Opracowanie zagadnień na kolokwium

Transkrypt

Opracowanie przygotowali studenci Technologii i Organizacji Budownictwa na Politechnice
Poznańskiej grupy 4TOB rok akademicki 2004/2005. Opracowanie pobrane ze strony
www.thorge.prv.pl
PN-81/B-03020
1. Dane do projektowania posadowienia bezpośredniego ( pkt 2.1, PN-81/B-03020):
Dane do projektowania powinny zawierać aktualne informacje techniczne o projektowanej budowli
oraz dane o gruntach:
- Przekroje geotechniczne i ewentualnie mapy (geotechniczne, geologiczne), sporządzone na
podstawie wierceń i wykopów badawczych, sondowań i badań metodami geofizycznymi;
przekroje i mapy powinny przedstawiać przestrzenny układ warstw gruntów (warstwy
geotechniczne) różniących się genezą, rodzajem, stanem gruntów oraz warstwy wodonośne z
ich poziomami piezometrycznymi wód gruntowych (PPW),
- Wyniki badań gruntów i wód gruntowych, przeprowadzonych wg odpowiednich norm, zgodnie
z wymaganiami dotyczącymi danego rodzaju budownictwa i danego terenu (patrz pkt 1 PN,
określenie: parametrów geotechnicznych, stanu granicznego, stanu granicznego naprężenia
w podłożu gruntowym, powierzchni poślizgu, oporu granicznego podłoża gruntowego, cech
gruntu-gęstość właściwa, obliczeniowa, spójność, kąt tarcia wewnętrznego, współczynnik
Poissona, moduł pierwotnego i wtórnego odkształcenia, stopień zagęszczenia i plastyczności),
- Dane o niekorzystnych warunkach: grunty wietrzelinowe, pęczniejące lub zapadowe, procesy
osuwiskowe lub erozyjne oraz terenów podlegających wpływom eksploatacji górniczej,
- Ocenę okresowych zmian stanu gruntów i wód gruntowych.
2. Głębokość posadowienia (pkt 2.2, PN-81/B-03020).
I.
ZASADY OGÓLNE:
Przy ustalaniu głębokości posadowienia uwzględniamy:
- Głębokość występowania warstw geotechnicznych,
- Wody gruntowe i przewidywane zmiany ich stanów,
- Występowanie gruntów pęczniejących, zapadowych, wysadzinowych,
- Projektowaną nieweletę powierzchni terenu w sąsiedztwie fundamentów, poziom
posadzek pomieszczeń podziemnych, poziom rozmycia dna rzeki,
- Głębokość posadowienia sąsiednich budowli,
- Umowną głębokość przemarzania gruntów.
II.
ZALECENIA SZCZEGÓŁOWE:
Głębokość posadowienia powinna spełniać warunki:
- Zagłębienia podstawy fundamentu w stosunku do powierzchni przyległego terenu nie
powinno być mniejsza niż 0,5m, projektowanie <0,5m wymaga uzasadnienia,
- W gruntach wysadzinowych głębokość posadowienia nie powinna być mniejsza od
umownej głębokości przemarzania dla danej części kraju; głębokość przemarzania mierzy
się od poziomu projektowanego terenu lub posadzki piwnic w nieogrzewanych budynkach;
grunty wysadzinowe- 10% cząstek o średnicy zastępczej >0,02mm, grunty organiczne,
- Posadowienie poniżej poziomu piezometrycznego wód gruntowych składowa pionowa
ciśnienia spływowego j ≤ 0,5(ρST-ρw)g; wymaganie to obowiązuje w okresie wykonywania
robót fundamentowych;
- Należy stosować odpowiednie środki zabezpieczające w gruntach pęczniejących, w
warunkach sprzyjających wysychaniu, nawilgoceniu, zamarzaniu gruntów spoistych,
3. Zasady ustalania wymiarów podstaw fundamentów (pkt 2.2, PN-81/B-03020).
Należy ustalać z zachowaniem następujących warunków:
1) rozkład obliczeniowego obciążenia jednostkowego w podstawie fundamentu należy
przyjmować liniowy wg rys 2. nie wolno uwzględniać sił rozciągających pomiędzy
podłożem i podstawą fundamentu zgodnie z rys 2b
www.thorge.prv.pl
2) wypadkowa sił do obliczeniowego obciążenia stałego i zmiennego długotrwałego nie
powinna wychodzić poza rdzeń podstawy fundamentu
3) przy uwzględnieniu wszystkich obciążeń obliczeniowych dopuszcza się powstanie szczelin
między podłożem i podstawą fundamentu rys 2b), której zasięg C nie może być większy
niż do połowy odległości C’ między prostą, przechodzącą równolegle do osi obojętnej
przez środek ciężkości całej podstawy, a skrajnym punktem podstawy przeciwległym do
punktu, w którym występuje qmax zgodnie z rys 2b) i 2c) dla fundamentów o podstawie
prostokątnej, przy eB ≠ 0, eL = 0, C ≤ B/4
4) przy wspólnych fundamentach płytowych lub pierścieniowych budowli wysokich oraz
fundamentów słupów hal obciążonych suwnicami, wypadkowa sił od obliczeniowych
obciążeń stałych oraz zmiennych długo- i krótkotrwałych nie może wychodzić poza rdzeń
podstawy fundamentu
5) obliczeniowe obciążenia jednostkowe podłoża w podstawie fundamentu powinno spełniać
warunki wynikające z obliczeń statycznych
4. Ochrona podłoża gruntowego i pomieszczeń podziemnych.
przed:
Przy projektowaniu posadowień bezpośrednich należy przewidzieć środki zabezpieczające
1) rozmoczeniem, wysuszeniem lub przemarznięciem podłoża fundamentów czasie
wykonywania robót budowlanych,
2) zalaniem wykopu fundamentowego przez wody gruntowe, powierzchniowe lub opadowe
3) przenikaniem do pomieszczeń podziemnych wód gruntowych oraz wód opadowych,
spływających powierzchniowo lub infiltrujących podłoże gruntowe,
4) korozyjnym działaniem wód gruntowych, opadowych i technologicznych na materiały
konstrukcyjne podziemnej części budowli i urządzenia podziemne, a także wód
technologicznych na grunty podłoża
5. Rodzaje stanów granicznych podłoża
Posadowienia budowli należy sprawdzać ze względu na możliwość wystąpienia dwóch grup
stanów granicznych podłoża gruntowego fundamentów:
www.thorge.prv.pl
-
