Badania terenowe gruntów

Najczęściej badania terenowe gruntów sprowadzają się do wierceń, sondowań i (rzadziej) wykopów.

Rozmieszczenie i głębokość wierceń i sondowań: otwory należy lokalizować 2-3 m od naroży, poza obrysem budynku; przy bud do 300 m2 3 otwory, gdy większy - zwiększamy liczbę tak, by odległość między otworami wynosiła 20-30 m; głębokość powinna obejmować strefę aktywną podł. (dzd=0,3dzg); przy obiektach liniowych - w osi w odl. min 100m; na terenach bagiennych nie tylko  w osi lecz też na krańcach podwodnej części nasypu Na odcinkach w wykopie głęb. 2-3m poniżej dna wykopu, nasypy - 3-5m pon. terenu. Przy posadowieniu na palach, studniach, kesonach - głęb. o 5 m większa niż przewidywany poz. pos. wiercenia - ręcznie lub mech. (-grunt jest wymieszany i trudniej go zidentyfikować); w rurze osłonowej; próbki do: skrzynek (uziarnienie), słoików (wilgotność) i cylindrów (struktura); w przyp. zwg - mierzymy poziom, dalsze wiercenia w nowej rurze o mniejszej średnicy; sondowania - wbijanie (wciskanie) różnych końcówek osadzonych na żerdzi - na podst. oporu jaki stawia grunt można określić stopień zagęszcz. gr. niespoistych, pl. gr. sp. oraz wytrzym. na ścinanie gr. słabonośnych 1) sondow. sondą stożkową wbijaną - do st. zag. gr. piaszcz. i żwir; z dna otworu lub pow. terenu; Sondy Lekkie, SCiężkie, (Æ36,5 lub 50cm) sonda lekka-młot 10kg z wys 50cm; liczy się liczbę uderzeń młota na 10 cm wpędu sondy; ciężka-65kg z 75cm na 20cm wpędu; 2) sondow. sondą wciskaną - żerdź + końcówka stożkowa wciskana w grunt + urządzenia do wciskania i pomiaru sił; niektóre sondy - z piezometrem do pomiaru ciśnienia porowego wykopy badawcze - wykonuje się zazwyczaj jako uzupełnienie wierceń; szer wykopu >0,9m a dł. 1,5 m, próbne obciążenia gruntów - do wyznaczenia mod. odkszt. i obc. gruntów, wykonuje się je z dna wykopu przy użyciu sztywnej płyty (min. wymiar 5000 cm2) wyznacza się E0=(1-n2)wB×Dq/Ds; n-wsp. Poissona, w-wsp. kształtu płyty, dla liniowego odcinka krzywej osiadania, obc.-przykłada się stopniowo: 1.=napr. pierw. 2.=obc. pod budowlą; 3=2*obc.pod bud. 4=wartość graniczna; świdrem talerzowym - w otworach wiertniczych; obc. - stopniami jw.;; próbne obciążenie presjometrem - w małośrednicowych otworach wiertniczych bez osłony; badanie polega na obciążeniu ścianki otworu wywieranym przez pobocznicę sondy; sonda: śr 60mm, dł 1m; 3 komory: właściwa pomiarowa i ochronne; sondę opuszcza się na żądaną głębokość i zwiększa ciśnienie pomiarowe; na podst. zmian obj. wody wtłaczanej do komory sporządza się krzywą piezometryczną; piezometryczny moduł odkszt. pierw. gr.: ; Dp - przyrost cisnienia; Du - przyrost śr. otworu; R-promień otworu odp. ciśn. P0; n-wsp. Poissona; sondowanie sondą cylindryczną - sonda ciężka (młot 65kg/75 cm); zamiast końcówki stozkowej-cylindyczna, std dł. cylindra 60cm,śr. 35mm; liczba uderzeń na 30cm wpędu -st. plast/zag; zaleca się do gr. mało spoistych poniżej zwg; oznaczenie wytrzymałości gr. przy ścinaniu obrotowym - przez obrót sondy z końcówką krzyżakową; sonda zagłębia się na planowaną głęb. i obraca się mierząc max. moment obracający i jego wartość ustabilizowaną po pełnym obrocie;

