fd_w2_2012 lato

–

w 2

FUNDAMENTY BEZPO

REDNIE

Wstęp

• Fundament bezpośredni – najniższa część konstrukcji,

przekazująca obciążenie

bezpośrednio

na pod

oże gruntowe.

• Podstawa fundamentu opiera się zwykle na dodatkowej

warstwie, tzw. poduszce

chudy beton,

podsypka

piasek, żwir, pospó

Zadania dodatkowej warstwy:

• lepsze powiązanie fundamentu z pod

ożem,

• przyspieszenie konsolidacji gruntu spoistego pod fundamentem.

–

w 2

Kryteria podzia

u fundament

w bezpo

rednich

•

ębokość posadowienia,

• kszta

(rozcz

onkowanie powierzchni posadowienia)

• sposób wykonania,

• materia

używany do budowy,

• za

ożenia obliczeniowe.

–

w 2

Podzia

ze wzgl

du na g

boko

ść

posadowienia

• Fundamenty p

ytkie

(

ębokość posadowienia < szerokości

)

a) stopa,

awa,

c) p

yta,

d) ruszt,

e) skrzynia

• Fundamenty g

ębokie

– (

wytrzyma

e pod

oże naturalne występuje na

ębokości > 4m

)

konstrukcja jak dla fundamentów p

ytkich,

metody wykonania inne

(umacnianie pionowych ścian wykopu,

konieczność walki z nap

ywem wody gruntowej – uszczelnianie ścian)

–

w 2

Podzia

ze wzgl

du na kszta

•

stopy

(pod pojedyncze s

upy, grupowe)

•

awy

(murowane z ceg

y, betonowe, żelbetowe)

•

ruszty

•

yty

•

fundamenty skrzyniowe

•

fundamenty blokowe

–

w 2

Stopy fundamentowe pod pojedyncze s

upy

a) z ceg

y, b) betonowa trapezowa, c) betonowa

schodkowa, d) p

ytowa, e) żelbetowa.

Zastosowanie

• rozstaw s

upów

> 5 m

• dopuszczalne obciążenie

gruntu w poziomie posadowienia

> 0,10÷0,30 MPa

• w podstawie przeważnie kształt

prostokąta lub kwadratu

= 1:1 ÷ 3:1

–

w 2

Stopy fundamentowe grupowe

a) symetryczna, b) niesymetryczna.

Zastosowanie

• kszta

t prostokąta

– przy jednakowym obciążeniu od s

upów,

• kszta

t trapezu (stopa niesymetryczna)

– przy różnym obciążeniu od s

upów,

• w podstawie przeważnie kształt

prostokąta lub kwadratu

= 1:1 ÷ 3:1

–

w 2

lne zasady projektowania stopy fundamentowej

• stopy z

ceg

lub

kamienia

(

rys. a

)

- zależność między wysokością stopy „h” , a odsadzką „s”:

murowanie na zaprawie cementowej –

h/s ≥ 2

murowanie na zaprawie cementowo-wapiennej –

h/s ≥ 3.

• stopy

betonowe

(

rys. b÷d

)

stosuje się pod s

upy niskich budowli (1-2 kondygnacje),

obciążonych si

ami

statycznymi

osiowymi

wysokość stóp betonowych określa kąt

dla stóp trapezowych i schodkowych:

= h/s ≥ 2,05 (3,5

bzk

)

0,5

dla stóp p

ytowych:

= h/s ≥ 1,8 (3,5

bzk

)

0,5

gdzie:

– odpór gruntu,

– obciążenie pionowe od konstrukcji bez obciążenia od

fundamentu i gruntu na fundamencie,

bzk

– wytrzyma

ość charakterystyczna betonu na rozciąganie.