grupy stanów granicznych nośności podłoża gruntowego (I stan graniczny)
grupy stanów granicznych użytkowania budowli (II stan graniczny)
W obliczeniach należy uwzględnić warunki występujące w stadium realizacji oraz w stadium
eksploatacji budowli.
6. Schemat obliczeniowy i parametry geotechniczne
•
•
na podstawie wyników badań i charakterystyki geologicznej gruntów należy podzielić podłoże
na warstwy geotechniczne.
dla każdej warstwy należy ustalić niezbędne do obliczeń statycznych wartości parametrów
geotechnicznych
Stosuje się następujące metody ustalania parametrów geotechnicznych.
METODA A - polega na bezpośrednim oznaczaniu 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 ( np.
IL lub ID) wyznaczanym METODĄ A
METODA C - polega na przyjęciu wartości parametrów określonych na podstawie praktycznych
doświadczeń budownictwa lub na innych terenach, uzyskanych dla budowli o podobnej konstrukcji
i zbliżonych obciążeniach
METODA A
χ(n)=
1
N
∑
χi
Χi- wyniki oznaczenia danej cechy
N- liczba oznaczeń (w każdej warstwie geotechnicznej powinna wynosić, co najmniej 5)
METODA B
χ(r) = γm χ(n)
γm- współczynnik materiałowy
7. Metody ustalania parametrów geotechnicznych.
•
•
•
metoda A – polega na bezpośrednim oznaczaniu wartości parametru za pomocą polowych lub
laboratoryjnych badań gruntów, wykonywanych zgodnie z PN-74/B-04452 i PN-88/B-04481
oraz innymi wymaganiami wg 1.2
metoda B – polega na oznaczaniu wartości parametru na podstawie ustalonych zależności
korelacyjnych między parametrami fizycznymi lub wytrzymałościowymi a innym parametrem
(np. IL lub ID) wyznaczanym 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.
8.Obliczeniowy opór graniczny podłoża- postać ogólna, współczynniki korekcyjne „m”
Przy sprawdzaniu I stanu granicznego wartość obliczeniowa działającego obciążenia Qr [kN]
powinna spełniać warunek:
Qr ≤ m ٠ Qf
gdzie Qf to obliczeniowy opór graniczny podłoża gruntowego przeciwdziałający
obciążeniu Qr (zaleca się obliczanie wg. Załącznika I dla przypadków zawartych w
załączniku) postać ogólna wzoru (Z1-2)
www.thorge.prv.pl
równy:
Współczynnik korekcyjny „m” należy przyjmować w zależności od metody obliczania Qf,
0,9 - gdy stosuje się rozwiązanie teorii granicznych stanów naprężeń, w tym również
wzory podane w Załączniku 1,
0,8 – gdy przyjmuje się kołowe linie poślizgu w gruncie,
0,7 – gdy stosuje się inne bardziej uproszczone metody obliczeń
0,6 – przy obliczaniu oporu na przesunięcie w poziomie posadowienia lub w podłożu
gruntowym.
Przy stosowaniu metody B lub C oznaczania parametrów geotechnicznych, wartość
współczynnika „m” należy zmniejszyć mnożąc przez 0,9.
9. Współczynniki nośności podłoża str 17
,ND
,NB
–
współczynniki
nośności,
wyznaczone
w
zależności
NC
od wartości φ=φu(r) (lub φ=φ1(r) ), z monogramu na rys. Z1-1, lub z tabl. Z1-1, lub według wzorów
ND= eπ tg φ tg2 ( π/4 + φ/2 )
(Z1-3)
NC = ( ND – 1 ) ctg φ
( Z1-4)
NB = 0,75 ( ND – 1 ) tg φ
( Z 1-5)
współczynniki nośności są zależne od kąta tarcia wewnętrznego f(φ(r))
Współczynnik kształtu fundamentu
www.thorge.prv.pl
B
L
B
mD = 1 + 1,15
L
B
mB = 1 − 0,25
L
mc = 1 + 0,3
Współczynnik kształtu B/L jest największy dla kwadratowego fundamentu. Dla fundamentów
pasmowych L>5B należy przyjmować B/L=0
10. Scharakteryzować podłoże jednorodne i niejednorodne. (str. 2)
1.3.12. Podłoże jednorodne- podłoże stanowiące jedną warstwę geotechniczną do głębokości
równej co najmniej 2 B ( B – szerokość największego fundamentu budowli) poniżej poziomu
posadowienia.
1.3.13. Podłoże warstwowe – podłoże, w którym do głębokości 2B poniżej poziomu
posadowienia występuje więcej niż jedna warstwa geotechniczna.
11. Podaj schemat obliczania oporu granicznego dla podłoża warstwowanego.
Gdy w podłożu występuje słabsza warstwa geotechniczna na głębokości mniejszej niż 2B poniżej
poziomu posadowienia fundamentu, wtedy warunek Qr ≤ mQf, gdzie:
Qf – obliczeniowy opór graniczny podłoża gruntowego przeciwdziałający obciążeniu Qr, kN
m – współczynnik korekcyjny wg 3.3.4
należy sprawdzić również na podstawie zastępczego fundamentu
W wzorze Nr ≤ mQfNB należy uwzględnić obciążenie N r = N r + B '⋅L'⋅h ⋅ eh ⋅ g
'
r
(ehr – średnia gęstość objętościowa gruntu między podstawami fundamentu rzeczywistego i
zastępczego.) oraz wielkości
−
−
−
−
geometryczne B = B '− 2eB , L = B '− 2eL , Dmin = Dmin + h
'
'
'
Schemat obliczeniowy
1. Przyjęcie b:
- dla gruntów spoistych przy h ≤ B, b = h/4
przy h > B, b = h/3
- dla gruntów niespoistych przy h ≤ B, b = h/3
przy h > B, b = 2/3 h
2. Wyznaczenie B’=B+b, L’=L+b, D’min=Dmin+h
www.thorge.prv.pl
3.obliczenie ciężarów poszczególnych elementów
4.obliczenie wartości Nrc
5. Obliczenie momentu działającego na układ-Mr
6. Obliczenie wartości mimośrodu eB= Mr/ Nrc
−
−
7. przyjęcie wymiarów zredukowanych B oraz L
8. Wyznaczenie ρDr i ρBr
9.Określenie NC,NB,ND
10. Wyznaczenie iC,iB,ID
11.Sprawdzenie warunku: mQfNB,> Nr
12. Wymagany warunek do obliczania oporu granicznego podłożą
fundamentową (ława fundamentowa – fundament pasmowy o L > 5B)
pod
ławą
Dla przypadku fundamentu o podstawie prostokątnej, obciążonego mimośrodowo siłą pionową Nr
oraz siłą poziomą TrB działającą równolegle do krótszego boku podstawy B opór graniczny podłoża
wyznaczamy ze wzoru Nr ≤ mQfNB, gdzie
Q fNB
−
−
−







