Posadowienie
obiektów budowlanych

GRUNTY BUDOWLANE

Na podstawie:
Michalak H., Pyrak S.: DOMY JEDNORODZINNE konstruowanie i obliczanie. Arkady, Warszawa

2004
Wiłun Z.: Zarys geotechniki. WKŁ, Warszawa 1976, 2005
Myślińska E. 2001. Laboratoryjne badania gruntów. PWN, Warszawa 1998

DEFINICJA

Grunty budowlane

są to utwory

geologiczne

zewnętrznej warstwy

skorupy ziemskiej,

 znajdujące się w zasięgu obciążeń

od obiektów budowlanych lub

 używane do wykonania budowli
ziemnych (zapór, nasypów itp.).

Zasięg ten przyjmuje się do takiej głębokości,

gdzie naprężenia od obciążenia obiektem

budowlanym osiągają wartość 30% naprężeń

pierwotnych w podłożu gruntowym.

PODZIAŁ GRUNTÓW BUDOWLANYCH

ROZRÓŻNIA SIĘ GRUNTY:

NATURALNE

- powstałe w wyniku procesów

geologicznych i

ANTROPOGENICZNE

- utworzone jako grunty

nasypowe z produktów gospodarczej lub
przemysłowej działalności człowieka.

Grunty naturalne dzieli się na:

RODZIME

- (skaliste, nieskaliste, mineralne,

organiczne), powstałe w miejscu

zalegania w wyniku procesów

geologicznych (wietrzenia, sedymentacji
w środowisku wodnym itp.),

NASYPOWE

- (mineralne i organiczne

).

Grunty skaliste, zwłaszcza lite, są dobrym podłożem
fundamentowym.

PODZIAŁ GRUNTÓW BUDOWLANYCH

PODŁOŻEM FUNDAMENTÓW SĄ NAJCZĘŚCIEJ
GRUNTY MINERALNE RODZIME.

Ze względu na uziarnienie dzieli się je na:

- kamieniste

(ponad 50% ziarn o średnicy > 40 mm),

- gruboziarniste

(ponad 10% ziarn o średnicy > 2 mm),

- drobnoziarniste

(mniej niż 10% ziarn o średnicy > 2 mm).

Ze względu na ich pochodzenie rozróżnia się grunty:

- zwietrzelinowe

(gliny zwietrzelinowe, zwietrzeliny kamieniste),

- osadzone w wodzie

(rzeczne, jeziorne, morskie, zastoiskowe),

- akumulacji lodowcowej

(piaski i żwiry zwałowe, gliny zwałowe,

iły warwowe - warstwowe),

- eoliczne

– nawiane przez wiatr (piaski wydmowe, lessy).

GRUNTY RODZIME ORGANICZNE

Grunty rodzime organiczne

na ogół

nie stanowią

nośnego podłoża gruntowego

i nie nadają się do

posadowienia na nich obiektów budowlanych.

Grunty organiczne nieskaliste dzieli się, w
zależności od zawartości części organicznych,
na

:

-

próchnicze

: piaski i pyły próchnicze

(2 - 5 % części organicznych),
- namuły (5 - 30% części organicznych),
-

torfy

(powyżej 30% części organicznych).

Do gruntów organicznych skalistych zalicza się
złoża węgla brunatnego i kamiennego.

GRUNTY NASYPOWE

GRUNTY NASYPOWE

powstały w wyniku działalności człowieka

wykonującego budowle ziemne, zwałowiska czy wysypiska.
Grunty takie dzieli się na :

-

nie budowlane

(nie kontrolowane) oraz

-budowlane

(kwalifikowane) wykonane specjalnie

do celów posadowienia fundamentów lub podłoża

drogowego.

PRZYDATNOŚĆ NASYPÓW do posadowienia fundamentów obiektu

budowlanego zależy głównie od

-

rodzaju gruntów

występujących w nasypie i

-możliwości ich zagęszczenia

.

Nasypy z gruntów organicznych

nie nadają się do

bezpośredniego posadowienia żadnych obiektów

budowlanych

.

PARAMERTY GEOTECHNICZNE

GRUNTÓW

Budowa gruntu

PARAMERTY GEOTECHNICZNE

GRUNTÓW

Przydatność gruntów rodzimych mineralnych

do

celów posadowienia fundamentów zależy od wielu cech

(

parametrów geotechnicznych

), które odnosi się do

dwóch podstawowych rodzajów gruntów rodzimych

mineralnych:

NIESPOISTYCH (SYPKICH) i SPOISTYCH

Grunty niespoiste różnią się:

- uziarnieniem,
- zagęszczeniem i
- wilgotnością

.

