze względu na charakter zabudowy budynek proponuje się zakwalifikować do II-ej kategorii geotechnicznej obiektu. B. DOKUMENTACJA BADAŃ PODŁOŻA GRUNTOWEGO 1. INFORMACJE OGÓLNE 1.1 Rodzaj opracowania Dokumentacja geotechniczna badań podłoża 1.2 Cel prac Rozpoznanie warunków gruntowych w podłożu projektowanego budynku domu Artysty Seniora III i określenie właściwych danych, dotyczących: - wykonawstwa robót ziemnych, - zabezpieczenia przed woda podziemną, - propozycji posadowienia obiektu 1.3 Zakres prac Wiercenia 7 otworów badawczych, do głębokości 5,0 m, łącznie 35,0 mb, 1.4 Inwestor Dom Pomocy Społecznej im. L. A. Helclów Ul. Helclów 2, 31-148 Kraków 2
2. WSTĘP Celem wykonanych prac geotechnicznych było rozpoznanie warunków gruntowo-wodnych w podłożu projektowanej budowy budynku domu Artysty Seniora III. Rozpoznanie podłoża gruntowego umożliwi szczegółowe rozwiązania projektowe. Otwory badawcze wykonano za pomocą automatycznej wiertni hydraulicznej, stosując świder ślimakowy o średnicy 12,5 cm. Wykonano 7 otworów penetracyjnych, do głębokości 5,0 m, o sumarycznym metrażu 35,0 mb. Ponadto wykonano również dwa sondowania za pomocą sondy dynamicznej DPL do głębokości 5,0 m (zał.12,13). Usytuowanie otworów pokazano na mapie dokumentacyjnej (zał.1.), a ich profile w kartach dokumentacyjnych (zał. 2,3,4,5, 6,7,8). Mapę dokumentacyjną sporządzono w oparciu o dostarczony przez Zleceniodawcę podkład sytuacyjno-wysokościowy w skali 1: 500 (zał. 1.). W czasie opracowywania niniejszego projektu skorzystano z następujących opracowań: 1. Jerzy Kondracki: Geografia Regionalna Polski, PWN Warszawa 2002 2. J. Sokołowski: Geologia regionalna i złożowa Polski, Wyd. Geol.1990 3. Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski, arkusz Kraków, skala 1:50 000 4. E. Stupnicka: Geologia regionalna Polski, Wyd. UW 2007 3.CHARAKTERYSTYKA REJONU BADAŃ 3.1 Położenie i rzeźba terenu, budowa geologiczna, warunki hydrogeologiczne. Działka, będąca przedmiotem opracowania położona jest w centralnej części Krakowa w dzielnicy V Łobzów przy ulicy Helclów. Badany obszar zlokalizowany jest na Wyżynie Krakowsko-Częstochowskiej. Ukształtowanie terenu cechuje układ łagodnie pofałdowanych garbów, rzeźba terenu jest słabo urozmaicona, występują niewielkie wzniesienia. Wyżyna Krakowsko - Częstochowska jest fragmentem monokliny śląsko - krakowskiej, rozciągającej się na przedpolu Karpat. Głębokie podłoże zbudowane jest głównie z wapieni górno jurajskich. Na zboczach i w dnach dolin rzecznych odsłaniają się skały wieku kredowego. Tektoniczne obniżenia 3
wypełniają osady rzeczne, reprezentowane przez piaski, żwiry. Obszar okrywa niemal ciągła kilkunastometrowa powłoka lessowa (pył, glina pylasta) podścielona przez glinę zwałową zlodowacenia krakowskiego. Obszar badań położony jest w obrębie formacji morfologicznej stożka Prądnika. Teren badań należy do zlewni rzeki Prądnik - lewobrzeżnego dopływu Wisły. 