−
B
B
B






r
r
r

= B⋅ L 1 + 0,3 ⋅ −  ⋅ N C ⋅ C u ⋅ iC + 1 + 1,5 ⋅ −  ⋅ N D ⋅ e D ⋅ g ⋅ Dmin ⋅ i D + 1 − 0,25 ⋅ −  ⋅ N B ⋅ e B ⋅ g ⋅ B⋅ i B 




L 
L 
L 




−
−
W przypadku gdy fundament jest obciążony dodatkową siłą poziomą TrL działającą równolegle do
dłuższego boku podstawy (rys. Z 1-3 str.18), należy dodatkowo sprawdzić czy spełniony jest poza
warunkiem Nr ≤ mQfNB warunek Nr ≤ mQfNL gdzie QfNL jest równa:
Q fNL
−
−
−







−
B
B
B






r
r
= B⋅ L 1 + 0,3 ⋅ −  ⋅ N C ⋅ Cu ⋅ iC + 1 + 1,5 ⋅ −  ⋅ N D ⋅ eD ⋅ g ⋅ Dmin ⋅ i D + 1 − 0,25 ⋅ −  ⋅ N B ⋅ e Br ⋅ g ⋅ L⋅ i B 




L 
L 
L 




−
−
W wzorach tych w przypadku obliczania oporu granicznego podłoża pod ławą fundamentową
−
wartość stosunku
13. BRAK
B
−
= 0 (to jest chyba ten wymagany warunek, ale nie jestem do końca pewny.)
L
14. BRAK
15. Omów założenia przedstawione w normie do obliczenia osiadań.
1. Podłoże gruntowe traktuje się jako jednorodną półprzestrzeń liniowo-odkształcalną, tzn.
stosuje się metody obliczeniowe teorii sprężystości, lecz przy różnych wartościach
geotechnicznych parametrów odkształcalności gruntów oraz Mo lub Eo dla obciążeń
pierwotnych i M i E dla odciążeń i obciążeń wtórnych,
2. Przyjmując schemat obliczeniowy podłoże w postaci wydzielonych warstw geotechnicznych
całkowite osiadanie fundamentu s oblicza się jako sumę osiadań si poszczególnych warstw,
przy czym osiadania si poszczególnych warstw wyznacza się jak w półprzestrzeni jednorodnej,
z parametrami odkształcalności rozpatrywanych warstw,
3. Należy uwzględniać podstawowe stany odkształcenia podłoża pod fundamentem:
Stan pierwotny, przed rozpoczęciem robót budowlanych, kiedy w podłożu występują
naprężenia σzς (rysunek 10a strona 14 normy PN-81/B-03020),
www.thorge.prv.pl
Stan odprężenia podłożą, po wykonaniu wykopów fundamentowych, kiedy w podłożu
występują najmniejsze naprężenia (rysunek 10b strona 14 normy PN-81/B-03020),
Stan po zakończeniu budowy, kiedy w podłożu występują naprężenia całkowite σzt,
4. Osiadanie
warstwy należy wyznaczać jako sumę osiadania wtórnego s’’i w zakresie
naprężenia wtórnego σzs, z zastosowaniem modułu ściśliwości wtórnej gruntu M( lub modułu
wtórnego odkształcenia E, w zależności od metody obliczania), oraz osiadania pierwotnego s’i
w zakresie naprężenia dodatkowego σzd , z zastosowaniem modułu ściśliwości pierwotnej
gruntu Mo (lub Eo ),
5. Osiadania należy wyznaczać zgodnie z punktem 3.5.3. (punkt ten znajduje się na stronie 14 i
zawiera wzory na osiadania)

