UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI ROK AKADEMICKI 2004/2005

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ I ŚRODOWISKA

ZAKŁAD GEOTECHNIKI I GEODEZJI

PROJEKT NR 2

POSADOWIENIE POŚREDNIE

Miłosz Kuśnierczak

Grupa 31

Zielona Góra 2005

1. Opis warunków gruntowych oraz zestawienie parametrów geotechnicznych podłoża.

1.1.Opis warunków geotechnicznych:

W wyniku przeprowadzonych badań geotechnicznych podłoża gruntowego w miejscu posadowienia hali przemysłowej stwierdzono występowanie czterech warstw gruntu ułożonych horyzontalnie.

Warstwą przypowierzchniową o miąższości 3 m jest piasek średni (Ps) w stanie

luźnym o I_D = 0,3 leżący nad warstwą namułów(Nm). W warstwie 1 stwierdzono występowanie zwierciadła wody na poziomie 1m p.p.t.

Warstwę drugą stanowią namuły (Nm) w stanie miękkoplastycznym o I_L = 0,65 o miąższości

równej 2m.

Warstwę trzecią stanowi 5-cio metrowa warstwa gliny pylastej (G_Π ) w stanie plastycznym

(I_L =0,32). Warstwę zakwalifikowano do grupy geotechnicznej „C”.

Warstwę czwartą stanowi glina pylasta zwięzła (G_Πz )o stopniu plastyczności I_L=0,18(twardoplastyczne). Warstwę zakwalifikowano do grupy geotechnicznej „C”.

1.2. Zestawienie charakterystycznych parametrów geotechnicznych podłoża.

Nr warstwy	Rodzaj gruntu	IL/ID	Kategoria genetyczna	γ (γ') [kN/m^3]	h [m]	φu [^o]	Cu [kPa]	Mo [kPa]
I	Piasek średni (Ps)	ID=0,31	-	16,5(9,7)	3,0	31,9	-	68000
II	Namuły(Nm)	IL =0,65	-	-(4,5)	2,0	-	-	-
III	Glina pylasta(GΠ)	IL=0,32	C	20	5,0	15,0	12,5	23000
IV	Glina pylasta zwięzła(GΠz)	IL=0,18	C	21,5		12,8	17,4	31000

P_s ==> β = 0,90==> M = M₀ / 0,90

G ==> β = 0,60 ==> M = M₀ / 0,60

1.3.Zestawienie obliczeniowych parametrów geotechnicznych podłoża (wartości charakterystyczne pomnożone przez współczynnik materiałowy:
).

Nr warstwy	Rodzaj gruntu	IL/ID	Kategoria genetyczna	γ (γ') [kN/m^3]	h [m]	φu [^o]	Cu [kPa]	Mo [kPa]
I	Piasek średni (Ps)	ID=0,31	-	14,8(8,7)	3,0	28,7	-	61200
II	Namuły(Nm)	IL =0,65	-	-(4,0)	2,0	-	-	-
III	Glina pylasta(GΠ)	IL=0,32	C	18	5,0	13,5	11,2	20700
IV	Glina pylasta zwięzła(GΠz)	IL=0,18	C	19,3		11,5	15,7	27900

1.4. Obciążenia słupów zestawione w poziomie terenu.

Rodzaj obciążenia	Obciążenia słupów
		Słup 1	Słup 2
P. [MN]	P1=6,4	P2=7,6
M. [MNm]	M1=2,2	-

2. Wybór technologii robót z uzasadnieniem.

Dla projektowanej hali przemysłowej 1-nawowej wybrano posadowienie pośrednie na palach wwiercanych CFA. Wybór tego typu pali jest uwarunkowany miąższością warstwy gruntów słabonośnych, co w głównej mierze wyklucza posadowienie bezpośrednie i powoduje, że zastosowanie pali CFA jest ekonomicznym i bezpiecznym w skutkach dalszej eksploatacji budynku rozwiązaniem.

3. Obliczenie udźwigu i strefy aktywnej pojedynczego pala.

3.1Przyjęcie długości pala:

Przyjęto długość pala CFA równą równą 12m o średnicy 800 mm jako pal normalny tj przenoszący obciążenia przez pobocznicę i podstawę. Pale zagłębione są 2m w warstwie nośnej(
) -ponieważ
jest w stanie twardoplastycznym.

