MECHANIKA GRUNTÓW

ĆWICZENIE PROJEKTOWE Z POSADOWIENIA BEZPOŚREDNIEGO NR 1B

SPIS TREŚCI

1. Komentarz wyników otrzymanych w programie STOPA

1. Projektowanie z uwzględnieniem warunków posadowienia na gruncie niespoistym

1.2 Wyniki projektowania z programu STOPA

1.3 Porównanie i wnioski

2. Analiza funkcji wybranej zmiennej

2.1 Określenie wyboru zmiennych

2.2 Zestawienie tablic wartości otrzymanych w programie STOPA

2.3 Porównania i wnioski

1. Komentarz wyników otrzymanych w programie STOPA.

1. Projektowanie z uwzględnieniem warunków posadowienia na gruncie niespoistym.

Poddaję analizie komputerowej przykład z pierwszej części projektowania posadowienia bezpośredniego dla zadanej ławy fundamentowej posadowionej na gruncie niespoistym.

Analiza komputerowa ma na celu porównanie wartości otrzymanych dla pierwszej warstwy, którą w niniejszym przykładzie stanowią trzy połączone warstwy PdH, Gp i Pd, na którym ustalono rzeczywisty poziom posadowienia.

Aby móc przyjąć dla połączonych warstw 1,2 i 3 gęstość objętościową jak dla piasku drobnego, dla którego podany był stopień zagęszczenia, należało zwiększyć miąższość warstwy zastępczej w celu rekompensaty wynikającej z przyjęcia innej, gęstości oraz przyjąć odpowiedni poziom posadowienia. Głębokość posadowienia wyznaczono z następującej zależności:

0,7*2,20+0,3*1,55=2,005;

miąższość Gp * gęstość obj. Gp + miąższość PdH * gęstość obj. PdH = 2,005

2,005=1,65*D;

2,005= gęstość obj. Pd * miąższość zastępcza połączonych warstw PdH i Gp (głębokość posadowienia)

D=D_min=1,22m

głębokość posadowienia

Uwzględniono wartości charakterystyczne parametrów geotechnicznych. Wynika to z potrzeby uwzględnienia współczynnika korekcyjnego 0,75*0,81=0,61 dla analizowanej ławy fundamentowej posadowionej na gruncie niespoistym.

Dla tak przyjętych wartości okazało się, że przyjęte wymiary fundamentu B=2,00m i h=0,4m są przyjęte poprawnie, jest spełniony warunek nośności.

1.3 Porównania i wnioski

Celem projektu jest obliczenie wymiarów ławy fundamentowej, naprężeń krawędziowych, obliczeniowego oporu podłoża w poziomie posadowienia i na styku pierwszej i drugiej warstwy oraz osiadań całkowitych ławy fundamentowej za pomocą programu komputerowego STOPA

Porównanie wielkości otrzymanych na podstawie pierwszej części projektu z otrzymanymi na podstawie obliczeń komputerowych.

Posadowienie bezpośrednie
		część 1A			część 1B
opory graniczne dla zaprojektowanego wymiaru ławy fundamentowej
opór graniczny w poziomie posadowienia
235,9kPa*2,0m*1,0m=		0,47 MN			0,47 MN
opór graniczny na styku 1 i 2 warstwy
391,7kPa*2,5m*1,0m=		0,98 MN			0,82MN
naprężenia całkowite w poziomie posadowienia (od obciążenia obliczeniowego)
		224,4kPa			220,0kPa
osiadanie fundamentu
do czasu zakończenia budowy
		0,91cm			0,83cm
całkowite
		1,31 cm			1,24 cm
przyjęta szerokość ławy fundamentowej
					z optymalizacji
		2,0m			1,94m

Wartości oporu granicznego w poziomie posadowienia, na styku 1 i 2 warstwy i całkowitych naprężeń w poziomie posadowienia uzyskane na podstawie obliczeń ręcznych i komputerowych są porównywalne.

Wartości osiadań uzyskane obiema metodami różnią się nieznacznie. Można przyjąć, że różnica w osiadaniach całkowitych jak również różnica w osiadaniach zachodzących do czasu zakończenia budowy wynika z ograniczeń programowych. Mianowicie jako trzecia, ostatnia została wprowadzona do obliczeń warstwa iłu o niskim module ściśliwości w stosunku do warstwy zalegającej poniżej. Wyznaczona w części obliczeniowej głębokość z_max obejmowała również warstwę Ps zalegającą pomiędzy warstwami iłu. Wyznaczając przemieszczenia s przyjęto, że do chwili zakończenia procesu wznoszenia budowli zachodzi:

- dla warstw gruntów niespoistych oraz spoistych w stanie półzwartym (I_L<0,00)-100%,

- dla warstw gruntów spoistych w stanie gorszym niż półzwartym (I_L>0,00)-50%, stąd też wynikają różnice.

