1. Opis inwestycji:

Projektowany fundament przeznaczony będzie dla hali przemysłowej, jednonawowej, nie podpiwniczonej, o konstrukcji szkieletowej, wykonanej z elementów żelbetowych. Obciążenia będą przekazywane na żelbetowe stopy fundamentowe za pomocą słupów żelbetowych o wymiarach 30 x 30cm. Do wykonania stóp fundamentowych przewiduję wykorzystanie betonu C25/30 i stali St34GS klasy A-II. Obiekt będzie zlokalizowany w Łodzi

2. Analiza warunków wodno-gruntowych:

2.1 Morfologia terenu:

Teren przeznaczony pod budowę jest płaski z niewielkim nachyleniem w kierunku wschodnim. Rzędna terenu w miejscu odwiertu nr1 wynosi 186,3m n.p.m., zaś odwiertu nr2 185,9m n.p.m. Oba odwierty zostały wykonane do głębokości 8m.

Do obliczeń przyjmuje niweletę o wysokości bezwzględnej 186,1m.n.p.m.

2.2 Charakterystyka warunków wodno-gruntowych :

Bezpośrednio od powierzchni teren występuje warstwa piasku gliniastego (Pg) w stanie twardoplastycznym, następną jest pył piaszczysty (∏p) o miąższości od 2,7do 3,0m w stanie plastycznym. Kolejną warstwą nawierconą jest Glina piaszczysta (Gp) o miąższości od 1,2 do 1,5m i stanie twardoplastycznym. Głębiej występuje warstwa piasku średniego (Ps) do końca odwiertu i stanie zagęszczonym. Miąższości ostatniej warstwy nie można określić, ponieważ odwierty wykonano do głębokości 8m.

2.3 Ocena warunków wodnych

W wykonanych otworach stwierdzono obecność wody gruntowej. Warstwę wodonośną stanowi piasek średni. Poziom piezometryczny wody w obu otworach występuje na głębokości 184,3 m.n.p.m.

2.4 Ocena warunków posadowienia:

Budynek powinien być posadowiony powyżej poziomu wody gruntowej, tak aby woda nie utrudniała robót fundamentowych i izolacyjnych.

W bezpośrednim sąsiedztwie hali nie znajduje się żaden budynek w związku z tym nie trzeba uwzględniać głębokości posadowienia budynków sąsiednich.

Ława fundamentowa powinna znajdować się poniżej poziomu przemarzania gruntu.

3. Ustalenie głębokości posadowienia fundamentu.

Na podstawie normy PN-81/B-03020 przyjęto głębokość posadowienia fundamentu

D = 1,0 m.

4. Ustalenie parametrów geotechnicznych.

GRUNT
-	-		%		1^o	kPa	MPa	-	MPa
Pg (A)	0,11	2,65	13	2,15	23	43,64	57,87	0,90	64,3
Πp (C)	0,30	2,66	20	2,07	13	13,51	23,64	0,60	39,4
Gp (B)	0,20	2,67	12	2,17	18	30,79	37,83	0,75	50,44
Ps (m)	0,69	2,65	18	2,03	34	-	146,19	0,90	162,43

Obliczenia według wzorów aproksymacyjnych normy PN-81/03020.

Piasek gliniasty Pg(A):

Wartość
t/m³, uzyskana na podstawie tabeli znajdującej się w normie;

Dla wartość wartość wilgotności naturalnej wynosi 13

Gęstość objętościowa ρ_n⁽ⁿ⁾

t/m³

Kąt tarcia wewnętrznego Ф_u⁽ⁿ⁾

^o

Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej M₀⁽ⁿ⁾:

MPa

Edometryczny moduł ściśliwości wtórnej M⁽ⁿ⁾:

dla gruntów spoistych A

MPa

Pył piaszczysty Πp (C):

Wartość
t/m³, uzyskana na podstawie tabeli znajdującej się w normie;

Dla wartość
wartość wilgotności naturalnej wynosi 20;

Gęstość objętościowa ρ_n⁽ⁿ⁾

t/m³

Kąt tarcia wewnętrznego Ф_u⁽ⁿ⁾

^o

Spójność C_u⁽ⁿ⁾:

kPa

Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej M₀⁽ⁿ⁾:

