plik

1. Co to jest podłoże gruntowe?

Warstwa gruntu pod fundamentem przyjmująca naciski przekazywane przez fundament i zalegająca pomiędzy
poziomem posadowienia fundamentu a głębokością, do której uwzględnia się oddziaływanie budowli.

Grubość warstwy ściśliwej uczestniczącej w odkształceniach:



Stopa o szerokości B = 1 ÷ 2 m → (1,5 ÷ 2)·B



Ława B = 1 ÷1,5 m → (2 ÷3)·B



Płyty o grubości ok. 0,5 m → 3 ÷ 10 m



Płyty cienkie, bardzo cienkie, pasma drogowe → 3 ÷ 5 m



Płyty sztywne o dużej powierzchni i grubości > 1,5 m → (1 ÷1,5)·B

2. Warunek stanu granicznego

a. Podejście deterministyczne - ocenę stateczności stanowi globalny współczynnik stateczności.

b. Podejście probabilistyczne – nowoczesne podejście, które uwzględnia zmienność parametrów

geotechnicznych i ich losowość, zmienność parametrów opisujących oddziaływania i wpływ
przyjętego modelu obliczeniowego na wynik

3. Wymienić kategorie geotechniczne wg EC 7
4. Scharakteryzować kategorię geotechniczne

Kat I – niewielkie obiekty budowlane o statycznie wyznaczalnym schemacie obliczeniowym, posadowione na
prostych warunkach gruntowych (1-2 kondygnacyjne budynki mieszkalne i gospodarcze, ściany oporowe i
obudowy wykopów w wysokości do 2m, nasypy budowlane w wysokości do 3m)
Kat II – obiekty budowlane o prostych i złożonych warunkach gruntowych, wymagających szczególnej oceny i
analizy parametrów geotechnicznych podłoża (fundamenty bezpośrednie i głębokie obiektów powyżej 2
kondygnacji, ściany oporowe i inne konstrukcje oporowe w wysokości powyżej 2m, głębokie wykopy,
wysokie nasypy budowlane, budowle ziemne, przyczółki i filary mostowe, nabrzeża, zakotwienia gruntowe.
Kat III – obiekty budowlane posadowione na skomplikowanych warunkach gruntowych oraz inne obiekty
budowlane o nietypowym charakterze i znaczeniu, niezależnie od stopnia skomplikowania warunków
gruntowych (obiekty energetyczne, rafinerie, zakłady chemiczne, zapory wodne, suche doki, pochylnie,
obiekty szkodliwe dla środowiska, budynki wysokościowe o zabudowie miejskiej, obiekty o głębokości
posadowienia powyżej 5m i z więcej niż jedną kondygnacją podziemną, autostrady i drogi szybkiego ruchu,
tunele podziemne, obiekty zabytkowe i monumentalne).

Rodzaje warunków gruntowych:

a) proste warunki gruntowe – warstwy gruntów jednorodnych są równoległe do powierzchni terenu ( najlepiej

ułożone poziomo), nie obejmujące gruntów słabych, organicznych i nasypów niekontrolowanych, przy
zwierciadle wody gruntowej poniżej projektowanego poziomu posadowienia oraz braku niekorzystnych
zjawisk geologicznych(np. osuwisk)

b) złożone warunki gruntowe – warstwy gruntów niejednorodnych, nieciągłych, obejmujących grunty

słabonośne, organiczne lub nasypy niekontrolowane, przy zwierciadle wód gruntowych w poziomie
posadowienia i powyżej, lecz przy braku niekorzystnych zjawisk geologicznych,

c) skomplikowane warunki gruntowe – występujące w przypadku niekorzystnych zjawisk geologicznych,

zwłaszcza zjawisk i form krasowych(jamy i jaskinie), osuwiskowych, sufozyjnych, kurzawkowych,
glacitektonicznych, gruntów pęczniejących i zapadowych, na obszarach szkód górniczych, w deltach rzek i na
obszarach morskich.

5. Na czym polega metody A,B i C wyznaczania parametrów geotechnicznych?

Metoda A – polega na bezpośrednim oznaczaniu wartości parametru za pomocą polowych lub
laboratoryjnych badań gruntu, wykonywanych zgodnie z obowiązującymi normami i innymi wymaganiami;
metodę tę stosuje się do obiektów kategorii III oraz kategorii II przy złożonych warunkach gruntowych. W
metodzie tej np. kąt tarcia wewnętrznego i spójność wyznacza się z badań w aparacie trójosiowym lub
skrzynkowym, a moduły ściśliwości z badań w edometrze.

Metoda B – polega na oznaczaniu wartości parametru na podstawie ustalonych zależności korelacyjnych
pomiędzy parametrami fizycznymi lub wytrzymałościowymi a innym parametrem, tzw. wiodącym (najczęściej
jest to IL lub ID), wyznaczonym metodą A. W normie PN-81/B-03020 lub w różnych pozycjach literatury
można znaleźć nomogramy i tabele do odczytywania parametrów na podstawie ID i IL (rys. 2.4). Metodę tę
można stosować do obiektów I i II kategorii geotechnicznej przy prostych warunkach gruntowych.

Metoda C – polega na przyjęciu wartości parametrów określonych na podstawie praktycznych doświadczeń
budownictwa na innych podobnych terenach lub na podstawie dokumentacji archiwalnych opracowanych dla
sąsiednich obiektów. Metodę tę można stosować do obiektów I kategorii geotechnicznej.

