Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Przygotuj się do egzaminów
Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Otrzymaj punkty, aby pobrać
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Społeczność
Odkryj najlepsze uniwersytety w twoim kraju, według użytkowników Docsity
Bezpłatne poradniki
Pobierz bezpłatnie nasze przewodniki na temat technik studiowania, metod panowania nad stresem, wskazówki do przygotowania do prac magisterskich opracowane przez wykładowców Docsity
Zawiera normę potrzebną do wykonywania projektów
Typologia: Publikacje
Promocja ograniczona w czasie
Załadowany 28.03.2021
1 dokument
1 / 41
W promocji
Grunty budowlane
Obliczenia statyczne i projektowanie
Zamiast: PN-74/B-
Grupa katalogowa 0702
Building soils. Foundation bases. Static calculation and design
Sols de construction. Fondations directes. Calcul statique et project
Ńňđîčňĺëüíűĺ ăđóíňű. Ĺńňĺńňâĺííűĺ îńíîâŕíčĺ ôóíäŕěĺíňîâ. Ńňŕňč÷ĺńęčĺ đŕń÷ĺňű č ďđîĺęňčđîâŕíčĺ
SPIS TREŚCI
3.1. Metoda obliczeń 3.2. Schemat obliczeniowy podłoża i parametry geotechniczne 3.3. Sprawdzanie stanów granicznych nośności podłoża (I stan graniczny) 3.3.1. Zastosowanie obliczeń 3.3.2. Rodzaje I stanu granicznego 3.3.3. Warunek obliczeniowy 3.3.4. Współczynnik korekcyjny 3.3.5. Obciążenie 3.3.6. Parametry geotechniczne 3.3.7. Obliczeniowy opór graniczny podłoża gruntowego 3.4. Sprawdzanie stanów granicznych użytkowania budowli (II stan graniczny) 3.4.1. Zastosowanie obliczeń 3.4.2. Rodzaje II stanu granicznego 3.4.3. Warunek obliczeniowy 3.4.4. Obciążenia 3.4.5. Parametry geotechniczne 3.4.6. Przemieszczenia 3.4.7. Przemieszczenia dopuszczalne 3.5. Obliczanie osiadania 3.5.1. Naprężenia w gruncie 3.5.2. Ogólne zasady obliczania osiadania fundamentów 3.5.3. Obliczanie osiadania fundamentów
x(n) - wartość charakterystyczna parametru geotechnicznego, x(r) - wartość obliczeniowa parametru geotechnicznego,
cu - spójność gruntu, kPa, c' - spójność efektywna gruntu, kPa, Φu - kąt tarcia wewnętrznego gruntu, °, Φ' - efektywny kąt tarcia wewnętrznego gruntu, °,
u - ciśnienie porowe, kPa,
E 0 - moduł pierwotnego (ogólnego) odkształcenia gruntu, kPa, E - moduł wtórnego (sprężystego) odkształcenia gruntu, kPa, M 0 - edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej (ogólnej), kPa, M - edometryczny moduł ściśliwości wtórnej (sprężystej), kPa, ID - stopień zagęszczenia gruntu niespoistego, IL - stopień plastyczności gruntu spoistego. (Definicje cech gruntów podano w PN-74/8-02480).