MPa

Edometryczny moduł ściśliwości wtórnej M⁽ⁿ⁾:

dla gruntów spoistych C

Mpa

Glina piaszczysta Gp(B):

Wartość
t/m³, uzyskana na podstawie tabeli znajdującej się w normie;

Dla wartość
wartość wilgotności naturalnej wynosi 12;

Gęstość objętościowa ρ_n⁽ⁿ⁾

t/m³

Kąt tarcia wewnętrznego Ф_u⁽ⁿ⁾

^o

Spójność C_u⁽ⁿ⁾:

kPa

Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej M₀⁽ⁿ⁾:

MPa

Edometryczny moduł ściśliwości wtórnej M⁽ⁿ⁾:

dla gruntów spoistych B

MPa

Piasek średni Ps:

Wartość
t/m³, uzyskana na podstawie tabeli znajdującej się w normie;

Dla wartość
oraz stanu mokrego wartość wilgotności naturalnej wynosi 18;

Gęstość objętościowa ρ_n⁽ⁿ⁾

t/m³

Kąt tarcia wewnętrznego Ф_u⁽ⁿ⁾

˚

Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej M₀⁽ⁿ⁾:

MPa

Edometryczny moduł ściśliwości wtórnej M⁽ⁿ⁾:

dla Ps

MPa

Ponieważ część gruntów podłoża będzie znajdować się poniżej PPW należy uwzględnić wpływ wyporu wody na wartość ciężaru objętościowego tych gruntów γ'.

dla Pg

dla Πp

dla Gp

dla Ps

5. Obliczenia wstępne - ustalenie wymiarów fundamentu.

Przyjąłem

5.1 Wartości obliczeniowe parametrów dla Pg(A):

5.2 Wartości obliczeniowe parametrów dla Πp(C):

5.3 Wartości obliczeniowe parametrów dla Gp(B):

5.4 Wartości obliczeniowe parametrów dla Ps(mokry):

5.5 Wyznaczenie przybliżonej wartości N_r

• stopa jest ustawiona większym wymiarem - L w kierunku działania siły poziomej i momentu

• stosunek wymiarów prostokątnej podstawy stopy - α wynosi

B/L=0,7= α

B= αL

przyjmuję ciężar stopy i gruntu spoczywającego na niej -

5.6 Ustalenie wstępnych wymiarów stopy

5.6.1 Wyznaczenie zredukowanych wymiarów podstawy stopy

Zredukowana długość stopy

przyjmuję, że

mimośród

Zredukowana szerokość stopy

bo e_B=0

5.6.2 Wyznaczenie współczynników wpływu nachylenia wypadkowej - i_C, i_D, i_B

Podstawiam do wzoru (Z1-8) na

po podstawieniu do I SG: (wzór Z1-7 z Załącznika 1 do normy)

W wyniku rozwiązania tej nierówności otrzymano wartości:

Przyjąłem wymiar stopy:

L = 2,5m

B = 1,8m

5.7 Ustalenie wysokości stopy żelbetowej

Orientacyjną wysokość stopy żelbetowej można przyjąć z warunku

gdzie s - większa z odsadzek max

Przy wymiarach słupa 0,3x0,3 otrzymałem

, oraz
, czyli

Równocześnie jeżeli będzie spełniony warunek

To nie jest potrzebne sprawdzenie stopy na przebicie; k = 0,25 dla stopy ostrosłupowej.

W moim przypadku

Ostatecznie przyjęto wysokość: h_f =0,9

Przyjmuję stopę trapezową o wymiarach 2,5x1,8x0,9m.

6. Rozkład nacisków jednostkowych pod fundamentem

Z punktu 2.3 normy wynika, że przyjęte wymiary podstawy fundamentu powinny spełniać określone warunki i założenia odnośnie rozkładu obliczeniowego obciążenia jednostkowego w poziomie posadowienia:

- rozkład obciążeń jednostkowych przyjmuje się liniowy,

- wypadkowa sił od obliczeniowego obciążenia stałego i zmiennego długotrwałego nie powinna wychodzić poza rdzeń przekroju

W moim przypadku obciążenie mimośrodowe wstępuje tylko w kierunku dłuższego boku podstawy< wobec tego:

gdzie

- moment obliczeniowy, odpowiednio w płaszczyźnie równoległej do L, względem środka podstawy,

- składowa pionowa działającego obciążenia obliczeniowego,

- wskaźnik wytrzymałości podstawy

B, L- wymiary podstawy fundamentu, L>B

Mając ustalone wymiary fundamentu należy obliczyć rzeczywiste ciężary i wartości momentu:

- objętość stopy fundamentowej

- ciężar fundamentu

- ciężar gruntu nad fundamentem (na odsadzkach)

- całkowita objętość gruntu nad stopą

- całkowite obciążenie pionowe

- moment względem środka podstawy

- pole podstawy fundamentu

- wskaźnik wytrzymałości

Po podstawieniu do wzoru otrzymamy

- rzeczywisty mimośród obciążenia

, a więc wypadkowa znajduje się w obrębie rdzenia podstawy

7. Sprawdzenie warunków stanu granicznego nośności (ISG)

7.1 Sprawdzenie nośności piasku gliniastegodrobnego

W zakresie głębokości z = 1,8m znajduje się 0,7m, 0,3 m Pg poniżej lustra wody (z wyporem) oraz 0,8 m Πp poniżej lustra wody (z wyporem).

Średni ciężar objętościowy gruntu:

Zredukowane wymiary stopy

bo eB=0

Warunek
jest zachowany

Współczynniki nachylenia wypadkowej obciążenia dla kierunku L

Podstawiam dane do wzoru na
:

Należy również sprawdzić warunek Z1-7

Z obliczeń wynika, że oba warunki ISG zostały spełnione, co oznacza, że wymiary fundamentu zostały przyjęte prawidłowo z uwagi na nośność warstwy Pg.

7.2 Sprawdzenie nośności pyłu piaszczystego

Obliczenia wykonane wg wzorów Z1-1 oraz Z1-7 uwzględniając w nich dodatkowo następujące elementy:

- wielkości geometryczne

, oraz
więc

a więc

- całkowite obciążenie pionowe w poziomie posadowienia fundamentu zastępczego:

- mimośród obciążenia w poziomie zastępczego fundamentu:

- zredukowane wymiary fundamentu zastępczego

- współczynnik wpływu nachylenia prostej

- sprawdzenie warunków nośności

warunek został spełniony

8. Sprawdzenie warunków stanu granicznego użytkowania budowli (II SG)

Sprawdzenia warunków II SG wykonuje się według punktu 3.4. normy. W obliczeniach stosuje się wartości charakterystyczne obciążeń i parametrów geotechnicznych. Dla sprawdzenia warunków II SG niezbędna jest znajomość osiadań poszczególnych fundamentów projektowanego obiektu.

Warunek obliczeniowy II SG ma postać:

[S]obl≤[S]dop

[S]obl - symbol obliczonej wartości jednego z rodzajów II SG; średniego osiadania fundamentów budowli, przechyleniu budowli, strzałki ugięcia budowli lub względnej różnicy osiadań fundamentów;

[S]dop - symbol odpowiedniej wartości dopuszczalnej II SG

Jak wynika z tablicy 4 dla hal przemysłowych należy sprawdzić dwa rodzaje II SG: Sśr oraz Δs/l, oba w fazie eksploatacji (użytkowania) obiektu.

8.1 Obliczenie osiadania stopy

Osiadania fundamentu oblicza się jako sumę osiadań warstw obliczeniowych (S = Σsi), na które dzieli się podłoże pod fundamentem. Przy podziale na warstwy obliczeniowe muszą być spełnione dwa warunki:

- miąższość warstwy nie może przekraczać połowy szerokości podstawy fundamentu hf≤0,5B

- warstwa obliczeniowa musi być jednorodna.