Grunty spoiste różnią się:

- uziarnieniem,
- spoistością i
- stanem.

PARAMERTY GRUNTÓW

NIESPOISTYCH

*)Piasek pylasty po wyschnięciu tworzy lekko spojone grudki,
które rozsypują się między palcami przy podnoszeniu.

Rodzaje gruntu niespoistego w zależności od
uziarnienia i zawartości poszczególnych frakcji (wg
PN-88/B-04481)

Nazwa gruntu

Zawartość frakcji

> 2 mm

> 0,5

mm

> 0,25

mm

Żwir

> 50%

-

-

Pospółka

5% ÷ 10%

> 50%

-

Piasek
gruboziarnisty

< 10%

> 50%

-

Piasek
średnioziarnisty

< 10%

< 50%

> 50%

Piasek
drobnoziarnisty

< 10%

< 50%

< 50%

Piasek pylasty*

< 10%

< 50%

< 50%

CECHY GRUNTU NIESPOISTEGO

Porowatość -

stosunek objętości porów do

całkowitej objętości gruntu

n = V

p

: V

Wskaźnik porowatości -

stosunek objętości

porów do objętości szkieletu

e = V

p

: V

s

CECHY GRUNTU NIESPOISTEGO

W miarę zagęszczania gruntów
niespoistych zmianie ulega objętość
porów, a zatem
i wskaźnik porowatości

e = V

p

:V

s

a — objętość piasku najbardziej luźnego,
b — objętość w naturze,
c — objętość piasku najbardziej
zagęszczonego

CECHY GRUNTU NIESPOISTEGO

Możliwe zmiany wskaźnika

porowatości opisuje

parametr zwany

STOPNIEM ZAGĘSZCZENIA

(tylko dla gruntów sypkich)

–

I

D

= ( e

max

– e ) : ( e

max

– e

min

)

gdzie:

e

max

-

wskaźnik porowatości gr. luźno usypanego

e

- wskaźnik porowatości gr. w stanie naturalnym

e

min

- wskaźnik porowatości gr. zagęszczonego maksymalnie

I

D

gruntu luźno usypanego jest równy

0

(ponieważ e = e

max

)

.

I

D

gruntu zagęszczonego maksymalnie jest równy

1

(ponieważ e = e

min

)

.

Stopień zagęszczenia

W zależności od stopnia zagęszczenia I

D

,

wyrażającego w pewnym stopniu porowatość
gruntu, rozróżnia się

stany gruntów niespoistych:



luźny

I

D

≤ 0,33,



średnio zagęszczony0,33 <

I

D

≤ 0,67,



zagęszczony

0,67 <

I

D

≤ 0,80,



bardzo zagęszczony

I

D

> 0,80.

Stopień wilgotności

W zależności od stopnia wilgotności S

r

,

(stosunek objętości wody w gruncie do
objętości porów) rozróżnia się grunt
niespoisty:

-

mało wilgotny

S

r

≤

0,4 ,

- wilgotny 0,4 < S

r

≤ 0,8 ,

- nawodniony (mokry) 0,8 < S

r

≤

1,0 .

GRUNTY SPOISTE

Trójkąt
FERETA

CECHY GRUNTU SPOISTEGO

Wilgotność naturalna w

n

– stosunek masy wody w

próbce do masy próbki suchej wyrażony w %.

Granica skurczalności w

s

– wilgotność w %, przy której

grunt pomimo dalszego suszenia nie zmienia objętości i
jednocześnie zmienia barwę na jaśniejszą.

Granica plastyczności w

P

– wilgotność w %, jaką ma

grunt, gdy przy kolejnym wałeczkowaniu wałeczek pęka
po osiągnięciu średnicy 3 mm.

Granica płynności w

L

– wilgotność w %,

jaką ma masa gruntowa umieszczona w
aparacie Casagrande’a, gdy wykonana
w niej bruzda zlewa się przy 25 uderzeniu
miseczki o podstawę na długości 10 mm
i wysokości 1 mm

Źródło:
www.itb.pl/ue-przedsieb/middle.htm

CECHY GRUNTU SPOISTEGO

Badanie wałeczkowania

Uformowana kulka z gruntu

Wałeczek o średnicy 3mm

Wałeczek spękany podłużnie

Wałeczek spękany poprzecznie

CECHY GRUNTU SPOISTEGO

Wskaźnik plastyczności

I

P

=

w

L

–

w

P

%

w

L

- granica płynności, %

w

P

- granica plastyczności, %

Wskaźnik ten wskazuje ile wody wchłania grunt przy
przejściu ze stanu półzwartego w płynny tj. zakres
wilgotności, w których grunt ma właściwości plastyczne.

