tok postępowania stopa 2013

Ćwiczenia projektowe z fundamentowania
TOK POSTĘPOWANIA PRZY PROJEKTOWANIU
STOPY FUNDAMENTOWEJ OBCIĄŻONEJ MIMOŚRODOWO
WEDŁUG WYTYCZNYCH PN-EN 1997-1 Eurokod 7
Przyjęte do obliczeń dane i założenia:
•
•
•
•
•
•
•
V, H, M – wartości charakterystyczne obciążeń stałych: pionowych, poziomych
oraz momentu przekazywane na stopę fundamentową
Q1, Q2,Q3 - wartości charakterystyczne obciążeń zmiennych: pionowych,
poziomych oraz momentu przekazywane na stopę fundamentową
Wymiary słupa
Lokalizacja
Poziom posadzki poniżej poziomu terenu
Grubość posadzki
Poziom wody gruntowej
PROJEKT STOPY FUNDAMENTOWEJ
I. DANE DO PROJEKTOWANIA
1. TABELA WŁAŚCIWOŚCI GRUNTÓW
Określić parametry gruntów wg schematu w pliku „tabela.pdf”
2. PRZYJĘCIE GEOMETRII FUNDAMENTU
Wskazówki do przyjęcia wymiarów fundamentu znajdują się w pliku „geometria.pdf”
3. OKREŚLENIE POZIOMU POSADOWIENIA
a) D1 – ze względu na głębokość przemarzania gruntu
W zależności od lokalizacji ustalić minimalny poziom posadowienia wg mapki z Rys.1 w normie PN-81/B-03020
b) D2 – ze względu na konstrukcję obiektu
Ze względu na konstrukcję fundamentu i poziomu posadzki piwnicy ustalić minimalny poziom posadowienia
jako sumę: poziom posadzki poniżej terenu + grubość posadzki + wysokość stopy fundamentowej.
Poziom posadowienia D=max{ D1, D2}
Jako poziom posadowienia wybrać większą z wyznaczonych wartości.
4. OBLICZENIE CIĘŻARU FUNDAMENTU WRAZ Z ZASYPEM
GF=G1+G2+G3
GF – Ciężar fundamentu wraz z zasypem
G1 – Ciężar żelbetowej stopy fundamentowej
G2 – Ciężar gruntu zalegającego nad stopą po stronie lewej
G3 – Ciężar gruntu oraz posadzki nad stopą po stronie prawej
Krzysztof Nepelski, Katedra Geotechniki, Politechnika Lubelska, 2013
1
Ćwiczenia projektowe z fundamentowania
II. SPRAWDZENIE STANU GRANICZNEGO NOŚNOŚCI „GEO”
OBLICZENIE NOŚNOŚCI PODŁOŻA
PODEJŚCIE PROJEKTOWE DA2
A1 + M1 + R2
OKREŚLENIE WSPÓŁCZYNNIKÓW CZĘŚCIOWYCH
(na podst. PN-EN 1997-1 zał. A.3)
A
γGn
γGk
γQn
γQk
M
–
–
–
–
wsp.
wsp.
wsp.
wsp.
częściowy
częściowy
częściowy
częściowy
do
do
do
do
obciążeń
obciążeń
obciążeń
obciążeń
stałych niekorzystnych
stałych korzystnych
zmiennych niekorzystnych
zmiennych korzystnych
(na podst. PN-EN 1997-1 zał. A.4)
γφ – wsp. częściowy do tangensa kąta tarcia wewnętrznego
γc – wsp. częściowy do spójności efektywnej
γγ – wsp. częściowy do ciężaru objętościowego
R
(na podst. PN-EN 1997-1 zał. A.5)
γRv – wsp. częściowy do nośności podłoża
γRh – wsp. częściowy do przesuwu
OKREŚLENIE WARTOŚCI OBLICZENIOWYCH ODDZIAŁYWAŃ
= ∙ + + ∙ = ∙ + ∙ = ∙ + ∙ Krzysztof Nepelski, Katedra Geotechniki, Politechnika Lubelska, 2013
2
Ćwiczenia projektowe z fundamentowania
OKREŚLENIE WARTOŚCI OBLICZENIOWYCH PARAMETRÓW GEOTECHNICZNYCH
= = - wartość obliczeniowa ciężaru objętościowego
- wartość obliczeniowa spójności gruntu
= atan
!