6. Wymienić oddziaływania (obciążenia) w projektowaniu geotechnicznym

a.  Ciężar gruntu, skał, wody
b.  Naprężenia pierwotne w gruncie
c.  Ciśnienie wody wolnej, ciśnienie fal, ciśnienie wody gruntowej, ciśnienie spływowe
d.  Obciążenia środowiskowe
e.  Obciążenie naziomu
f.  Siły kotwienia lub cumowania
g.  Usunięcie obciążenia (odciążenie) lub wykonanie wykopu
h.  Obciążenie pojazdami
i.  Przemieszczenia spowodowane eksploatację górniczą lub inną działalnością związaną z

wykonywaniem wykopów lub tuneli

j. Pęcznienie i skurcz spowodowane przez rośliny, wpływy klimatyczne lub zmiany wilgotności (iły

pęczniejące)

k. Przemieszczenia związane z pełzaniem lub osuwaniem mas gruntów – parcie dodatkowe na pale przy

gruntach pełzających

l. Przemieszczenia związane z degradacją, zmianami w składzie mineralnym, samo zagęszczeniem i

rozpuszczaniem w gruncie

m. Przemieszczenia i przyspieszenia spowodowane trzęsieniami ziemi, wybuchami (szczególnie

wybuchami technologicznymi np. zagęszczanie technologią wybuchów), wibracjami, obciążeniami
dynamicznymi (w tym np. konsolidacja dynamiczna, wymiana dynamiczna)

n.  Skutki działania temperatur dodatnich i ujemnych, obciążenie lodem
o.  Wstępne sprężanie w kotwach gruntowych i rozporach
p.  Parcie gruntu (geostatyczne, pośrednie, spoczynkowe, odpór pośredni, odpór graniczny)

7. Wymienić modele obliczeniowe podłoża gruntowego

Wybór modelu zależy od:



Ukształtowania podłoża



Miąższości warstw



Właściwości geotechnicznych



Wymiarów posadowienia



Sztywności podłoża

a. Model mechaniczny – zespół współpracujący ze sobą elementów o parametrach fizycznych i

mechanicznych dostosowanych do najwierniejszego odwzorowania pracy podłoża rzeczywistego

i. Statyczne – jednokrotne, skończone obciążenie

ii. Dynamiczne – najczęściej obciążenie wielokrotne, zmienne w czasie

iii. Cykliczne – klasyczne lub powtarzalne
iv. Reologiczne – występuje zmiana cech fizycznych i mechanicznych w czasie

b. Model podłoża sztywnego – cechą tego modelu jest liniowy odpór gruntu, w oparciu o gten model

oblicza się:

i. Stopy, fundamenty blokowe, fundamenty skrzyniowe

ii. Ławy obciążone w sposób ciągły posadowione na gruntach jednorodnych

c. Model podłoża sprężystego – ośrodek opisany tylko przez jeden parametr – współczynnik podatności

podłożą

8. Omówić model Winklera dla podłoża

a. Podłoże stanowi zbiór sprężyn ustawionych równolegle i pionowo na poziomej płaszczyźnie

ograniczającej ośrodek nieodkształcalny

b. Każda sprężyna pracuje niezależnie, ma tę samą charakterystykę przy obciążaniu i odciążaniu
c. Na sprężynach (podporach sprężystych) spoczywają powierzchnie tworzące powierzchnię całego

fundamentu

d. Sprężystość podłoża określa jeden współczynnik sztywności podłoża „c” (obciążenie na jednostkę

powierzchni, wywołujące jednostkowe przemieszczenie)

Uogólniona metoda Winklera – przeprowadza się dyskretyzacje układu fundamentu, dzięki czemu każdy fundament
cząstkowy opiera się na zastępczej podporze, której miarą podatności jest zmodyfikowany współczynnik sztywności:

9. Naprężenia pod fundamentem
10. Rozkład naprężeń pod fundamentem e

> B/6

11. Wartości naprężeń krawędziowych

a. Zalecenia ogólne

i. Grunty niespoiste -

ii. Grunty spoiste –

b. Zalecenia szczegółowe

i. Przy uwzględnieniu obciążeń podstawowych stale lub regularnie działających (ciężar własny,

śnieg, parcie gruntu i wody) i dla konstrukcji budynku wrażliwej na nierównomierne
osiadania przy posadowieniu na gruntach bardzo ściśliwych

ii. Przy uwzględnieniu obciążenia podstawowego dla konstrukcji małowrażliwej na osiadania i

posadowionej na małościśliwych gruntach, np. piaski, grunty spoiste

iii. Dla warunków konstrukcyjnych i gruntowych pośrednich, czyli dla konstrukcji wrażliwej na

nierównomierne osiadania i posadowionej na gruncie małościśliwym

iv. Fundamenty budowli wolnostojących z wysoko położonym środkiem ciężkości (np. kominy,

elektrownie wiatrowe, reklamy, wierze ciśnień, duże znaki drogowe)

v. W przypadku nośnego podłoża o małej ściśliwości, np. zagęszczone żwiry, piaski, półzwarte

gliny (M

> 30 MPa), można zrobić odstępstwo o powyższych warunków, jednakże

oraz obliczony przekrój fundamentu po zakończeniu konsolidacji nie przekroczy wartości
dopuszczalnej.