16. Co to są : osiadania średnie , przechylenie budowli i strzałka ugięcia budowli?
Osiadanie średnie budowli- sśr wyznacza się wg wzoru
s śr =
∑s ⋅F
∑F
j
j
j
W którym
s j − osiadania poszczególnych fundamentów
F j - pola podstaw poszczególnych fundamentów
Przechylenie budowli θ wyznacza się (aproksymując) metoda najmniejszych kwadratów
osiadania s j poszczególnych fundamentów(lub wydzielonych części wspólnego fundamentu
budowli) za pomocą płaszczyzny określonej równaniem:
s=ax+by+c
w którym:
a,b,c- niewiadome współczynniki równania,
x,y- bieżące współczynniki.
Parametry a,b,c wyznacza się z układu równań
a ∑ x 2j + b∑ x j y j + c ∑ x j = ∑ x j s j
a ∑ x j y j + b∑ y 2j + c∑ y j = ∑ y j s j
a ∑ x j + b∑ y j + nc = ∑ s j
w których
www.thorge.prv.pl
x j , y j -poziome współrzędne poszczególnych fundamentów(rysunek 8 strona 12 normy PN81/B-03020)
s j − osiadania poszczególnych fundamentów
n- liczba fundamentów
Przechylenie θ wyznacza się wg wzoru
θ = (a 2 + b 2 )2
1
Strzałka ugięcia budowli fo
Wyznacza się uwzględniając trzy najniekorzystniej osiadające fundamenty, leżące w planie na
linii prostej, wg wzoru
f0 =
1
(l ⋅ s0 − l1 ⋅ s 2 − l 2 ⋅ s1 )
l
W którym wszystkie wielkości są przedstawione na rysunku 9(strona 12 normy PN-81/B-03020)
www.thorge.prv.pl
PN-83/B-02482
1. Podaj wzór na obliczenie nośności pala wciskanego i wyciąganego.
Obliczeniową nośność pala wciskanego, w kN, oblicza się za pomocą wzoru:
N t = N p + N s = S p ⋅ q r ⋅ A p + ∑ S si ⋅ t ir ⋅ Asi
natomiast pala wyciąganego za pomocą wzoru:
N w = ∑ S iw ⋅ t ir ⋅ Asi
Nt - obliczeniowa nośność pala wciskanego, w kN,
Np - opór podstawy pala, w kN,
Ns - opór pobocznicy pala, w kN,
Nw - obliczeniowa nośność pala wyciąganego, w kN,
Ap - pole przekroju poprzecznego podstawy pala, w m2,
As - pole pobocznicy pala zagłębionego w gruncie, w m2,
qr - jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu pod podstawą pala, w kN*m-2,
tir - jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy pala w obrębie warstwy
i, w kN*m-2,
Sp, Ss, Sw - współczynniki technologiczne( przyjmowane z tablicy 4 wg normy)
2. Interpretacja jednostkowego oporu granicznego gruntu pod podstawą pala.
Wartości jednostkowego granicznego oporu gruntu pod podstawą pala q [kPa] ustala się według
tablicy 1 w normie, w zależności od rodzaju gruntu oraz stopnie jego zagęszczenia Id lub stopnia
plastyczności Il. Wartości q zestawione w tablicy zostały określone dla głębokości krytycznej hc =
10,0 m i większej, mierząc od poziomu terenu oraz dla średnicy podstawy pala Do = 0,4 m.
Dla głębokości mniejszych niż hc należy wartość q wyznaczyć przez interpolację przyjmując
wartość zero na pierwotnym poziomie terenu ( rys.1a, norma). Dla gruntów niespoistych o
Id>0,33 należy uwzględnić wpływ średnicy podstawy.
Dla średnicy podstawy D1 > Do = 0,4 m wartości qi dla głębokości h < hci należy interpolować na
podstawie wykresu ( linia ciągła) przedstawionego na rysunku 1a. Dla h< hc można wartości qi
obliczyć również za pomocą wzoru
q1 = q0
Do
Di
Dla średnicy podstawy pala D1<Do = 0,4 m wartości qi dla głębokości h<h’ci należy interpolować
zgodnie z wykresem na rysunku 1a.
Dla pali wierconych wartości qi wyznacza się z interpolacji zgodnie z wykresem przedstawionym na
rysunku 1b wykorzystując da h < hc = 10 m zależność określoną wzorem.
q1 = q0
Do
Di
www.thorge.prv.pl
3. 4. Interpretacja jednostkowego granicznego oporu „q” pod podstawą pala w gruncie
spoistym i niespoistym.
Wytrzymałość graniczną przyjmuje się w zależności od rodzaju gruntu, oraz stopnia jego
zagęszczenia I D lub stopnia plastyczności I L (tab. 1 normy PN-B-02482).
Wartości „q” określone zostały dla głębokości krytycznej hc = 10 m i większej oraz dla średnicy
podstawy pala Do = 0,40 m. Dla głębokości mniejszych niż hc należy wartość „q” wyznaczyć
przez interpolacje liniową przyjmując wartość zero na pierwotnym poziomie terenu (rys 1a).
W gruntach niespoistych średnio zagęszczonych i zagęszczonych należy uwzględnić wpływ
średnicy podstawy pala na „q” oraz na hc
Dla średnicy podstawy D i > D o = 0,4 m można stosować następującą zależność:
dla h ≤ h c
qi = q
Do
Di
Dla pozostałych gruntów wartości „q” nie zależą od średnicy pala i po przekroczeniu
głębokości krytycznej h c = 10,0 m przyjmują wartości stałe niezależnie od głębokości.
