Pracownia specjalistyczna z Geoinżynierii Studia stacjonarne II stopnia semestr I UWAGA!!! AUTOR OPRACOWANIA NIE WYRAŻA ZGODY NA ZAMIESZCZANIE PLIKU NA RÓŻNEGO RODZAJU STRONACH INTERNETOWYCH TYLKO I WYŁĄCZNIE DO UŻYTKU STUDENTÓW WBiIŚ PB
Wyznaczanie Parametrów geotechnicznych gruntów
Podział gruntów spoistych ze względu na stan i konsystencję Konsystencja gruntu Zwarta Plastyczna Stan gruntu Symbol Stopień plastyczności Wilgotność gruntu w stosunku do granic konsystencji zwarty zw I L < 0 w w s półzwarty pzw I L 0 w s w w p twardoplastyczny tpl 0 < I L 0,25 plastyczny pl 0,25< I L 0,50 miękkoplastyczny mpl 0,50 < I L 1,0 w p w w L Płynna płynny pł 1,0 < I L w L < w Ciężar objętościowy g ; [kn / m Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego d 100 100 w[%] porowatość n s s d ; 3 ] 3 [g/cm ] Podział gruntów drobnoziarnistych ze względu na zagęszczenie Stan gruntu Symbol Stopień zagęszczenia Luźny Średnio zagęszczony Zagęszczony Bardzo zagęszczony ln szg zg bzg I D 0,33 0,33 < I D 0,67 0,67 < I D 0,80 I D > 0,80 Ciężar objętościowy gruntu nawodnionego sat 1 n s n w Ciężar objętościowy wody w 10,0[kN / m Ciężar właściwy s s g ; 3 ] [kn / m 3 ]
NORMOWE WARTOŚCI KĄTA TARCIA WEWNĘTRZNEGO n, I MODUŁU ODKSZTAŁCENIA PIERWOTNEGO u ' n u, SPÓJNOŚCI n E [6] o n c u Rys. 3. Normowe wartości n dla gruntów niespoistych w zależności od stopnia zagęszczenia I D u
GRUPY GRUNTÓW SPOISTYCH A spoiste, morenowe, skonsolidowane (np. gliny, gliny piaszczyste, piaski gliniaste w stanie półzwartym), B inne spoiste skonsolidowane i morenowe nieskonsolidowane (np. pyły, gliny pylaste półzwarte, gliny, piaski gliniaste twardoplastyczne), C inne spoiste nieskonsolidowane (np. gliny zwięzłe i gliny piaszczyste plastyczne), D iły niezależnie od genezy. Rys. 4. Normowe wartości n c w zależności od stopnia plastyczności I L Rys. 5. Normowe wartości n u od stopnia plastyczności I L u, ' n u dla gruntów spoistych w zależności
Rys. 6. Moduły odkształcenia pierwotnego E o (ogólnego) dla gruntów spoistych. Rys. 7. Moduły ściśliwości pierwotnej M o dla gruntów spoistych
Rys. 8. Moduły odkształcenia pierwotnego E o (ogólnego) dla gruntów niespoistych Rys. 9. Moduły ściśliwości pierwotnej M o dla gruntów niespoistych.