12. Kształty i przekroje stóp fundamentowych

13. Stopy fundamentowe obciążone mimośrodowo, e

> 0, e

> 0

a. Rdzeń zerowy (0) – można pominąć w obliczeniach wpływ mimośrodu

b. Rdzeń podstawowy (I) – fundamenty z obciążeniem stałym lub zmiennym długotrwałym, fundamenty

słupów, hal, estakad, podpór pośrednich w obiektach mostowych, przyczółki

c. Rdzeń uogólniony (II) – fundamenty z obciążeniem stałym całkowitym długo- i krótkotrwałym oraz

wyjątkowym, indywidualne przypadki posadowienia

14. Stopy fundamentowe obciążone osiowo, obliczanie pola podstawy

– obciążenie pierwotne stopy

– ciężar fundamentu wraz z ciężarem gruntu na odsadzkach

– dopuszczalne obciążenie gruntu

15. Wymienić warunki równowagi fundamentów bezpośrednich

a. Warunek równowagi momentów

i. Obrót względem punktu zewnętrznego

ii. Obrót konstrukcji wraz z gruntem

b. Warunek równowagi sił poziomych

i. Poślizg konstrukcji

ii. Ścięcie w podłoża

c. Warunek równowagi sił pionowych

i. Wpływ różnych parametrów posadowienia i geometrii układu

d. Stateczność uskoku naziomu

i. Kołowa powierzchnia poślizgu

ii. Dowolna powierzchnia poślizgu

16. Zapisać i wyjaśnić warunki równowagi sił poziomych dla fundamentów bezpośrednich

Składowa pozioma wypadkowej obciążeń działającej działającej na fundament dązy do jego przesunięcia, które może
nastąpić w dwóch płaszczyznach

a. Poślizg konstrukcji po gruncie – na ogół zachodzi w gruntach spoistych, warunek stateczności

wymaga, aby opór tarcia o podstawę fundamentu i przyczepność gruntu do podstawy lub opór tarcia
wewnętrznego gruntu i jego spójności był przynajmniej 1,5 razy większy od siły N. Jeżeli spójność jest
brana po stronie nośności, trzeba uwzględnić odpowiedni współczynnik, bo spójność jest bardzo
wrażliwa na zmianę wilgotności

Adhezja obliczeniowa – a

(r)

≤ 60 kPa

b. Ścięcie w podłożu

17. Od czego zależy głębokość posadowienia fundamentów bezpośrednich

a.  Głębokość przemarzania gruntu
b.  Głębokość występowania poszczególnych warstw geotechnicznych
c.  Wody gruntowe i przewidywane zmiany ich stanów
d.  Występowanie gruntów pęczniejących, zapadowych i wysadzi nowych
e.  Głębokość posadowienia sąsiednich budowli
f.  Projektowana niwelacja powierzchni terenu w sąsiedztwie fundamentów, poziom posadzek

podziemnych, poziom rozmycia dna rzeki

18. Podać wzór na obliczenie qf [kPa], zakres stosowania

Jednostkowy opór jednowarstwowego podłoża pod fundamentem

Dla prostych przypadków posadowienia, gdy:



Składowa pozioma jest mniejsza niż 10% składowej pionowej obciążenia



Nie ma obaw, że nastąpi obrót lub przesuw



≥0,035·B

dopuszcza się sprawdzenie I stanu granicznego według wzorów:

r,s

– średnie obliczeniowe obciążenie jednostkowe podłoża pod fundamentem

r,max

– maksymalne, obliczeniowe, jednostkowe obciążenie podłoża pod fundamentem

19. Nośność fundamentu bezpośredniego wg PN-81/B-03020, Q

fNB

[kN], podłoże jednorodne i uwarstwione

Warunek nośności:

– wartość obliczeniowa działającego obciążenia pionowego

fNB

– obliczeniowy opór graniczny podłożą gruntowego przeciwdziałający obciążeniu Q

m – współczynnik korekcyjny, zależny od metody (A=0,9, B=0,81, C=0,81)

, e

– mimośród działania obciążenia, odpowiedni o równoległy do szerokości B i długości podstawy L

(r)

– obliczeniowa wartość spójności gruntu, zalegającego bezpośrednio poniżej poziomu posadowienia

min

– głębokośc posadowienia, mierzona od najniższego poziomu terenu

, N

– współczynniki nośności wyznaczone z nomogramów lub wzorów, zależne od c

(r)

B, L – zredukowane wymiary fundamentów
i

, i

– współczynniki wpływu nachylenia obciążenia wyznaczone z nomogramów, zależne od c

(r)

oraz δ

(r)

– obliczeniowa średnia gęstość objętościowa gruntu powyżej poziomu posadowienia

(r)

– obliczeniowa średnia gęstość objętościowa gruntu zalegających poniżej poziomu posadowienia do głębokości

równej B

a. Podłoże jednorodne do głębokości 2B od poziomu posadowienia podstawy

i. Fundament prostokątny obciążony mimośrodową siła pionową

ii. Budowla nie jest usytuowana na zboczu lub jego pobliżu

iii. Obok budowli nie projektuje się wykopów lub dodatkowych obciążeń

b. Podłoże uwarstwione

20. Obliczanie stateczności ogólnej uskoku naziomu - metody, charakterystyka

4 podstawowe grupy metod obliczeń stateczności skarp:

a. Na podstawie SGN ośrodka gruntowego

i. Ścisłe rozwiązanie Sokołowskiego

ii. Sokołowskiego – Senkowa

b. Warunki równowagi bryły osuwającej się wzdłuż powierzchni poślizgu

i. Fellenius (walcowa powierzchnia poślizgu) – F

dop

= 1,1 ÷ 1,3

ii. Bishop (walcowa powierzchnia poślizgu) – F

dop

= 1,4 ÷ 1,5

iii. Morgenstern – Price’a
iv. Janbu (dowolna powierzchnia poślizgu)

v. Nonreillera (dowolna powierzchnia poślizgu)

c. Metody oparte na teorii sprężystości i plastyczności, wykorzystujące techniki numeryczne (nie

narzucamy powierzchni poślizgu)

i. MRS – metoda różnic skończonych

ii. MES – metoda elementów skończonych

iii. MEB – metoda elementów brzegowych
iv. Metody mieszane

d. Metody empiryczne oraz oszacowania

i. Metoda Masłowa – dowolna powierzchnia poślizgu

Metoda Bishopa – siły działające na boczne ściany wyodrębnionych bloków są poziome, a więc ich rzuty na kierunek
pionowy są równe 0