Warstwą decydującą o nośności okazała się warstwa Pd o I_D=0,38, określona jako warstwa 1 w obliczeniach komputerowych. Dla tej warstwy program sprawdził warunek I-go SG i ukazał w wynikach optymalizacji, że warstwa ta umożliwia poprawne dobranie minimalnego wymiaru fundamentu B= 1,94m. Wartość ta różni się nieznacznie od wymiaru przyjętego w obliczeniach ręcznych B=2,00m. Różnica ta wynika z celowego przyjęcia zaokrąglenia dziesiętnego wymiaru elementu konstrukcji zastosowanego w pierwszej części projektu.

Kształt fundamentu, niezmienność charakteru i wielkości obciążenia oraz warunków gruntowych w rozpatrywanym czasie tłumaczy stałą wartość naprężeń pod narożnikami fundamentu.

2. Analiza funkcji wybranej zmiennej.

2.1 Określenie wyboru zmiennych.

Parametry geotechniczne ustalono metodą B na podstawie rodzaju lub kategorii gruntu oraz stopnia zagęszczenia I_D lub stopnia plastyczności I_L.

W zależności od I_D zmieniają się wartości Ф_u⁽ⁿ⁾, M_o⁽ⁿ⁾ , E_o⁽ⁿ⁾ i ρ⁽ⁿ⁾ gruntów dla gruntów niespoistych oraz w zależności od I_L zmieniają się wartości Ф_u⁽ⁿ⁾, M_o⁽ⁿ⁾, E_o⁽ⁿ⁾,ρ⁽ⁿ⁾ czy c_u⁽ⁿ⁾ dla gruntów spoistych.

Poddaję analizie zmienne: gęstość objętościową oraz kąt tarcia wewnętrznego, moduł ściśliwości pierwotnej warstwy pierwszej- piasku drobnego.

Celem analizy jest pokazanie, jaki wpływ na nośność fundamentu mają zmiany gęstości objętościowej oraz kąta tarcia wewnętrznego, modułu ściśliwości pierwotnej.

2.3 Porównania i wnioski

Gęstość objętościowa i kąt tarcia wewnętrznego.

Przyjmując stałą wartości siły pionowej działającej na fundament Nr=396kN, stałej wysokości h=0,4m i długości ławy fundamentowej B=1m, zmienia się gęstość objętościowa.

Zmienna ma decydujący wpływ na nośność fundamentu. Zwiększenie gęstości o
1,00 kN/m³ powoduje zmniejszenie wymiaru fundamentu o 0,08m. Zwiększenie gęstości nie ma wpływu na nośność gruntu, naprężenia czy osiadanie, wraz ze zwiększeniem gęstości objętościowej maleją wymiary fundamentu, poprzez co wymienione wyżej cechy są stałe.

Większe znaczenie od gęstości objętościowej gruntu ma kąt tarcia wewnętrznego, który ma znaczny wpływ na wymiary fundamentu. Zwiększenie kąta tarcia o 3,6º powoduje zmniejszeniu szerokości ławy o 58cm. Wraz ze wzrostem kąta tarcia rosną naprężenia średnie pod fundamentem oraz osiadanie co jest ściśle związane ze zmniejszeniem wymiarów ławy fundamentowej. Prawidłowe określenie tej zmiennej ma podstawowe znaczenie.

Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej.

Przyjmując stałą wartości siły pionowej działającej na fundament Nr=396kN, stałej wysokości h=0,4m i długości ławy fundamentowej B=1m, zmienia się moduł ściśliwości pierwotnej.

Zmienna ta ma wpływ odwrotnie proporcjonalny na wielkość osiadania. Z analizy wynika, że zmiana wartości M_o⁽ⁿ⁾ o 104,00MPa wpływa na osiadanie fundamentu, które ze wzrostem wartości czynnika o przedstawioną wartość maleje o 0,40cm. Zmiana modułu ściśliwości pierwotnej sama w sobie nie wpływa na wymiary fundamentu, opór i naprężenia. Lecz trzeba pamiętać, że ze zmianą M_o⁽ⁿ⁾ zmienia się I_D, która prowadzi do zmiany gęstości gruntu i kąta tarcia wewnętrznego, na podstawie których wyznaczane są opisywane wielkości. W danej analizie I_D, gęstość warstwy i kąt tarcia mają stałą wartość, co tłumaczy stałą wartość szerokości ławy fundamentowej, oporu granicznego gruntu i naprężeń średnich.

4

---