3.2. Grubość obliczeniowych warstw h_i.

grubości zalegania warstw średnia głębokość zalegania warstwy

h_I = 3,0 m 1,5 m

h_II = 2,0 m 4,0 m

h_III = 5,0 m 7,5 m

h_IV = 2,0 m 12 m

3.3 Obliczenie nośności pala wwiercanego

gdzie:

Np - opór podstawy pala kN

N_s - opór pobocznicy pala kN

q^(r) - jednostkowa obliczeniowa wytrzymałość gruntu pod podstawą pala

t_i^(r) - jednostkowa obliczeniowa wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy pala

S_p,S_s - wspólczynniki technologiczne

A_p - pole powierzchni pala

A_si - pole powierzchni pobocznicy

3.3.a) współczynniki technologiczne dla pali CFA

Nr wasrtwy	Rodzaj gruntu	Sp	Ss
I	Ps (ID=0,31)	----	----
II	Nm (IL=0,65)	----	----
III	GII (IL=0,32)	1,0	0,9
IV	GIIz (IL=0,18)	1,0	0,9

3.3.b) pole podstawy pali CFA

3.3. c) współczynnik t_i

t₅⁽ⁿ⁾ - odczytano z tablicy 2. wg.PN-83/B-02482 dla głębokości
5 m i lub wg tablicy 3 PN(wartość tarcia negatywnego)

t_i^{(n) -} wartość charakterystyczna jednostkowego granicznego oporu gruntu wzdłuż pobocznicy pala [ kPa] dla średnich głębokości zalegania( w projekcie średnia głębokość zalegania warstw jest
5 m tzn. że: t₅⁽ⁿ⁾ = t_i⁽ⁿ⁾ )

t_i^(r) - wartość obliczeniowa jednostkowego granicznego oporu gruntu wzdłuż pobocznicy pala [kPa] dla średnich głębokości zalegania

t^(r)=γ_m
; γ_m = 0,9

Nr warstwy	Rodzaj gruntu	IL/ID	t5^(n) [kPa]	ti^(n) [kPa]	ti^(r) [kPa]
I	Piasek średni (Ps)	ID=0,31	-10	-10	-10
II	Namuły(Nm)	IL=0,65	-10	-10	-10
III	Glina pylasta(GΠ)	IL=0,32	37,84	37,84	34,06
IV	Glina pylasta zwięzła(GΠz)	IL=0,18	41,00	41,00	36,90

3.3. d) współczynnik q_i

-głębokość krytyczna
:

D_i=0,80 m

D_o=0,4 m

h_c = 12 m

- Charakterystyczna wartość jednostkowego granicznego oporu gruntu pod podstawą pala q dla gliny pylastej zwięzłej (G_Πz) o I_L=0,18

q₁₀ = 1536kPa

- Obliczeniowa wartość jednostkowego granicznego oporu gruntu pod podstawą pala

;γ_m=0,9

3.3.e) powierzchnie boczne pala w obrębie poszczególnych warstw:

3.3.f) całkowite tarcie ujemne

3.3.g) nośność pojedynczego pala.

UWAGA: Współczynnik 1,3 ze względu, że nośności na pobocznicy pala CFA uzyskiwane są znacznie wyższe rzędu 30%.

3.3.h) nośność obliczeniowa jednego pala

; m=0,9

3.4.Obliczenia strefy aktywnej pojedynczego pala.

Rodzaj gruntu	hi	Stan gruntu	αi [^o]	tgαi
Glina pylasta(GΠ)	5	plastyczny(IL=0,32)	4	0,070
Glina pylasta zwięzła(GΠz)	2	twardoplastyczny(IL=0,18)	4	0,070

-minimalna odległość w osiach pali

X=2R+0,5m

4.Określenie potrzebnej ilości pali i sposób ich rozmieszczenia.