Wyznaczanie parametrów geotchn. podłoża

4 grupy: A-spoiste morenowe nieskonsolidowane; B-inne grunty spoiste skons. oraz gr. sp. morenowe nieskons. C-inne gr spoiste nieskons. D-iły; metody wyznaczania parametrów geotechn. - A - polega na ozn. wartości parametrów za pomocą polowych/labor­atory­jnych badań gruntów; B - bezpośrednie oznaczenie parametrów podstawowych; C - polega na przyjeciu wart. char. param. geotechn. na podst. praktycznych doświadczeń;

Obliczenia statyczne wg. I SG

Rodzaje I SG: *wypieranie gr. spod f.; *usuwisko lub zsuw podł. wraz z budowlą; *przesunięcie w pł. posa­dowie­nia;  Qr£m×Qf; m- 0,9-przy stosowaniu rozw. teorii granicznych stanów napr.; 0,8-przy przyjęciu kołowych linii poślizgu i przy obl. oporu na przesunięcie w poz. pos. lub w podł. gr.; 0,7-przy stos. innych, uproszcz. metod obl.; przy stos. met. BC - *0,9; wypieranie podłoża przez fundament/budowlę - w przypadku gdy fundament obciążony jest siłą pionową przyłożoną osiowo i do głębokości co najmniej 2B podłoże jest jednorodne:

Nx-wsp. nośności, zal. od  kąta tarcia wewn; zgodnie z PN wzór ten może być stosowany dla obciążeń dla których składowa pozioma w najniekorz. układzie nie przekra­cza 10% skł. pion. i mimośrody: eB<0,035B i eL<0,035L; w przyp. f. obc. mimośrodowo - Nr £m×QfNL;

B,L =B(L)-2eB(L); przesunięcie w poziomie posadowienia/w podłożu - Hr £m×Qf; Hr obl. siła pozioma dążąca do przesunięcia; Qf-obl. opór gran, w przyp. poślizgu f. po guncie: Qf=Nr×f®; przy poślizgu gruntu po gruncie: Qf=Nr×tgF(r)+F×c(r); zsuw podłoża wraz z budowlą - należy sprawdzić warunki równowagi dla kilku potencjalnych powierzchni poślizgu przy różnych promieniach i położeniach środka; Mu³m×Mo;

Obliczenia wg. II SG

Rodzaje II SG: *średnie osiadanie fundamentów Sś®; *przechylenie budowli q; *wygięcie budowli jako całości (lub części wydzielonej dylatacjami); względna różnica osiadań Ds/l; [s]<[s]dop; w obliczeniach IISG przyjmuje się wartości char. parametrów geotechn. i obc.; w zest. obc. uwzględnia się obc. stałe i zmienne długotrwałe; zgodnie z PN osiadania f. posadowionych na gr. niespoistych w stanie półzw. zakończone są z końcem budowy; na gr. spoistych w stanie twardopl. - 50% a na organicznych 20%; wzmacnianie podłoża - wymieniając grunt słaby na dobrze zagęszczony grunt niespoisty lub niskiej klasy beton; przez przeciążenie - gruntów np. organicznych - wykonanie nasypu, który po zakończeniu konsolidacji jest usuwany; do przyspieszenia konsolidacji można stosować sączki piaskowe;

FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE

Należą do nich: *ławy i stopy fundamentowe; *płyty, ruszty, skrzynie; Przekazują one obciążenie od budowli na grunt poprzez podstawę; Rozkład naprężeń w pł. styku fund. z gruntem - zależy od: sztywności f. *wielkości średniego obc. przekazywanego przez f. na grunt *wymiarów podst. f. *rodzaju gr. i jego ściśliwości *zagłębienia f.; w praktyce inżynierskiej przy projektowaniu sztywnych fundamentów przyjmuje się liniowy rozkład naprężeń w płaszczyźnie podstawy fundamentu; Zgodnie z PN-81/B-03020 przy uwzględnieniu obciążeń stałych i zmiennych długotrw. wypadkowa sił nie powinna wychodzić poza rdzeń podstawy fundamentu; przy uwzgl. wszystkich obc. obl. dopuszcza się powst. szczeliny o zasięgu c<B/4; ławy fundamentowe: wykonywane z betonu i żelbetu, rzadziej z cegły lub kamienia; do zbrojenia używa się zapr. cem. lub c-w; w przypadku spodziewanych nierównom. osiadań - zbroi się podłużnie 4-6 pr. Æ12¸16 umieszczonymi symetrycznie górą i dołem; pręty te należy połączyć strzemionami Æ6-8 w odst.25-30 cm; szer. ławy dobieramy z war. I SG Nm<m×Qf; ławy kamienne: mogą być stosowane pod budynki 1-2 kondygnacyjne, posadowione na niejednorodnych gruntach nośnych, wykonuje się je jako symetryczne; ławy ceglane: należy stosować cegłę ceram. pełną, dobrze wypaloną, klasy nie mniejszej niż 10 oraz zaprawę c-w 1:1:6 lub cementową o wytrzymałości na ściskanie >3Mpa; min wys. ławy ceglanej - 4xcegła „na płask”; ławy betonowe - wysokość dobieramy z warunku, aby napr. rozc. przy zginaniu nie przekraczały wytrzymałości obliczeniowej betonu na rozciąganie: dR=MR/WP<Rbbz; wp=0,292h2 to

; MR -obl moment zginający, obliczony z pominięciem ciężaru ławy i gruntu; Rbbz- obl. wytrzym. betonu na rozciąganie; Wf -wskaźnik wytrzymałości przekroju betonowego, obliczony z uwzgl. wł. plast. betonu; jako min. wys. ławy przyjmuje się 30cm; przy osiowym obciążeniu ławy moment zginający w pł. ścinania obliczymy ze wzoru: Mr=qr’×c2×½; qr’ -obl/ odpór gruntu z pominięciem ciężaru ławy; niezależnie od obl. ławy na zginanie, należy sprawdzić ją na ścinanie w przekroju a-a, w którym występują największe naprężenia styczne (b=33°30’); q£0,75×Rbbz×h×L; gdzie q=qr’×a×L (L-dł. zazw. 1m); w przypadku gdy w murze nad samą ławą znajduje się otwór (np. drzwiowy) na tym odcinku należy obliczyć jako belkę żelbetową. ławy żelbetowe - stosuje się przy większych obc. ścian nośnych, gdy korzystniej jest zastosować niższe ławy żelbetowe; wykonuje się ławy o przekroju prostokątnym, trapezowym i teowym. ławy teowe - przy wymaganej dużej sztywności w kierunku podłużnym - tj przy częściowym posadowieniu na gruntach słabych; ławy trapezowe - wys. obrzeża nie powinna być mniejsza niż 15cm i h/3; obliczenie ławy żelbetowej sprowadza się do określenia szerokości, zaprojektowania wsporników na zginanie i ew. obl. zbrojenia na ścinanie; wys. ławy określa się z ekonomicznego procentu zbrojenia: 

Mr - moment od czynnego odporu gruntu qr’

