Zasady posadowienia obiektów budowlanych

Dokumentacja techniczna powinna zawierać:

•

plan orientacyjny badanego terenu,

•

plan sytuacyjno-wysokościowy terenu, z oznaczenie projektowanych i

istniejących obiektów oraz punktów badań polowych,

•

charakterystykę konstrukcji przeznaczenie projektowanego obiektu,

•

określenie kategorii geotechnicznej projektowanej konstrukcji,

•

opis geologii podłoża terenu zabudowy,

•

metryki otworów badawczych,

•

wyniki sondowań i ewentualnych badań specjalnych

•

profile geotechniczne,



przekroje geotechniczne prowadzone przez otwory wiertnicze,



wyniki badań laboratoryjnych gruntu,



wyniki badań chemicznych wody gruntowej.



opisową charakterystykę wahań poziomu wody gruntowej na

badanym terenie,



wartości uogólnionych parametrów geotechnicznych poszczególnych

warstw gruntów podłoża przydatnych do projektowania

fundamentów,



uwagi i wioski dotyczące warunków i wymagań w zakresie

posadowienia fundamentów projektowanego obiektu budowlanego.

Geotechniczne warunki posadowienia nowych obiektów

budowlanych

Zostały określone w Rozporządzeniu Ministra Spraw Wewnętrznych i

Administracji z 24 września 1998 r. rozróżniono w nim następujące

rodzaje warunków gruntowych:

◦

proste- w przypadku warstw gruntów jednorodnych równoległych do powierzchni

terenu, bez gruntów słabonośnych, przy zwierciadle wód gruntowych poniżej

projektowanego poziomu posadowienia fundamentów,

◦

złożone- w przypadku warstw gruntów niejednorodnych, nieciągłych i zmiennych,

zawierających grunty słabonośne, przy zwierciadle wód gruntowych w poziomie

projektowanego posadowienia powyżej tego poziomu,

◦

skomplikowane- w przypadku warstw gruntów objętych występowaniem

niekorzystnych zjawisk geologicznych, zwłaszcza osuwiskowych, krasowych,

kurzawkowych itp. na obszarach szkód górniczych, w centralnych obszarach delt

rzek.

Wapienie- pogłębianie się zbiornika

morskiego,

Piaski warstwowe- działalność

akumulacyjna wód polodowcowych,

Glina zwałowa- akumulacyjna działalność

lądolodu,

Torf- powstały w wyniku rozkładu

obumarłych szczątków roślinnych.

Właściwości gruntu
Gęstość właściwa gruntu jest to stosunek

masy suchego szkieletu gruntowego do jego
objętości. Zależy od składu mineralnego
gruntu lub skały i wynosi od 1,4 do 3,2
g/cm³.

Gęstość pozorna gruntu jest to stosunek

masy próbki gruntu do objętości tej próbki
łącznie z porami, oznacza się ją na próbkach
o nienaruszonej strukturze. Jest wartością
zmienną, zależy od porowatości, wilgotności i
gęstości właściwej.

Porowatość gruntu jest to stosunek

objętości  porów  w  próbce  gruntu  do  jej
całkowitej  objętości.  Zależy  od  struktury
gruntu,  grunty  o  strukturze  ziarnistej
(piaski,  żwiry)  mają  mniejsza  porowatość
niż  grunty  spoiste,  których  cząstki  tworzą
przeważnie  strukturę  komórkową  lub
kłaczkową.

Wilgotność

gruntu oznacza

się

procentowym stosunkiem masy wody
zawartej w gruncie do masy idealnie
suchego szkieletu gruntowego

Współczynnik filtracji
(wodoprzepuszczalność) określa zdolność

gruntu do przepuszczania wody. Zależy od
porowatości, uziarnienia i składu
mineralnego gruntu.

Uziarnienie gruntu jest to procentowa

zawartość poszczególnych frakcji, czyli
grup ziaren o określonej wielkości.

Właściwości mechaniczne gruntów
Wytrzymałość na ściskanie gruntu jest to

zdolność

przenoszenia

największego

obciążenia na jednostkę powierzchni gruntu bez
spowodowania

uszkodzenia

jego

struktury

wewnętrznej.

Wytrzymałość

ścinanie pod

wpływem

ciężaru własnego lub obciążenia gruntem
nadsypanym zależy od tarcia i spójności
międzycząsteczkowej.

