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
3) określić kąt nachylenia skarp dla różnych rodzajów gruntu? 4) wytyczyć obrys fundamentu budynku? 5) określić sposób wykonania odwodnienia wykopu? 4.3.
Typologia: Schematy
1 / 51
„[Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
MINISTERSTWO EDUKACJI i NAUKI
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy Radom 2005
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
Recenzenci: mgr inż. Krystyna Osakowicz mgr inż. Zbigniew Kazimierz Romik
Konsultacja: dr inż. Janusz Figurski
Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Katarzyna Maćkowska
Korekta: mgr inż. Mirosław Żurek
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[04].Z2. Wykonywanie fundamentów zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu 311[04] technik budownictwa.
Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2005
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o rodzajach, projektowaniu i wykonawstwie fundamentów. W poradniku zamieszczono: − wymagania wstępne, wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane, abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika, − cele kształcenia, wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem, − materiał nauczania, „pigułkę” wiadomości teoretycznych niezbędnych do opanowania treści jednostki modułowej, − zestaw pytań przydatny do sprawdzenia czy już opanowałeś podane treści, − ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować umiejętności praktyczne, − sprawdzian postępów, który pozwoli Ci określić zakres poznanej wiedzy. Pozytywny wynik sprawdzianu potwierdzi Twoją wiedzę i umiejętności z tej jednostki modułowej. Wynik negatywny będzie wskazaniem, że powinieneś powtórzyć wiadomości i poprawić umiejętności z pomocą nauczyciela, − sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw pytań testowych, który pozwoli Ci sprawdzić czy opanowałeś materiał w stopniu umożliwiającym zaliczenie całej jednostki modułowej, − wykaz literatury uzupełniającej.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: − określić przydatność gruntów do posadowienia fundamentu, − posłużyć się dokumentacją geologiczno-inżynierską, − określić parametry geotechniczne gruntu do posadowienia fundamentu, − obliczyć nośność gruntu, − dokonać klasyfikacji fundamentów, − scharakteryzować materiały stosowane do budowy fundamentów, − określić rodzaje fundamentów i głębokości ich posadowienia, − określić zastosowanie poszczególnych fundamentów, − obliczyć naprężenia pod fundamentem i ustalić jego wymiary, − obliczyć parcie gruntu na ścianę pionową, − dobrać technologię wykonania określonego fundamentu, − zorganizować stanowisko pracy w zależności od przyjętej technologii wykonania fundamentów, − dobrać materiały, narzędzia i sprzęt do określonej technologii wykonania, − wytyczyć obrys fundamentu budynku, − wytyczyć wykop, − utrwalić obrys wykopu i nasypu, − wykonać wykop zgodnie z zasadami prowadzenia robót ziemnych, − zabezpieczyć skarpy, ściany wykopów i nasypów przed osunięciem, − dobrać rodzaj zbrojenia do określonego rodzaju fundamentu, − określić sposób przygotowania i ułożenia zbrojenia w fundamencie, − określić podstawowe zasady betonowania, − określić metody zagęszczania i pielęgnacji betonu, − określić zasady stosowania przerw roboczych w konstrukcjach żelbetowych, − sprawdzić wykonanie fundamentów, − określić zagrożenia dla zdrowia występujące przy wykonywaniu fundamentów, − wykonać fundamenty zgodnie z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska, − dokonać odbioru wykonanych prac fundamentowych zgodnie z technicznymi warunkami odbioru.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
Klasyfikacja gruntów jak w jednostce modułowej 311[04].O1.04 Klasyfikowanie materiałów budowlanych i gruntów p.4.9.1. Gruntem budowlanym nazywamy zewnętrzną warstwę skorupy ziemskiej, na którą przekazywane są obciążenia z obiektu budowlanego. Grunt budowlany może też stanowić element obiektu budowlanego lub może służyć jako tworzywo do wykonywania z niego budowli ziemnych. Grunty budowlane dzieli się na naturalne (szkielet gruntu powstał w wyniku procesów geologicznych) i antropogeniczne (grunt nasypowy utworzony z produktów gospodarczej lub przemysłowej działalności człowieka), a naturalne na rodzime i nasypowe.