5. Co to jest głębokość krytyczna?
Głębokość krytyczna hc=10 m jest to głębokość, dla której zostały wyznaczone wartości
jednostkowego granicznego oporu gruntu pod podstawą pala „q” zebrane w tablicy 1 normy.
Zostały one przyjęte dla głębokości krytycznej hc=10 m i większej oraz średnicy pala 0,4 m. Dla
głębokości mniejszych od głębokości krytycznej wartość „q” obliczamy poprzez interpolację.
W gruntach niespoistych średnio zagęszczonych i zagęszczonych należy uwzględnić wpływ
średnicy podstawy pala na wielkość głębokości krytycznej hc korzystając ze wzoru:
hci = hc
Di
D0
Dla pali wierconych obliczoną w ten sposób głębokość krytyczną zwiększamy o 30 %.
6. Wytrzymałość gruntów wzdłuż pobocznicy „t”
Obliczamy korzystając ze wzoru:
t (r ) = γ m ⋅ t
gdzie:
t -przyjmujemy z tablicy 2 normy (jest ono zależne od ID i IL)
γ m -współczynnik materiałowy gruntu ≤0,9 (w projekcie przyjmowaliśmy =0,9)
(dla gruntów bardzo spoistych i zwięzło spoistych „t” możemy odczytywać z wykresu rys.3 normy)
www.thorge.prv.pl
7. Zależność wytrzymałości „t” od głębokości
t jest to jednostkowa, graniczna wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy pala w kPa.
t(r) jest to jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy pala kPa
t(r) wyznacza się na podstawie wytrzymałości granicznej, t, którą przyjmuje się według tablicy
2 z normy. Jest ono przyjmowane w zależności od:
- rodzaju gruntu
- stopnia jego zagęszczenia ID(n) lub stopnia plastyczności IL(n)
Wartości podane w tablicy 2 są przyjęte dla głębokości 5 m i większej, czyli:
Wytrzymałość t jest zależna od głębokości, a nie jest zależna od średnicy pala!
Jeśli badamy grunt na głębokościach mniejszych niż 5m wytrzymałość t należy wyznaczyć
przez interpolację między wartościami tablicy 2, a wartością zero, przyjmowaną dla
pierwotnego poziomu terenu wg rysunku:
Przy wykonywaniu obliczeń „t” przyjmujemy dla wszystkich warstw podłoża gruntowego. Dla
każdej warstwy określa się średnią wartość t, czyli w połowie wysokości danej warstwy.
8. Tarcie negatywne
Rozróżniamy dwa rodzaje tarcia:
- tarcie pozytywne, dodatnie
- tarcie negatywne, ujemne
Tarcie negatywne jest wywołane osiadaniem gruntu, względem trzonu pala, przez co
zmniejsza jego całkowitą nośność.
www.thorge.prv.pl
W tym przypadku grunt nienośny ma tendencje do samoistnego zagęszczania pod wpływem
opadów i drgań. Obniża się przez to powierzchnia terenu, a warstwa gruntu zawiesza się na
palu i dodatkowo go dociąża.
Natomiast dla gruntów organicznych, czyli w torfach i namułach wartość t należy przyjmować
równą zeru. Jeżeli warstwa nienośna, o tarciu negatywnym lub zerowym znajduję się w pod
warstwami nośnymi wówczas wszystkie warstwy nad nią wywołują parcie negatywne. Widać
to na rysunku 5 normy w podpunktach „e” i „i”.
Czyli parcie negatywne wystąpi:
a) pal jest wprowadzany w warstwy nośne przez warstwy gruntów nieskonsolidowanych lub
luźno usypanych (torfy, namuły, grunty spoiste o IL>0,75, grunty spoiste o ID<0.2, świeże
nasypy), które ulegają osiadaniom pod wpływem własnego ciężaru. Wówczas należy
przyjmować dla osiadających warstw gruntu ujemną wartość t(r) wg tablicy 3.
b) przewidywane jest dodatkowe obciążenia nazizmu względnie odwodnienie gruntu
zalegającego wokół pala, czy pali. W przypadku tym ulegną dodatkowemu osiadaniu
warstwy gruntu rodzimego małościśliwego, a wartość tarcia negatywnego należy przyjąć
wg tablicy 2 ( czyli tak jak to robiliśmy dla tarcia pozytywnego), pozytywnego tą różnicą,
że do wzoru przyjmiemy ją ze znakiem ujemnym. Tak samo postępujemy jeżeli osiadają
pod wpływem niżej położonych warstw ściśliwych.
www.thorge.prv.pl
9. Co to są współczynniki technologiczne?
Współczynniki technologiczne: Sp, Ss, Sw, należy przyjmować zgodnie z tablicą 4 normy PN83/B-02482, współczynniki określane dla gruntów spoistych i niespoistych, zależą od rodzaju pala np.
pale prefabrykowane wbijane bądż Pale Vibro itp.,oraz od tego czy pale są wciskane lub wyciągane;
10. Wymagane minimalne zagłębienie pali w gruncie nośnym;
Pale należy zagłębiać w grunt nośny na głębokość co najmniej 1,0 m dla gruntów
zagęszczonych i zwartych oraz 2,0 m dla gruntów średnio zagęszczonych oraz pół zwartych i
twardoplastycznych. Jeżeli wartość obliczeniowa Sp*qr*Ap > 0,5*Nt [ Sp-współczynnik tech.,
qr-jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu pod podstawą pala, Ap-pole przekroju