3.2 Aktualny stan działki Przedmiotowa działka jest płaska i stanowi pole rekreacyjne przylegające od strony wschodniej do kompleksu Domu Pomocy Społecznej im. L. A. Helclów. Zachodnią granicę obszaru badań wyznacza ceglany mur, za którym rozciąga się teren należący do Politechniki Krakowskiej. Północną granicę działki wyznacza ogrodzenie, za którym przebiega droga asfaltowa - aleja Juliusza Słowackiego. Od strony południowej teren badań graniczy z ul. Helclów. W pobliżu projektowanego budynku, mniej więcej w połowie jego północnej ściany zlokalizowany jest nieczynny podziemny zbiornik, prawdopodobnie w przeszłości pełniący funkcję szamba. Do wnętrza zbiornika prowadzi betonowa studzienka kanalizacyjna, nieznacznie wyniesiona powyżej powierzchni terenu. Dno zbiornika w dużej części jest przysypane gruzem. Jego przybliżone wymiary zostały określone w wyniku przeprowadzonych pomiarów geofizycznych metodą elektrooporową, stanowiących załącznik nr: 15 do niniejszego opracowania. 4. WARUNKI GRUNTOWO WODNE Warunki gruntowe zostały ocenione w oparciu o rezultaty przeprowadzonych prac terenowych, tj. wierceń, sondowań i badań makroskopowych próbek gruntów. Pod powierzchnią terenu przedmiotowej działki poniżej 1,0 1,8 m warstwy gleby i nasypu zalega warstwa niespoistych gruntów piaszczystych, miejscami przewarstwiona spoistymi utworami gliniastymi. Warstwa nasypu zbudowana jest z humusu, piasku drobnego oraz gliny ze znaczną domieszką fragmentów gruzu, cegieł oraz kamieni. W otworach nr: 1, 2, 4, 5 i 6 bezpośrednio pod warstwą nasypu niebudowlanego zlokalizowano warstwę piasku drobnego miejscami z domieszką fragmentów skalnych krzemieni. Utwory piasku drobnego występują w stanie średniozagęszczonym i zagęszczonym, zakwalifikowano je do I warstwy 4
geotechnicznej. Warstwa piasku drobnego zalega do spodu otworów nr: 1,2 i 4, minimum do głębokości 5,0 m ppt. W otworach nr: 5 i 6 pod warstwą piasku drobnego na głębokości około 4,0 m ppt. zlokalizowano utwory o większej granulacji piasek średni z otoczakami oraz pospółkę, które zakwalifikowano do II warstwy geotechnicznej. W otworach nr: 3 i 7 warstwa piasku drobnego została rozdzielona utworami spoistymi piaskiem gliniastym oraz piaskiem zaglinionym występującymi w stanie twardoplastycznym. Utwory spoiste występują do głębokości około 3,0 3,5 m ppt i zostały zakwalifikowane do III warstwy geotechnicznej. Zwierciadło wody gruntowej nie zostało zlokalizowane w żadnym z otworów badawczych. Otwory badawcze były wykonywane po okresie stosunkowo suchej zimy, nie zlokalizowano żadnych wysączeń wody do wnętrza otworów. Przeprowadzone równolegle badania geofizyczne metodą elektrooporową ujawniły niewielką ilość wody zawieszonej w obrębie wierzchniej warstwy nasypu oraz pod podziemnym zbiornikiem, sąsiadującym z projektowanym budynkiem. 5. WNIOSKI I ZALECENIA Podłoże przedmiotowej działki pod powierzchnią terenu zbudowane jest z piasku drobnego w stanie średniozagęszczonym i zagęszczonym (zał.1.), miejscami przewarstwionego twardoplastycznymi utworami spoistymi (zał.2.). Warstwa piasku drobnego spoczywa na utworach o grubszej granulacji piasek średni z otoczakami oraz pospółka w stanie średniozagęszczonym (zał.3.), ujawnionych w otworach nr: 5 i 6 na głębokości około 4,0 m ppt. Warstwy gruntu w podłożu są jednorodne pod względem genetycznym i litologicznym, ułożone równolegle do powierzchni terenu. Stanowią one nośne podłoże gruntowe umożliwiające bezpośrednie posadowienie fundamentów. W badanym podłożu stwierdzono proste warunki gruntowe. Zgodnie z 5 ust. 4 rozporządzenia Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 r. kategorię geotechniczną obiektów budowlanych lub ich części określi projektant obiektów budowlanych na podstawie badań geotechnicznych gruntu, których zakres uzgadnia z wykonawcą specjalistycznych robót geotechnicznych. Projektowany budynek proponuje się zakwalifikować do II kategorii geotechnicznej. Fundamenty projektowanego budynku zaleca się posadowić poniżej warstwy nasypu w obrębie warstwy zagęszczonego lub średniozagęszczonego piasku 5
