sciaga fundy, BUDOWNICTWO, Fundamenty, Fundamentowanie i Mechanika Gruntów, fundamenty


Definicja fundamentu- dolna część konstrukcji fundamentu, przekazująca obciążenia z konstrukcji na podłoże w taki sposób, aby układ konstrukcyjny był stateczny.

Prawidłowa współpraca fundamentu z podłożem

-nośność układu fundament- podłoże nie jest przekroczona

-różnice w osiadaniach nie mogą spowodować powstania dodatkowych sił

-fundament zabezpieczony przed zniszczeniem

Nośność układu nie będzie przekroczona jeśli:

-fundament jest dostatecznie wytrzymały

- fundament nie będzie doznawał przemieszczeń większych niż te, które spowodują utratę stateczności konstrukcji.

Klasyfikacja fundamentów

1.ze względu na sposób przekazywania obciążeń (bezpośrednie i pośrednie)

2.głębokość posadowienia (płytkie i głębokie)

3.kształt- geomateria (ławy i stopy, ruszty, płyty blokowe, skrzynie)

4.stopień sztywności- sztywność całego ustroju (sztywne, sprężyste i wiotkie)

sztywne nie odkształcają się

sprężyste (belki, płyty) stan naprężeń zależy od promieni powstających krzywizn

EI = M*ρ

EI- sztywność przekroju na zginanie

M- moment zginający w danym przekroju belki (ławy)

ρ- promień krzywizny

Ocena sztywności fundamentu wg. Gorbunowa- Posadowa

dla ławy L:B>=7 wskaźnik sztywności poprzecznej wysokości

tp= [3Π(1-ν02)E0BS]/ [ρ(1-ν02)E0h3]

E0, ν0- moduł sprężystości, wskaźnik Poissona dla betonu lub żelbetu

E0, ν0-dla gruntu, moduł odkształcenia (MPa) i wskaźnik Poissona (-)

B- szerokość ławy

h- wysokość ławy

sztywna tp<1 poprzecznie

tp>1 pracuje przestrzennie

tp>10 wiotka

wskaźnik sztywności w kierunku podłużnym

tτ = [Π*E0BL3]/ [16(1-ν02)ED*Ip]

Ip- moment bezwładności przekroju poprzecznego

Sztywna podłużnie

tτ<=0,5 lub 0,5<= tτ<=1

i α= L:B<20

Ławy sprężyste pracujące jako belki dzieli się na:

-belki krótkie o skończonej sztywności i długości

-belki długie- nieskończenie długie i ograniczone jednostronnie

Belka długa: LX = wzór

λ = L/2*LX β = β/2*LX

TEST

Belka długa jeśli:

0,01<β<0,15 i λ>1,0

0,15<β<=0,3 i λ>2,0

0,3<β<=0,5 i λ>3,5

Modele obliczeniowe fundamentu

-sztywne

-wiotkie

-sprężyste

Kryteria sztywności fundamentu

Fundamenty sztywne:

-nie odkształcają się

-mogą tylko ulegać przemieszczeniom

-wszystkie elementy takiego fundamentu pracują na ściskanie

-opór gruntu pod fundamentami sztywnymi jest zbliżony do liniowego (mogą być sztywne w jednym kierunku np.ławy)

Fundamenty sprezyste

-stopy fundamentowe o dużej wysokości i ławy sztywne w kierunku poprzecznym

-ławy fundamentowe obciążone w sposób ciągły i posadowione na mało ściśliwym podłożu

-fundamenty blokowe

-ławy fundamentowe obciążone siłami skupionymi o równym rozstawie, gdy nie występują w nich znaczniejsze momenty zginające

Fundamenty wiotkie- pracują na zginanie, odpór gruntu pod tym fundamentem jest krzywoliniowy i proporcjonalny do obciążenia

Modele obliczeniowe podłoża budowlanego

1.Model podłoża sztywnego

Cechą modelu podłoża sztywnego jest liniowy odpór gruntu

W oparciu o model podłoża sztywnego oblicza się:

-stopy, fundamenty blokowe, fundamenty skrzyniowe

-ławy obciążone w sposób ciągły, posadowione na gruntach jednorodnych

Prawidłowe zaprojektowanie konstrukcji obiektu to ocena współpracy:

-brak współpracy- konstrukcje statycznie wyznaczalne

-sprężysty- wielkość sił na konstrukcje zależy od przemieszczenia fundamentu

-połączenie sztywne- ograniczenia w odkształceniach układu

Modele podłoża sprężystego:

Winklera- Zimmermana jednoparametrowy (1867)

ϕ(Z,X) = C * u1 (X,Z)

C = Δq/Δu1

Ośrodek opisujący tylko jeden parametr- współczynnik podatności podłoża.

Założenia modelu Winklera:

1Obciążenia wywierane przez fundament przejmują tylko te sprężyny, które znajdują się pod podstawą fundamentu i są obciążone bezpośrednio

2Wartość odkształcenia w dowolnym punkcie jest liniowo zależna od nacisku w tym punkcie

3Nacisk w określonym punkcie podłoża wywołuje odkształcenia tylko w tym punkcie

4Zakłada się, że fundament jest powiązany na stałe z podłożem, podłoże nie przenosi naprężeń rozciągających

5W obliczeniach nie uwzględnia się tarcia w płaszczyźnie styku fundamentu z gruntem

Metody wyznaczania parametrów modelu:

Wzory Koglera- Scheidiga

stopy kwadratowe i kołowe

C = (2,67÷2,50)E0/(-B)

E0- moduł sprężystości podłoża

belki fundamentowe

C = (1,45÷1,25)E0/(-B)

Wartości współczynników podatności podłoża C:

Metoda Gorbanowa- Posadowa

C = E0/[(L-V0)*ωB]

b- szerokość lub średnica fundamentu

Grubość warstwy sprężystej do 1m- wtedy układ bardzo dobrze funkcjonuje.

1.Czynniki wpływające na wybór sposobu posadowienia fundamentu:

a)warunki gruntowe

b)warunki wodne

c)rodzaj i charakterystyka konstrukcji projektowanego obiektu

d)wykonawstwo robót

2.Czynnikiwpływające na ustalenie głębokości posadowienia fundamentu:

a)głębokość przemarzania

b)głębokość posadowienia fundamentów sąsiednich

c)warunki eksploatacji

1.a)Podział podłoża na:

*nośne- twardoplastyczne grunty spoiste, średnio zagęszczone gr. niespoiste (korzystne parametry wytrzymałościowe i odkształceniowe)

*pośredniej wytrzymałości

*słabonośne grunty spoiste Cu< 10kPa, Φ< 100, niespoiste- stany luźne (piaski muszą być nawodnione), grunty o wyraźnej makrostrukturze- lessy, wszystkie grunty organiczne

Charakterystyczne kategorie budowy podłoża

-wytrzymałość podłoża zwiększa się z głębokością- o sposobie posadowienia decyduje: wielkość obciążeń, warunki wodne i eksploatacyjne, przegubowe podparcie fundamentu

-w podłożu w strefie 3B znajduje się warstwa słabonośna, płytkie posadowienia, lekka konstrukcja statycznie wyznaczalna. Podparcie jako zamocowanie

-w całej strefie 3B podłoże słabonośne- duża sztywność całej budowli, wieńce żelbetowe, posadowienie pośrednie.

1.b) Oddziaływanie wody gruntowej na:

fundament

grunt w podłożu

wykonawstwo robót

Ocena warunków wodnych:

poziom i charakter wód gruntowych (wody o swobodnym zwierciadle i wody zawieszone)

wody zawieszone- są niebezpieczne, pojawiają się sezonowo

wielkość ciśnienia hydrostatycznego (szczególnie dotyczy to robót fundamentowych)

agresywność wód w stosunku do beton

Wpływ głębokości posadowienia fundamentów pośrednich:

przegłębienie 0,5 m- odcinkowa i naprzemienna wymiana podłoża

przegłębienie 0,5 -1,0 m- ścianki szczelne

przegłębienia więcej niż 1,0 m- ścianki szczelne lub odejście z fundamentem

Fundamenty bezpośrednie.

Dobrze zaprojektowany fundament spełnia następujące warunki:

1.Stateczności

2.Wytrzymałości

3.Specjalne, wynikające z rodzaju projektowanej budowli

Obciążenia: zasadnicze, dodatkowe, wyjątkowe

1. Obciążenia stałe- wynikają z ciężaru własnego konstrukcji

2. Obciążenia użytkowe- od sprzętów (meble)

3. Obciążenia wyjątkowa

σmax/σmin <= 1,3 - konstrukcja wrażliwa na nierównomierne osiadanie

σmax/σmin <= 3,0 - grunty małościeśliwe, konstrukcja mało wrażliwa na nierów. osiadanie

σmax/σmin <= 2,0 - warunki pośredni

Budowle melioracyjne, jazy, zastawki itd. muszą być na ten warunek sprawdzone

* przesuw w płaszczyźnie kontaktu fundament- podłoże

0x01 graphic

*ścięci poniżej podstawy fundamentu

0x01 graphic

F- powierzchnia podstawy fundamentu

a- siła adhezji

f- wsp. tarcia fundamentu o podłoże (najczęściej przyjmuje się 1,25)

Cu- spójność gruntu

φu- kąt tarcia wewnętrznego

Jeśli warunek na przesuw nie jest spełniony to:

zwiększyć składową G

wykonać fundament blokowy (fundament blokowy- równe są trzy wymiary)

zaprojektować na palach

Warunek na obrót sprawdzamy zawsze, gdy sprawdzamy warunek na przesuw.

Sprawdzenie warunku na obrót:

-kluczowym zagadnieniem jest bardzo dobra dokumentacja geotechniczna, która pozwoli zlokalizować położenie środka obrotu.

FUNDAMENTY POŚREDNIE

Fundamenty na palach

zasady stosowania: podłoże słabonośne, nośne warstwy podłoża na większej głębokości

duża mechnizacja robót, małe ilości robót ziemnych

1. klasyfikacja pali

sposób przekazywania obciążeń na podłoże

materiał pala

wykonawstwo robót

ze względu na średnicę

ze względu na długość

Podział ze względu na sposób przekazywania obciążeń

pale stopowe- przekazujące obciążenia tylko przez podstawę pala

pale zawieszone- - przekazują obciążenia tylko przez pobocznicę (schemat rzadko spotykany)

pale pośrednie-przekazują obciążenia przez podstawę i pobocznicę

pale obciążone siłami poziomymi

pale wyciągane

Zjawisko tarcia negatywnego- dodatkowe obciążenia pala w skutek osiadania gruntów otaczających pal (osiadają grunty organiczne dodatkowo obciążone, świeże nasypy)

Podział pali ze względu na materiał:

pale drewniane (dąb, sosna; najsłabsze)

pale stalowe- najczęściej pale rurowe np. połączone (zespawane) dwa ceowniki

pale betonowe

pale żelbetowe- najczęściej stosowane

Podział pali ze względu na wykonawstwo robót:

pale gotowe wbijane: drewniane, prefabrykowane, żelbetowe, stalowe, Hennebiga, Considera

pale (żelbetowe) betonowane na miejscu w otworach wierconych: Strausa, Wolfsholza, Lorenza, Contractor

pale betonowane na miejscu w otworach wybijanych: Vibro, Franki, Reymond, Simolex, Compressol

pale wtłaczane: Mega, Spencer, White Prentis

pale zawiercone: CFA

pale dużych średnic: Benoto, Saltzgitler, Kujawa 2

Do pali dużych średnic zalicz się Barety- wykonywane w zawiesinie bentonitowej

Pale wbijane

pale drewniane:

zalety: lekkie, odporne na korozję pod warunkiem stałego przebywania poniżej ZWG

wady: mała nośność na siły poziome, łatwo ulegają zniekształceniu przy wbijaniu

Drewno sosnowe lub dębowe: l = 3,0 m φ20 cm

l = 4,0 ÷6,0 m φ25 cm

pale żelbetowe

zalety: pewność geometrii pala po wbiciu, przenosi znaczne siły poziome, mały koszt przy duzej liczbie pali

wady: stosunkowo ciężkie, trudności z przewiezieniem na plac budowy

Sprzęt do wbijania pali: młoty wolno- opadowe, szybko- bijące i wibro młoty.

Zasada trudności we wbijaniu, mała wysokość spadu młota- duża liczba uderzeń.

Pale betonowe na miejscu w otworze wybijanym:

Franki, Vibro- zalety: duża nośność 700 kN, ze wzgl na poszerzenie stopy proste wykonawstwo, pale mogą być pochylone do 200. Wady: znaczne wstrząsy, łatwość wybicia korka, możliwość zniszczenia zbrojenia

Compressol- na budowie Mostu Poniatowskiego w Warszawie

Simplex- wbijana rura z butem stalowym- stożkowym

Raymonda- gilza stalowa rozparta

Pale wtłaczane:

Mega, Spencer- wtłaczane odcinkowo, za pomoca prasy hydraulicznej. Zalety: nie powoduje wstrząsów, mogą być stosowane w pomieszczeniach piwnicznych

Pale dużych srednic:

Benoto 1955r

Zasady wymiarowania rusztów palowych (Norma: „Pale i fundamenty na palach”)

  1. 1Rozmieszczenie pala pod fundamentem

2Wyznaczenie liczby pali

3Ustalenie schematu podparcia pali w fundamencie i podłożu

4Wyznaczenie sił w palach

5Wyznaczenie nośności pala pojedyńczego

6Wzory teoretyczno- empiryczne

7Wzory dynamiczne

8Wyznaczenie nośności grupy pali

9Obliczenie spodziewanych osiadań rusztu palowego

10Sprawdzenie nośności pala w terenie - próbne obciążenia

Ad.1.

- odległość pomiędzy palami

a>=3d grunty niespoiste

a>=3,5 grunty spoiste

- odległość od lica fundamentu

a'>0,5 m lub a'>1,5d

d- średnica pala

Ad.2.

Pz = N*n

N = Pz/N

Pz - objętość tzw. bryły naprężeń pod fundamentem

N - przewidywana nośność pala projektowanego

Ad.3.

Ustalenie schematu podparcia pali:

- teoretyczne sposoby poparcia rusztu palowego - podparcie wpięte i przegubowe

- minimalne zagłębienie pala w gruncie nośnym: 1,0 m - grunty niespoiste zagęszczone, grunty spoiste zwarte

Schemat podparcia zależy od głębokości wprowadzenia stopy pala w grunt nośny

2,0 m - grunty niespoiste średniozagęszczone, gr spoiste półzwarte i twardoplastyczne

- pal zagłębiony na grunt nośny 3,5 m przegubowo podparty. Punkt podparcia: 2/3 długości wbicia

- pal zagłębiony w grunt nośny więcej niż 3,5 m jest utwierdzony. Punkt podparcia 2,5 m od stropu warstwy nośnej.

Ad.4.

Wyznaczenie sił w palach:

- wypadkowa obciażenia zewnętrznego powinna pokryć się z osia ciężkości układu palowego

Pz = 0x01 graphic

Ad.5.