Grunty spoiste dzieli się wg

wskaźnika

plastyczności I

P

na

:

– mało spoiste

1 <

I

P

≤ 10,

– średnio spoiste 10 <

I

P

≤ 20,

– zwięzło spoiste 20 <

I

P

≤ 30,

– bardzo spoiste

I

P

> 30.

GRUNTY SPOISTE - podział

Stopień plastyczności

I

L

= ( w

n

–

w

P

) : ( w

L

–

w

P

)

w

n

– wilgotność naturalna, %

Wielkość ta określa stan plastyczności gruntu

od twardoplastycznego do płynnego

W zależności od stopnia plastyczności I

L

rozróżnia się następujące ich

stany

:

– zwarty

I

L

< 0,

– półzwarty

I

L

≤ 0,

– twardoplastyczny 0 <

I

L

≤ 0,25,

– plastyczny

0,25 <

I

L

≤ 0,50,

– miękkoplastyczny 0,50 <

I

L

≤ 1,00,

– płynny

I

L

> 1,00.

Badania makroskopowe

gruntów

PARAMETRY

GEOTECHNICZNE

Do

parametrów

geotechnicznych niezbędnych w

projektowaniu posadowienia budowli należą jeszcze

:

kąt tarcia wewnętrznego gruntu

Φ

u(n)

(niespoistego i

spoistego)

oraz

spójność

c

u(n)

gruntu spoistego i

Wartości charakterystyczne
-

kąta tarcia wewnętrznego

Φ

u(n)

gruntów oraz

-

spójności

c

u(n)

gruntów spoistych

można określić na podstawie wykresów

(wg normy PN-81/B-03020).

PARAMETRY

GEOTECHNICZNE

Schemat aparatu bezpośredniego ścinania:
1 – filtry, 2 – ramka górna i dolna, 3 - tłok

PARAMETRY

GEOTECHNICZNE

Grunt

spoist

y

Grunt

niespoisty

Wyniki badań wytrzymałościowych
wykonanych w aparacie bezpośredniego
ścinania

PARAMETRY

GEOTECHNICZNE

Zależność kąta tarcia wewnętrznego

Φ

u(n)

gruntów NIESPOISTYCH od stopnia

zagęszczenia

I

D

Zależność kąta tarcia wewnętrznego

Φ

u(n)

gruntów SPOISTYCH od

stopnia plastyczności

I

L

A

- grunty Spoiste morenowe skonsolidowane

B

- inne grunty spoiste skonsolidowane oraz

grunty morenowe nieskonsolidowane

C

- inne grunty spoiste nieskonsolidowane

D

- iły niezależnie od pochodzenia geologiczn.

PARAMETRY

GEOTECHNICZNE

Zależność spójności

c

u(n)

gruntów spoistych

od stopnia plastyczności

I

L(n)

(wg PN-81/B-03020)

PARAMETRY

GEOTECHNICZNE

Do

parametrów

geotechnicznych niezbędnych

w projektowaniu posadowienia budowli należą

również parametry odkształceniowe.

Ściśliwość gruntu oznacza zdolność do

zmniejszenia objętości pod wpływem obciążenia.

Parametry odkształceniowe

- moduły ściśliwości pierwotnej M

o

i wtórnej M,

(badanie w edometrze)

M

o

= Δσ

/

ε

(przyrost obciążenia jednostkowego do odkształcenia jednostkowego

ε

=

Δh/h

)

-

moduły

odkształcenia ogólnego pierwotnego E

o

i
wtórnego E

(badanie bez ograniczenia bocznego).

PARAMETRY

GEOTECHNICZNE

Krzywa ściśliwości i

odprężenia gruntu

1 - Krzywa ściśliwości pierwotnej
2 - Krzywa odprężenia
3 – Krzywa ściśliwości wtórnej

Schemat edometru
wg Z. Wiłuna

1 – Filtr dolny
2 - Pierścień
3 – Grunt
4 – Filtr górny
5 – Rama
6 - Czujnik

Badania makroskopowe

gruntów

Próba rozmakania wymaga pobrania
próbki gruntu spoistego o średnicy
15÷20 mm i wysuszenia jej do stałej
masy w temperaturze 105÷110°C.

Wysuszoną grudkę gruntu umieszcza
się na siatce o oczkach kwadratowych 5
mm i zanurza całkowicie w wodzie.

Rodzaj gruntu określa się wg czasu
rozmakania liczonego od chwili
zanurzenia w wodzie do chwili
przeniknięcia gruntu przez siatkę w
wyniku rozmoknięcia.

Dokumentacja geotechniczna

Przekrój geotechniczny- przykład

Dokumentacja geotechniczna