Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki Fundamentowanie Strona 24 z 45 OBLICZENIA PROJEKTOWE Tok postępowania 1. Ustalenie poziomu posadowienia. Przyj...
11 downloads
11 Views
366KB Size
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
OBLICZENIA PROJEKTOWE Tok postępowania 1. Ustalenie poziomu posadowienia. Przyjęcie schematu obliczeniowego. 2. Zestawienie charakterystycznych własności geotechnicznych podłoża. 3. Obliczenie oporu jednostkowego podłoża. Wyznaczenie boku stopu. 4. Projekt wymiarów fundamentu. 5. Sprawdzenie warunku na wyczerpanie nośności, zniszczenie na skutek przebicia lub wypierania gruntu (stan graniczny nośności) w poziomie posadowienia. 6. Sprawdzenie warunku na wyczerpanie nośności, zniszczenie na skutek przebicia lub wypierania gruntu (stan graniczny nośności) w poziomie posadowienia w stropie warstwy słabej. 7. Obliczenie naprężeń pierwotnych, wtórnych, dodatkowych i całkowitych. 8. Obliczenie spodziewanych osiadań. Sprawdzenie stanu granicznego uzytkowalności. 9. Obliczenie zbrojenia stopy. Załączniki do projektu a) Wykres zaniku naprężeń. b) Rysunek konstrukcyjny stopy. c) Rysunki robocze – schematy. Strona 24 z 45
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
Dane wyjściowe do projektu Dla podanych warunków geologiczno – inżynierskich zaprojektować posadowienie bezpośrednie słupa żelbetowego wielokondygnacyjnego budynku o konstrukcji szkieletowej. 1. Obliczeniowa oddziaływanie w osi słupa: Qd = 1650 kN 2. Przekrój poprzeczny słupa: a x b = 0,5 x 0,5 m 3. Profil geotechniczny - geotechniczna karta odwiertu O1
Strona 25 z 45
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
1. Ustalenie poziomu posadowienia. Przyjęcie schematu obliczeniowego. Poziom posadowienia ustalamy ze względu na: 1. Głębokość przemarzania: zasadniczo poniżej umownej głębokości przemarzania [PN-B-03020:1981], 2. Głębokość zalegania zwierciadła wód gruntowych: możliwie powyżej zwierciadła wody gruntowej, 3. Układ warstw geotechnicznych: Poziom posadowienia powinien być ustalony bezpośrednio na stropie warstwy słabej, albo daleko od niej. Jeżeli w podłożu występują: warstwy gruntów spoistych i niespoistych to za warstwę mocniejszą będziemy uważali warstwę gruntu niespoistego, wyłącznie grunty niespoiste to za warstwy mocniejsze będziemy uważać grunt o wyższym stopniu zagęszczenia, wyłącznie grunty spoiste to grunt o wyższym stopniu plastyczności będziemy uważali za słabszy niż grunt o niższym stopniu plastyczności. 4. Względy konstrukcyjne: przyjmujemy nie głębiej niż 3,0 m (norma PN-B-03020:1981 podawała nie płycej jak 0,5 m).