1.4.2. Obciążenia, naprężenia, przemieszczenia Qr - symbol obliczeniowej wartości obciążenia przekazywanego przez fundament na podłoże gruntowe, kN, Nr - obliczeniowa siła pionowa, kN, Tr - obliczeniowa siła pozioma, kN, Rr - obliczeniowa siła wypadkowa, kN, qn, qr - charakterystyczne i obliczeniowe jednostkowe obciążenie podłoża pod fundamentem, kPa, p - próbne jednostkowe obciążenie podłoża, kPa, Qf - obliczeniowy opór graniczny podłoża, kN, qf - jednostkowy obliczeniowy opór graniczny podłoża, kPa,
[S] - symbol przemieszczenia lub odkształcenia budowli, s - osiadanie fundamentu, cm,
f 0 - strzałka wygięcia budowli, cm, ∆ s - różnica osiadań fundamentów, cm. 1.4.3. Cechy geometryczne B - szerokość prostokątnej podstawy fundamentu (wymiar krótszego boku), m, L - długość prostokątnej podstawy fundamentu (wymiar dłuższego boku), m, R - promień kołowej podstawy fundamentu, m, D - głębokość posadowienia mierzona od poziomu terenu, m, Dmin - głębokość posadowienia mierzona od najniższego poziomu przyległego terenu (np. podłoga piwnicy, dno kanału instalacyjnego), m, e - mimośród działania obciążenia, m,
z - zagłębienie mierzone od poziomu posadowienia, m, hi - grubość warstwy i gruntu, m, F - pole podstawy fundamentu, m^2. 1.4.4. Współczynniki
m - współczynnik korekcyjny,
Nc, ND, NB - współczynniki nośności, ic, iD, iB - współczynniki wpływu nachylenia wypadkowej obciążenia. 1.4.5. Symbole dla gruntów niespoistych Ż - żwiry, Po - pospółki,
a) zagłębienie podstawy fundamentu w stosunku do powierzchni przyległego terenu nie powinno być mniejsze niż 0, m; projektowanie zagłębienia mniejszego niż 0,5 m wymaga uzasadnienia, b) w gruntach wysadzinowych głębokość posadowienia nie powinna być mniejsza od umownej głębokości przemarzania hz, którą należy przyjmować zgodnie z rys. 1, dla danej części kraju; głębokość przemarzania należy mierzyć od poziomu projektowanego terenu lub posadzki piwnic w nieogrzewanych budynkach; Do gruntów wysadzinowych zalicza się wszystkie grunty zawierajęce więcej niż 10% cząstek o średnicy zastępczej mniejszej niż 0,02 mm oraz wszystkie grunty organiczne,
Rys. 1 c) przy posadowieniu poniżej poziomu piezometrycznego wód gruntowych składowa pionowa (skierowana do góry) ciśnienia spływowego j nie powinna przekraczać 0,5(ρsr - ρw)g; wymaganie to obowiązuje również w okresie wykonywania robót fundamentowych, d) przy występowaniu w podłożu gruntów pęczniejących lub warunków sprzyjających wysychaniu, nawilgacaniu lub zamarzaniu gruntów spoistych, należy stosować odpowiednie środki zabezpieczające.
2.3. Wymiary podstawy fundamentu należy ustalać z zachowaniem następujących warunków: a) rozkład obliczeniowego obciążenia jednostkowego w podstawie fundamentu należy przyjmować liniowy wg rys. 2; nie wolno uwzględniać sił rozciągających między podłożem i podstawą fundamentu zgodnie z rys. 2b), b) wypadkowa sił od obliczeniowego obciążenia stałego i zmiennego długotrwałego nie powinna wychodzić poza rdzeń podstawy fundamentu, c) przy uwzględnieniu wszystkich obciążeń obliczeniowych dopuszcza się powstanie szczeliny między podłożem i podstawą fundamentu, wg 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 ,
Rys. 2 d) przy wspólnych fundamentach płytowych lub pierścieniowych budowli wysokich (gdy wypadkowa zaczepiona jest na wysokości większej niż 3 B ) oraz fundamentach słupów hal obciążonych suwnicami, wypadkowa sił od obliczeniowych obciążeń stałych oraz zmiennych długo- i krótkotrwałych nie może wychodzić poza rdzeń podstawy fundamentu, e) obliczeniowe obciążenie jednostkowe podłoża w podstawie fundamentu powinno spełniać warunki wynikające z obliczeń przeprowadzonych zgodnie z rozdz. 3. 2.4. Ochrona podłoża gruntowego i pomieszczeń podziemnych. Przy projektowaniu posadowień bezpośrednich należy przewidzieć środki zabezpieczające przed: a) rozmoczeniem, wysuszeniem lub przemarznięciem podłoża fundamentów w czasie wykonywania robót budowlanych, b) zalaniem wykopu fundamentowego przez wody gruntowe, powierzchniowe lub opadowe, c) przenikaniem do pomieszczeń podziemnych wód gruntowych oraz wód opadowych, spływających powierzchniowo lub infiltrujących w podłoże gruntowe, d) korozyjnym działaniem wód gruntowych, opadowych i technologicznych na materiały i konstrukcje podziemnej