Tab. 1. Podział naturalnych gruntów budowlanych (wg PN-86/B-02480)
Podział gruntów naturalnych ze względu na:
pochodzenie
zawartość części organicznych
odkształcalność podłoża uziarnienie cechy dodatkowe
skaliste ---
− twarde (bazalt, granit) i miękkie (wapienie, piaskowce) − lite, mało spękane, średnio spękane, bardzo spękane
mineralne
nieskaliste
kamieniste
gruboziarniste
drobnoziarniste
− zwietrzeliny (margle kredowe, iłołupki), zwietrzeliny gliniaste, rumosz, rumosz gliniasty, otoczaki − żwir, żwir gliniasty, pospółka, pospółka gliniasta − niespoiste (piasek) i spoiste (gliny, iły) skaliste (^) --- − węgiel brunatny i kamienny
grunty rodzime
organiczne nieskaliste (^) --- − próchnicze, namuły, torfy
mineralne grunty nasypowe (^) organiczne ---^ ---
− nasypy budowlane (wynik procesów technologicznych) − nasypy niebudowlane (wysypiska, zwałowiska)
Grunty rodzime powstały w wyniku procesów geologicznych (np. wietrzenie, osadzanie w środowisku wodnym), dzieli się je na mineralne i organiczne. Najczęściej budynki posadawiane są na gruntach mineralnych. Grunty nasypowe powstały w wyniku gospodarczej lub przemysłowej działalności człowieka (zwałowiska, wysypiska) lub też w wyniku naturalnych procesów geologicznych.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
Wyposażenie stanowiska pracy: − plansza poglądowa dotycząca klasyfikacji gruntów, − Polskie Normy, − literatura.
Czy potrafisz: Tak Nie
sklasyfikować grunty budowlane?
określić sposób powstawania gruntów rodzimych i nasypowych?
określić kategorie gruntów ze względu na odspajanie i ładowanie?
określić przydatność gruntów do posadowienia fundamentów?
4.2. Zasady tyczenia i wykonywania wykopów
W jednostce modułowej 311[04].O1.04 Klasyfikowanie materiałów budowlanych i gruntów poznałeś: metody wykonywania robót ziemnych, maszyny i narzędzia do wykonywania tych robót, rodzaje wykopów oraz podstawowe zasady, dotyczące wykonywania wykopów i nasypów. Wytyczanie i utrwalenie obrysu wykopu i nasypu obejmuje: położenie osi geometrycznej szerokości korony i podstawy, głębokości wykopu, wysokości nasypu oraz nachylenia skarp.
Rys. 1. Wyznaczanie skarp nasypu [18, s. 86]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
Rys. 2. Wyznaczanie skarp wykopu [18, s. 86]
Kąt nachylenia skarp zależy od rodzaju gruntu i można go przyjąć w gruntach: − skalistych 90º, − gliniastych 60–90º, − ilastych 70–80º, − piaszczystych 45–55º, − roślinnych do 45º.
Nachylenie skarp podaje się w stopniach lub wyraża stosunkiem głębokości wykopu (lub wysokości nasypu) do rzutu poziomego skarpy, 1:0,75. Tyczenie budynku polega na wyznaczeniu w terenie (na działce budowlanej) zarysu projektowanego budynku (na podstawie planu sytuacyjno-wysokościowego), a następnie utrwalenie punktów głównych w sposób, który umożliwi dokładne ich umiejscowienie i sprawdzenie w czasie budowy. W tym celu wykonuje się ławy drutowe, które ustawia się w takiej odległości od skarpy wykopu, aby nie nastąpiło ich zniszczenie w trakcie prowadzonych prac: co najmniej 50 cm, jeśli wykop będzie mieć skarpy lub w odległości 1,30 m od wykopu o ścianach pionowych. Umieszcza się je na przedłużeniu ścian wewnętrznych oraz narożników budynku. Ławy drutowe są to poziomo przybite deski do palików, które łączy się cienkim drutem stalowym z przeciwległymi ławami, na deskach utrwalone są rowkami lub gwoździami punkty, odpowiadające szerokości odsadzek, szerokości fundamentów, grubościom ścian. Na ich podstawie można wyznaczyć poziome krawędzie elementów konstrukcyjnych, a za pomocą pionu narożniki. Ławy drutowe wokół budynku powinny być umieszczone na jednym poziomie.
Rys. 3. Ławy drutowe [7, s. 296]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
Ćwiczenie 2 Na podstawie rysunku otrzymanego od nauczyciela, zawierającego rzut budynku wraz z zaznaczonym układem ścian nośnych, określ sposób i kolejne czynności przy wykonywaniu ław drutowych oraz naszkicuj ich rozmieszczenie.
Sposób wykonywania ćwiczenia.
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
Wyposażenie stanowiska pracy: − rysunki ław drutowych lub model, − plansza poglądowa dotycząca tyczenia budynków, − literatura.
Czy potrafisz: Tak Nie
wytyczyć wykop?
utrwalić obrys wykopu i nasypu?
określić kąt nachylenia skarp dla różnych rodzajów gruntu?
wytyczyć obrys fundamentu budynku?
określić sposób wykonania odwodnienia wykopu?
