Fundamenty bezpośrednie -info.PDF

(401 KB) Pobierz
Microsoft Word - Fund-bezpoœrednie.doc
FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE
Fundamenty bezpośrednie , inaczej zwane fundamentami płytkimi lub płaskimi, stosuje się
wówczas, gdy w podłożu gruntowym w poziomie posadowienia i poniżej występują warstwy
gruntów nośnych i mało ściśliwych, czyli takich które będą w stanie bezpośrednio przenieść
obciążenia przekazywane przez podstawy fundamentów i nie wykażą przy tym nadmiernych
osiadań. Do gruntów nośnych i mało ściśliwych możemy zaliczyć grunty niespoiste
średniozagęszczone i zagęszczone (I D > 0.33) oraz grunty spoiste w stanie co najmniej plastycznym
(I L < 0.50). Grunty niespoiste luźne nadają się do posadowienia fundamentów bezpośrednich ale po
dodatkowym dogęszczeniu. Podłoże z gruntów spoistych miękkoplastycznych należy wzmocnić
przez np. wymianę gruntu, poduszki piaskowe lub różnego rodzaju kolumny.
Wśród fundamentów bezpośrednich wyróżniamy:
1) stopy fundamentowe
2) ławy fundamentowe
3) ruszty fundamentowe
4) płyty fundamentowe
5) skrzynie fundamentowe
Głębokość posadowienia fundamentów bezpośrednich
Głębokość posadowienia fundamentów bezpośrednich poniżej poziomu terenu nie może być
mniejsza niż:
- 0.5 m - dla gruntów niewysadzinowych
- -głębokość przemarzania podłoża gruntowego h z - dla gruntów wysadzinowych. Głębokość h z
uzależniona jest od strefy kraju i wynosi od 0.8 m do 1.4 m (w rejonie Gdańska h z = 1.0 m). Do
gruntów wysadzinowych zaliczamy wszystkie, w których zawartość frakcji pylastej i ilastej,
czyli ziaren o d < 0.02 mm, przekracza 10% (praktycznie wszystkie grunty spoiste).
- minimalnagłębokość potrzebna do zapewnienia wystarczającej nośności podłoża gruntowego
(jak wiadomo nośność podłoża wzrasta z głębokością, zgodnie ze wzorem na Q fNB ).
Generalnie należy dążyć aby poziom posadowienia znajdował się poniżej głębokości przemarzania,
niezależnie od rodzaju gruntu. Zwiększanie się objętości wody podczas zamarzania, może
powodować ruchy podłoża gruntowego pod budynkiem oraz cykliczne jego podnoszenie i obni-
żanie się, co w dłuższym czasie (kilkunastu lat) może skutkować spękaniami, zarysowaniami
i innymi uszkodzeniami budynku.
Dodatkowo o ile to możliwe należy posadawiać fundamenty bezpośrednie powyżej zwierciadła
wody gruntowej. Stały kontakt wody z fundamentem może obniżać jego trwałość, wpływać na
zawilgocenie fundamentów i ścian budynku przez kapilarne podciąganie wody (aby temu zapobiec
należy wykonywać dobre i szczelne izolacje przeciwwodne pionowe i poziome). W przypadku
zwierciadła wody znajdującego się powyżej podłogi piwnic należy wykonywać szczelne wanny
wewnątrz piwnic lub stosować fundamenty w postaci szczelnych skrzyń. Podłoże nawodnione
wykazuje ponadto mniejszą nośność, co wynika z działania wyporu wody na szkielet gruntowy,
obniżającego wartość naprężeń efektywnych w gruncie.
1
Stopy, ławy i ruszty fundamentowe
Stopy fundamentowe stosuje się pod pojedyncze słupy np. hal lub budynków szkieletowych bądź
pod inne obiekty o charakterze punktowym, jak np. małe kominy, maszty, filary mostowe itp.
Stosuje się również stopy grupowe pod kilka słupów (2 lub 3 słupy – rys. 1).
Ławy fundamentowe są fundamentami liniowymi stosowanymi pod ścianami lub gęstymi rzędami
słupów.
Ruszty fundamentowe są to układy ław fundamentowych, tworzących zamkniętą kratę.
Zwyczajowo rusztami fundamentowymi nazywa się układy ław pod siatką słupów. Układy ław pod
ścianami nazywa są nadal ławami.
Pod względem materiału wyróżnia się stopy i ławy: murowane, betonowe i żelbetowe. Ruszty, ze
względu na charakter pracy wykonuje się jako wyłącznie żelbetowe.