poprzecznego podstawy pala, Nt-obliczeniowa nośność pala wciskanego; ] to pal taki powinien być
zagłębiony co najmniej na 1,5 m w warstwie, dla której określono wartość q, warunek ten nie dotyczy
podłoża skalnego.
Przy gruntach uwarstwionych, na przemian niespoistych i spoistych, należy dążyć do tego, aby
podstawa pala znajdowałą się w warstwie gruntu niespoistego co najmniej 2,5*Dp [ Dp- średnica
podstawy pala ] ponad stropem warstwy gruntu spoistego. Jeżeli pod warstwami nośnymi gruntu
występują grunty dużej miąższości w stanie miękkoplastycznym lub grunty organiczne, których
przekroczenie przez pal jest nieuzasadnione ekonomicznie, między ich stropem a podstawą pala należy
pozostawić warstwę o grubości co najmniej 5*Dp. W takim przypadku konieczne jest sprawdzenie
stanu granicznego użytkownika.
11) Obliczanie nośności grupy pali .
a) Nośność fundamentów na palach należy obliczać przenosząc cale obciążenie fundamentu
wraz z jego ciężarem własnym wyłącznie na pale, bez udziału oczepu zwieńczającego pale.
www.thorge.prv.pl
Nośność grupy pali równa się sumie nośności pali pojedynczych, niezależnie od ich rozstawu,
w następujących przypadkach:
- pale opierają się na skale,
- dolne końce pali wprowadzone są na głębokość co najmniej 1m w zagęszczone grunty
gruboziarniste oraz piaski grube lub grunty spoiste zwarte,
- pale wbijane są bez wpukiwania w piaski zagęszczone lub średnio zagęszczone.
b)Wyznaczanie nośności grupy pali wbijanych w piaski luźne
W przypadku wbijania pali bez wpukiwania w piaski luźne nośność pali w gruncie równa się
sumie nośności pali pojedynczych, gdy rozstaw miedzy nimi r ≥ 4D.Gdy 3D≤ r<4D można tak
obliczona nośność grupy pali zwiększyć, o 15%,gdy r <3D można nośność grupy zwiększyć o
30%.
Tak wyznacza nośność grupy pali nie może przekraczać nośności fundamentu bezpośredniego
o powierzchni wyznaczonej obrysem zewnętrznych pali w fundamencie i na głębokości ich
podstaw.
c)Wyznaczanie nośności grupy pali wprowadzanych w grunty spoiste .
W przypadku zagłębienia pali w grunty spoiste należy sprawdzić strefy naprężeń wokół pala
zgodnie z 3.4.1.
Gdy strefy naprężeń nie zachodzą na siebie w poziomie podstaw pali to nośność grupy równa
się sumie nośności pali pojedynczych .Gdy strefy naprężeń zachodzą na siebie , należy do
obliczeń nośności grupy pali wprowadzić współczynnik redukcyjny m1. zgodnie z 3.5.
12. Strefy naprężeń w gruncie wokół pali
a) Strefy naprężeń w gruntach jednorodnych
W gruntach jednorodnych można przyjąć , ze strefy naprężeń powstających w gruncie każdego
pala są wyznaczone powierzchnia kołowego stożka ściętego, którego podstawa leży w
płaszczyźnie poziomej przechodzącej przez dolny koniec pala a tworząca osi pala jest nachylona
do osi pala pod katem & zależnym od rodzaju gruntu.
Kat & należy przyjmować wg tab. 7( w normie) a promień podstawy strefy naprężeń R obl. z
wzoru
R=D/2 +htg&
b) Strefy naprężeń gruntów uwarstwionych
W gruntach tych granice strefy naprężeń w otoczeniu pala należy przyjmować wg rys 7 przy
założeniu ze tworząca stożka jest linia łamana . Tworząca należy prowadzić od stropu najwyższej
warstwy przenoszącej obciążenie pala . Promień strefy naprężeń jest określony wzorem
R=D/2+∑hi*tg&i
c) Strefy naprężeń przy palach wyciąganych
Przy palach wyciąganych granica strefy naprężeń wokół pala przedstawia się jak na rys .8
.Promień R koła ograniczającego strefę naprężeń w poziomie powierzchni terenu można
wyznaczyć ze wzoru
R=0,1h + D/2
13) Metody sprawdzenie nośności pali
Sprawdzając nośność pali w praktyce stosuje się wzory empiryczne, w których uwzględnia się:
www.thorge.prv.pl
•
•
•
Warunki wodno gruntowe
Rodzaj i wymiary pali
Sposób ich wykonania oraz warunki pracy pali pod budowlą
a) Obliczanie nośności wg normy PN-69/B-02482 przyjmując za stale n, m, k, wzór ma postać
U=Us + Up = saaA+sb∑biBi
U- udźwig
Us – udźwig stropu
Up- udźwig pobocznicy
Sa i Sb – współczynniki zależne od rodzaju pala i war. wykonania
a – jednostki dopuszczalne obciążenia gruntu
A- pole przekroju trzonu pala
bi – jednostkowy dopuszczalny opór gruntu wzdłuż pobocznicy
Bi – pole pobocznicy
Wartości współczynników a i b należy interpolować .
Zaleca się aby zagłębienie stopy znajdowało się co najmniej 1 m w nośnym gruncie lecz