Rb - wytrzymałość obl. betonu na ściskanie

ława nie wymaga zbrojenia na ścinanie przy spełnieniu war. jak dla ławy betonowej, przy kącie b=45°; Wys. ławy nie powinna być mniejsza niż 30cm; grubość otulenia -przy mało wilgotnych -5cm, przy wilg. - 7cm; Pod ławą należy dać warstwę betonu podkładowego grub. 5-10cm. Zadaniem tej warstwy jest umożliwienie prawidłowego ułożenia zbrojenia a także zabezp. przed zabr. gruntem oraz by nie dopuścić do wypływu zaczynu cementowego; zbrojenie poprzeczne ławy oblicza się zgodnie z zasadami wymiarowania przekrojów żelbeto­wych; stopy fundamentowe potrzebne wymiary stopy dobiera się na podst. I SG: Nr£m×Qf; stopy betonowe - najczęściej prostokątne, trapezowe i schodkowe; w miejscu połączenia słupa ze stopą trapezową, należy uformować odsadzkę 5-10cm w celu umożliwienia oparcia deskowania; wysokość stóp określa się ze wzoru: prostokątne {trap}

qr’ -obl. odpór gr. pomniejsz. o ciężar gr.i stropy; aL -wymiar słupa || do L

stopy żelbetowe - z net. kl. co najmniej B10; obliczoną ilość zbrojenia (o śr>12mm) układa się w równych odstępach 10-30cm; *można się spotkać z zaleceniem ułożenia zbrojenia w 7 równych pasmach, układając w każdym z nich 5,10,20,30,20,10 i 5% wartości zbrojenia; dla powiązania zbrojenia słupa ze stopą zabetonowuje się w niej taką samą ilość prętów, jak w słupie, przy czym dł. wystająca ze stopy powinna wynosic co najmniej 20d (osiowo) i 30d (mimośrodowo); dla posadowienia pref. słupów żelbetowych i stalowych stosuje się stopy kielichowe; wymiarowanie stóp obc. osiowo: wysokość stóp żelb. obc. osiowo powinna mieścić się w granicach: 0,3(L-al.)<h<0,5(L-aL); obliczanie stóp f. wykonuje się metodą wydzielonych wsporników trapezowych (stopę dzieli się na 4 trapezy (traktowane jako wsporniki zamocowane w licu słupa); metoda ta daje zaniżone wartości momentów zginających;

poprawne wartości można uzyskać metodą wsporników płytowych;

s -ze słupa; potrzebną pow. zbrojenia dla poszczególnych kier. oblicza się jak dla belki poj. zbrojonej o wys. h i szer strefy ścisk. = szer stopy;

wymiarowanie stóp obciążonych mimośrodowo najczęściej kształt prostokątny, wydłużony w kierunku działania momentu zginającego; w ogólnym przyp. stopa przenosi M (ze słupa), P (ze słupa), T, G (stopa z grun­tem); to M0=M+T×h+P×f ; N=P+G ; e=M0/N; przyjmując przesunięcie środka podst. fund. o wiel­kość f układ sił można sprowadzić do układów sił przyłożonych w środku podstawy fundamentu, z kolei ten układ można zastąpić równoważnym układem 2 sił: T-poziomy i N- na mimośrodzie wzgl. środka ciężkości podst. fund.; naprężenie krawędziowe przy wyp. obc. działającej na mimośrodzie e<l/6, oblicza się ze wzoru:

W przypadku gdy stopa obc. jest stałym układem sił, wymiary można tak dobrać, aby odpór gruntu był równomierny, w tym celu środek ciężkości podstawy przesuwamy należy przesunąć o f. W praktyce zaleca się tak ukształtować stopę, aby przy działaniu obc. długotrwałych otrzymać równomierny rozkład naprężeń prze­suwa­jąc środek o f=(M+T×h)/P; fundamenty grupowe  mają zastosowanie gdy wymiary sąsiednich stóp zachodzą na siebie, lub np. przy dylatacjach; projektując kształt, należy go tak dobrać tak, aby wypadkowa przechodziła przez środek podstawy fundamentu; należy je rozpatrywać jako odwrócone belki ze wspornikiem, obciążone odporem gruntu; ...