Pod względem kształtu poprzecznego wyróżnia się stopy, ławy i ruszty: prostokątne, daszkowe,
schodkowe, (rys. 1), a ruszty - dodatkowo teowe (rys. 4).
Stopy, pod względem usytuowania słupa mogą być symetryczne – ze słupem w osi, lub
niesymetryczne – ze słupem usytuowanym mimośrodowo (rys. 2).
Jeśli chodzi o kształty podstaw stóp fundamentowych, to są one najczęściej prostokątne lub
kwadratowe, rzadziej kołowe, a jeszcze rzadziej o kształcie trapezowym czy złożonym (rys. 2).
Stopy żelbetowe mogą być monolityczne lub prefabrykowane. Dla słupów monolitycznych
wykonuje się najczęściej stopy monolityczne, a dla słupów prefabrykowanych wykonuje się tzw.
stopy kielichowe (tzw. szklanki), które mogą być prefabrykowane lub monolityczne (rys. 3).
a)
b)
c)
d)
Rys. 1. Kształty przekrojów stóp i ław fundamentowych: a) prostokątny, b) daszkowy (trapezowy), c) schodkowy,
d) przykład stopy grupowej pod dwa słupy
e s
Rys. 2. Kształty stóp fundamentowych w planie
2
126042938.012.png
słupy
belki
rusztu
Przekrój poprzeczny
belek rusztu
słup
słup prefabrykowany
Rys. 3. Stopa kielichowa
Rys. 4. Przykład rusztu fundamentowego
OBLICZANIE I KONSTRUOWANIE STÓP I ŁAW FUNDAMENTOWYCH
Obliczanie wartości i rozkładów nacisków na grunt (naprężeń kontaktowych)
Przy obliczaniu nacisków na grunt pod stopami i ławami fundamentowymi przyjmuje się
następujące założenia:
- fundament jest idealnie sztywny
- podłoże gruntowe jest idealnie sprężyste
- rozkład nacisków jest liniowy (jest to efekt dwóch powyższych założeń)
a) stopy i ławy obciążone osiowo
Rozkład nacisków jest w tym przypadku równomierny (prostokątny) – rys. 5a.
b) stopy i ławy obciążone mimośrodowe w jednym kierunku
Rozkład nacisków w tym przypadku jest nierównomierny (rys. 5b): trapezowy (wypadkowa
obciążeń w rdzeniu podstawy E B ≤ B /6 lub E L ≤ L /6) lub w skrajnym przypadku trójkątny –
(wypadkowa obciążeń na krawędzi rdzenia E B = B /6 lub E L = L /6). Norma PN-81/B-03020
wprawdzie dopuszcza możliwość niewielkiego wyjścia wypadkowej obciążeń poza rdzeń ( E B ≤ B /4
lub E L ≤ L /4) – rys. 5c, ale tylko dla najbardziej niekorzystnego układu obciążeń obliczeniowych
i jest to przypadek raczej nie zalecany w projektowaniu.
a)
b)
Q V
c)
Q v
Q V
Q V
B (stopa)
L=1mb (ława)
M 0
B (stopa)
L=1mb (ława)
B (stopa)
L=1mb (ława)
E L
E L
(E B )
B
0
0
0
q 2
q 2
q
q 1
q 1
q 1
L (stopa)
B (ława)
L (stopa)
B (ława)
L (stopa)
B (ława)
L
L
q
= [kPa]
Q
v
⋅
q
=
Q
v
±
M
0
[kPa]
Stopa:
1
2
Q
v ⋅
±
6
E
[kPa], E L ≤ L /6
B
L
B
⋅
L
W
L
L
q
=
(
)
E L > L /6 →
L
=
3
⋅
(
−
E
)
1
2
B
⋅
L
L
L
2
⋅
= [m 3 ]
B
L
Stopa:
W
Ława:
6
= 2
Q
[kPa]
q
v
Q
6
⋅
E
v
B
[kPa] E B ≤ B/6
1
q
=
(
±
)
B
⋅
L
2
1
m
⋅
B
1
2
Ława:
[m 3 ]
B
⋅
1
m
B
W
=
Uwaga: przypadek nie zalecany
6
Rys. 5. Rozkłady nacisków pod stopami i ławami fundamentowymi: a) stpa lub ława obciążona osiowo, b) stopa lub
ława obciążona mimośrodowo, c) stopa z obciążeniem poza rdzeniem podstawy
3
126042938.013.png 126042938.014.png 126042938.015.png
c) stopy obciążone mimośrodowo i wielokierunkowo
W przypadku stóp prostokątnych (rys. 6a) rozkład nacisków na grunt oblicza się według podobnych
procedur, jak pokazane na rys. 5, przy czym tutaj mamy momenty (mimośrody) działające zarówno
w kierunku X jak i Y . W przypadku stóp o złożonym kształcie w planie (rys. 6b) wzór na liczenie
nacisków q staje się nieco bardziej rozbudowany, gdyż występuje w nim moment dewiacyjny J xy .