Strona 26 z 45
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
1. Ustalenie poziomu posadowienia. Przyjęcie schematu obliczeniowego.
Podział na strefy przemarzania gruntów PN-B-03020:1981], Strona 27 z 45
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
1. Ustalenie poziomu posadowienia. Przyjęcie schematu obliczeniowego.
Schemat obliczeniowy Strona 28 z 45
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
2. Zestawienie charakterystycznych własności geotechnicznych podłoża Tabela 2. Zestawienie charakterystycznych własności geotechnicznych podłoża Lp. 1 2 3 4 5
Nazwa gruntu clSa (pył piaszczysty) FSa (piasek drobny) clSi (pył ilasty) saclSi (glina piaszczysta) Cl (ił)
IL lub ID ρs,k t/m3
wk %
ρk t/m3
ρd,k t/m3
nk -
ρsr,k t/m3
ρ'k t/m3
φk °
ck kPa
cu,k kPa
0,08
2,66
18,0
2,10
16,7
29,2
112
0,30
2,65
7,0
1,60
29,5
-
190
0,22
2,68
20,0
2,10
1,75
0,35
2,09
1,09
14,5
32,9
127
0,20
2,67
12,0
2,20
1,96
0,27
2,22
1,22
14,9
28,0
120
0,12
2,70
18,0
2,10
1,78
0,34
2,12
1,12
11,5
53,5
115
Strona 29 z 45
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
3. Obliczenie oporu jednostkowego podłoża. Wyznaczenie boku stopu. Bok stopy fundamentowej należy wyznaczyć zgodnie z warunkiem stanu granicznego nośności: Vd ≤ Rd
Wartość obliczeniową oporu granicznego podłoża Rd wyznacza się z zależności: Rd =
Rk
γR
gdzie: Rk – wartość charakterystyczna oporu granicznego, γR – współczynnik bezpieczeństwa do oporu granicznego z tabeli (γR = 1,4), (Rk/A’) – wartość charakterystyczna jednostkowego oporu granicznego podłoża, A' – pole efektywnej powierzchni fundamentu
Strona 30 z 45
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
3. Obliczenie oporu jednostkowego podłoża. Wyznaczenie boku stopu. W obliczeniach bok stopy wyznaczymy wykorzystując obliczenia jednostkowego oporu granicznnego dla warunków „z odpływem”: Rk = A'⋅(c 'k ⋅Nc ⋅ bc ⋅ sc ⋅ i c + q '⋅Nq ⋅ bq ⋅ sq ⋅ i q + 0,5 ⋅ γ '⋅B'⋅N y ⋅ bγ ⋅ s y ⋅ i y )
gdzie: Rk - wartość charakterystyczna oporu granicznego, A' - efektywne obliczeniowe pole powierzchni fundamentu, B - szerokość fundamentu, B’ - efektywna szerokość fundamentu, q’ - obliczeniowe efektywne naprężenie od nadkładu w poziomie posadowienia fundamentu, γ’ - obliczeniowy efektywny ciężar objętościowy gruntu poniżej poziomu posadowienia, φ’k, - charakterystyczna wartość kąta tarcia wewnętrznego, c’k - charakterystyczna wartość spójności, Nc,Nq, Nγ - współczynniki nosności zalezne od φ’k, sc, sq, sγ - współczynniki kształtu podstawy fundamentu, ic, iq, iγ - współczynniki nachylenia obciążenia, nacisku nadkładu q i ciężaru gruntu γ, bc, bq, bγ - wartości obliczeniowe współczynników nachylenia podstawy.
Strona 31 z 45
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
3. Obliczenie oporu jednostkowego podłoża. Wyznaczenie boku stopu. Jednostkowy opór graniczny w warunkach „z odpływem” Obliczeniowe oddziaływania pionowe Vd: Vd = Qd + Gd
gdzie: Qd - obliczeniowa wartość siły pionowej związanej z ciężarem słupa: Qd = 1650,0 kN, Gd - obliczeniowa wartość siły pionowej związanej z ciężarem stopy i gruntu na jego wspornikach: Gd = ? kN. Obliczeniowe oddziaływania poziome: Hd = 0,0 kN
Strona 32 z 45
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
3. Obliczenie oporu jednostkowego podłoża. Wyznaczenie boku stopu. Jednostkowy opór graniczny w warunkach „z odpływem” – przybliżenie 1 Obciążenie pionowe stopy działa w jej osi (nie występuje mimośród) w związku z tym wymiary efektywne są równe rzeczywistym stopy fundamentowej. Zakładam efektywną szerokość i długość fundamentu: B' = (B − 2 ⋅ eB ) = 1,0m
L' = (L − 2 ⋅ eL ) = 1,0m
Efektywna powierzchnia fundamentu (wartość szukana): A' = ?