Wyznaczenie nosności pala pojedyńczego

5.1. Wzory teoretyczno empiryczne

pal wciskany:

Nt= p.+Ns=Sp*q(r)*Ap+ΣSsi*ti(r)*Asi

pal wciągany: Nw = ΣSiw*ti(r)*Asi

Np - nośność podstawy

Ns - nośność pobocznicy

W których:

q(r) - jednostkowa obliczeniowa wytrzymałość gruntu pod podstawa pala

ti(r) - jednostkowa obliczeniowa wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy pala w obrębie warstwy „i”

Sp,Si,Sw - współczynniki technologiczne

Warunki stosowania wzorów dynamicznych:

P=Nc/Nd - współczynnik cechowania wyznaczony co najmniej na trzech budowach- na tych samych polach i tym samym sprzęcie

Wyznaczenie nośności grupy pali

Nośność pali równa się sumie nośności pali pojedyńczych jeśli:

Nośność grupy pali wbijanych w piaski luźne:

- pale wbijane bez wpłukiwania, nośność grupy równa się sumie nośności pali pojedyńczych jeśli r>4D, 3D<r<4D zwiększa się nośność o 30%

Im pal dłuższy, tym powinny być większe odległości.

Nośność grupy pali wbijanych w gr sypkie:

m1<1 (gdy strefy zachodzą na siebie) wtedy gdy: r/R<2

m1=1 wtedy gdy: r/R>=2

R = 0x01 graphic

FUNDAMENTY NA STUDNIACH

1. Definicja- skrzynia z betonu, muru lub żelbetu

Elementy: płaszcz, nóż, dno, przegrody wewnętrzne, komory robocze

2. Zakres stosowania i ograniczenia:

3. Zalety:

4. Klasyfikacja:

5. Zasady rozmieszczenia studni:

6. Wymiarowanie studni

Potrzebna liczbę studni wyznacza się ze wzoru:

n = P/Ns

P- obciążenie studni

Ns- nośność studni pojedyńczej

Studnia pojedyńcza pracuje jak fundament bezpośredni ale na większych głębokościach.

6.2. Wymiarowanie płaszcz studni

- studnie prefabrykowane na montaż- podkładki 0,7H przy H:B= 1,5

- zginanie w płaszczyźnie pionowej- obciążenie siły parcia gruntów i wody

e = (γ*z*hw)*tg2(45-ϕw/2)

- obciążenie nad narożem, na wysokość równą grubości studni

- sprawdzenie na rozerwanie w przypadku zawieszenia się studni

n = 4*Q/(Π*d2*Ra)

Ra- wytrzymałość stali na rozciąganie

d- średnica wkładek

n- liczba wkładek

6.3. Wymiarowanie noży

7. Zagłębienie studni

Jeśli jest dobra dokumentacja i znamy poziom zwierciadła wody to wykonanie szalowania w przygotowanym wykopie należy wykonać do poziomu wody gruntowej aby do jak największej głębokości wykonać studnie na sucho.

Metody wykonywania studni:

W budownictwie do 4-5 kondygnacji stosuje się studnie prefabrykowane.

Wykopy fundamentowe.

1. Przygotowanie terenu pod wykopy- są 3 etapy:

Wykopy dzielimy na:

a) przygotowanie wykopu:

b) projekt techniczny- po otwarciu wykopu (wykop powinien być odebrany geotechnicznie)

2. Klasyfikacja wykopów:

Gdy wykopy są > 1,5 m należy je ubezpieczyć.

3. Pochylenie skarp:

iły, gr piaszczyste: 1:0,5 do 1:1 stan półzwarty

inne stany: 1:1 do 1:1,5

gr niespoiste 1:1 do 1:2

ZASADA: im krócej otwarty wykop, tym bardziej strome pochylenie skarpy.

4. Wymiarowanie

Wykonuje się tzw. szalowanie poziome i pionowe.

Szalowanie poziome- gr niespioste, mało wilgotne, luźne

Szalowanie pionowe- gr w innych stanach zawilgocenia i zagęszczenia.

Brusy- wymiarujemy jako belkę wolnopodpartą z dwoma wspornikami. Punkty podparcia są tam gdzie rozpory.