Spójność

tarcie

międzycząsteczkowe mają wpływ na osiadanie
obiektów budowlanych oraz zsuwaniu się skarp
do

wykopu.

Ściśliwość jest to zdolność gruntu do

zmniejszania objętości pod wpływem
obciążenia.

Grunty

spoiste

osiadają

znacznie wolniej niż grunty niespoiste
(sypkie),

które

osiadają

praktycznie

natychmiast  po  przyłożeniu  obciążenia.
Odkształcenia  trwałe  powstają  wskutek
przemieszczania  się  i  kruszenia  cząstek
gruntu, zmniejszania się porów w gruncie i
usunięcia z nich wody i gazów.

Kąt stoku naturalnego jest to największy

kąt, pod jakim grunt może się utrzymać na
zboczu w stanie równowagi. Wyznacza on
nachylenie płaszczyzny odłamu gruntu w
stosunku do poziomu. Część gruntu, która
znajduje się powyżej płaszczyzny odłamu i
wykazuje tendencje do obsuwania się,
nazywa się klinem odłamu gruntu.

4 główne klasy gruntów



I – skaliste (skały),



II – rodzime mineralne,



III – rodzime organiczne,



IV – nasypowe.

Charakterystyka gruntów

Grunty skaliste dzieli się na twarde (skały magmowe,

metamorficzne, piaskowce, wapienie) oraz miękkie (margle,

iłołupki, piaskowce słabo spojone). Ze względu na stopień

spękania rozróżnia się skały:

•

lite,

•

mało spękane,

•

średnio spękane,

•

bardzo spękane.

Grunty skaliste, zwłaszcza lite są dobrym podłożem
fundamentowym. Posadowienie fundamentów na gruntach

skalistych

wymaga uwzględnienia m.in. stopnia zwietrzenia skał, ich spękania,
wygładzenia i uskoków.

Grunty mineralne rodzime

Grunty mineralne rodzime, ze względu na uziarnienie dzieli się

na:

•

kamieniste,

•

gruboziarniste,

•

drobnoziarniste.

Ważniejszym podziałem gruntów rodzimych mineralnych i

organicznych jest ich rozróżnienie pod względem pochodzenia.

Są to grunty:

•

zwietrzelinowe,

•

osadzone w wodzie,

•

akumulacji lodowcowej,

•

eoliczne.



Grunty mineralne rodzime stanowią dominującą klasę

gruntów, będących podłożem fundamentów obiektów

budowlanych. Przydatność tych gruntów do celów

posadowienia zależy od wielu czynników

geotechnicznych, które są odniesione do dwóch

podstawowych rodzajów gruntów mineralnych

niespoistych i spoistych.



Do parametrów geotechnicznych niezbędnych w

projektowaniu posadowienia budynku lub budowli należą

jeszcze: kąt tarcia wewnętrznego gruntu, spójność

gruntu spoistego oraz parametry odkształceniowe.

Posadowienie obiektów budowlanych

•

Posadowienie obiektów budowlanych obejmuje nie tylko

projektowe rozwiązanie fundamentów, stanowiących najniżej

położoną część konstrukcji obiektu, ale również sposób

przekazania obciążeń od fundamentów na podłoże gruntowe.

•

Prawidłowe zaprojektowanie posadowienia wymaga uprzedniego

starannego rozpoznania podłoża gruntowego w celu ustalenia

istniejących warunków gruntowo-wodnych posadowienia i

parametrów niezbędnych do wyznaczania nośności podłoża

fundamentów oraz osiadania obiektu budowlanego.

•

W procesie projektowania posadowienia należy uwzględniać

również przeznaczenie obiektu, rodzaj konstrukcji, jej sztywność,

technologię wykonania i warunki użytkowania.

Badania podłoża gruntowego
Celem badania podłoża gruntowego jest

przede wszystkim określenie właściwości
geotechnicznych gruntów,
umożliwiających prawidłowe
zaprojektowanie posadowienia obiektu
budowlanego, z uwzględnieniem
wzajemnego oddziaływania na siebie
podłoża i obiektu w czasie jego wykonania
w następnie eksploatacji.

Rodzaj i zakres badań gruntów budowlanych

Rozróżniamy 3 kategorie geotechniczne:
− pierwsza dotyczy jedno- lub dwukondygnacyjnych

budynków mieszkalnych i gospodarczych o prostej
konstrukcji, ścian oporowych i rozparcia wykopów do 2 m,
wykopów do głębokości 1,2 m i nasypów do 3m,

− druga obejmuje między innymi fundamenty bezpośrednie

i niektóre głębokie (pale), ściany oporowe wyższe niż 2 m,
wykopy i nasypy (poza zaliczonymi do kategorii pierwszej),
przyczółki i filary mostowe,

− trzecia obejmuje nietypowe obiekty budowlane

niezależnie od stopnia skomplikowania warunków
gruntowych (zapory wodne, rafinerie, zakłady chemiczne,
elektrownie jądrowe), obiekty budowlane posadowione w
skomplikowanych warunkach gruntowych oraz obiekty
monumentalne i zabytkowe.

Rodzaj i zakres badań dla poszczególnych
kategorii geotechnicznych

− kat. I: Obejmuje proste konstrukcje w niewielkich

obiektach budowlanych i prostych warunkach
gruntowych, dla których wystarcza
jakościowe określenie właściwości gruntów.
Badania kategorii I można stosować jedynie przy
wstępnie rozpoznanych warunkach gruntowych,
niewielkich obiektach i gdy zagrożenie życia i
mienia jest małe.

Przykłady konstrukcji, które mogą być
zaliczone do kategorii I:

- jedno- lub dwukondygnacyjne budynki o
prostej konstrukcji i budynki rolnicze przy
maksymalnym obciążeniu obliczeniowym
na słup równym 250 kN, a na ściany 100
kN/m, na fundamentach bezpośrednich,
palowych lub na studniach,
- ściany oporowe i zabezpieczenia wykopów,
gdy różnica poziomów nie przekracza 2 m,
- płytkie wykopy powyżej zwierciadła wody i
niewielkie nasypy do wysokości 3 m.

− kat. II: Obejmuje konstrukcje i

fundamenty nie podlegające
szczególnemu zagrożeniu, w prostych lub
złożonych warunkach gruntowych
przy mało skomplikowanych przypadkach
obciążenia. Konstrukcje te są przeważnie
projektowane i wykonywane z
zastosowaniem powszechnie stosowanych
metod.

Przykłady konstrukcji, które mogą być
zaliczone do kategorii II:

- powszechnie spotykane konstrukcje posadowione
bezpośrednio, a także na fundamentach płytowych
lub palowych,
- ściany oporowe wyższe niż w kategorii I lub inne
konstrukcje oporowe utrzymujące grunt lub wodę,
- przyczółki i filary mostowe oraz nabrzeża,
- nasypy i budowle ziemne, poza kategorią I,
- nawierzchnie lotnisk o sztywnej i podatnej
konstrukcji,
- kotwy gruntowe i inne konstrukcje kotwiące,
- tunele w twardych niespękanych skałach, nie
wymagające pełnej szczelności lub spełnienia innych
specjalnych warunków.

− kat. III: Obejmuje obiekty bardzo duże

czy rzadko występujące, wrażliwe na
osiadania, konstrukcje w skomplikowanych
warunkach gruntowych lub konstrukcje
obarczone nadzwyczajnym ryzykiem
nawet w prostych lub złożonych
warunkach, obiekty na obszarach
działania czynnych procesów
geologicznych, czynnych szkód
górniczych, konstrukcje zagrażające
środowisku.

Konstrukcje, które mogą być zaliczone do kategorii III,

nawet w przypadku prostych warunków gruntowych,
to:
- budowle o szczególnie dużych obciążeniach, budynki
wysokie,
- budynki z wielokondygnacjowymi podziemiami,
- zapory i inne konstrukcje działające w warunkach dużych
różnic ciśnienia wody,
- przejścia komunikacyjne pod drogami o dużym natężeniu
ruchu,
- duże mosty, wiadukty, estakady,
- fundamenty maszyn o znacznym obciążeniu dynamicznym,
- skomplikowane konstrukcje nabrzeżne,
- obiekty zakładów stosujących niebezpieczne substancje
chemiczne,
- głębokie wykopy wykonywane w pobliżu budowli,
- konstrukcje osłonowe reaktorów jądrowych itp.,
- tunele w skałach miękkich i spękanych obciążone wodami
naporowymi lub wymagające szczelności.