Metoda Nonreillera – została opracowana dla dowolnego kształtu powierzchni poślizgu. Wartość siły N’, podobnie jak
w metodzie Bishopa, uzyskuje się z równań równowagi sił działających na blok

21. Kiedy stosujemy płyty fundamentowe?

a.  Grunt ma małą nośność
b.  Występują nierównomierne osiadania gruntu
c.  Występuje wysoki poziom wody gruntowej
d.  Gdy chcemy zapewnić w miarę równomierny rozkład obciążeń
e.  Silosy, kominy, zbiorniki, wysokie budynki, śluzy, suche doki, elektrownie wiatrowe

22. Scharakteryzować metody obliczania płyt i rusztów fundamentowych



Metoda uogólniona Winklera



MES



MEB



MRS

Generalnie projektowane jak w podłożu sprężystym

a. Metoda odwróconego rusztu (płyty) – obciążamy najpierw siłami pionowymi fundament i obliczamy

opór gruntu, następnie w węzłach wstawiamy podpory stałe i obciążamy ruszt siłą równą oporowi
gruntu. Metoda ta charakteryzuje się małą dokładnością i nie jest zalecana.

b. Metoda (rusztu) płyty na podłożu sprężystym – przedstawienie sprężystego podłoża gruntowego jako

szereg sprężyn nałożonych w sposób ciągły lub dyskretny w zależności od możliwości programu
komputerowego. Sztywność kz wyznacza się na podstawie wstępnych obliczeń osiadań. W wyniku
obliczeń uzyskujemy rozkłady nacisków na grunt, momenty zginające, skręcające, siły tnące itd.

23. Co to są ławy fundamentowe? Praca i obliczanie

Ławy fundamentowe – rodzaj fundamentu ciągłego (L/B ≥ 5), mający zastosowanie pod murami lub szeregiem

słupów. Przekazuje obciążenia od budowli bezpośrednio na grunt.



Prostokątne



Trapezowe



O skokowo zmiennym przekroju poprzecznym



Kamienne



Ceglane



Betonowe



Żelbetowe

Szerokość ławy B dobieramy z warunku:

– średnie obciążęnie dla rozkładu obciążeń

– graniczny opór gruntu

Wysokość ławy h dobieramy z warunków:

24. Nośność fundamentu bezpośredniego wg EC 7

a. Z odpływem wody

q’ – naprężenie efektywne na poziomie posadowienia
γ

’ – ciężar objętościowy poniżej poziomu posadowienia fundamentu (z uwzględnieniem ciśnienia

wody i ciśnienia spływowego)
N

, N

– współczynnik nośności

, b

– współczynnik nachylenia podstawy fundamentu

, S

– współczynnik kształtu fundamentu

, i

– współczynnik uwzględniający nachylenie wypadkowej

b. Bez odpływu wody

– wytrzymałość gruntu na ścinanie bez odpływu wody z gruntu

q – naprężenia całkowite

25. Podział pali według różnych kryteriów

a. Ze względu na materiał:

i. Betonowe (żelbetowe)

ii. Stalowe (z rur zamkniętych, otwartych lub profili walcowanych, najczęściej typu H)

iii. Drewniane

b. Ze względy na technologię przygotowania pali betonowych

i. Prefabrykowane, najczęściej o przekroju kwadratowym

ii. Monolityczne betonowane w gruncie

c. Ze względu na wymiar średnicy pala

i. Pale typowych średnic - ∅ 300 ÷ 600 mm

ii. Pale wielkośrednicowe - ∅ 800 ÷ 1500 mm (1800)

iii. Mikrofale - ∅ 100 ÷ 250 mm

d. Ze względu na technikę wprowadzania w grunt

i. Wbijane

ii. Wiercone

iii. Wciskane statycznie
iv. Wwibrowywane

v. Wwiercane

vi. Wkręcane

vii. Iniekcyjne

e. Ze względu na sposób przekazywania obciążeń na grunt

i. Pale przekazujące obciążenie na grunt zarówna przez opór podstawy jak i tarcie pobocznicy

ii. Pale stojące – oparte podstawą na skale lub bardzo mocnym gruncie

iii. Pale zawieszone (tarciowe) – przekazujące głownie obciążenia przez tarcie na pobocznicy

f. Ze względu na wpływ na strukturę gruntu wokół pala

i. Przemieszczeniowe - całkowicie rozpychające grunt na boki (wbijane, wciskane statycznie,

wwibrowywane, wkręcane)

ii. Półprzemieszczeniowe – częściowo rozpychające grunt na boki, częściowo wynoszące go na

zewnątrz (wwiercane i niektóre iniekcyjne)

iii. Nieprzemieszczeniowe – niezmieniające struktury gruntu – całkowicie wynoszące urobek na

zewnątrz (wiercone i niektóre iniekcyjne)

26. Charakterystyka pali żelbetowych prefabrykowanych

a.  Najczęściej o przekroju kwadratowym (25x25, 30x30, 40x40, 45x45 cm)
b.  Długość 4 ÷ 20 m (zależna od wymiarów przekroju)
c.  Możliwość wykonywania pali łączonych z odcinków: 3, 5, 10, 12, 15 m (łączna długość nawet 45 m)
d.  Betonowane w zakładzie prefabrykacji i przywożone na budowę lub betonowane na budowie w

specjalnych formach

e.  Wbijane za pomocą kafarów hydraulicznych, spalinowych lub wolnospadowych
f.  Podstawy zaostrzone lub tępe (bez ostrza)
g.  Średnia i duża nośność
h.  Małe osiadania
i.  Szerokie zastosowanie, szczególnie w budownictwie hydrotechnicznym