Współczynnik γ m dla parametru oznaczanego metodą B lub C wynosi γ m =0,9 lub γ = 1,1 przy czym należy przyjmować wartość bardziej niekorzystną. 3.3. Sprawdzanie stanów granicznych nośności podłoża (I stan graniczny) 3.3.1. Zastosowanie obliczeń. Sprawdzenie I stanu granicznego należy wykonywać dla wszystkich przypadków posadowienia. 3.3.2. Rodzaje I stanu granicznego są następujące: a) wypieranie podłoża przez pojedynczy fundament lub przez całą budowlę, b) usuwisko albo zsuw fundamentów lub podłoża wraz z budowlą, c) przesunięcie w poziomie posadowienia fundamentu lub w głębszych warstwach podłoża. 3.3.3. Warunek obliczeniowy. Przy sprawdzaniu I stanu granicznego wartość obliczeniowa działającego obciążenia Qr (kN) wg 1.3.6 powinna spełniać warunek (4)
w którym: Qf - obliczeniowy opór graniczny podłoża gruntowego przeciwdziałający obciążeniu Qr , kN,
m - współczynnik korekcyjny wg 3.3.4. * 3.3.4. Współczynnik korekcyjny m należy przyjmować, w zależności od metody obliczania Qf , równy: 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, 0,8 - 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. 3.3.5. Obciążenie. W obliczeniach Qr (kN) należy uwzględniać najniekorzystniejsze zestawienia oddziaływań budowli od obliczeniowego obciążenia stałego i zmiennego oraz obliczeniowe wartości ciężaru własnego i parcia gruntu, wyporu i ciśnienia spływowego wód gruntowych, obciążenia od sąsiednich fundamentów i budowli oraz odciążenia spowodowanego wykopami w sąsiedztwie fundamentu. Działanie wód gruntowych uwzględnia się przy najniekorzystniejszym poziomie piezometrycznym. 3.3.6. Parametry geotechniczne należy ustalać metodą A w przypadku, gdy: a) brak jest ustalonych zależności korelacyjnych między parametrami, np. dla gruntów spoistych w stanie miękkoplastycznym przy IL > 0,75 i niespoistych w stanie luźnym przy ID < 0,20, dla gruntów organicznych, oraz przy ustalaniu efektywnych parametrów φ ' i c' , b) w najniekorzystniejszym układzie obciążeń ich składowa pozioma jest większa niż 10 % składowej pionowej, c) budowla jest usytuowana na zboczu lub w jego pobliżu, d) obok budowli projektuje się wykopy lub dodatkowe obciążenie. W pozostałych przypadkach dopuszcza się stosowanie metody B lub C. Tablica 1. Charakterystyczne wartości gęstości właściwej ρ si , wilgotności naturalnej wn i gęstości objętościowej ρ dla gruntów niespoistych
Nazwa gruntów (^) wilgotnoStanści t.^ ρms-
wn, % Stan gruntu
ρ t.^ m-
zagęszczony (^) zagśęrednioszczony luźny ID = 1,0 ÷ 0,
Rodzime mineralne
żwiry i pospółki
mało wilgotne
wn 3 4 5 ρ 1,85 1,75 1,
wilgotne
wn 10 12 15 ρ 2,00 1,90 1,
mokre
wn 14 18 23 ρ 2,10 2,05 2,
piaski grube średnie
mało wilgotne
wn 4 5 6 ρ 1,80 1,70 1,
wilgotne
wn 12 14 16 ρ 1,90 1,85 1,
mokre^ wn^^18 22 ρ 2,05 2,00 1,
piaski drobne i pylaste
mało wilgotne
wn 5 6 7 ρ 1,70 1,65 1,
wilgotne^ wn^^14 16 ρ 1,85 1,75 1,
mokre^ wn^^22 24 ρ 2,00 1,90 1,
Rodzime organiczne piaski próchnicze
mało wilgotne
wn 5 6 7 ρ 1,60 1,55 1,
wilgotne
wn 16 18 21 ρ 1,75 1,70 1,
mokre^ wn^^24 28 ρ 1,90 1,85 1,
Tablica 2. Charakterystyczne wartości gęstości właściwej ρ si , wilgotności naturalnej wn i gęstości objętościowej ρ dla gruntów spoistych
Stosuje się obliczeniowe wartości parametrów geotechnicznych, wyznaczane zgodnie z 3.2.