Badania podłoża
1.Badania polowe- obejmują:
a)Wstępne rozpoznanie terenu na

podstawie map geologicznych, danych
hydrobiologicznych, dokumentacji
archiwalnych,

b)Oględziny terenu, oceny stanu

istniejących obiektów (sąsiadów),

c)Badania wstępne (doły próbne)

Badania polowe dzielimy na:

◦

wiercenia badawcze,

◦

sondowania,

◦

wykopy badawcze,

◦

makroskopowe badania gruntów.

Wiercenie badawcze
Wiercenia badawcze należą do

podstawowych i powszechnie
stosowanych badań polowych. polegają
one na wykonaniu otworów w badanym
gruncie oraz pobraniu próbek gruntu i
wody do dalszych badań. wiercenia
badawcze umożliwiają ustalenie układu
warstw gruntów, poziomów wody
gruntowej, ocenę rodzaju i właściwości
gruntów

Czynności i badania podczas wiercenia

otworów badawczych

1. Pomiar głębokości w odniesieniu do powierzchni

terenu w miejscu wiercenia. Zgodnie  z
zaleceniami normy próbki powinny być pobierane
nie rzadziej niż 1,0 m lub gdy następuje  zmiana
rodzaju, stanu, wilgotności czy barwy gruntu; czyli
wykonujemy makroskopowe badania  pobranego
gruntu.

2. Pomiary poziomów piezometrycznych

wody gruntowej - PPW dla każdej warstwy
wodonośnej. Sondowanie gruntu polega
na wciskaniu, wbijaniu lub wkręcaniu
sondy mechanicznej i pomiarze prędkości
jej zagłębiania się w grunt, stanowi
uzupełnienie wierceń badawczych.

3. Pobieranie próbek gruntu i wody

gruntowej w celu wyznaczenia
potrzebnych parametrów
geotechnicznych w trakcie badań
laboratoryjnych.

Sondowanie
Badania te polegają na pogrążeniu w

gruncie sond o różnych końcówkach
(ostrzach) przez wciskanie, wbijanie lub
wkręcanie, oraz oznaczeniu występujących
podczas sondowania oporów gruntów. W
praktyce geotechnicznej, w zależności od
głębokości badawczej i metody
wprowadzania ostrza, stosuje się
sondowania statyczne i dynamiczne
(ciężkie i lekkie).

Sondowanie gruntu lekką płytą dynamiczną
Lekka płyta dynamiczna

Lekka płyta dynamiczna służy do badań
zagęszczenia gruntów niespoistych. Składa się z
płyty o średnicy 300 mm i grubości 20 mm. Na
powierzchni płyty stykającej się z gruntem
rozmieszczone są czujniki do mierzenia ugięć.
Czujniki mierzą ugięcia w zakresie od 0.1 ÷ 2.0
mm. Płyta waży 15 kg.

Na płytę przekazywana jest energia poprzez
uderzenie obciążnikiem o ciężarze 10 kN.
Obciążnik przemieszcza się wzdłuż stalowej
prowadnicy.

Wykopy badawcze (doły próbne)
Wykopy badawcze polegają na wykonaniu

otworów badawczych z przeprowadzeniem
badań gruntów i wód gruntowych oraz
pobraniu próbek gruntów zalegających w
podłożu. Zaletą tych badań jest możliwość
pobrania gruntu w taki sposób, że nie narusza
to jego struktury oraz dość dokładnego
odtworzenia przekroju poprzecznego podłoża.
Wykopy badawcze wykonuje się także dla
potrzeb próbnych obciążeń gruntu tzw. płytą
sztywną oraz przy odkrywkach fundamentów.

Makroskopowe badanie gruntów
są wykonywane zazwyczaj w terenie, jako

badanie próbek gruntu pobranych z otworów
wiertniczych lub wykopów badawczych.
Celem ich jest wstępne określenie rodzaju,
stanu wilgotności i spoistości gruntów. Ocenę
spoistości gruntu dokonuje się na podstawie
prób: wałeczkowania i rozcierania, a w
sytuacjach wątpliwych dodatkowo
rozmakania.