–

w 2

• stopy

żelbetowe

(

rys. e

)

stosuje się:

przy większych si

ach osiowych,

dla obciążeń mimośrodowych,
dla obciążeń dynamicznych.

ekonomiczna wysokość stopy

przy s

upach obciążonych osiowo

h ≥ 0,40 (

–

przy stopach obciążonych mimośrodowo

h ≥ 0,45 (

–

)

–

w 2

stopy sprawdza się na

przebicie,
momenty zginające.

sprawdzanie na przebicie jest zbędne

, gdy:

dla stóp trapezowych i schodkowych - h ≥ 0,25 (

–

dla stóp p

ytowych – h ≥ 0,3 (

–

sprawdzanie stóp żelbetowych na przebicie:

≤

gdzie:

wysokość użyteczna rozpatrywanego przekroju,

średnia arytmetyczna obwodu figury geometrycznej, na którą dzia

obciążenie i obwodu dolnej podstawy ostros

upa powstającego przy

ożeniu, że rozk

ad si

następuje pod kątem 45

(

rys.- slide 11

); dolna

podstawa ostros

upa powinna pokrywać się z p

aszczyzną zbrojenia

ównego,

– obliczeniowa wytrzyma

ość betonu na rozciąganie.

–

w 2

Wyznaczanie wartości siły „

”

Schemat obliczeniowy stopy
fundamentowej na przebicie: a)
p

yta, b) obciążenie mimośrodowe

Przyjmujemy maksymalne obciążenie obliczeniowe
przekazywane na stopę fundamentową,
zmniejszone o wartość obciążenia (odporu gruntu)
przy

ożonego bezpośrednio na podstawę

ostros

upa, przyjmowanego do wyznaczenia

obwodu

Sprawdzanie na przebicie mimośrodowo

obciążonych stóp fundamentowych

max

≤

śr

gdzie:

– powierzchnia wielokąta ABCDEF,

max

– największe krawędziowe naprężenie,

obliczone z uwzględnieniem dzia

ania

momentu,

śr

= 0,5 (

)

–

w 2

Obliczanie zbrojenia na momenty zginające

(dzia

ające w p

aszczyźnie x-x i y-y)

gdzie:

– dla stóp pod s

up betonowy i żelbetowy,

= 0,9

– dla stóp pod s

up z ceg

– wytrzyma

ość obliczeniowa stali zbrojeniowej na rozciąganie.

Momenty zginające

dla stóp

obciążonych si

ą osiową N

(przy M = 0) oblicza się

wg wzoru:

Przekrój zbrojenia

oblicz się

wg wzoru:

–

w 2

awy fundamentowe

awy pod ściany:

awy murowane z ceg

y, b)

awy betonowe, c)

awy żelbetowe

–

w 2

Zastosowanie

aw fundamentowych

•

awy

ceglane

pod budynki

murowane

wysokości 3-4 kondygnacji

posadowione

powyżej poziomu wód gruntowych

na gruncie jednolitym o

dopuszczalnym obciążeniu > 0,2 MPa

•

awy

betonowe

gdy dla

aw ceglanych potrzeba więcej niż 4 odsadzki oraz,

gdy

podstawa zanurzona jest w wodzie

•

awy

żelbetowe

pod ścianami ciąg

ymi lub s

upami o rozstawie osiowym < 4-5 m,

na podłożu o

dopuszczalnym obciążeniu > 0,15 MPa

–

w 2

Obliczanie

aw fundamentowych

• Obciążone

równomiernie ścianami

oblicza się jako:

awy sztywne

bez uwzględnienia ich

odkszta

calności i sprężystości pod

oża

• Obciążone

ami skupionymi

momentami zginającymi

obciążeniem równomiernym

, z uwzględnieniem ich

odkszta

calności i sprężystości pod

oża:

do obliczeń stosuje się:

- model

Winklera

- modele

pó

przestrzeni

lub

pó

aszczyzny

sprężystej

–

w 2

Ruszty fundamentowe

Zastosowanie

• na

pod

ożu s

abym

niejednorodnym

o dopuszczalnym obciążeniu

0,1÷0,15 MPa

• na

podłożu mocniejszym

, ale

przy dużych obciążeniach

• wysokość belek rusztu: 1/5÷1/7 ich rozpiętości,

• obliczenia statyczne rusztów – metodą odkształceń zakładając,

że ruszt spoczywa na podłożu wg modelu

Winklera

–

w 2

yty fundamentowe

a) z żebrami u do

b) z żebrami skierowanymi ku górze.

Zastosowanie

•

abszych gruntach

o dopuszczalnym obciążeniu

0,08÷0,12 MPa

dużych obciążeniach

• gdy chodzi o

wyrównanie osiadań

• przy posadowieniu

poniżej wody gruntowej

Obliczenia:

• p

yty fundamentowe o

jednakowej

grubości

pod siatką s

upów oblicza się,

dzieląc ją na pasma pod

użne i

poprzeczne o szerokości równej
rozstawowi s

upów

„uk

ad p

ytowy zastępujemy belkowym”

• p

yty żebrowe o

ych wymiarach

obliczamy jako sztywne

, przyjmując

równomierny rozk

ad naprężenia w pod

ożu;

większe – uwzględnić sprężystość pod

oża.

–

w 2

Skrzynie fundamentowe

Zastosowanie:

• przy

dużych obciążeniach q > 0,4 MPa

Geometria:

• rozstaw ścian poprzecznych skrzyni

~ 6 m,

• grubość ścian ~ 80 cm.

–

w 2

Fundamenty blokowe

Zastosowanie:

•

pod maszyny

urządzenia

w zak

adach przemys

owych

(fundamenty m

otów, turbozespo

ów, itp.),

• pod zapory betonowe ciężkie.

Obliczenia:

Fundamenty blokowe jako

absolutnie sztywne

oblicza się przeważnie bez

uwzględnienia sprężystości pod

oża.

–

w 2

•

bezpośrednio wykonane w wykopie

betonowe, żelbetowe oraz ceglane,
bez deskowania lub z deskowaniem,

•

prefabrykowane

prefabrykowane stopy kielichowe,
fundamenty z bloków prefabrykowanych,

•

kombinowane

– do wykonania np. ław jako deskowania używa się

prefabrykowane żelbetowe deski, które wlicza się do konstrukcji
fundamentu po zalaniu betonem.

Podzia

ze wzgl

du na spos

b wykonania

a) stopa kielichowa,
b)

awa prefabrykowana.

–

w 2

Fundamenty mogą być wykonane z :

• kamienia,
• cegły,
• betonu,
• żelbetu,
• stali,
• drewna.

Podzia

ze wzgl

du na u

ywany materia

Kamień

– dobry materia

na fundamenty:

(dobierać kamień odporny na wietrzenie chemiczne)

Ceg

– rzadko stosowana do budowy fundamentów:

ównie pod budynki lekkie murowane,

tylko wtedy gdy pod

oże charakteryzuje się dużą nośnością,

gdy nie występuje woda gruntowa,
stosuje się ceg

ę marki ≥ 100,

w środowisku agresywnym do ochrony fundamentów stosuje się

klinkier.

–

w 2

Beton i żelbet

– najodpowiedniejszy materia

na fundamenty:

beton

–

jest

odporny na wilgoć

atwy do kszta

towania

należy stosować beton klasy

≥ B15

w fundamentach żelbetowych stosować beto klasy

≥ B30

wada betonu

–

konieczność wykonywania deskowania

beton jest

o odporny na wody agresywne

stal przy wykonawstwie fundamentów bezpośrednich jest

używana jako materia

pomocniczy

(np. ścianki szczelne)

oraz

jako zbrojenie fundamentów żelbetowych,

Drewno

– używa się do:

deskowań,
wykonywania ścianek szczelnych,
pali drewnianych,
gródź,

zaleta drewna:

atwość obróbki i odporność na wody agresywne

wada drewna:

nietrwa

ość powyżej zwierciad

a wody.