Tab. 1. Charakterystyczne wartości gęstości właściwej naturalnej s, wilgotności w n i gęstości objętościowej dla gruntów niespoistych Tab. 2. Charakterystyczne wartości gęstości właściwej naturalnej w n i gęstości objętościowej dla gruntów spoistych s, wilgotności
Tab.3. Wartości parametrów zależnych od rodzaju gruntu Typ gruntu Grunty niespoiste Grunty spoiste Ż, Po Pr, Ps Pd, P A B C D 0,20 0,25 0,30 0,25 0,29 0,32 0,37 0,90 0,83 0,74 0,83 0,76 0,70 0,565 1,0 0,90 0,80 0,90 0,75 0,60 0,80 * ) - współczynnik Poissona - wskaźnik skonsolidowania gruntu A, B, C, D cztery grupy gruntów spoistych wydzielone na podstawie ich genezy oraz stopnia skonsolidowania A grunty spoiste morenowe skonsolidowane, B inne grunty spoiste skonsolidowane oraz grunty spoiste morenowe nieskonsolidowane, C inne grunty spoiste nieskonsolidowane, D iły, niezależnie od pochodzenia geologicznego. Zależność pomiędzy modułem odkształcenia pierwotnego E o i wtórnego E, a edometrycznym modułem ściśliwości pierwotnej M o i wtórnej M jest opisana poniższym wzorem: E M o o E M 11 2 1 Eo M o, [kpa] Tabela. 4. Współczynniki częściowe dla stanów GEO dla podejścia projektowego DA2 i DA3
Stany graniczne nośności podejście 2 Stateczność ogólna podejście 3 Do oddziaływań STAŁE NIEKORZYSTNE KORZYSTNE A 1 M 1 R 2 A 2 M 2 R 3 G 1,35 1,0 G 1,00 1,0 ZMIENNE NIEKORZYSTNE Q 1,50 1,3 Do właściwości gruntu Odpór fundamentu bezpośredniego tan efektywna spójność wytrzymałość bez odpływu Ciężar objętościowy Wyparcie 1,00 1,25 c 1,00 1,25 cu 1,00 1,4 1,00 1,0 RV 1,40 1,0
KONSTRUKCJE Z GRUNTU ZBROJONEGO według: Recomendations for Design and Analysis of Earth Structures using Geosynthetics Reinforcements EBGEO (Zalecenia dla geotechnicznego projektowania budowli ziemnych ze zbrojeniem geosyntetycznym EBGEO) lub Instrukcja ITB 429/2007 Projektowanie konstrukcji oporowych, stromych skarp i nasypów z gruntu zbrojonego geosyntetykami,
ŚCIANY OPOROWE STROME SKARPY NASYPY O STROMYCH SKARPACH NASYPY NA SŁABYM PODŁOŻU
KATEGORIE GEOTECHNICZNE BUDOWLI Ustalając kategorię geotechniczną konstrukcji z gruntu zbrojonego bierzemy pod uwagę: rozmiary konstrukcji, wymagania stawiane konstrukcji (tylko dostateczna nośność czy też wymagania dotyczące przemieszczeń i odkształceń) wielkość obciążeń działających na konstrukcję, warunki gruntowe występujące w podłożu, konsekwencje ewentualnego zniszczenia konstrukcji. Kategoria geotechniczna decyduje o zakresie niezbędnych badań, prac rozpoznawczych i obliczeń jakie należy wykonać podczas projektowania konstrukcji. Określenie kategorii geotechnicznej obiektu ma również wskazać inwestorowi stopień trudności problemu i pracochłonności projektu, a tym samym ich koszt. Wyróżniamy trzy kategorie geotechniczne. Kategoria I - dotyczy konstrukcji o nieznacznej wysokości: ściany oporowej do 2,0m oraz skarpy i nasypy do 3,0m w odniesieniu do których nie stawia się określonych wymagań dotyczących przemieszczeń i odkształceń konstrukcji. Kategoria II - konstrukcje o wysokości H 6,0m, które nie znajdują się w strefie oddziaływania innych obiektów lub znajdują się częściowo w strefie oddziaływania innych obiektów, w stosunku do których stawia się określone wymagania co do ich odkształceń lub przemieszczeń. Kategoria III - konstrukcje o wysokości H > 6,0m oraz konstrukcje usytuowane całkowicie w strefie bezpośrednich oddziaływań innych obiektów
