posadowienia bezpośredniego

Wybrane zagadnienia do projektu fundamentu bezpośredniego według PN-B-03020:1981
1. Wartości charakterystyczne i obliczeniowe parametrów geotechnicznych oraz
obciążeń
Wartości charakterystyczne – średnie wartości ustalone na podstawie badań lub podane
w normach.
Wartości obliczeniowe – wartości uwzględniające możliwe odchylenia od wartości
charakterystycznych; w przypadku parametrów geotechnicznych uwzględniające niejednorodność
gruntów oraz niedokładność badań.
1.1. Parametry geotechniczne
●
●
oznaczenia:
x(n) - wartość charakterystyczna parametru geotechnicznego,
x(r) - wartość obliczeniowa parametru geotechnicznego,
gdzie x oznaczenia wybrany parametr geotechniczny, np.  , c u , u .
sposób wyznaczania:
x  r= m⋅x n ,
w którym - γm współczynnik materiałowy. Dla parametrów oznaczonych metodą A jego wartość
wyznacza się według wzoru (3) [1]. Natomiast przy metodzie B i C wyznaczania parametrów
geotechnicznych, przyjmuję się γm = 0,9 lub γm = 1,1 wybierając bardziej niekorzystną wartość.
Zgodnie z [1] stosuje się następujące metody ustalania parametrów geotechnicznych:
Metoda A – polega na bezpośrednim oznaczeniu wartości parametru za pomocą polowych lub laboratoryjnych badań
gruntów.
Metoda B – polega na oznaczeniu wartości parametru na podstawie ustalonych zależności korelacyjnych między
parametrami fizycznymi lub wytrzymałościowymi a innym parametrem wiodącym (np. I D, IL) wyznaczonym
metodą A.
Metoda C – polega na przyjęciu wartości parametrów określonych na podstawie praktycznych doświadczeń
budownictwa na innych podobnych terenach, uzyskanych dla budowli o podobnej konstrukcji i zbliżonych
obciążeniach.
1.2. Obciążenia
●
●
oznaczenia:
Yn – wartość charakterystyczna obciążenia,
Yr – wartość obliczeniowa obciążenia,
gdzie Y to symbol obciążenia, np. Q, N, ...
sposób wyznaczania:
Y r = f⋅Y n ,
w którym – γf współczynnik obciążenia według [2], wartości przedstawiono w poniższej tabeli:
f
Lp.
Nazwa konstrukcji i gruntu
1
Konstrukcje betonowe, żelbetowe, kamienne, murowe, metalowe i drewniane
1,1 (0,9)
2
Konstrukcje i wyroby z betonów lekkich, izolacyjne, warstwy wyrównujące i wykończeniowe
- wykonane w warunkach fabrycznych
- wykonane na placu budowy
1,2 (0,9)
1,3 (0,8)
3
Grunty rodzime
1,1 (0,9)
4
Grunty nasypowe
1,2 (0,8)
Wartości  f < 1.0 podane w nawiasach należy stosować wówczas, gdy zmniejszenie obciążenia
[email protected]
1
powoduje zmniejszenie bezpieczeństwa konstrukcji.
2. Warunek obliczeniowy I stanu granicznego
Qr ≤ m ∙ Qf,
(1)
gdzie:
Qr – wartość obliczeniowa obciążenia przekazywanego na podłoże gruntowe,
Qf – opór graniczny podłoża gruntowego, który uwzględnia położenie wypadkowej
(mimośród) i kierunek działania obciążenia Qr (pionowy, ukośny) oraz kształt podstawy
fundamentu (prostokątny,
kwadratowy, kołowy),
m – współczynnik korekcyjny zależny od metody wyznaczania parametrów
geotechnicznych i metody obliczania oporu granicznego Qf,
Wartości współczynnika korekcyjnego m [1]
Metoda obliczenia Qf, rodzaj stanu granicznego nośności
m
Rozwiązania teorii granicznych stanów naprężeń, w tym również wzór [1]
0,9
Rozwiązania, w których przyjmuje się kołowe linie poślizgu w gruncie
0,8
Metody uproszczone
0,7
Obliczanie oporu na przesunięcie w poziomie posadowienia lub w podłożu gruntowym
0,8
UWAGA: Jeżeli parametry geotechniczne wyznacza się metodą B lub C należy współczynnik korekcyjny m
przemnożyć przez 0,9.
2.1. Całkowite obliczeniowe obciążenie przekazywane na podłoże gruntowe Q r
Jest to obciążenie pod podstawą fundamentu (fundament bezpośredni przekazuje obciążenia
na podłoże gruntowe wyłącznie swoją podstawą), na które składa się:
– ciężar własny fundamentu, Gfr,
– ciężar gruntu na odsadzkach, Ggr,
– obciążenie przekazywane z konstrukcji na fundament, Nr,
Qr = Nr + Gfr + Ggr
2.2. Opór graniczny jednorodnego podłoża gruntowego Qf
a) Złożone warunki posadowienia
╩
Dla fundamentu o podstawie prostokątnej, obciążonego mimośrodowo siłą Qr oraz siłą
poziomą TrB i/lub TrL:
Rys. nr 1
[email protected]
2
Q fNB = B⋅L [10,3