–

w 2

•

sztywne

nie odkształcają się,
w układzie fundament-podłoże zachowują się jak ciało sztywne,
zwykle są to:

zwarte bloki betonowe o wymiarach w planie tego
samego rzędu co wysokość bloku

•

sprężyste

takie układy konstrukcyjne, w których stan naprężeń zależny jest od

promieni krzywizn powstających w poszczególnych przekrojach na
skutek działania obciążeń zewnętrznych (w tym oddziaływania podłoża
gruntowego),

obejmują:

belki

płyty

•

wiotkie

nie mają sztywności na zginanie,
obejmują:

podłogi hal przemysłowych

cienkie dna zbiorników

posadowione bezpośrednio na podłożu gruntowym

Podzia

ze wzgl

du na za

enia obliczeniowe

–

w 2

WYB

R G

BOKO

CI POSADOWIENIA

FUNDAMENU

ębokość posadowienia fundamentu zależna jest od:

•

ębokości występowania gruntów nośnych

– minimum

0,5 m

poniżej najniżej przyleg

ego terenu

•

ębokości przemarzania

w gruntach wysadzinowych

– wg PN-81/B-03020 min, minimalna g

ębokość =

0,8÷1,4 m

•

głębokości rozmycia gruntu

przy fundamentach podpór

mostowych

– (poziom rozmycia dna Wisły w Warszawie -

8÷10 m

)

•

poziomu zwierciadła wody gruntowej

•

wymagań eksploatacyjnych

dotyczących budowli i ich

konstrukcji, np. konieczności podpiwniczenia,

–

w 2

•

poziomu posadowienia sąsiednich fundamentów

– kąt tarcia wewnętrznego

•

przewidywanych w przyszłości zmian konstrukcyjnych

–

obejmujących m.in. roboty ziemne.

–

w 2

WYKONAWSTWO

ROB

T FUNDAMENTOWYCH

Przed przystąpieniem do robót fundamentowych należy

przeprowadzić analizę:

•

projektu technicznego

•

warunków wodno-gruntowych

•

wybranej metody wykonawstwa

organizacji

robót fundamentowych

•

zagospodarowania placu budowy

–

w 2

Po przeprowadzeniu analizy i wybraniu metody wykonawstwa

przystępuje się kolejno do następujących robót:

•

wytyczenia osi g

ównych i pomocniczych budowli

oraz

ożenia minimum 3 reperów wysokościowych

•

wytyczenia fundamentu

granic wykopu

•

wykonania robót ziemnych

–

w 2

•

sprawdzenia

czy grunty występujące na ścianach wykopu i

w poziomie posadowienia zgadzają się z danymi podanymi
w dokumentacji,

•

ewentualnego zabezpieczenia ścian wykopu

•

odpompowania wody gruntowej

, jeżeli posadowienie będzie

poniżej zwierciad

a wody gruntowej i roboty trzeba będzie

wykonać „na sucho”,

•

wykonania fundamentów

•

zasypania fundamentów

–

w 2

Polega na

wyznaczeniu

na powierzchni terenu

punktów

pozwalających na utrwalenie:

•

planu fundamentu

•

osi obiektu

•

granic wykopu

Wytyczanie fundamentu i granic wykopu

Punkty te muszą być nawiązane do reperów wysokościowych.

–

w 2

Kolejno

ść

post

powania

• Wyznaczenie linii g

ównych – a-a i b-b,

a-a  - linia ściany frontowej,
A     - punkt na linii a-a,
b-b  - linia prostopad

a do a-a,

• Krańcowe punkty linii g

ównych

przenosimy na „

awy” rozmieszczone w

pewnej odleg

ości od budynku,

• Punkt skrzyżowania linii a-a i b-b
pozwala

odtworzyć punkt A,

• Postępujemy tak samo ze wszystkimi punktami charakterystycznymi

fundamentu utrwalając ich po

ożenie na

awach,

• W identyczny sposób wyznacza się granicę wykopu.

• Przy projektowaniu wykopów fundamentów należy rozważyć problem

nachylenia zboczy wykopu.

–

w 2

Przy wykonywaniu wykopów fundamentowych należy

przestrzegać zasad

związanych z:

• rodzajem gruntów,

• koniecznością usuwania wody atmosferycznej i gruntowej,

• koniecznością właściwego osuszania dna wykopu,

• koniecznością pozostawiania nienaruszonej warstwy gruntu

na dnie wykopu wykonywanego przy pomocy maszyn,

• koniecznością ochrony dna wykopu przed przemarzaniem,

• koniecznością ochrony dna wykopu chudym betonem lub

żwirem,

• wykonywaniem wykopów w sąsiedztwie istniejących

budynków.