EBGEO - Ściany oporowe, skarpy, nasypy: H < 3 m Instrukcja ITB - ściany oporowej do 2,0m oraz skarpy i nasypy do 3,0m EBGEO - Ściany oporowe, skarpy, nasypy: 3 m H < 9 m Instrukcja ITB - konstrukcje o wysokości H 6,0m
EBGEO - Ściany oporowe, skarpy, nasypy H = 9 m Instrukcja ITB - konstrukcje o wysokości H > 6,0m
Typy ścian oporowych z gruntu zbrojonego z różnymi osłonami
Konstrukcje z gruntu zbrojonego ze względu na okres użytkowania:
Materiał gruntowy Do wykonania ścian oporowych zbrojonych geosyntetykami najczęściej stosuje się grunty mineralne rodzime, niespoiste lub mało spoiste, bez domieszek organicznych. Grunty te muszą się łatwo zagęszczać, uzyskując przez to wysokie parametry wytrzymałościowe. W wyjątkowych sytuacjach np. do wykonania konstrukcji kategorii geotechnicznej I możemy stosować również grunty spoiste. Materiał gruntowy do wykonania konstrukcji zbrojonych powinien charakteryzować się: a) właściwym uziarnieniem umożliwiającym łatwe zagęszczenie nie więcej niż 15% wagowo ziaren o średnicy d 0,05mm (z uwagi na wysadzinowość), nie powinien zawierać ziaren o średnicy większej niż 150mm, w przypadku obciążeń dynamicznych udział ziaren o średnicy d 100mm nie powinien przekraczać 25% wagowo b) również wskaźnikiem różnoziarnistości: dla konstrukcji kategorii I i II C u 3 dla konstrukcji kategorii III C u 5 c) odpowiednią wodoprzepuszczalnością, uniemożliwiającą gromadzenie się wody poza lub w korpusie konstrukcji (współczynnik filtracji nie powinien być mniejszy niż k= 10-5 m/s d) brakiem zanieczyszczeń chemicznych i związków rozpuszczalnych mających szkodliwy wpływ na wytrzymałość i trwałość zbrojenia. Zasadnicze znaczenie ma wartość wskaźnika ph. Gdy ph mieści się przedziale od 4 do 9 grunty możemy uznać za nie szkodliwe dla zbrojenia.
Materiały geosyntetyczne Wyboru rodzaju gatunku materiału należy dokonać w zależności od jego przeznaczenia oraz od wymaganych właściwości mechanicznych, odporności na uszkodzenia podczas wbudowywania, tarcia po gruncie, odporności na czynniki atmosferyczne, chemiczne, parametrów hydraulicznych. Dokonując wyboru geosyntetyków należy wyznaczyć: wartość.charakterystyczna wytrzymałości.krótkotrwałej zbrojenia na.rozciąganie F o,k, (określa się na podstawie wytrzymałości na rozciąganie deklarowanej przez producenta) F o,k F o F o wartość średnia wytrzymałości, Δ odchyłka wartość charakterystyczna wytrzymałości długotrwałej zbrojenia na rozciąganie - F k, gdzie: F k A F o,k 1 A2 A3 A4 A 1 współczynnik uwzględniający spadek wytrzymałości na skutek pełzania w projektowym okresie użytkowania konstrukcji, A 2 współczynnik uwzględniający spadek wytrzymałości zbrojenia na skutek uszkodzeń w transporcie i przy wbudowaniu, A 3 współczynnik uwzględniający spadek wytrzymałości zbrojenia na skutek połączeń, A 4 współczynnik uwzględniający spadek wytrzymałości zbrojenia na skutek działania czynników środowiskowych.
A 3 = 1,0 - przy braku połączeń A 4 = 1,0 - dla 4 < ph < 9
Rozstaw zbrojenia w ścianie oporowej Maksymalny rozstaw nie powinien przekraczać wartości: 1,0m w przypadku konstrukcji osłonowych sztywnych, 0,7m w pozostałych przypadkach, H/4, gdzie H jest wysokością konstrukcji W celu zapewnienia zbrojeniu dostatecznego zakotwienia w gruncie długość zbrojenia (L) powinna spełniać warunek: PROJEKTOWANIE ZBROJENIA L 0,7H 2,5 m Warunki kształtowania zbrojenia w ścianie oporowej (rozkład prostokątny)