Strona 33 z 45
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
Całkowity nacisk nadkładu fundamentu: głębokość posadoweinai
w
poziomie
posadowienia
Dmin = 1,20m powyżej poziomu posadowienia zalega: clSa, IL = 0,08, ρk = 2,10 t/m3 q ' = 1,20 ⋅ 2,10 ⋅ 9,81 = 24,72 kPa
Ciężar objętościowy gruntów podłoża do głębokości z = B: poniżej poziomu posadowienia zalega: FSa, ID = 0,30, ρk = 1,60 t/m3 γk = 15,70 kN/m3 Parametry wytrzymałości na ścinanie gruntu zalegajacego bezpośrednio poniżej poziomu posadowienia: FSa, ID = 0,30 o kąt tarcia wewnętrznego: φ ' k = 29,5 spójność: c'k = 0,0kPa Strona 34 z 45
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
3. Obliczenie oporu jednostkowego podłoża. Wyznaczenie boku stopu. Jednostkowy opór graniczny w warunkach „z odpływem” Współczynniki nośności π φ N q = eπtgφ ' ⋅ tg 2 + k = 17,39 4 2
Nc = (Nq − 1) ⋅ cot φk = 28,97
Nγ = 2 ⋅ (N q − 1) ⋅ tgφk = 18,55
Współczynniki kształtu fundamentu sq = 1 + sC =
B' sin φk = 1,49 L'
sq ⋅ N q − 1 Nq − 1
sγ = 1 − 0,3
= 1,52
B' = 0,70 L'
Strona 35 z 45
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
3. Obliczenie oporu jednostkowego podłoża. Wyznaczenie boku stopu. Jednostkowy opór graniczny w warunkach „z odpływem” Współczynniki nachylenia podstawy bq = bγ = (1 − α ⋅ tgφk ) = 1,0 2
bc = bq −
1 − bq N c ⋅ tgφk
= 1,0
Zasady ustalania efektywnej powierzchni fundamentu Strona 36 z 45
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
3. Obliczenie oporu jednostkowego podłoża. Wyznaczenie boku stopu. Jednostkowy opór graniczny w warunkach „z odpływem” Współczynniki nachylenia obciążenia, spowodowanego obciążeniem poziomym Hk: m
Hk i q = 1 − = 1,0 V + A ' ⋅ c ⋅ cot φ k k k 1− iq iC = i q − = 1,0 N ⋅ tg φ k C Hk i γ = 1 − Vk + A'⋅c k ⋅ cot φk
m +1
= 1,0
gdzie: m - współczynnik zależny od kierunku działania siły poziomej, jeśli: B' L' m = mB = Hk działa w kierunku B’ to: B' 1+ L' L' 2+ B' m = mL = Hk działa w kierunku L’ to: L' 1+ B' 2+
Strona 37 z 45
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
3. Obliczenie oporu jednostkowego podłoża. Wyznaczenie boku stopu. Jednostkowy opór graniczny w warunkach „z odpływem” Wartość charakterystyczna:
R k = A'⋅(c k '⋅N c ⋅ sc ⋅ i c + q '⋅N q ⋅ sq ⋅ i q + 0,5 ⋅ γ '⋅B'⋅N γ ⋅ sγ ⋅ i γ )
Rk = A'⋅(0,0 ⋅ 28,97 ⋅ 1,52 ⋅ 1,0 + 24,72 ⋅ 17,39 ⋅ 1,49 ⋅ 1,0 + 0,5 ⋅ 15,70 ⋅ 1,0 ⋅ 18,55 ⋅ 0,70 ⋅ 1,0 )
Rk = A'⋅(0,0 + 641,62 + 101,89 ) = A'⋅743,51kPa
Wartość obliczeniowa: Rd =
Rk
γR
= A'
743,51 = A'⋅531,08kPa 1,4
Strona 38 z 45
Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki
Fundamentowanie
3. Obliczenie oporu jednostkowego podłoża. Wyznaczenie boku stopu. Przybliżone pole przekroju podstawy stopy Vd ≤ Rd
(Vd
R R = Qd + Gd ) ≤ Rd = k = A' γR γR A' ≥
Qd + Gd R
γR A' ≥
Qd 1650 = = 3,26 m2 R 531,08 − 24,72 − q'
γR
A' = B'⋅L' → B' = A' = 3,26 = 1,81 m
Przyjmuję: (B = B') = (L = L') = 1,90 m
Strona 39 z 45