Do makroskopowych badań gruntów

zaliczamy:

a)Próbę wałeczkowania

b)Próbę rozcierania

c)Próbę rozmakania

Próba wałeczkowania służy do oceny

spoistości gruntu. Polega na formowaniu 3-
milimetrowego wałeczka z 7-milimetrowej
kulki gruntu przez przetoczenie jej kciukiem
na dłoni. Na podstawie liczby wałeczkowań,
rodzaju spękań i wyglądu wałeczków można
(na podstawie tabeli) określić rodzaj i stan
gruntu.

Próba rozmakania
polega na wysuszeniu grudki gruntu o

określonej średnicy, umieszczeniu jej na
siatce i całkowitym zanurzeniu w wodzie.
Rodzaj gruntu określa się według czasu
rozmakania liczonego od chwili zanurzenia
w wodzie do chwili przeniknięcia jej przez
siatkę w wyniku rozmoknięcia.

2. Badania laboratoryjne
Badania laboratoryjne próbek

gruntu pobranych w trakcie badań polowych
mają na celu dostarczenie dodatkowych
niezbędnych danych do obliczeń
posadowienia projektowanego obiektu
budowlanego. Zakres badań zależy od
dokonanych polowych badań podłoża
gruntowego, od rodzaju i wielkości
projektowanego obiektu, sposobu
posadowienia. W badaniach tych oznacza się
właściwości fizyczne, mechaniczne oraz stany
gruntów niespoistych (sypkich) sypkich.

KLASYFIKACJA METOD WZMACNIANIA GRUNTU

1.Wymiana gruntu

2.Wzmocnienie gruntu poprzez modyfikację

jego właściwości

3.Wzmocnienie gruntu przy zastosowaniu

spoiw i / lub kruszyw

4.Wzmocnienie podłoża przy użyciu

geosyntetyków

1. W przypadku występowania w podłożu

osadów słabonośnych – podlegają one
częściowej bądź pełnej wymianie na nasyp
budowlany z kwalifikowanego kruszywa
mineralnego, naturalnego lub łamanego.
Ze względu na zakres i sposób wymiany,
występuje kilka wariantów wymiany
gruntu:

a) CZĘŚCIOWA WYMIANA GRUNTU POD

FUNDAMENTAMI.

Polega na uformowaniu tzw. poduszek

fundamentowych pod fundamentami
bezpośrednimi (ławami, stopami). Najczęściej
wymiana przeprowadzana jest powyżej lustra
wody gruntowej, na szerokości nieznacznie
przekraczającej wymiary fundamentu
bezpośredniego. Rozwiązanie to stosowane
być może w celu umożliwienia posadowienia
stosunkowo niewielkich i lekkich budynków i
budowli, w przypadku których nie są stawiane
wysokie wymagania w zakresie redukcji i
ujednolicenia osiadań.

b) CZĘŚCIOWA WYMIANA GRUNTU NA

CAŁYM OBSZARZE PLANOWANEJ
INWESTYCJI. Polega na dokonaniu
wymiany górnych, stropowych partii
osadów słabonośnych, z pozostawieniem
spągowych partii, nie wymienionych, w
podłożu. Najczęściej wymiana
przeprowadzana jest tylko powyżej lustra
wody gruntowej. Często wymiana taka
połączona jest z powierzchniowym
dogęszczeniem pozostawianych w podłożu
gruntów słabonośnych

c) PEŁNA WYMIANA GRUNTU „NA

SUCHO”, tj. powyżej lustra wody
gruntowej na nasyp budowlany z
kwalifikowanego kruszywa,
zagęszczanego warstwami. Zagęszczenie
– w zależności od użytego sprzętu i od
właściwości użytego kruszywa – winno
odbywać się warstwami o miąższości od
około 30 do około 80 cm

d) PEŁNA WYMIANA GRUNTU PONIŻEJ

LUSTRA WODY. Wykonywana metodą
wypierania lub metodą bagrowania.
Niezależnie od sposobu wymiany, do
formowania nasypu należy stosować kruszywo
mineralne o kontrolowanym uziarnieniu. W
przypadku stosowania kwalifikowanego
kruszywa wysokiej jakości uformowany pod
wodą nasyp może i powinien zostać
zagęszczony metodą wibro-flotacji

a)KONSOLIDACJA GRUNTU.
Konsolidacja gruntu jest procesem fizycznym,

zachodzącym w gruntach w pełni nasyconych
(gruntach organicznych, miękkoplastycznych
gruntach spoistych), cechujących się względnie
niskim współczynnikiem filtracji. Proces
konsolidacji aktywowany jest przyłożeniem do
konsolidowanego gruntu obciążenia
zewnętrznego. W pierwszym etapie, na skutek
niewielkiej filtracji, przyłożone obciążenie
powoduje wzrost ciśnienia porowego. W dalszym
etapie następuje zmniejszenie porowatości
gruntu – woda „wyciskana” jest w porów, aż do
całkowitej likwidacji nadciśnienia porowego.