4.1.Obliczenie potrzebnej ilości pali

a) Fundament F1

Obciążenie:

-P₁=6,4 MN

-M₁=2,2 MNm

niezbędna ilość pali

przyjęto 6 pali

b) Fundament F2

Obciążenie

- P₂=7,6MN

Niezbędna ilość pali:

przyjęto 6 pali

4.2.Przyjęcie wymiarów i kształtów oczepów:

- minimalna odległość między palami (z)

z = 4
=

Przyjęto z = 3,2 m

- minimalna wysokość rusztu palowego (h)

Przyjęto h = 1,20 m

- odległość osi pali od skrajnego rusztu palowego

Przyjęto odległość od skraju =0,8m

Przyjęto:

L = 8,0m

B =4,8m

h= 1,2m

ROZMIESZCZENIE PALI WG OBLICZONYCH MINIMALNYCH ODLEGŁOŚCI

1. fundament F1

-wyznaczenie naprężeń min i max pod oczepem

• Rysunek pola naprężeń [kPa]

Pole każdego małego trapezu musi być równe:

-aby wyliczyć
należy rozwiązać układ równań:

-aby wyliczyć
należy rozwiązać układ równań:

-aby wyliczyć
należy rozwiązać równanie:

Niewiadomą w równaniu jest
które po przekształceniach wynosi:

SPRAWDZENIE:

- warunek spełniony

- wyznaczenie środków ciężkości dla poszczególnych trapezów:

UWAGA: Do wyznaczenia środków ciężkości poszczególnych trapezów wykorzystano programu komercyjnego AutoCAD 2004. Wynoszą odpowiednio:

-trapez nr 1:

-trapez nr 2:

-trapez nr 3:

- rozstaw pali fundamentowych:

Minimalna odległość między palami wynosi x=2,30 m .

-nie jest spełniony warunek minimalnej odległości między palami.

WNIOSEK: Zwiększono wymiar oczepu( L=9,0m)

Obliczenia dla poprawionej wartości oczepu (z L=8,0m na L=9,0m):

-wyznaczenie naprężeń min i max pod oczepem

• Rysunek pola naprężeń [kPa]

Pole każdego małego trapezu musi być równe:

-aby wyliczyć
należy rozwiązać układ równań:

-aby wyliczyć
należy rozwiązać układ równań:

-aby wyliczyć
należy rozwiązać równanie:

Niewiadomą w równaniu jest
które po przekształceniach wynosi:

SPRAWDZENIE:

- warunek spełniony

- wyznaczenie środków ciężkości dla poszczególnych trapezów:

UWAGA: Do wyznaczenia wsp. środków ciężkości poszczególnych trapezów koniecznych do prawidłowego rozmieszczenia pali wykorzystano programu komercyjnego AutoCAD 2004. Wynoszą odpowiednio:

-trapez nr 1:

-trapez nr 2:

-trapez nr 3:

- rozstaw pali fundamentowych pod fundamentem nr1:

Minimalna odległość między palami wynosi x=2,30 m .

-warunek minimalnej odległości między palami jest spełniony.

- schemat rozstawu pali pod płytą

b) fundament F2:

-wyznaczenie naprężeń pod oczepem

-rysunek pola naprężeń [kPa]

-schemat rozstawu pali pod płytą [kPa]

5.Obliczenie osiadań fundamentu konstrukcji.

5.1. Obliczenie ciężaru jednego pala

V_p - objętość pojedynczego pala

- ciężar objętościowy betonu zbrojonego
= 25kN/m³

1. Fundament nr.1

Ciężar oczepu i pali

n=6

Wymiary zastępcze fundamentu

B' = b+2R

L' = l+2R

b - rozstaw skrajnych pali na szerokości rusztu; b = 3,20 m

l - rozstaw skrajnych pali na długości rusztu; l = 5,76 m

B' = 3,20+2*0,9 = 5,00 m

L' = 5,76+2*0,9 = 7,56 m

-naprężenia pierwotne

σ_zγ =

-naprężenia dodatkowe

z [m]	Rodzaj gruntu	Miąższość h [m]	Zi / B'	η s	σzdi [kPa]	σzγ [kPa]	Mo [kPa]	Osiadanie [m]
1	GΠz	2	0,20	0,80	182,02	258,00	33000	0,01103
3			2	0,60	0,51	116,04		301,00		0,007033
5			2	1,00	0,33	75,08		344,00		0,0046925
7			2	1,40	0,23	52,33		387,00		0,004550
Σ 0,02730

-osiadanie fundamentu

Warunek spełniony

---