"
- wartość obliczeniowa ciężaru objętościowego
Obliczeniowe wartości parametrów wyznaczamy dla gruntu na którym posadowiony jest fundament.
WYZNACZENIE MIMOŚRODU DZIAŁANIA SIŁ (eL, eB)
a) Od obciążeń stałych eLG
b) Od obciążeń stałych i zmiennych eLQ
Mimośród wyznacza się względem środka ciężkości podstawy fundamentu.
W rozpatrywanych przypadkach, a więc przy obciążeniach zadanych w jednej płaszczyźnie „L” do
wyznaczenia pozostaje jedynie eL, natomiast eB=0
SPRAWDZENIE WARUNKÓW MAKSYMALNEGO MIMOŚRODU
a) Od obciążeń stałych
Wypadkowa obciążeń powinna znajdować się w rdzeniu przekroju podstawy stopy (aby nie wystąpiło oderwanie
fundamentu od podłoża), a więc wartość mimośrodu eLG musi być mniejsza od zasięgu rdzenia przekroju l0=L/6
b) Od obciążeń stałych i zmiennych
Maksymalny mimośród eLQ powinien być mniejszy od wartości dopuszczalnej określonej przez PN-EN 1997-1
wynoszącej L/3.
W przypadku niespełnienia jednego z warunków należy zaprojektować stopę niesymetryczną przesuwając środek
ciężkości podstawy stopy (powrót do pkt. I.2). W stopie niesymetrycznej do momentu wliczamy dodatkowo siłę
pionową przekazywaną przez słup.
WYZNACZENIE EFEKTYWNEGO POLA PODSTAWY FUNDAMENTU
A’ = B’· L’
- efektywne pole podstawy
B’ = B – 2·eB - efektywna szerokość fundamentu
L’ = L – 2·eL
- efektywna długość fundamentu
Efektywne pole podstawy wyznacza się dla mimośrodu sił od obciążeń stałych i zmiennych (eLQ).
Krzysztof Nepelski, Katedra Geotechniki, Politechnika Lubelska, 2013
3
Ćwiczenia projektowe z fundamentowania
OKREŚLENIE NOŚNOŚCI PODŁOŻA
Obliczenia przeprowadzić zgodnie z PN-EN 1997-1 zał. D.
Wyznaczyć współczynniki (stosując wartości obliczeniowe parametrów geotechnicznych oraz obciążeń):
- nośności Nc, Nq, Nγ
- nachylenia podstawy fundamentu bc, bq, bγ
- kształtu fundamentu sc, sq, sγ
- nachylenia obciążenia ic, iq, iγ
oraz naprężenia od nadkładu w poziomie podstawy fundamentu:
(γ – średni ciężar objętościowy gruntu powyżej poziomu posadowienia. Obliczyć naprężenia z
- q = Dmin · γ
prawej i lewej strony fundamentu, do obliczeń przyjąć wartość mniejszą.)
Określić nośność charakterystyczną podłoża qRk ze wzoru D.2 stosując wyznaczone współczynniki.
Wyznaczyć obliczeniową nośność podłoża: ,- =
Stopień wykorzystania podłoża 3 =
.4*
./*
./
/0
oraz naprężenia przekazywane na grunt ,1 =
)*
2(
= 0.8 ÷ 1
SPRAWDZENIE NOŚNOŚCI NA PRZESUW
•
Wyznaczenie wartości obliczeniowych obciążeń:
= + ∙ + + + ∙ = ∙ + ∙ Należy ponownie wyznaczyć wartości obliczeniowe obciążeń, stosując do sił pionowych współczynniki częściowe
korzystne (w przypadku przesuwu obciążenie pionowe działa korzystnie, zwiększając tarcie fundamentu o podłoże).
Ponadto pomijamy parcie gruntu na fundament.
•
Wyznaczenie nośności obliczeniowej na przesuw Rdh ze wzoru 6.3a lub 6.3b PN-EN 1997-1
•
Sprawdzenie warunku Hd ≤ Rdh
OBLICZENIE NOŚNOŚCI FUNDAMENTU NA WARSTWIE SŁABSZEJ ZALEGAJĄCEJ PONIŻEJ
WARSTWY NOŚNEJ
Sprawdzić czy do głębokości 2B poniżej poziomu posadowienia zalega grunt słabszy.
Jeżeli tak, wykonać obliczenia dla fundamentu zastępczego zgodnie z PN-81/B-03020 zał. 1.2
Obliczenia wykonuje się analogicznie jak dla właściwego fundamentu, przyjmując jako fundament zastępczy stopę wraz
z blokiem gruntu zalegającym poniżej do stropu warstwy słabszej.
Określić wymiary fundamentu zastępczego (Bz=B+b; Lz=L+b; b – na podstawie normy)
Obciążenie pionowe zwiększy się o ciężar bloku gruntu wliczonego do fundamentu (Vd’=Vd+ γGn ·Lz·Bz·h’·γ)
γ – ciężar objętościowy bloku gruntu
Moment działający w podstawie fundamentu zastępczego zwiększy się o wartość siły poziomej działającej na
ramieniu równym zagłębieniu warstwy słabszej, mierzonej od poziomu posadowienia rzeczywistego fundamentu
(M1Q’= M1Q+Hd·h’). Wystarczające jest wyznaczenie mimośrodu od obciążeń stałych + zmiennych (#$
=
%&' (
)* (
)
Naprężenia od nadkładu „q” określić w poziomie podstawy fundamentu zastępczego [ q=(Dmin+h’)* γ ]
h’ – odległość od rzeczywistego poziomu posadowienia do warstwy słabszej
γ – średni ciężar objętościowy gruntu powyżej poziomu posadowienia fundamentu zastępczego
Do obliczenia nośności podłoża Rk przyjmuje się parametry gruntu słabszego.
Krzysztof Nepelski, Katedra Geotechniki, Politechnika Lubelska, 2013
4
Ćwiczenia projektowe z fundamentowania
II. SPRAWDZENIE STANU GRANICZNEGO NOŚNOŚCI „STR”
OBLICZENIE ZBROJENIA STOPY
a) wyznaczenie momentów zginających
b) obliczenie zbrojenia głównego
c) obliczenie zbrojenia poprzecznego
Metoda obliczeń została przedstawiona w pliku „zbrojenieEN.pdf”
Pole przekroju zbrojenia w zależności od średnicy i ilości prętów zestawione w pliku „zbrojenie_pole.pdf”
Wytyczne do zbrojenia fundamentu znajdują się w pliku „zbrojenie_zasady.pdf”
SPRAWDZENIE STOPY NA PRZEBICIE
Sprawdzenie wykonać zgodnie z procedura opisaną w normie Eurokod 2 - EN 1992-1 (Projektowanie
konstrukcji z betonu. Reguły ogólne i reguły dla budynków.), rozdział 6.4 (w szczególności podpunkt 6.4.4)
IV. OBLICZENIA STANU GRANICZNEGO UŻYTKOWALNOŚCI
OBLICZENIE OSIADANIA FUNDAMENTU
Obliczenia przeprowadzamy na wartościach charakterystycznych.
Do wyznaczenia osiadania niezbędne są obliczenia naprężeń w gruncie.
Metoda obliczeń została przedstawiona w pliku „osiadanie.pdf”
V. RYSUNKI
WYKRESY NAPRĘŻEŃ W PODŁOŻU GRUNTOWYM
Sporządzenie wykresów naprężeń w podłożu gruntowym.
Przykładowy wykres naprężeń w pliku „naprężenia_wykres.pdf”
RYSUNEK KONSTRUKCYJNY STOPY
Sporządzenie rysunku konstrukcyjnego stopy.
Przykładowy rysunek w pliku „stopa_rysunek.pdf”
VI. SPRAWDZENIE STATECZNOŚCI SKARPY WYKOPU
PODEJŚCIE PROJEKTOWE DA3
Obliczenia przeprowadzamy według podejścia projektowego DA3.
A2+M2+R3
Uwaga!!! Ponieważ przy sprawdzaniu stateczności skarpy mamy do czynienia z oddziaływaniami
geotechnicznymi w obliczeniach stosujemy współczynniki z grupy A2.
Wyznaczyć wartości obliczeniowe parametrów gruntu.
SPRAWDZENIE STATECZNOŚCI SKARPY WYKOPU
METODĄ FELLENIUSA
Tok postępowania przy sprawdzaniu stateczności skarpy metodą Felleniusa przedstawiony został w pliku
„skarpa.pdf”
Krzysztof Nepelski, Katedra Geotechniki, Politechnika Lubelska, 2013
5