drobnego. Prace wykopowe zaleca się przeprowadzić w suchym okresie. Należy także wziąć pod uwagę możliwość wystąpienia w podłożu wody zawieszonej i jej wypływu do wykopów i przygotować się na konieczność jej odpompowania. Na etapie projektowania budynku należy wziąć pod uwagę znaczną przepuszczalność gruntów w podłożu i możliwość podniesienia się poziomu wód gruntowych. Fundamenty budynku muszą zostać zabezpieczone izolacją przeciwwilgociową poziomą i pionową. Proponuje się również wykonanie drenażu opaskowego w około budynku. W pobliżu projektowanego budynku, mniej więcej w połowie jego północnej ściany zlokalizowany jest nieużywany podziemny zbiornik, prawdopodobnie w przeszłości pełniący funkcję szamba. Zbiornik ten należy zlikwidować przed przystąpieniem do prac wykopowych związanych z wznoszeniem planowanego budynku. Strop zbiornik należy usunąć a następnie jego wnętrze musi zostać wypełnione warstwami kontrolowanego nasypu np.: piaskiem zasypowym, formowanym warstwami i każdorazowo zagęszczanych aż do osiągnięcia zakładanego współczynnika Is, nie mniejszego niż 0,95. Tabela.1.Orientacyjne wartości parametrów gruntowych dla I warstw geotechnicznych (piasek drobny) wg. normy PN/81 03020: Stan gruntu Stopień Gęstość właściwa Gęstość objętościowa Kąt tarcia zagęszczenia I D ρ s [g/cm 3 ] ρ [g/cm 3 ] wewn. φ Średnio zagęszczony 0,35 0,60 2,65 1,75 29 31 zagęszczony 0,60 0,65 2,65 1,85 31-32 Tabela.2. Orientacyjne wartości uogólnione parametrów gruntowych dla II warstwy geotechnicznej (piasek średniego oraz pospółka) wg. normy PN/81 03020: Stopień Gęstość właściwa Gęstość objętościowa Kąt tarcia Stan gruntu zagęszczenia I D ρ s [g/cm 3 ] ρ [g/cm 3 ] wewn. φ Średnio zagęszczony 0,35 0,60 2,65 1,95 35 36 Tabela.3. Orientacyjne wartości uogólnione parametrów gruntowych dla III warstw geotechnicznych (piasek gliniasty i piasek zagliniony) wg. normy PN/81 03020: Stopień plastyczności I L 0,00 0,25 (twardoplastyczny) Gęstość właściwa ρ s [g/cm 3 ] Gęstość objętościowa ρ [g/cm 3 ] Kąt tarcia wewnętrz. φ Kohezja c u [kpa] Edometryczny moduł ściśliwości [MPa] Pierwotny Wtórny M 0 M 2,67 2,20 14-18 15-30 26 43 6
6. LITERATURA a. Zarys Geotechniki wyd. 5 Z. Wiłun WKiŁ Warszawa 2001 b. Eurokod 7 norma PN EN 1997 Projektowanie geotechniczne Cz. 2 Rozpoznanie i badanie podłoża gruntowego c. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25.04.2012. W sprawie ustalenia geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych. C. PROJEKT GEOTECHNICZNY. 1. Prognoza zmian właściwości podłoża gruntowego w czasie. Podłoże gruntowe zbudowane jest z gruntów o dużej zawartości frakcji piaskowej. Tego typu grunty nie wykazują tendencji do zmian parametrów z upływem czasu. Nie przewiduje się zatem zmian właściwości przedmiotowego podłoża gruntowego w czasie. 