Wytyczne wykonywania wykop

w fundament

–

w 2

•

Wykonywanie fundamentu

należy przeprowadzić zgodnie z

przyjętą technologią,

• Przy

odbiorze fundamentów

należy sprawdzać:

zgodność z dokumentacją techniczną usytuowania

fundamentów w poziomie i pionie,

prawidłowość wykonania robót ciesielskich, zbrojarskich i

betonowych,

osiadanie budowli

w ciągu całego okresu budowy

– dotyczy

budowli ciężkich (budynków wysokościowych, kominów
przemysłowych, silosów, chłodni kominowych, itp.)

•

Zasypywanie fundamentu

powinno być wykonywane

dokładnie z ubijaniem gruntu.

Wykonawstwo i zasypywanie fundament

–

w 2

WYKOPY FUNDAMENTOWE

Podzia

wykopów fundamentowych.

Wykop otwarty z

aweczką

Ze względu na sposób

zabezpieczenia ścian

• otwarte,
• rozparte,
• podparte,
• zakotwione.

Ze względu na szerokość

• wąskoprzestrzenne

szerokość < głębokości

• szerokoprzestrzenne

głębokość < szerokości

–

w 2

Umacniania ścian wykopów fundamentowych mają za zadanie

zabezpieczenie

ścian wykopu

przed obsunięciem

Wykopy rozparte

• Elementy najprostszych umocnień:

pionowa ściana (obudowa) – przejmuje parcie gruntu,

belki podtrzymujące deski ściany,
rozpory poziome dociskające belki,
podpory pod rozpory w wykopach szerokoprzestrzennych.

• Umocnienia ścian wykopów zależą od:

rodzaju gruntu

nawodnienia gruntu

•

Ścianki szczelne

– często stosowane do umocnień ścian

wykopów.

–

w 2

Wykopy w

skoprzestrzenne

Rozparcie wykopów

wąskoprzestrzennych

w gruntach spoistych

: a) nie nawodnionych,

b) nawodnionych, c) rozpory metalowe; 1- deski poziome, 2- bale podtrzymujące,

3- rozpory

Fazy zabezpieczania ścian wykopu

Umocnienia z deskami

na dotyk

- w gruncie

spoistym

nie nawodnionym

–

w 2

Zabezpieczenie ścian wykopu

gruntach sypkich suchych

- zabezpieczanie deskami pionowymi,
- podtrzymujące bale są w po

ożeniu poziomym.

ębokie

pojedyncze

fundamenty

posadowione

bezpośrednio

- stosuje się tzw. metodę górniczą

zabezpieczania ścian wykopu.

Metoda berlińska zabezpieczania ścian

wykopu

–

w 2

Wykopy podparte i zakotwione

Wykopy podpierane

a) z

podparciem zastrza

ami

b) z

zakotwieniem

• Stosuje się, gdy wykop jest szeroki i wprowadzenie konstrukcji

rozpierającej zacieśnia

oby wykop.

Wykop szerokoprzestrzenny g

ęboki

aweczkami:

ębokość wykopu > 3÷5 m)

a) z podparciem zastrza

ami,

b) w górnej części z zakotwieniem,

a w dolnej z podparciem

zastrza

ami

–

w 2

Projektowanie obudowy wykopu

Wykres parcia gruntu na umocnienia wykopów

– przy p

askim nie obciążonym naziomie:

a) grunt niespoistych

= 0,6

(45

–

/2)

grunt spoistych

(45

–

/2) – 4

Przy wykopach p

ytkich należy przyjmować wartości p

i p

sta

e na ca

wysokości

– parcie jednostkowe

– kąt tarcia wewnętrznego

gruntu,

– opór spójności gruntu

w 2

Obudowa berli

ska (palo

cianka)

2. Ścianki szczelne

3. Palisada z mikropali

ZABEZPIECZENIE G

BOKICH WYKOP