Rys. 3
Rys. 4
Rys. 5
3.3.7. Obliczeniowy opór graniczny podłoża gruntowego Qf wyznacza się przy założeniach: a) najniekorzystniejszego położenia potencjalnej powierzchni poślizgu w gruncie, b) granicznego stanu naprężeń (na całej powierzchni poślizgu) określonego wg wzoru (5)
w którym: (6)
zgodnie z PN-74/B-02480 załącznik p. 52, 55, 76 i 77. Gdy obciążenie zmienne budowli wynosi więcej niż 70% obciążenia stałego, a przy tym w podłożu zalegają grunty spoiste nieskonsolidowane lub iły i stan tych gruntów jest gorszy niż:
zgodnie z PN-74/B-02480 załącznik p. 52, 53, 78 i 79, przy czym efektywne parametry geotechniczne φ ' (r)^ i c' (r)^ należy ustalać metodą A wg 3. 2. Wartość ciśnienia porowego u na powierzchni poślizgu w gruncie należy wyznaczyć metodami opartymi na teorii konsolidacji, z uwzględnieniem prędkości wzrastania obciążeń. Zaleca się stosować metody wyznaczania obliczeniowego oporu granicznego podłoża gruntowego Qf wg Załącznika 1 dla przypadków przedstawionych w tym załączniku. 3.4. Sprawdzanie stanów granicznych użytkowania budowli (II stan graniczny) 3.4.1. Zastosowanie obliczeń. Sprawdzenie II stanu granicznego należy wykonywać dla wszystkich obiektów, które nie są posadowione na skałach litych. Obliczeń tych można nie przeprowadzać w przypadku, gdy: a) budowle są następujące:
Rys. 7 Stosuje się charakterystyczne wartości parametrów geotechnicznych. 3.4.6. Przemieszczenia lub odkształcenia [ S ] należy wyznaczać na podstawie osiadań fundamentów lub ich wydzielonych części, obliczonych wg 3.5, przy założeniu, że podłoże stanowi półprzestrzeń liniowo-odkształcalną, a budowla nie ma sztywności własnej. Ze względu na przyjęte założenia obliczane osiadania i przemieszczenia są wielkościami umownymi. Wyznaczając przemieszczenia lub odkształcenia [ S ] można przyjąć, że do chwili zakończenia procesu wznoszenia budowli zachodzi:
w którym: sj - osiadania poszczególnych fundamentów, Fj - pola podstaw poszczególnych fundamentów.
Strzałkę ugięcia budowli f 0 wyznacza się uwzględniając trzy najniekorzystniej osiadające fundamenty, leżące w planie na linii prostej, wg wzoru (15)
w którym wszystkie wielkości są przedstawione na rys. 9.
Rys. 9 3.4.7. Przemieszczenia dopuszczalne [ S ]dop ustala się dla danej budowli na podstawie analizy stanów granicznych jej konstrukcji, wymagań użytkowych i eksploatacji urządzeń, a także działania połączeń instalacyjnych. W przypadku braku innych danych lub ograniczeń należy stosować wartości dopuszczalnych odkształceń wg tabl. 4. Tablica 4. Dopuszczalne wartości umownych przemieszczeń i odkształceń zachodzących w fazie eksploatacji budowli
L.p. Rodzaj budowli s ś r , cm Θ f 0 , cm ∆ s^1 ) : l 1 2 3 4 5 6 1 Hale przemysłowe 5 - - 0, 2 Budynki do 11 kondygnacji nadziemnych
3 Budynki powyżej 1 kondygnacji 8 0,002^ 1,0^ - 4 Budynki smukłe o wysokości powyżej 100 m
3.5. Obliczanie osiadania 3.5.1. Naprężenia w gruncie 3.5.1.1. Naprężenia pierwotne σzρ spowodowane pionowym naciskiem jednostkowym gruntów zalegających w podłożu
ponad poziomem z należy wyznaczyć wg wzoru (16)
w którym:
g - przyspieszenie ziemskie (można przyjmować g = 10 m.^ s-2)
ii - spadek hydrauliczny w warstwie i , β - kąt odchylenia kierunku przepływu wody od pionu, hi - grubość warstwy i gruntu, m. Gdy nie działa ciśnienie spływowe, wówczas i = 0, a gdy nie działa również wypór wody, wtedy ρw = 0. Sumowanie przeprowadza się począwszy od projektowanego poziomu terenu (przy projektowaniu robót niwelacyjnych
3.5.2. Ogólne zasady obliczania osiadania fundamentów a) Podłoże gruntowe traktuje się jako jednorodną półprzestrzeń liniowo-odkształcalną, tzn. stosuje się metody obliczeniowe teorii sprężystości, lecz przy różnych wartościach geotechnicznych parametrów odkształcalności gruntów: γ oraz M 0 lub E 0 dla obciążeń pierwotnych i M lub E dla odciążeń i obciążeń wtórnych. b) Przyjmując schemat obliczeniowy podłoża w postaci wydzielonych warstw geotechnicznych wg 3.2 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. c) Należy uwzględniać podstawowe stany odkształcenia podłoża pod fundamentem: