background image

Zad. 1. 

Sprawdzić zgodnie z normą PN-81/B-03020 warunek I-go stanu granicznego (warunek nośności podłoża) dla 

podłoża uwarstwionego przedstawionego na rysunku. Parametry geotechniczne podłoża ustalono metoda A 

(otrzymane współczynniki materiałowe wynoszą 

γ

m

 = 0.9).  Wymiary  fundamentu: B = 2.0 m, L = 4.0 m. 

Obliczeniowa siła wypadkowa R

r

 = 1460 kN nachylona jest do pionu pod kątem 

δ

B

 = 6.75

° i działa na 

mimośrodzie e

B

 = 0.1 m. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Warunek I-go stanu granicznego:    N

r

 

≤ m · Q

fNB 

gdzie: N

r

 – obliczeniowa wartość pionowej składowej obciążenia [kN], 

 

m – współczynnik korekcyjny  ( m = 0.9 dla metody „A” określania parametrów gruntowych, 

 

 

m = 0.9 · 0.9 dla metody „B” określania parametrów gruntowych), 

 

Q

fNB

 – pionowa składowa obliczeniowego oporu granicznego podłoża gruntowego [kN], 

 

obliczona wg wzoru: 

γ

⎛ −

+

γ

⎛ +

+

⎛ +

=

B

)

r

(
B

B

D

min

)

r

(
D

D

c

)

r

(
u

c

fNB

i

B

N

L

B

25

.

0

1

i

D

N

L

B

5

.

1

1

i

c

N

L

B

3

.

0

1

L

B

Q

 

Szerokość i długość z uwzględnieniem mimośrodów: 

m

8

.

1

m

1

.

0

2

m

0

.

2

e

2

B

B

B

=

=

=

,   

m

0

.

4

0

m

0

.

4

e

2

L

L

L

=

=

=

 

e

B

, e

L

 – mimośrody działania obciążenia w kier. równoległym do szerokości i długości podstawy fundamentu, 

D

min

 = 0.5 m – głębokość posadowienia, mierzona do najniższego poziomu terenu (np. podłogi piwnicy), 

φ

u

(r)

 – obliczeniowa wartość  kąta tarcia wewnętrznego gruntu zalegającego bezpośrednio poniżej poziomu 

posadowienia [ 

°], 

c

u

(r)

 – obliczeniowa wartość spójności gruntu zalegającego bezpośrednio poniżej poziomu posadowienia [kPa], 

γ

D

(r)

 – obliczeniowy ciężar objętościowy gruntu zalegającego powyżej poziomu posadowienia [kN/m

3

], 

γ

B

(r)

 – obliczeniowy ciężar objętościowy gruntu zalegającego bezpośrednio poniżej poziomu posad. [kN/m

3

], 

B= 2.0 m 

Piasek drobny, I

D

 = 0.6 

φ

(n)

 = 31

° 

γ

(n)

 = 16.18 kN/m

3

 

 + 2.0 

e

B

= 0.10 m

R

= 1460 kN 

 + 0.5 

 

± 0.0 

Ił pylasty, I

L

 = 0.4 

φ

(n)

 = 7.5

° 

c

(n)

 = 39.22 kPa

 

γ

(n)

 = 18.14 kN/m

3

 

 - 1.0 

δ

B

= 6.75

° 

background image

Dla piasku drobnego: 

φ

u

(r)

 = 

φ

u

(n)

 · 

γ

m

 = 31

° · 0.9 = 27.9° 

γ

D

(r)

 = 

γ

B

(r)

 = 

γ

(n)

 · 

γ

m

 = 16.18 kN/m

3

 · 0.9 = 14.56 kN/m

3

 

Dla iłu pylastego: 

φ

u

(r)

 = 

φ

u

(n)

 · 

γ

m

 = 7.5

° · 0.9 = 6.75° 

c

u

(r)

 = c

u

(n)

 · 

γ

m

 = 39.22 · 0.9 = 35.30 kPa

 

γ

B

(r)

 = 

γ

(n)

 · 

γ

m

 = 18.14 kN/m

3

 · 0.9 = 16.32 kN/m

3

 

N

c

, N

D

, N

B

 – współczynniki nośności 

przyjmowane wg wzorów lub wykresu: 

φ

+

π

=

φ

π

2

4

tg

N

2

tg

D

)

r

(

e

φ

=

ctg

)

1

N

(

N

D

C

φ

=

tg

)

1

N

(

75

.

0

N

D

B

 

Dla piasku (

φ

u

(r)

 = 27.9

°): 

N

D

 = 14.6,   N

B

 = 5.4 

Dla iłu pylastego (

φ

u

(r)

 = 6.75

°): 

N

c

 = 7.07,   N

D

 = 1.84,   N

B

 = 0.08 

i

c

, i

D

, i

B

 – współczynniki wpływu nachylenia wypadkowej obciążenia przyjmowane z nomogramów: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dla: 

62

.

0

i

,

85

.

0

i

5294

.

0

tg

2235

.

0

5294

.

0

1183

.

0

9

.

27

tg

75

.

6

tg

tg

tg

B

D

)

r

(
u

)

r

(
u

B

=

=

=

φ

=

=

=

φ

δ

 

0

°

0

N

D

N

B

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

N

φ

(r)

 

5

°

10

°

15

° 20° 25° 30°

35

°

D

D

min

 

γ

D

 

γ

B

 

N

C

 

1.0 

0.8 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0.2

0 0.4 

0.6 

0.8

1.0

tg

δ/tgφ

(r)

i

B

 

tg

φ

(r)

=0.1

0.6 

0.7 

0.8 

0.9 

1.0 

0.4 

0.2 

0.3 

0.5 

1.0

0.8

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.2

0

0.4

0.6

0.8

1.0

tg

δ/tgφ

(r)

i

D

tg

φ

(r)

=0.1

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

0.2

0.3

0.4

0.5

1.0 

0.8 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0.2 

0 0.4 

0.6

0.8

1.0

tg

δ/tgφ

(r)

i

C

 

tg

φ

(r)

=0.1

0.6 

0.7

0.8

0.9

1.0

0.4

0.2

0.5

0.3

background image

A. Sprawdzenie warunku I-go stanu granicznego w poziomie posadowienia 

Obliczeniowa wartość pionowej składowej obciążenia: N

r

 = R

r

 · cos

δ

B

 = 1460 kN · cos 6.75

° = 1450 kN 

kN

2

.

1650

Q

62

.

0

m

8

.

1

m

kN

56

.

14

4

.

5

m

0

.

4

m

8

.

1

25

.

0

1

85

.

0

m

5

.

0

m

kN

56

.

14

6

.

14

m

0

.

4

m

8

.

1

5

.

1

1

m

0

.

4

m

8

.

1

Q

fNB

3

3

fNB

=

⎛ −

+

⎛ +

=

 

N

r

 

≤ m · Q

fNB 

1450 kN < 0.9 · 1650.2 = 1485.2 kN 

warunek w poziomie posadowienia jest spełniony. 

 

B. Sprawdzenie warunku I-go stanu granicznego w poziomie stropu warstwy iłu pylastego 

Do sprawdzenia warunku wykorzystuje się metodę „fundamentu zastępczego” o szerokości B’ posadowionego 

na głębokości D’

min

 = D

min

 + h: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wymiary podstawy fundamentu zastępczego zwiększamy o wartość b w zależności od odległości stropu 

sprawdzanej od poziomu fundamentu oraz rodzaju gruntu: 

dla gruntów spoistych: 

przy h 

≤ B  →  b = h/4 

 

przy h > B  

→  b = h/3 

 
dla gruntów niespoistych:  przy h 

≤ B  →  b = h/3 

 

przy h > B  

→  b = 2h/3 

Dla gruntu niespoistego oraz przy  h = 1.0 m < B = 2.0 m wymiary podstawy fundamentu zastępczego 

zwiększamy o b = h/3 = 1.0m/3 = 0.333 m: 

B’ = B + b = 2.0 m + 0.333 m = 2.333 m 

L’ = L + b = 4.0 m + 0.333 m = 4.333 m 

Minimalna głębokość posadowienia: 

D’

min

 = D

min

 + h = 0.5 m + 1.0 m = 1.5 m 

Obliczeniowa wartość pionowej składowej obciążenia (zwiększona o ciężar gruntu G): 

N

r

’ = Nr + B’ · L’ · h · 

γ

h

(r)

 = 1450 kN + 2.333 m · 4.333 m · 1.0 m · 14.56 kN/m

3

 = 1597.18 kN 

B= 2.0 m 

 + 2.0 

e

B

= 0.10 m

R

= 1460 kN 

 + 0.5 

 

± 0.0 

 - 1.0 

δ

B

= 6.75

° 

B’ = B +b 

b/2 b/2 

h = 1.0 m 

D

min

 = 0.5 m 

D’

min

 = 1.5 m

0’ 

background image

Obliczeniowa wartość poziomej składowej obciążenia: 

T

rB

 = Nr · tg 

δ

B

 = 1450 · tg 6.75

° = 171.62 kN 

o

13

.

6

'

1074

.

0

kN

18

.

1597

kN

62

.

171

'

N

T

'

tg

B

r

rB

B

=

δ

=

=

=

δ

 

Nowy mimośród obciążenia: 

'

N

h

T

e

N

N

M

'

e

r

rB

B

r

'

0

B

±

=

=

 

W niniejszym przypadku moment od siły N

r

 kręci w prawo względem 0’ a od siły T

rB

 w lewo, stąd: 

m

0166

.

0

18

.

1597

0

.

1

62

.

171

1

.

0

1450

'

N

h

T

e

N

'

e

r

rB

B

r

B

=

=

=

 

znak „minus” oznacza, że mimośród e

B

’ występuje po lewej stronie środka podstawy fundamentu zastępczego. 

Szerokość i długość z uwzględnieniem mimośrodów: 

m

3

.

2

m

0166

.

0

2

m

333

.

2

'

e

2

'

B

B

B

=

=

=

,   

m

333

.

4

'

L

L

=

=

 

współczynniki wpływu nachylenia wypadkowej obciążenia dla: 

5

.

0

i

,

8

.

0

i

,

5

.

0

i

1183

.

0

tg

9074

.

0

75

.

6

tg

13

.

6

tg

tg

tg

B

D

c

)

r

(
u

)

r

(
u

B

=

=

=

=

φ

=

=

φ

δ

 

 

kN

1

.

2030

Q

5

.

0

m

3

.

2

m

kN

32

.

16

08

.

0

m

333

.

4

m

3

.

2

25

.

0

1

8

.

0

m

5

.

1

m

kN

56

.

14

84

.

1

m

333

.

4

m

3

.

2

5

.

1

1

5

.

0

kPa

30

.

35

07

.

7

m

333

.

4

m

3

.

2

5

.

1

1

m

333

.

4

m

3

.

2

Q

fNB

3

3

fNB

=

⎛ −

+

+

⎛ +

+

+

⎛ +

=

 

 

N

r

 

≤ m · Q

fNB 

1597.18 kN < 0.9 · 2030.1 = 1827.1 kN 

warunek w poziomie stropu iłu pylastego jest spełniony. 

e

B

= 0.10 m

R

= 1460 kN 

δ

B

= 6.75

° 

0’ 

T

rB

 

N

r

h = 1.0 m 

background image

Zad. 2. 