b) ZAGĘSZCZANIE GRUNTU.

Zagęszczanie gruntu w klasycznym ujęciu
stosowane jest w gruntach mineralnych,
rodzimych i nasypowych, drobno- i
gruboziarnistych. Każdy nasyp budowlany
musi być formowany i zagęszczany
warstwami, przy użyciu walców lub płyt
wibracyjnych. Warstwy osadów
słabonośnych mogą być zagęszczane
powierzchniowe lub wgłębnie

3. Wzmocnienie podłoża przy zastosowaniu

domieszek (kruszywa, spoiw
hydraulicznych), np. na drodze
powierzchniowej lub wgłębnej stabilizacji
bądź formowania kolumn – elementów
palopodobnych obejmuje grupę
technologii szeroko stosowanych przy
wzmacnianiu niejednorodnych podłoży
słabonośnych.

a) Technologia wibrowymiany, wymaga

zastosowania wibratora rdzeniowego,
umożliwiającego wtłoczenie we
wzmacniane podłoże, poprzez głowicę
wibratora, kruszywa bądź suchej
mieszanki betonowej. Rezultatem
wibrowymiany jest zarówno dogęszczenie
słabonośnego podłoża jak i uformowanie
kolumny z kwalifikowanego materiału

b) WGŁĘBNA STABILIZACJA.
Technologia wgłębnej stabilizacji –

wgłębnego mieszania gruntu ze spoiwami
hydraulicznymi polega, jak wskazuje
nazwa, na wgłębnym wymieszaniu
szkieletu gruntowego słabonośnego
podłoża z materiałem wiążącym. Do
formowania kolumn cementowo-
gruntowych używany jest specjalistyczny
sprzęt: żerdź wiertnicza z poprzecznymi
elementami gwarantującymi mieszanie
gruntu i formowanie kolumn o
zaplanowanej średnicy

c) POWIERZCHNIOWA STABILIZACJA. W

budownictwie drogowym, ale także w
budownictwie ogólnym i przemysłowym, z
powodzeniem stosowane jest
powierzchniowe ulepszanie podłoża
gruntowego spoiwami hydraulicznymi.
Ulepszanie to najczęściej nazywanej jest
„stabilizacją”. Do stabilizacji chemicznej
używany jest najczęściej cement, niekiedy
wapno, popioły hutnicze lub inne spoiwa
hydrauliczne, np. silment

4. Nowoczesne metody wzmocnienia

słabonośnego podłoża gruntowego wiążą się
ze stosowaniem geosyntetyków. Zależnie od
technologii produkcji, zastosowanych
materiałów oraz finalnych właściwości
geosyntetyku, wyróżnia się pięć
podstawowych kategorii, cechujących się
odmiennymi właściwościami i zastosowaniami:

- geowłókniny;
- geotkaniny;
- geosiatki;
- geomembrany;
- geokompozyty.

Literatura:
1

. praca zbiorowa pod kierunkiem dr.hab.inż Lecha

Lichołai W.:Budownictwo ogólne Tom 3 , Elementy
budynków podstawy projektowania,, Warszawa 2008

2. Żenczykowski W.: Budownictwo ogólne T.2/1:

Elementy i konstrukcje budowlane, Warszawa,
Arkady 1981

3. ROZPORZĄDZENIE MINISTRA TRANSPORTU,

BUDOWNICTWA I GOSPODARKI MORSKIEJ1) z dnia
25 kwietnia 2012 r. w sprawie ustalania
geotechnicznych warunków posadawiania obiektów
budowlanych

4. Żenczykowski W.: Budownictwo ogólne . T.1:

Materiały i wyroby budowlane . Warszawa, Arkady
1995

Document Outline