powinny być spełnione warunki dokładnego sprawdzenia ( w projekcie przyjmowaliśmy 2m)
b) Obliczanie nośności dopuszczalnej pali wg Gołbukowa.
Odpowiedni rozstaw pali jest najważniejszym warunkiem w tej metodzie.
Na podstawie analizy wyników obciążeń i osiadań pali ustalono:
•
Pale pojedyncze i w grupach wykazują zbliżona nośność , jeżeli rozstaw pali w grupie
r ≥2R
r- odległość miedzy środkami ciężkości pali
R- promień strefy naprężeń gruntu
o Dopuszczalny średni nacisk jednostkowy na podłoże gruntowe w poziomie stop pali
można przyjąć
δdop = K qdop
qdop – normowe dopuszczalne obciążenia gruntu w poziomie stop pali
K – współczynnik redukcyjny ,zależny od głębokości wbicia pala w grunt nośny
Zaleca się projektować fundamenty palowe w oparciu o dopuszczalne obciążenia gruntu w
poziomie ostrzy pali qdop albo o wyniki próbnego obciążenia pali U.
c) Obliczanie nośności pali wg Meyerhofa.
Nośność pali oblicza się wg wzoru
_
Qgr = A(cNc + lγKNq)+ B(ca+ 0,5Kγltgθz)
c-
Qgr - obciążenie graniczne pala
kohezja gruntu
Nc i Nq – współczynniki zależne od kata tarcia wewnętrznego i sposobu wprowadzania pali w
grunt
l - zagłębienie pala w gruncie
γ - ciężar obietosciowy w gruncie
K – współczynnik odporu gruntu, znajdującego się w stanie naprężenia w granicznym strefie
pod ostrzem pala
B – powierzchnia pobocznicy pala
ca - adhezja gruntu do pala
θz- kat tarcia zewnętrznego – miedzy gruntem a trzonem pala
_
K – średni współczynnik parcia obok pobocznicy pala, znajdowany doświadczalnie
www.thorge.prv.pl
13. Metody sprawdzania nośności pali. (wg PN-83/B-02482, pkt. 7)
Sprawdzenie nośności pali fundamentowych metodą próbnego obciążania.
Próbne obciążenie pali wciskanych. Obciążenie pala powinno wzrastać stopniami (1/8 ~
/12)Nt, przy czym stopni tych nie powinno być mniej niż 10. Obciążenia należy kontynuować do
uzyskania granicznej nośności pala lub wartości siły (Qmax) podanej w projekcie próbnego
obciążenia.
Odczyty osiadania należy notować co 10 min. Jeżeli osiadanie przy danym obciążeniu trwa dłużej
niż 1h, wówczas odstępy czasu między dalszymi odczytami można przyjmować dłuższe niż 10min.
Przed każdym powiększeniem obciążenia należy zaczekać aż do zakończenia osiadania pala od
obciążenia poprzedniego. Zakończenie osiadań można przyjąć umownie w chwili, gdy średni
przyrost osiadania w dwu kolejnych okresach 10- minutowych jest nie większy niż 0,05mm.
W czasie prowadzenia obciążeń dopuszczalne są przerwy polegające na zupełnym odciążeniu pala,
przy czym przerwa nie powinna trwać dłużej niż 1 dobę. Po przerwie obciążenie pala można
podnieść do tego obciążenia, przy którym nastąpiła przerwa. Po osiągnięciu obciążenia równego
wartości QT pal należy odciążyć oraz zanotować jego trwałe osiadanie. Trwałe osiadanie pala
należy również zanotować po zakończeniu badania.
1
Próbne wyciąganie pala. Poszczególne przyrosty obciążenia powinny wynosić (1/15 ~
/20)N , przy czym stopni obciążeń nie powinno być mniej niż 10. Każdy stopień obciążenia należy
utrzymywać przez 10 min dla gruntów niespoistych i 20 min dla gruntów spoistych.
Po osiągnięciu granicznej wartości obciążenia lub Qwmax pal należy odciążyć i zanotować jego
trwałe podniesienie.
1
w
Próbne boczne obciążenie pali. Przemieszczenie poziome pala należy mierzyć w dwóch
poziomach. Ich wzajemna odległość nie może być mniejsza niż 1,0m. Obciążenie boczne należy
zwiększać stopniowo tak, aby poszczególne stopnie obciążenia były jednakowe i równały się około
0,1 części projektowanego obciążenia Hn. Każdy stopień obciążenia należy utrzymywać co
najmniej 10 min bez zmian do czasu, aż średni przyrost przemieszczenia w cięgu 10 min będzie
mniejszy niż 0,05mm. Po osiągnięciu przewidywanego projektem obciążenia Hn i Hmax= (1,2 ~
1,5)Hr pal należy całkowicie odciążyć i zanotować trwałe przemieszczenia poziome.
14. Stateczność zboczy.
Stateczność zboczy (skarp) może być tylko wtedy zapewniona, gdy zostaną spełnione cztery
warunki:
- dokładne rozpoznanie budowy geologicznej i warunków wodnych terenu, przy czym na terenie
dawnych osuwisk należy zlokalizować przebieg powierzchni poślizgu
- dokładne wyznaczenie fizycznych i mechanicznych cech gruntów i skał, zwłaszcza wzdłuż
spodziewanych lub dawnych powierzchni poślizgu
- właściwe zastosowanie metod obliczeniowych stateczności zboczy i skarp
- odpowiednie zastosowanie zabezpieczeń.