4.3. Zabezpieczanie skarp nasypów i wykopów
Rodzaj zabezpieczenia skarp nasypów zależy od nachylenia skarp oraz od rodzaju czynników oddziaływujących na nasyp. Profilowanie , czyli ostateczne dokładne ukształtowanie powierzchni nasypu, wykonuje się przeważnie ręcznie, nanosząc i rozprowadzając warstwę humusu, jeżeli nasyp ma być obsadzony roślinnością lub czystego piasku pod umocnienia z kamienia lub betonu. Skarpy o małym nachyleniu obsiewa się trawą, a o nachyleniu do 1:1,5 okłada się darnią z łąk układaną na skarpie na płask, ażurowo lub na całej powierzchni. Jeżeli nachylenie skarpy nasypu wynosi 1:1, to jej powierzchnię okłada się darnią z przybiciem kołkami lub na rąb, albo wykonuje się płotki wiklinowe zapełnione ziemią lub kamieniami. W razie nachylenia większego niż 1:1 oraz gdy na skarpę działa płynąca woda stosuje się umocnienie z kamieni polnych (brukowanie), kamieni ciosanych, cegły klinkierowej lub płyt betonowych. Do zabezpieczenia skarp budowli wodnych stosuje się również warstwę betonu asfaltowego lub asfaltu lanego.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
Rys. 4. Sposoby umacniania skarp [18, s. 95]
Zabezpieczenie wykopów
Skarpy wykopów szerokoprzestrzennych powinny mieć takie nachylenie, aby grunt nie obsypywał się samoczynnie. Jest ono zależne od rodzaju gruntu i głębokości wykopu. Nachylenie skarp należy przyjmować zgodnie z projektem. Wykopy nieobudowane o skarpach pionowych nie mogą przekraczać głębokości:
− 2,00 m – w gruntach bardzo spoistych zwartych,
piaskach. Wykopy obudowane, czyli zabezpieczanie ścian wykopów jest konieczne, gdy: − grunt jest mało spoisty i skarpy wykopu przy znacznym odchyleniu od pionu musiałyby zajmować wiele miejsca, − wykonanie skarpy jest niemożliwe ze względu na brak miejsca, wykonywanie wykopów w terenie zabudowanym, − poziom wody gruntowej jest wyższy od poziomu posadowienia, szczelne ogradzanie dna wykopu z jednoczesnym pompowaniem wody umożliwia prowadzenie robót. Deskowanie poziome stosuje się w słabych gruntach, a w gruntach bardziej zwięzłych tylko w przypadku wykopów głębokich, które mają być utrzymane przez dłuższy okres. W gruntach III i IV kategorii należy stosować deskowanie ażurowe z deskami grubości 32 mm w odstępach co 10 i 20 cm, natomiast w gruntach kategorii I i II (sypkich) stosuje się deskowanie pełne.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
Obudowy ze ścianek szczelnych zakładanych stosuje się w wykopach prowadzonych w związku z uzbrajaniem terenu w sieć wodno-kanalizacyjną. Ścianki zakłada się między prowadnice pionowe, na przykład stalowe belki dwuteowe wbite w grunt w odstępach około 2 m. Ścianki szczelne w gruntach nawodnionych wykonuje się z profili stalowych, na przykład Larssena, przez pionowe wbijanie w grunt, wsuwając jeden element w drugi.
Rys. 8. Ścianka szczelna stalowa Larssena [18, s. 91]
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
Ćwiczenie 1
Spośród wymienionych sposobów zabezpieczenia skarp nasypów:
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
Wyposażenie stanowiska pracy:
Ćwiczenie 2
Narysuj schemat zabezpieczenia wykopu wąskoprzestrzennego o pionowych ścianach w gruncie piaszczystym nasyconym wodą.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
Wyposażenie stanowiska pracy: − plansze poglądowe dotyczące zabezpieczania skarp wykopów, − literatura.
Czy potrafisz: Tak Nie
określić sposoby zabezpieczenia skarp i ścian wykopów?
dobrać sposób zabezpieczenia ścian i skarp wykopów?
zabezpieczyć skarpy nasypu przed osunięciem?
określić zastosowanie ścianek szczelnych?