27. Technologia pali

a. Franki

28. Metody wzmocnienia podstaw pali wielkośrednicowych – wymienić, parametry

Naprężenie podłoża przez wykonanie iniekcji zaczynu cementowego pod podstawą pala

a. Komory iniekcyjne

i. Klasyczna stalowa komoro iniekcyjna - w podstawę pala wbudowana komora zastrzykowa,

do niej wprowadza się rurki do tłoczenia zaczynu. Komora stalowa cylindryczna zamknięta
od góry blachą stalową i wypełniona otoczakami. Zastrzyk cementu wykonuje iś epo kilku
dniach od zabetonowania pala.
Najpierw wypełnia się zaczynem przy ciśnieniu tłoczenia ok. 6 atm. Po zamknięciu rurki
przelewowej tłoczy się zaczyn pod ciśnieniem aż pal będzie się unosił. Na końcu należy
utrzymać max. ciśnienie 3-4 MPa ok. 10-15 minut.

ii. Metoda opracowana w Katedrze Geotechniki PG – iniekcja zagęszczająca w komorę z

półprzepuszczalnej geotkaniny w podstawie pala. Komora i zbrojenie osadzone na dnie
otworu wiertniczego. Po związaniu betonu (ok. 14 dni) iniekcja przez dwie rurki zaczynem
cementowym wprowadzonym pod ciśnieniem z cyklicznym obciążeniem i odciążeniem. Przy
iniekcji pod podstawą pali wielkośrednicowych zaleca się stosowanie zaczynu o c/w=1,5

iii. Metoda Yeatsa i O’Riordana – iniekcja zaczynem cementowym przez 4 rurki o ∅ 64 mm. W

rurce iniekcyjnej znajdują się 2 otwory w opasce gumowej, przez które zaczyn przechodzi do
gruntu w podstawie pala

b. Metoda opracowana przez Instytut Badawczy Dróg i Mostów – nie stosuje się komory. W pal

wbudowana jest instalacja z jednej rurki iniekcyjnej, której końce wyprowadza się ponad głowice
pala. W dolnej części rurki 3 otwory osłonięte zaworami opaskowymi. Pozioma elastyczna przepona
z PCV osłania rurkę na dnie otworu. Insekt pod podstawą można tłoczyć w dowolnym czasie po jego
zabetonowaniu w jednej lub kilku fazach, aż do uzyskania odpowiedniego ciśnienia

c. Iniekcja bezpośrednia

29. Metody wyznaczania sił w palach – metoda Coulmana, równowagi momentów, wymienić inne metody

a. Metoda Coulmana

b. Metoda równowagi momentów

c. Metoda sztywnego oczepu

d.  Metoda trapezu naprężeń
e.  Metoda zmiennej sztywności podpór palowych
f.  Metoda uogólniona – statyka ustrojów palowych
g.  Metody analityczne

i. Nokkentveda

ii. Smordyńskiego

iii. Antonowa – Mejersona
iv. Schiela

30. Obliczanie ustrojów palowych, metoda uogólniona, charakterystyka

W metodzie uogólnionej współpracę pala z ośrodkiem gruntowym wyraża się za pomocą układu podpór sprężystych
gęsto rozstawionych wzdłuż pobocznicy pala i podpór sprężystych w podstawie. Wzdłuż pobocznicy umieszcza się w
węzłach podpory o sztywności k

. Rozstaw podpór (i węzłów) zaleca się przyjmować co ok. 0,5 m. podpory

prostopadłe wyrażają reakcję gruntu na przemieszczenia poprzeczne pali, a podpory styczne – reakcję gruntu na
przemieszczenia podłużne pali. W podstawie pala umieszcza się podporę sprężystą osiową względem pala o
sztywności k

, prostopadłą o sztywności k

i podporę na obrót o sztywności k

Przedstawiony model pala bardzo dokładnie odwzorowuje jego rzeczywistą współpracę z ośrodkiem gruntowym,
jednak jest bardzo żmudna w przygotowaniu. Większości przypadków można uznać za mało znaczące i zrezygnować z
charakterystyk utwierdzenia podstawy pala k

i k

oraz z podpór sprężystych stycznych wzdłuż pobocznicy pala o

sztywności k

. Globalną sztywność osiową gruntu względem pala można wówczas wyrazić za pomocą pojedynczej

podpory podłużnej pod podstawą o sztywności k

, a wzdłuż pobocznicy zostawić tylko podpory poziome (k

). Podpora

sprężysta pod podstawą pala (k

) powinna być zawsze ustawiona osiowo względem pala.

31. Nośność pobocznicy pala – metoda α, β, λ

a. Metoda α -

b. Metoda β -

c. Metoda λ -

32. Nośność pionowa pali, wzór normowy, objaśnienia, interpolacja q oraz t

a. Nośność obliczeniowa pala wciskanego

, S

– współczynniki technologiczne

(r)

– jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu pod podstawą pala

(r)

– jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy pala, w obrębie warstwy i

– pole przekroju poprzecznego podstawy pala

– pole pobocznicy pala zagłębionego w gruncie

b. Nośność obliczeniowa pala wyciąganego

– współczynnik technologiczny

c. Interpolacja q

Wytrzymałość normowa jest określona dla głębokości krytycznej h

= 10,0 m i większej, mierząc od

poziomu terenu oraz dla wyjściowej średnicy podstawy D

= 0,4 m. dla głębokości mniejszych niż h

należy wartość q wyznaczyć przez interpolację liniową przyjmując wartość zero na pierwotnym
poziomie terenu.
Dla pali wierconych:

Dla gruntu uwarstwionego należy wyznaczyć nowy poziom interpolacji,
liczony od spągu warstwy słabej:

d. Interpolacja t

Wartości normowe należy przyjmować na głębokości 5 m i większej,
mierząc od poziomu terenu. Na głębokościach mniejszych niż 5 m wartość t wyznaczyć przez
interpolację linową. Dla gruntu uwarstwionego z warstwą słabą poziom interpolacji tak jak dla q.

