Wymiarowanie sztywnych ław i stóp fundamentowych

Wymiarowanie
sztywnych ław i stóp
fundamentowych
Podstawowe zasady
1. Odpór podłoża przyjmuje się jako liniowy (dla ławy trapez, dla stopy – graniastosłup o podstawie B x L
ścięty płaszczyzną).
2. Projektowanie na stałą wartość qmax, która występuje
tylko pod jednym z naroży fundamentu, jest zazwyczaj
nieekonomiczne. Jedynie w przypadku występowania
wielu zróżnicowanych schematów obciążeń lub
„małych” nierównomierności odporu podłoża, to
uproszczenie może być zasadne.
3.
Wykorzystuje się najniekorzystniejsze kombinacje
obciążeń (łącznie z obciążeniami zmiennymi i
wyjątkowymi), obowiązują wartości obliczeniowe sił.
I
I
II
II
Schemat do wymiarowania ławy:
a - ława betonowa, b - ława żelbetowa
I
III
I
III
NIIr=1747,91 kN
erL=0,32
erB=0,24
Qf
0,45
0,31
oś obojętna
q
=0
r min
C
C'
C < 0,5 C'
Położenie osi obojętnej i bryła jednostkowych oddziaływań
podłoża
4. Można przyjąć, że ciężar własny fundamentu wylanego
na lub w gruncie nie powoduje zwiększenia wytężenia
Należy zatem uwzględnić fakt, że zasypka odsadzek
fundamentu i jego ciężar własny są korzystne i
redukują odpory gruntu brane do wymiarowania.
5. Stopień zbrojenia sztywnych ław i stóp jest
niewielki,
zazwyczaj rzędu 0,2-0,4%. Otrzymanie wartości ρ
mniejszych od ρmin = 0,15% jest sygnałem do zmiany
parametrów fundamentu lub zaprojektowania
fundamentu betonowego niezbrojonego.
6. Ławy i stopy fundamentowe są z reguły stosunkowo wysokie
(krępe) w porównaniu np. do elementów konstrukcji wyższych
kondygnacji, jak podciągi itp. Strefa ściskana w betonie ma
mały zasięg ξeff << ξeff,lim .
7.
W sztywnych ławach i stopach najlepiej współpracują z
betonem pręty o średnicach ok. 12-20mm, co 10-30cm.
8. Zbrojeniem głównym ławy pod sztywną ścianą nośną są
pręty poprzeczne, spięte podłużnymi prętami
rozdzielczymi oraz konstrukcyjny wieniec podłużny
wraz ze strzemionami konstrukcyjnymi. Podłużne pręty
rozdzielcze spinają pręty poprzeczne przez co
przenoszenie ewentualnych lokalnych przeciążeń następuje
na kilka sąsiednich prętów poprzecznych i zapewniona jest
ich współpraca. Pręty podłużne przenoszą też naprężenia od
skurczu betonu.
9. W uzasadnionych przypadkach można różnicować ilość
zbrojenia (długość prętów) wzdłuż danego boku fundamentu,
jeśli wytężenie z jednej strony ściany lub słupa jest we
wszystkich schematach obciążeń większe niż z drugiej strony.
Zbrojenie stopy w kierunku podłużnym jest z reguły większe
niż w kierunku poprzecznym.
10. Powyższe zasady nie dotyczą ław szeregowych, rusztów i płyt
fundamentowych, gdzie jest zazwyczaj wielokrotnie więcej
(większe rozpiętości, obciążenie skupione, skurcz własny
betonu, złożone układy obciążeń).
Zakres obliczeń
1. Obliczenia w zakresie SGN obejmują zginanie (lub czyste
rozciąganie dla fundamentów „wysokich”) oraz ścinanie i
przebicie.
2. Obliczenia w zakresie SGU obejmują ugięcia i odkształcenia, a
także sprawdzenie ew. zarysowania (w zależności od liczby
prętów, ich średnicy i agresywności środowiska – w
sytuacjach regulowanych normą można odstąpić od
sprawdzania tych warunków).
Fundamenty
pośrednie
W razie zalegania warstwy nośnej na głębokości tak
dużej, że dojście do niej otwartym wykopem staje
się nieopłacalne, stosuje się następujące sposoby
posadowienia pośredniego:
• posadowienie na palach,
• posadowienie na studniach,
• posadowienie na kesonach.
Najbardziej rozpowszechnione jest posadowienie na
palach, gdzie element konstrukcyjny podstawy
konstrukcji przekazuje obciążenie na grunt przez
pale.
Obliczanie fundamentów pośrednich – czynniki istotne w
projektowaniu
W zależności od warunków gruntowych i obciążenia
dokonuje się wyboru jednego z rodzajów pali które dzielimy
następująco:
• według sposobu pracy: pale-słupy, które przekazują
obciążenia w zasadzie jedynie przez ostrze (podstawę pala)
na warstwę nośną gruntu;
pale zawieszone, przekazujące obciążenie przez siły tarcia
na pobocznicy pala;
pale normalne (najczęściej występujące), przekazujące
obciążenia przez siły tarcia na pobocznicy i siły normalne
w podstawie pala;
• według rodzaju materiału: pale drewniane, betonowe,
żelbetowe i stalowe;
• według sposobu wykonania: prefabrykowane, które
jako gotowe elementy wprowadzane są w grunt oraz
wykonane w gruncie, które z kolei dzielimy na
wykonane z usuwaniem gruntu z otworu lub też bez
usuwania gruntu, co powoduje zagęszczenie gruntów
sypkich lub wypieranie gruntów spoistych z otoczenia
pala.
W pracach fundamentowych na potrzeby budownictwa
ogólnego stosowane średnice pali wykonywanych w
gruncie są następujące:
pale Straussa
- 300, 350, 400, 500 mm,
pale Wolfsholza
- 300, 350, 400 mm,
pale Franki
- 420, 520 mm,
FUNDEX
VIBREX
- 380, 440 mm,
- 380, 410, 460, 510, 560, 610 mm.
Natomiast do posadowienia konstrukcji inżynierskich
przekazujących znaczne obciążenia stosuje się pale
wielkośrednicowe:
Benoto
- 600, 800, 890, 1000 mm,
HW
- 420-1500 mm,
CFA
- wielkośrednicowe pale wiercone
wykonywane w technologii ciśnieniowego betonowania ciągłego
- 600, 800, 1000 mm
W ostatnich latach coraz szerzej stosowane są
nowoczesne technologie oparte na iniekcji gruntów.
Najbardziej rozpowszechnione spośród pali
iniekcyjnych są pale wykonywane w technologii „jetgrouting”, tj. z zastosowaniem wysokociśnieniowej
iniekcji strumieniowej oraz mikropale iniekcyjne.
Projektowanie fundamentów palowych
Fundamenty pośrednie – pale fundamentowe
Nośność fundamentów palowych
Projektowanie fundamentów palowych
Obliczenia nośności pala
Krzywa osiadania pala pojedynczego
Nośność pali fundamentowych wg PN-83/B-02482