2. Określenie obliczeniowych parametrów geotechnicznych. Wartości obliczeniowe parametrów geotechnicznych X d należy wyznaczyć w oparciu o obowiązującą normę PN-EN 1997 Projektowanie geotechniczne cz. 1 Zasady ogólne, dzieląc wartość charakterystyczną parametru przez odpowiedni współczynnik częściowy. X d = X k / γ M Wartość współczynnika przyjmuje się w zależności od przyjętego podejścia obliczeniowego. W podejściu obliczeniowym 2, zalecanym przez Komitet Techniczny ds. Geotechniki PKN stosuje się współczynniki częściowe z zestawu M1, o wartości γ M =1 dla wszystkich parametrów gruntowych. ( Zał. A normy PN-EN 1997, tab. A.4) 3. Określenie częściowych współczynników bezpieczeństwa do obliczeń geotechnicznych. Według 2 podejścia obliczeniowego (norma PN-EN 1997 Projektowanie geotechniczne cz. 1 Zasady ogólne) współczynniki częściowe do oddziaływań ϒ G przyjmuje się z zestawu A1. ( Zał. A normy PN-EN 1997, tab. A.3) Dla oddziaływań stałych niekorzystnych ϒ G =1,35; dla oddziaływań stałych korzystnych ϒ G =1,0. Dla oddziaływań zmiennych niekorzystnych ϒ G =1,5; dla oddziaływań zmiennych korzystnych ϒ G =0. 7
Wartości obliczeniowe oddziaływań oblicza się mnożąc wartość reprezentatywną przez odpowiedni współczynnik częściowy. Współczynniki częściowe do oporu (nośności) gruntu ϒ R, według zalecanego 2 podejścia obliczeniowego, przyjmuje się z zestawu R2. ( Zał. A normy PN-EN 1997, tab. A.5) Dla nośności podłoża ϒ R =1,4; dla oporu gruntu na przesunięcie (poślizg) ϒ R =1,1. Obliczeniowe wartości oporów gruntu oblicza się dzieląc wartość charakterystyczną oporu przez odpowiedni współczynnik częściowy. 4. Określenie oddziaływań od gruntu. W opisywanym przypadku przewiduje się następujące oddziaływania od gruntu: ciężar gruntu, ciężar wody, naprężenia geostatyczne. ( PN-EN 1997 p. 2.4.2) 5. Przyjęcie modelu obliczeniowego podłoża gruntowego przekroje geotechniczne zał. nr: 9, 10 i 11. 6. Obliczenie nośności i osiadania podłoża gruntowego. Obliczenia stanu granicznego nośności i użytkowalności liczy konstruktor obiektu. Nośność podłoża należy policzyć dla warunków z odpływem wg. zał D.4 PN EN 1997, osiadania wg. Zał F PN EN 1997. W opracowaniu obliczono nośność jednostkową przy następujących założeniach: Jako warstwę nośną proponuje się przyjąć piasek drobny. Parametry gruntu piasek I D =0,5) : kąt tarcia φ = 30,; ciężar objętościowy γ=17,5 kn/m 3 poziom posadowienia D min = 2,0 m ; szerokość fundamentów : stopa 190 cm, ława 60 cm Wartość obliczeniowa nośności jednostkowej wg obowiązującej aktualnie normy PN- EN 1997 1 ( Eurokod 7) R/A = 857 kpa dla stopy i R/A = 542 kpa dla ławy o szerokości 60 cm (minimalnej z projektowanych). 7. Ustalenie danych niezbędnych do zaprojektowania fundamentu. Proponowane dane geotechniczne do obliczeń ( w oparciu o literaturę i doświadczenie, na podstawie normy PN-81/03020 ) dla gruntu w poziomie posadowienia piasku drobnego w stanie średnio zagęszczonym. 8
Stan gruntu Stopień zagęszczenia I D Gęstość właściwa ρ s [g/cm 3 ] Gęstość objętościowa ρ [g/cm 3 ] Kąt tarcia wewnętrz. φ Edometryczny moduł ściśliwości [MPa] Pierwotny M 0 Wtórny M średnio zag. 0,5 2,65 1,75 30 60 75 8. Wykonawstwo robót ziemnych. Roboty ziemne należy wykonywać zgodnie z norma PN-B-06050. 9. Oddziaływanie wód gruntowych na obiekt. Nie stwierdzono obecności wody gruntowej w rejonie projektowanego poziomu posadowienia budynków, jednak z uwagi na występujące w podłożu warstwy piaszczyste, które mogą prowadzić wodę, zaleca się wykonanie odpowiedniej izolacji fundamentów. 10. Monitoring projektowanego obiektu. Nie przewiduje się konieczności prowadzenia obserwacji po wykonaniu obiektu. Ostateczną decyzję podejmie konstruktor. 9