33. Co to są współczynniki S

, S

i od czego zależą? Wg PN-83/B-02482

– współczynnik technologiczny dla podstawy pala wciskanego

– współczynnik technologiczny dla pobocznicy pala wciskanego

– współczynnik technologiczny dla pobocznicy pala wyciąganego

Powyższe współczynniki zależą od rodzaju pala i sposobu jego wykonania oraz wartości współczynników w gruntach
(I

, I

34. Nośność grupy pali, obliczenia wg PN

Nośność fundamentów na palach należy obliczać przenosząc całe obciążenia fundamentu wraz z jego ciężarem
własnym wyłącznie na pale, bez udziału oczepu zwieńczającego pale.

Nośność grupy pali równa się sumie nośności pali pojedynczych, niezależnie od ich rozstawu, gdy:



Pale opierają się na skale



Dolne końce pali są wprowadzone na głębokość co najmniej 1,0 m w zagęszczone grunty gruboziarniste oraz

piaski grube lub grunty spoiste zwarte



Pale wbijane są bez wpłukiwania w piaski zagęszczone lub średnio zagęszczone (dotyczy to również pali

Franki, Vibro, Fundex)

W przypadku wbijania pali bez wpłukiwania w piaski luźne (dotyczy to również pali Franki, Vibro, Fundex) nośność pali

w grupie równa się sumie nośności pali pojedynczych, gdy rozstaw między nimi r≥4D. Gdy 3D≤r≤4D można tak

obliczoną nośność grupy pali (suma nośności pali pojedynczych) zwiększyć o 15%, gdy r<3D można nośność grupy
zwiększyć o 30%. (Tak wyznaczona nośność grupy pali nie może przekraczać nośności fundamentu bezpośredniego o
powierzchni wyznaczonej obrysem zewnętrznych pali w fundamencie i na głębokości ich podstaw.)

W przypadku zagłębienia pali w grunty spoiste, gdy strefy naprężeń nie zachodzą na siebie w poziomie podstaw pali to
nośność grupy równa się sumie nośności pali pojedynczych.

Strefy naprężeń:



Pale wciskane - grunty jednorodne:



Pale wciskane - grunty uwarstwione:



Pale wyciągane:

Nośność grupy pali wciskanych:

Nośność grupy pali wyciąganych:

35. Osiadania pala pojedynczego

a. Osiadanie w gruncie jednorodnym

– obciążenie pala, działające wzdłuż jego osi

h – zagłębienie pala
E

– moduł odkształcenia gruntu

– współczynnik wpływu osiadania

– współczynnik wpływu osiadanie, zależny od h/D oraz K

[norma]

– współczynnik wpływu warstwy nieodkształcalnej poniżej podstawy pala [norma]

– współczynnik wpływu warstwy mniej ściśliwej w podstawie pala, zależny od h/D, K

oraz E

[norma]

– stosunek powierzchni przekroju poprzecznego pala (np. ścianek rury) do całkowitej powierzchni przekroju

poprzecznego pala, dla pali pełnych R

– moduł ściśliwości trzonu pala

b. Osiadania z warstwą nieodkształcalną w podstawie pala

– powierzchnia przekroju poprzecznego pala

– współczynnik osiadania dla pala z warstwą nieodkształcalną w podstawie, zależny od h/D oraz K

[norma]

36. Osiadanie pala, metoda funkcji transformacyjnych: t-z i q-z

Parametry do wyznaczenia zależności obciążenie-osiadanie:



Graniczne jednostkowe opory na pobocznicy pala (t

max

) oraz graniczne

jednostkowe opory pod podstawą (q

)



Przyjęte nieliniowe części funkcji transformacyjnych t-z oraz q-z



Graniczne osiadania z

oraz z

, przy których opory na pobocznicy i pod podstawą pala osiągają wartości

maksymalne

37. Zasady wykonywania próbnych obciążeń statycznych

a. Zaprojektowanie i wykonanie konstrukcji oporowej
b. Dobranie właściwego systemu obciążającego i wyskalowanego systemu pomiarowego obciążeń.

System ten powinien uwzględniać wielkość obciążenia, rodzaj obciążenia (wciskanie, wyciąganie,
obciążenia cykliczne), być dobrany do przewidywanej metody badań oraz zapewniać wymaganą
dokładność, a także kontrolę mierzonych wielkości

c.  Przygotowanie systemu pomiarowego do kontroli osiadań w czasie
d.  Ustalenie metody przeprowadzenia badań obciążenia statycznego
e.  Przyjęcie metody interpretacji wyników badań, która powinna uwzględniać przyjętą metodę badań

38. Wykorzystanie wzorów dynamicznych do oceny nośności pali

Wzory dynamiczne wykorzystywane są do oceny nośności dynamicznej N

, dla pali wbijanych, głównie pali Franki,

Vibro, Vibro-Fundex, pali stalowych z zamkniętym dnem, prefabrykowanych pali żelbetowych, pali drewnianych.
Stosunkowo wiarygodne wyniki otrzymuje się jedynie dla pali wbijanych w grunty niespoiste. (W zasadzie, w każdym
przypadku, wymaga się korelacyjnych badań statycznych pali i ustalenia współczynnika cechowania p,
reprezentatywnego dla określonego obszaru geotechnicznego.) Powszechnie stosowane wzory dynamiczne wywodzą
się z zasady zachowania energii:

Nd – nośność dynamiczna
E – energia jednego uderzenia młota (E=Q·h)
Q – ciężar młota
h – wysokość spadu młota
c – wpęd pala pod wpływem ostatnich serii uderzeń (np. średnia z ostatnich 30 cm wbijania)
e – sprężyste odkształcenie pala, gruntu i kołpaka na 1 m długości pala, ogólnie zależne od wpędu e=f(c)

W praktycznych wzorach inżynierskich uwzględnia się również tłumienie, współczynniki efektywności młota,
nachylenie pala, współczynniki pochłaniania energii, współczynniki bezpieczeństwa (różne dla poszczególnych
wzorów). Generalnie, stosowanie wzorów dynamicznych wymaga dużej ostrożności. Zalecane do poszczególnych
wzorów współczynniki bezpieczeństwa wynoszą Fd=2÷10. Świadczy to o znacznych rozbieżnościach. Stosowanie
konkretnego wzoru wymaga ścisłego sprecyzowania zakresu stosowania. Niezależnie od tego istotny wpływ mogą
mieć warunki gruntowe, np. grunty uwarstwione, na przemian piaszczyste i spoiste oraz małospoiste – może wystąpić
tzw. pojęcie „wpędu zerowego”. Badania terenowe wskazują również na istotne zależności pomiędzy wpędem pala i
warunków gruntowych.

39. Metody dynamiczne określania nośności pali, PDA, DLT. Analiza nośności CASE, CAPWAP, TNO.

Metody wysokonaprężeniowe stosowane głównie do oceny nośności pali:

a. PDA – Pile Driving Analysis – dla pali wbijanych. Pozwala na ocenę nośności pala, wydajność młota,

energii wbijania, przyspieszenia, odboju sprężystego pala, wpędu pala, naprężeń ściskających i
rozciągających, odkształcenia, prędkości i przemieszczenia pali

b. DLT – Dynamic Load Testing – dla pali wierconych, ocena nośności pala oraz jakości pala

W obu przypadkach badanie polega na wywołaniu fali naprężeń w momencie uderzenia młota (PDA) lub specjalnego
bijaka (DLT). Przyjmuje się, że spadający swobodnie ciężar powinien wynosić minimum 1÷2% nośności pala (DLT). Za
pomocą czujników montowanych do głowicy pala, z wykorzystaniem przenośnego komputera, rejestruje się
przyspieszenie i naprężenie w momencie uderzenia. Rejestracja powyższych danych oraz znajomość parametrów
geotechnicznych podłoża, pozwala na ocenę nośności.

Obecnie przyjmuje się różne modele do analizy. Metody bezpośrednie uwzględniają oddziaływanie gruntu pod
podstawę i w bardzo ograniczonym zakresie na pobocznicy:



CASE – Case Institute of Technology



TNO – Technical Netherlands Organization



IMPEDANCE

Metody te są bardzo wrażliwe na prawidłowy dobór prędkości fali naprężeń w palu, a charakterystyki sprężyste i
współczynniki tłumienia gruntu wyznaczone są na podstawie próbnych obciążeń statycznych i korelacji z innymi
badaniami terenowymi.

Pale o złożonej strukturze, w niejednorodnych warunkach gruntowych powinny być analizowane za pomocą metod
pośrednich:



CAPWAP – Case Pile Wave Analysis Program



TNODLT – metoda holenderska

W ogólnym przypadku parametry modelu są dostosowywane w kolejnych iteracjach, aż do najlepszego dopasowania
pomiędzy zależnościami przebiegu siły obliczeniowej i pomierzonej.

W terenie, za pomocą czujników zainstalowanych do głowicy pala, wykonuje się pomiar przyspieszenia i odkształcenia
(naprężenia). Na podstawie analizy z wykorzystaniem opracowanych programów komputerowych w metodzie CASE
otrzymujemy obciążenie graniczne w głowicy pala. W metodach pośrednich CAPWAP i TNODLT, otrzymujemy
obciążenie graniczne głowicy, opór podstawy i pobocznicy, rozkład oporów wzdłuż długości, skrócenie pala, czyli
charakterystyki zbliżone do wyników próbnego obciążenia statycznego.

40. Badania nieniszczące pali

Opracowano szereg metod nieniszczących, służących do oceny długości i ciągłości pali i podzielono je na 7 grup:



testy akustyczne



testy radiometryczne



testy geosejsmiczne



metody sejsmiczne niskoenergetyczne wykorzystujące zjawisko odbicia fali naprężeń



metody sejsmiczne wysokoenergetyczne oparte na badaniu fal naprężeń



metody wibracyjne



metody elektryczne

41. Obliczanie pali obciążonych siłami poziomymi



wg norm (niemieckiej, fińskiej, polskiej)



wg API (American Petroleum Institute)



z wykorzystanie krzywych p-y

Tomlinsor

metoda Bromsa

DNV

MES

Kryterium sztywności pala:



pale sztywne – uwzględniamy: przemieszczenie, momenty i nośność; zależą od zagłębienia
sprężystego



pale wiotkie – uwzględniamy: przemieszczenie i momenty zginające

42. Wymienić i scharakteryzować konstrukcje podtrzymujące uskok naziomu



ściany oporowe – podpierają uskok naziomu gruntów rodzimych lub nasypowych, a ich głównym obciążeniem

jest parcie podpieranego gruntu



ścianki szczelne – konstrukcje oporowe składające się z brusów (wbijanych, wwibrowywanych lub wciskanych

w grunt), połączonych na specjalne zamki (nie przepuszczające wody ani frakcji drobnej) ściśle jeden obok
drugiego, ciężkie, wymagają transportu z zakładu prefabrykacji, przenoszą duże obciążeni a pionowe, wbijane
kafarem;



palisady – zapewniają stateczność naziomu; przenoszą głównie siły parcia pochodzącego od zalegającego za

konstrukcją oporową gruntu oraz obciążeń zewnętrznych

43. Schematy podparcia na ścianę oporową: pionową, nachyloną, ze wspornikiem odciążającym,

z płytą odciążająca.