4.4. Klasyfikacja fundamentów
Fundament stanowi podstawę budynku (budowli). Jego zadaniem jest przekazanie sił obciążających budynek na grunt w sposób bezpieczny, to znaczy w taki sposób, aby budowla nie podlegała ani gwałtownemu, ani za dużemu osiadaniu. W związku z tym fundamenty budynku muszą być konstrukcją odpowiednio wytrzymałą, stateczną i trwałą. Źle wykonane fundamenty mogą powodować niebezpieczne odkształcenia ścian budynku (pęknięcia), obniżając przez to jego trwałość. Czasem mogą spowodować zniszczenie całego budynku. Kształt fundamentu, sposób jego wykonania oraz rodzaj materiałów użytych do jego budowy zależy od rodzaju gruntu budowlanego i typu konstrukcji budynku (czy budowli). Sposób posadowienia obiektu budowlanego ustala się, biorąc pod uwagę rodzaj i sztywność konstrukcji, warunki jej wykonania i eksploatacji, właściwości geotechniczne podłoża gruntowego, w tym poziom zwierciadła wody gruntowej. Najpierw rozpatruje się możliwość bezpośredniego posadowienia fundamentów na gruncie nośnym, ponieważ jest to najczęściej najtańsze i najprostsze rozwiązanie.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
i laboratoryjnych z określeniem ich ilości, rozmieszczenia otworów badawczych i ich głębokości, ilości próbek, − kat. III: wymagane jest szczególnie dokładne i wnikliwe zbadanie podłoża gruntowego, dokładne informacje zawiera norma PN-B-02479:1998. Na podstawie przeprowadzonych powyższych badań opracowuje się dokumentację geotechniczną (w szczególnych przypadkach dokumentację geologiczno-inżynierską), która składa się z części opisowej i graficznej oraz załączników takich jak: tabele wyników badań, karty otworów wiertniczych, karty sondowań. Istotną częścią tej dokumentacji są profile i przekroje geotechniczne, wykonane na podstawie badań polowych. Profil dotyczy wyników wierceń w jednym otworze, natomiast przekrój geotechniczny prowadzony jest przez kilka otworów badawczych, w związku z tym pozwala na określenie układu i położenia poszczególnych warstw gruntu, ich rodzajów, podaje poziom wody gruntowej.
Rys. 9. Przykład przekroju geotechnicznego [13, s. 35]
Głębokość posadowienia fundamentów ustala się, biorąc pod uwagę: głębokość występowania warstw geotechnicznych, poziom wody gruntowej, przewidywane jego zmiany oraz występowanie wód zaskórnych, występowanie gruntów pęczniejących, zapadowych i wysadzinowych, projektowany poziom powierzchni terenu w sąsiedztwie fundamentów, poziom posadzek pomieszczeń podziemnych (piwnic), głębokość posadowienia obiektów sąsiednich (jeżeli istnieją), umowną głębokość przemarzania gruntów. Projektując fundamenty posadowione bezpośrednio, należy przewidzieć środki chroniące przed: − zalaniem wykopu fundamentowego przez wody gruntowe, powierzchniowe lub opadowe, − przenikaniem do pomieszczeń podziemnych wód gruntowych oraz wód opadowych, spływających powierzchniowo lub infiltrujących w podłoże gruntowe, − korozyjnym działaniem wód gruntowych, opadowych i technologicznych na materiały i konstrukcje podziemnej części obiektu budowlanego. Rodzaj zastosowanego fundamentu zależy od głębokości jego posadowienia. W związku z tym fundamenty dzielimy na płytkie i głębokie.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
Fundamentami płytkimi (bezpośrednimi) nazywamy te, których cała płaszczyzna podstawy jest posadowiona bezpośrednio na gruncie budowlanym (nośnym), znajdującym się na głębokości nie większej niż około 4–5 m poniżej poziomu terenu. Często także fundamenty te opiera się na specjalnie przygotowanej warstwie z chudego betonu, żwiru lub piasku, którą stosuje się w celu wzmocnienia gruntu w poziomie posadowienia lub wymiany słabego miejsca gruntu rodzimego. Należą do nich: ławy i stopy fundamentowe, fundamenty płytowe, skrzyniowe i ruszty. Ławy fundamentowe wykonuje się pod ścianami ciągłymi lub pod gęsto rozstawionymi rzędami słupów. Wykonuje się je jako: − kamienne lub ceglane (o układzie warstw i wysokości zależnej do zastosowanej zaprawy) w budynkach do 3–4 kondygnacji, posadowione poniżej wody gruntowej na jednolitym gruncie nośnym, − betonowe, jeżeli z obliczeń wynika znaczna szerokość fundamentu ceglanego, wymagająca więcej niż 4 odsadzek oraz spód fundamentu znajduje się poniżej poziomu wody gruntowej, − żelbetowe przy dużym obciążeniu budynku, w słabych gruntach i przy ograniczonej wysokości ławy.
Rys. 10. Przekroje poprzeczne ław fundamentowych: a) ÷ c) betonowych, d) ÷ f) żelbetowych [14, s. 30]
Ławy żelbetowe pod rzędem słupów stosuje się, gdy ich rozstaw jest mały lub gdy zachodzi konieczność posadowienia fundamentów na gruntach o małej nośności i różnorodnym uwarstwieniu, mogącym spowodować nierównomierne osiadanie budynku, także w przypadku braku miejsca pod oddzielne stopy przy fundamentach sąsiednich budynków lub przy fundamentach pod urządzenia mechaniczne.
Rys. 11. Ławy pod słupami: a) przekroje poprzeczne (prostokątny, trapezowy i teowy), b) przykład zbrojenia ławy pod dwa słupy [8, s. 143]