Osiadanie i-tej warstwy oblicza się ze wzorów:

Si=Si'+Si"

8.2 Obliczenie naprężeń pierwotnych

Naprężenia pierwotne - pochodzące od ciężaru własnego gruntu - oblicza się ze wzoru:

σzy=Σ(γi*hi)

Stopa A

Dla z = 0 (poziom posadowienia)
kPa

z = 0,35 m
kPa

z = 0,8 m
kPa

z = 1,35 m
kPa

z = 2,25 m
kPa

z = 3,15 m
kPa

z = 4,05 m
kPa

Stopa B

Dla z = 0 (poziom posadowienia)
kPa

z = 0,35 m
kPa

z = 0,9 m
kPa

z = 1,55 m
kPa

z = 2,45 m
kPa

z = 3,35 m
kPa

z = 3,95 m
kPa

8.3 Obliczenie osiadań

Obliczenie osiadań przeprowadza się w formie tabelarycznej. Niezbędne są jeszcze do tego dodatkowe obliczenia wstępne:

- stosunek długości do szerokości podstawy stopy L/B = 2,5/1,8=1,39

- naprężenia od fundamentu na podłoże:

kPa

- naprężenia dodatkowe

- naprężenia wtórne w podłożu oblicza się ze wzoru

- osiadanie i-tej warstwy oblicza się ze wzorów:

Si = Si' + Si''

- w ostatniej kolumnie tabeli osiadań podane są wartości osiadania w fazie eksploatacji budowli; na podstawie pktu 3.4.6. normy można oszacować wartość tych osiadań według wzoru;

Si^e = Si ∙ r

gdzie Si jest to całkowite osiadanie i-tej wastwy zaś r jest to współczynnik zależny od rodzaju gruntu i-tej warstwy:

r =0 - dla gruntów niespoistych i spoistych w stanie półzwartym (IL≤ 0),

r =0,5 - dla gruntów spoistych w stanie gorszym niż półzwarty (IL> 0),

Stopa A

Grunt		zi	zi/B	ηsi	σzyi	0,3σzyi	σzdi	σzsi	hi	M0i	Mi	si'	si”	si	si^e
γ^(n)( γ'^(n)) kN/m^3		m	-	-	kPa	kPa	kPa	kPa	m	kPa	kPa	cm	cm	cm	cm
				0	0	-	21,1		157,6	21,1	-	-	-	-	-	-	-
Pg	21,09	0,35	0,19	0,82	28,5		129,2	17,3	0,7	57870	64300	0,156	0,019	0,175	0,088
				0,8	0,44	0,61	33,7		96,1			12,9	0,2			0,033	0,004	0,037	0,019
		11,65	1,35	0,75	0,47	39,5		74,1	9,9			0,9			0,282	0,023	0,305	0,153
	∏p	10,58	2,25	1,25	0,24	49,1		37,8	5,1			0,9	23640	39400	0,144	0,12	0,156	0,078
				3,15	1,75	0,16	58,6	17,6	25,2			3,4	0,9			0,096	0,008	0,104	0,052
Gp	11,96	4,05	2,25	0,11	69,3	20,8	17,3	2,3	0,9	37830	50440	0,041	0,004	0,045	0,036
														s=0,59	s^e=0,4

Stopa B

Grunt		zi	zi/B	ηsi	σzyi	0,3σzyi	σzdi	σzsi	hi	M0i	Mi	si'	si”	si	si^e
γ^(n)( γ'^(n)) kN/m^3		m	-	-	kPa	kPa	kpa	kPa	m	kPa	kPa	cm	cm	cm	cm
				0	0	-	21,1		157,6	21,1	0	-	-	-	-	-
Pg	21,09	0,35	0,19	0,82	28,5		129,2	17,3	0,7	57870	64300	0,156	0,019	0,18	0,09
				0,9	0,5	0,57	34,9		89,8			12,0	0,4			0,062	0,007	0,07	0,04
		11,65	1,55	0,86	0,36	41,8		56,7	7,6			0,9			0,216	0,017	0,23	0,12
	∏p	10,58	2,45	1,36	0,21	51,3		33,1	4,4			0,9	23640	39400	0,126	0,01	0,14	0,07
				3,35	1,86	0,14	60,8	18,24	22,1			2,9	0,9			0,084	0,007	0,09	0,05
				3,95	2,19	0,11	67,1	20,1	17,3			2,3	0,3			0,022	0,002	0,02	0,01
														s=0,73	s^e=0,38

-obliczam wartość dopuszczalnego przemieszczenia:

warunek został spełniony

warunek został spełniony

---