B
B
B
⋅N c⋅cur ⋅i c 11,5 ⋅N D⋅Dr ⋅g⋅D min⋅i D 1−0,25 ⋅N B⋅Br⋅g⋅B⋅i B ]
L
L
L
⋅L [10,3
Q fNL = B

B
B
B
⋅N c⋅c ru ⋅i c 11,5 ⋅N D⋅rD ⋅g⋅D min⋅i D1−0,25 ⋅N B⋅Br ⋅g⋅L⋅i B ]
L
L
L
warunek I stanu granicznego należy sprawdzić w obu kierunkach: Qr ≤ m ∙ QfNB i Qr ≤ m ∙ QfNL ,
gdzie:
B =B−2 e B , L=L−2 e L , przy czym 
B ≤ L ,
eB, eL - mimośród działania obciążenia, odpowiednio w kierunku równoległym do szerokości
B i długości L podstawy, (B ≤ L), m,
Dmin - głębokość posadowienia, mierzona od najniższego poziomu terenu, np. od podłogi
piwnicy lub kanału instalacyjnego (Rys. nr 2), m,
Rys. nr 2
NC, ND, NB - współczynniki nośności, wyznaczone w zależności od wartości Φ = Φu(r) (lub Φ
= Φu'(r)), z nomogramu na Rys. nr 3, lub ze wzorów,
N C = N D −1 ctg 
N D=e
⋅tg 

2 
tg   
4 2
N B=0,75  N D −1tg 
Rys. nr 3
Φu(r) - obliczeniowa wartość kata tarcia wewnętrznego gruntu zalegającego bezpośrednio
poniżej poziomu posadowienia, °,
cu(r) - obliczeniowa wartość spójności gruntu zalegającego bezpośrednio poniżej poziomu
posadowienia, kPa,
[email protected]
3
ρD(r) - obliczeniowa średnia gęstość objętościowa gruntów (i ew. posadzki) powyżej poziomu
posadowienia (Rys. nr 2), Mg·m-3,
ρB(r) - obliczeniowa średnia gęstość objętościowa gruntów zalegających poniżej poziomu
posadowienia do głębokości równej B (Rys. nr 2), Mg·m-3,
g - przyspieszenie ziemskie, m·s-2 (można przyjmować g = 10 m·s-2),
iC, iD, iB - współczynniki wpływu nachylenia wypadkowej obciążenia RrB (RrL), wyznaczane
osobno dla QfNB i (QfNL) z nomogramów na Rys. nr 4, w zależności od δB (δL) i od Φ =
Φu(r) (lub Φ = Φu'(r))
Rys. nr 4
δB / δL - kąt nachylenia wypadkowej obciążenia (Rys. nr 1), °,
Dla fundamentu o podstawie kołowej o promieniu R można przyjmować: B = L = 1,77 R.
Dla ławy fundamentowej (L > 5B) przy obliczaniu B/L przyjmuje się L = ∞, wtedy B/L = 0.
Sprawdzamy jedynie warunek Qr ≤ m ∙ QfNB, gdzie:
r
r 
r 
Q fNB = 
B⋅L[ N c⋅c u ⋅i c N D⋅ D ⋅g⋅D min⋅i D N B⋅B ⋅g⋅
B⋅i B ] ,
przy czym:
L = 1,0 mb lub L = długość ławy fundamentowej, gdy obciążenia Qr uwzględniono
odpowiednio na długości 1,0 mb lub na całej długości fundamentu.
b) Proste warunki posadowienia
╩
Dla prostych przypadków posadowienia, gdy:
składowa pozioma obciążeń nie jest większa niż 10% składowej pionowej,
– budowla nie jest usytuowana na zboczu, ani w jego pobliżu,
– obok budowli nie projektuje się wykopu i dodatkowego obciążenia,
– mimośród obciążenia eB ≤ 0,035B,
dopuszcza się sprawdzenie stanu granicznego według wzorów:
–
q rs mq f
q rmax1,2 mq f
gdzie:
qrs – średnie jednostkowe naprężenie pod podstawą fundamentu, kN/m2,
qrmax – maksymalne jednostkowe naprężenie pod podstawą fundamentu, kN/m2,
qf – jednostkowy opór graniczny podłoża gruntowego, według poniższego wzoru:

q f = 10,3





B
B
B
N c⋅c ru  11,5
N D⋅D min⋅rD⋅g  1−0,25
N B⋅B⋅rB ⋅g
L
L
L
dla ław fundamentowych (L > 5B) przyjmuje się L = ∞, wtedy B/L = 0
q f =N c⋅cur N D⋅D min⋅rD⋅g N B⋅B⋅rB ⋅g
[email protected]
4
Oznaczenia jak we wzorach QfNB, QfNL.
2.3. Opór graniczny uwarstwionego podłoża gruntowego Q'f
W opracowaniu....
Normy:
[1] PN-81/B-03020 (PN-B-03020:1981) Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne
i projektowanie.
[2] PN-82/B-02001 (PN-B-02001:1982) Obciążenia budowli. Obciążenia stałe.
[email protected]
5