a) pionowa

b) nachylona

c) ze wspornikiem

d) z płytą odciążającą

44. Co to jest grunt zbrojony, schematy zniszczenia.

Grunt zbrojony  - materiał  konstrukcyjny  utworzony  przez naprzemienne ułożenie  warstw  gruntu  i innego  zbrojenia.
Zbrojenie może być metalowe lub wykonane z tworzywa sztucznego, siatki, taśmy, maty i tkaniny - geowłókniny. Nie
wolno  stosować  materiałów  z  włókien  naturalnych,  gdyż  wystąpi  biodegradacja.  Grunt  zbrojony  opiera  się  na
koncepcji  tzw.  adhezji  i  kohezji  pozornej.  Zakłada  się  wprowadzenie  do  gruntu  zbrojenia,  które  jest  jednoznaczne  z
wprowadzeniem kohezji. Zbrojenie przenosi siły rozciągające.

Schematy zniszczenia:



grunt ulega ścięciu a zbrojenie zniszczeniu



zniszczenie przez poślizg zbrojenia



zniszczenie poprzez wyparcie gruntu spod konstrukcji



zniszczenie konstrukcji na skutek utraty stateczności

45. Schematy statyczne ścianek szczelnych, rodzaje ścianek szczelnych

Schematy statyczne:



ścianka wspornikowa



ścianka jednokrotnie zakotwiona (rozparta) dołem utwierdzona



ścianka jednokrotnie zakotwiona (rozparta) dołem wolnopodparta

Podział ze względu na materiał:



stalowe – kształty przekrojów: korytkowy (U), zetowy, płaski, typu H



żelbetowe – uszczelniane na pióro obce z drewna specjalne ostrze dociskające jeden brusa do drugiego



drewniane – uszczelniane na wpust i pióro własne lub pióro obce

Rodzaje ścianek szczelnych:



wspornikowe



rozpierane jednokrotnie lub wielokrotnie



zakotwione jednokrotnie lub wielokrotnie

46. Obudowa wykopu: palisady, obudowa berlińska

Rodzaje obudów wykopów:



ściany szczelinowe



obudowa berlińska



ściany z pali wierconych (palisady)



stalowe ścianki szczelne



ściany gwoździowane



ściany z zawiesiny zbrojonej kształtownikami

Palisady palowe:



ściany z pali wierconych

pale wiercone w rurze osłonowej (obsadowej)

pale CFA (świder ciągły z rurą do betonowania)

pale wykonywane w technologii iniekcji strumieniowej

pale Omega, SDP, FDP, CFP, Lambda (rozpychające grunt)



ściany z pali przemieszczeniowych

pale wbijane (rury stalowe)

rury i kształtowniki stalowe

brusy żelbetowe

Ściany z pali:



przecinających się



rozsuniętych



stykających się



rozsuniętych doszczelnianych iniekcją strumieniową



w układzie „zygzakowatym”



rozsuniętych z opinką

Ściany palisady mogą być wykonane w odległości około 30-40 cm od ścian sąsiednich budynków (od osi palisady).

Obudowa berlińska:



tymczasowa konstrukcja oporowa pełniąca role obudowy głębokiego wykopu i przenosząca obciążenia w

postaci parcia gruntu



złożona z profili stalowych walcowanych (dwuteowniki lub podwójne ceowniki)



rozstaw profili – do1-2 m; wprowadzane w grunt przy pomocy wibromłota (Ew. wbijane) lub montowane w

otworach wierconych z zawiesina samotwardniejąca cementowo – bentonitową o wytrzymałości 1 MPa



między profilami – opinka – grube deski lub kantówki



wykop głębiony etapowo



podparcie obudowy zapewnione przez kotwie gruntowe lub stalową konstrukcję rozpierającą składającą się z

oczepów, zastrzałów i rozpór



kotwie na oczepach lub bezpośrednio na konstrukcji



powoduje odprężenie gruntu za obudową, więc nie jest zalecana do wykonywania w bezpośrednim

sąsiedztwie istniejących fundamentów lub instalacji uzbrojenia podziemnego



zaleca się stosowanie przy braku wody gruntowej

47. Ściany szczelinowe: wykonawstwo i obliczanie

ściana szczelinowa – ściana żelbetowa, wykonywana monolitycznie w sekcjach o długości od 3,0 do 6,0 m. Grubości
ścian od 0,5 do 1,0 (1,2) m. Ściany betonuje się w specjalnych szczelinach (wąskich i głębokich wykopach)
wykonywanych w gruncie za pomocą koparek pod osłoną zawiesiny tiksotropowej lub montuje z płyt
prefabrykowanych. Podtrzymują głębokie wykopy, stanowią konstrukcje oporowe lub ściany podziemne konstrukcyjne
budynku, fundamenty rożnych konstrukcji budowlanych, obudowy tuneli, kanałów oraz przegrody przeciwfiltracyjne.

Technologia i etapy wykonywania:

1.  Głębienie szczeliny (wykop koparką, 0,6; 0,8; 1,2 m; głębokość do 30, 40, 60 m.
2.  Zakończenie głębienia
3.  Wprowadzenie elementów rozdzielczych
4.  Wprowadzenie zbrojenia
5.  Betonowanie sekcji metodą kontraktor
6.  Zabetonowanie sekcji
7.  Wyciąganie elementów rozdzielczych