Kleszcz- wymiarujemy jako belkę ciągłą (np. odcinkami co 10 m).

Rozporę wymiarujemy jako słup osiowo- ściskany.

W projekcie technologicznym oprócz przygotowania wykopu ważną role spełniają 2 czynniki:

Metody obniżenia poziomu wody gruntowej:

  1. drenaż poziomy- we wszystkich warunkach geologicznych, odwodnienie trwałe

  2. met bezpośredniego pompowania

  3. drenaż pionowy

System klasyfikacyjny(dotyczy b i c)

Drenowanie systematyczne- odwadniamy nie obiekt budowlany, ale cały teren, dotyczy drenowania poziomego.

Drenowanie opaskowe- dotyczy najczęściej 1 obiektu, polega na tym, że drenaż poziomy i pionowy zakładamy wokół obiektu.

Drenaż czołowy i brzegowy- gdy obiekt jest przeszkodą wodną.

Drenowanie zupełne i niezupełne- gdy studnia będzie odstojnikiem, a dren jest w warstwie gr spoistych to jest wtedy drenowanie zupełne.

Wymiarowanie posiada 2 projekty:

  1. projekt obliczeniowy- policzenie krzywej depresji

projekt technologiczny- musi zawierać:

kolejność przeprowadzenia robót

sposób wykonania całego systemu

gdzie należy odprowadzić wody z odwodnienia

W robotach fundamentowych jest podstawowa zasada:

Zawsze zaczynamy głębienie wykopów pod fundamenty najgłębiej posadowione!

W przypadku drenażu poziomego są 3 możliwości:

do naturalnych zbiorników

do kanalizacji ogólnospławnej- rozwiązanie najbardziej kłopotliwe

wybudowanie pompowni i prowadzenie

Etapy wymiarowania:

1ustabilizowany poziom zwg i charakter wody gruntowej

2wskaźniki wodoprzepuszczalności gruntów (jest pare metod np. w laboratorium, wzorami empirycznymi)- należy zrobić próbne pompowanie

3z projektu technicznego budynku poziom posadowienia fundamentu i poziom projektowanych posadzek piwnic- występuje następująca reguła:w najniekorzystniejszym punkcie krzywa depresji musi znajdować się 0,5 m poniżej poziomu posadzek piwnic

Projekt:

1obliczyć promień zasięgu depresji

2obliczyć współrzędne krzywej depresji

3zwymiarować piaskownik jeśli jest zgoda na odprowadzenie wód do kanalizacji ogólnospławnej

4policzyć sąsiadowi osiadanie dodatkowe

Ad. a

Promień zasięgu depresji wg Sichardta:

R= 10s0x01 graphic

R= 3000s0x01 graphic

s- uzyskane odwodnienie (tzw. wymagany poziom odwodnienia)

k[m/d]

Prędkość przepływu- gr spoiste 0,15-0,20 m/s, gr niespoiste 0,30-0,35 m/s

Bezpośrednie pompowanie wody z wykopu- zakres stosowania:

-wody zawieszone

-wody zaskórne w gr spoistych przewarstwionych piaskami

Ograniczenia;

-nie należy stosować jeśli w podłożu występują płyty piaszczyste, piaski pylaste lub drobne

-możliwe skutki i występowanie efektu kurzawkowego i sufozji

-sprawdzenie wpływu odwodnienia na osiadanie obiektów istniejących

-zasada odwodnienia- budynki bardziej zagłębione powinny być wykonane i odwodnione w 1 kolejności

Rodzaje drenażu pionowego:

-studnie wiercone

-studnie wpłukiwane:

-bez obsypki

-z obsypką

-studnie płaskie przy ściankach Larssena

-studnie chłonne

Igłofiltry są znakomite gdy głębokości wody nie są duże, łatwo się je montuje (36- 80 mm- średnice igłofiltrów).



Wyszukiwarka