Metoda Felleniusa została opracowana przy założeniu, że potencjalne powierzchnie
poślizgu są walcowe. Przyjmuje się, że dla danego konturu zbocza istnieje jedna najbardziej
niebezpieczna powierzchnia poślizgu, charakteryzująca się najmniejszym współczynnikiem
pewności.
Mając daną skarpę oraz parametry gruntu, z którego jest zbudowana, wybiera się środek
O kołowej linii poślizgu. Następnie dzieli się bryłę ograniczoną zboczem i powierzchnią poślizgu na
pionowe bloki o szerokości bi ≤ 0,1R, o objętości Vi. Wymiar bryły w kierunku prostopadłym do
rysunku przyjmuje się jako równy 1. Oblicza się ciężary poszczególnych bloków Wi = Vi ⋅ γ i na
powierzchni poślizgu rozkłada się je na składowe: normalną Ni oraz styczną Si do okręgu. Bryłę
osuwającego się gruntu w chwili rozpoczynającego się ruchu uważa się za sztywną. Działanie sił
www.thorge.prv.pl
bocznych na blok pomija się. Poślizg bryły gruntu rozpatruje się jako obrót każdego bloku osobno:
jego przesunięcie wzdłuż powierzchni poślizgu wymusza styczna składowa ciężaru
S i = Wi ⋅ sin α i (αi jest kątem nachylenia siły składowej Si do poziomu). Przesunięciu
przeciwdziała
siła
tarcia
Ti = N i ⋅ tgφu + cu ⋅ Ai = Wi ⋅ cos α i ⋅ tgφu
gdzie:
φu -
wewnętrznego
+ cu ⋅ Ai ,
i
spójności
gruntu
kąt tarcia wewnętrznego gruntu, w stopniach, cu- spójność gruntu, kPa, Ai-
powierzchnia podstawy bloku i.
Równowaga całej bryły poślizgu będzie zachowana, jeżeli suma momentów sił
utrzymujących będzie większa lub co najmniej równa sumie momentów sił zsuwających. Stosunek
tych momentów nazywamy wskaźnikiem bezpieczeństwa (pewności) stateczności zbocza.
n
F=
∑W
i =1
i
⋅ cos α i ⋅ tgφu + cu ⋅ Ai
n
∑W
i =1
i
⋅ sin α i
Po znalezieniu wskaźnika bezpieczeństwa F dla wybranej powierzchni poślizgu, należy
sprawdzić, czy przy innych jej położeniach i innych promieniach wskaźnik ten nie będzie mniejszy.
Należy zatem znaleźć najmniejszy wskaźnik bezpieczeństwa dla poślizgu danego zbocza,
wybierając różne środki obrotu O. Powinien być więc spełniony warunek: Fmin ≥ Fdop .
Wartość współczynnika pewności dopuszczalnej Fdop przy zastosowaniu metody Felleniusa
przyjmuje się w granicach 1,1~ 1,5 zależnie od ważności zagadnienia i stopni rozpoznania
parametrów wytrzymałościowych gruntu.
W celu ograniczenia poszukiwań najkorzystniejszego punktu obrotu, ustala się obszar
(zakreskowany) na którego powierzchni może znajdować się punkt możliwego obrotu. Wartość
promieni R1 i R2 odczytujemy z tablic. Obliczenia uznaje się za zakończone, jeśli znajdzie się
punkt, w którym wskaźnik jest najmniejszy.
Opracowanie przygotowali studenci Technologii i Organizacji Budownictwa na Politechnice Poznańskiej grupy 4TOB rok akademicki 2004/2005.
Opracowanie pobrane ze strony www.thorge.prv.pl
α
9
N13
S13
S12
W12
N11
S11
W11
S10
N10
T9
α
9
S9
S4
N1
N2
N3
W4 N4
S5
W5 N5
N7
W6
N6
W7
W8
W10
9
N9
S8
S7
S6
α
W9
N8
W13
N12
Opracowanie przygotowali studenci Technologii i Organizacji Budownictwa na Politechnice Poznańskiej grupy
4TOB rok akademicki 2004/2005. Opracowanie pobrane ze strony www.thorge.prv.pl
15. Stateczność zboczy o nieokreślonej długości- zsuw. (wg „Zarys geotechniki”- Wiłun + ćwiczenia)
Kąt maksymalnego nachylenia skarpy jest równy kątowi tarcia wewnętrznego.
A- ciężar elementu równy W,
β- kąt nachylenia zbocza,
B = Wsinβ siła styczna,
N = Wcosβ siła normalna,
T = Nopór gruntu sypkiego przy
ścinaniu,
Φ- kąt tarcia wewnętrznego.
Zsuw elementu A nie nastąpi,
jeżeli B≤T. W warunkach
równowagi granicznej (przy βmax)
B=T => tg βmax= tgΦ, czyli
maksymalny kąt nachylenia
zbocza (w gruncie sypkim) nie
powinien przekraczać kata tarcia
wewnętrznego.
W warunkach naturalnych piaszczyste zbocza są wilgotne i mogą mieć większe nachylenie niż Φ wskutek
działania sił kapilarnych. Po wyschnięciu piasku jednak kąt tarcia wewnętrznego wynosi Φ i skarpa może się
obsuwać. Współczynnik pewności F rozpatrywanej skarpy można wyznaczyć ze stosunku siły granicznej,
potrzebnej do wywołania przesuwu rozpatrywanej bryły gruntu, do aktualnie działającej siły: F=tg Φ/tgβ. Do
celów praktycznych można przyjmować Fmin= 1,1~ 1,3.
Dla gruntów spoistych współczynnik
F=
T +c
, gdzie c- spójność.
B
19

Opracowanie zagadnień na kolokwium

Transkrypt

Podobne dokumenty

Korelacja wyników próbnych obciążeń statycznych i

Zapach trzciny - pdf

Eurokod 7 - Aarsleff