Stopa fundamentowa ma wymiary 2.0 × 2.0 m i posadowiona jest poprzez średniozagęszczoną podsypkę 

żwirową o miąższości 0.8 m na glinie pylastej. Obliczeniowe pionowe obciążenie osiowe stopy wynosi 

N

r

 = 2400 kN.  Sprawdzić nośność podłoża (dla żwiru i gliny) dla warunków jak na rysunku. Parametry 

geotechniczne podłoża ustalono metoda A. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dla obciążenia pionowego osiowego lub gdy 

1

.

0

N

T

r

rB

<

 oraz 

035

.

0

B

e

B

 warunek I-go stanu granicznego 

dopuszcza się sprawdzać według wzorów: 

 

q

rs

 

≤ m · q

f

            q

rmax

 

≤ 1.2 · m · q

 

gdzie: q

rs

 – średnie obliczeniowe obciążenie jednostkowe podłoża pod fundamentem [kPa], 

L

B

N

q

r

rs

=

 

q

rmax

 – maksymalne obciążenie jednostkowe podłoża pod fundamentem [kPa], 

⎛ +

=

B

e

6

1

L

B

N

q

B

r

rs

 

m – współczynnik korekcyjny  jak w zadaniu 1, 

 

q

f

 – obliczeniowy opór jednostkowy jednowarstwowego podłoża pod fundamentem [kPa], 

 

obliczany wg wzoru: 

B

N

L

B

25

.

0

1

D

N

L

B

5

.

1

1

c

N

L

B

3

.

0

1

q

)

r

(
B

B

min

)

r

(
D

D

)

r

(
u

c

f

γ

⎛ −

+

γ

⎛ +

+

⎛ +

=

 

Współczynniki nośności: 

dla żwiru o kącie tarcia wewnętrznego  

φ

(r)

 = 35

°   →    N

D

 = 33.3    N

B

 = 16.96, 

dla gliny pylastej o kącie tarcia  

φ

(r)

 = 11.25

°   →    N

c

 = 8.63    N

D

 = 33.3    N

B

 = 16.96, 

B= 2.0 m 

Żwir
φ

(r)

 = 35

° 

γ

(r)

 = 16.33 kN/m

3

 

 + 2.0 

N

= 2400 kN 

 

± 0.0 

Glina pylasta
φ

(n)

 = 11.25

° 

c

(n)

 = 19.41 kPa

 

γ

(n)

 = 17.65 kN/m

3

 

 - 0.8 

background image

Obliczeniowy opór jednostkowy żwiru pod fundamentem: 

kPa

39

.

3134

0

.

2

33

.

16

96

.

16

0

.

2

0

.

2

25

.

0

1

0

.

2

33

.

16

3

.

33

0

.

2

0

.

2

5

.

1

1

q

f

=

⎛ −

+

⎛ +

=

 

 

kPa

600

0

.

2

0

.

2

2400

L

B

N

q

r

rs

=

=

=

 

q

rs

 

≤ m · q

600 kPa < 0.9 · 3134.39 = 2829 kPa 

warunek spełniony 

 

Sprawdzenie warunku nośności dla stropu gliny pylastej należy wykonać stosując fundament zastępczy. 

Dla gruntu niespoistego ora h < B, b = h/3 = 0.8/3 = 0.267 m 

B’ = L’ = 2.0 + 0.267 m 

N

r

’ = N

r

 + B’ · L’ · h · 

γ

h

(r)

 = 2400 + 2.267 · 2.267 · 0.8 · 16.33 = 2467.17 kN 

D’

min

 = D

min

 + h = 2.0 + 0.8 = 2.8 m 

(

)

(

)

(

)

kPa

48

.

536

267

.

2

65

.

17

26

.

0

25

.

0

1

8

.

2

33

.

16

72

.

2

5

.

1

1

41

.

19

63

.

8

3

.

0

1

q

f

=

+

+

+

+

=

 

kPa

05

.

480

267

.

2

267

.

2

14

.

2467

'

L

'

B

'

N

q

r

rs

=

=

=

 

 

q

rs

 

≤ m · q

480.05 kPa < 0.9 · 536.48 = 482.80 kPa 

warunek spełniony