Dla układów geometrycznie symetrycznych względem co najmniej jednej z osi X lub Y moment
dewiacyjny równy jest zero ( J xy = 0) i wzór sprowadza się do postaci przedstawionej na rys. 6a.
W obu przypadkach przedstawionych na rys. 6a i 6b, aby sprawdzić czy wypadkowa obciążeń
zawiera się w rdzeniu podstawy, należy policzyć wartości nacisków pod wszystkimi punktami
skrajnymi fundamentu. We wszystkich punktach wartości nacisków powinny być większe od zera
( q i > 0).
a)
Y
5
6
Y
Y
b)
3
1
3
1
M Y
M Y
1
M X
X
X
0
M X
X
B
B
Q V
E B
Q V
Q V
2
E L
4
2
4
2
4
3
L
L
q
=
Q
v
+
M
x
⋅
J
xy
+
M
y
⋅
J
x
x
−
M
y
⋅
J
xy
+
M
x
J
y
⋅
y
[kPa]
Q
M
M
Q
6
E
6
E
[kPa]
i
i
i
[kPa]
B
L
J
J
−
J
2
J
⋅
J
−
J
2
y
q
=
v
(
±
B
±
L
)
q
=
v
−
⋅
y
+
⋅
x
x
y
xy
x
y
xy
i
i
i
i
B
L
B
L
B
⋅
L
J
J
q
Gdy przynajmniej jedna z osi X, Y jest osią symetrii to: J xy = 0
„0” – środek geometryczny podstawy fundamentu
x
y
wypadkowa w rdzeniu gdy
≥
0
wypadkowa w rdzeniu gdy:
q
≥
0
wypadkowa w rdzeniu gdy
q
≥
0
Rys. 6. Obliczanie nacisków pod stopami: a) obciążonymi wielokierunkowo, b) obciążonymi wielokierunkowo
i o złożonym kształcie podstawy.
W geotechnice wartości q (i innych naprężeń) przyjmuje się dodatnie dla ściskania, a ujemne dla
rozciągania. Naprężenia rozciągające w kontakcie fundament-grunt i w samym gruncie nie mogą
wystąpić, gdyż grunt nie ma zdolności przenoszenia naprężeń rozciągających (nie ma
wytrzymałości na rozciąganie). Jeżeli w pewnym rejonie pod fundamentem wystąpi rozciąganie to
oznacza, że fundament jest tam odrywany od podłoża. Jeżeli w wyniku obliczeń okaże się, że pod
fundamentem występuje odrywanie to oznacza, że wypadkowa obciążeń znajduje się poza rdzeniem
podstawy fundamentu.
Ze wzoru na rys. 6a wynika, że dla podstawy prostokątnej rdzeń ma kształt rombu o zasięgu
– B /6 ÷ + B/ 6 oraz - L /6 ÷ + L /6 (rys. 7a). W ławach fundamentowych rdzeń podstawy ma kształt
pasma o zasięgu – B /6 ÷ + B /6 (rys. 7b).
a)
b)
B
B/6
B/6
L/6 L/6
L
B/6
B/6
B
Rys. 7. Kształty rdzeni podstaw fundamentowych: a) stopy prostokątnej, b) ławy
4
⋅
⋅
⋅
⋅
x
⋅
126042938.001.png 126042938.002.png 126042938.003.png 126042938.004.png 126042938.005.png 126042938.006.png 126042938.007.png 126042938.008.png
Sposoby sprowadzania wypadkowej obciążeń w zasięg rdzenia podstawy:
- usytuowanie słupa lub ściany na przeciwnym mimośrodzie w stosunku do mimośrodu
obciążenia
- zwiększanie wymiarów i ciężaru fundamentu
- konstruowanie połączenia słupa lub ściany z fundamentem w sposób przegubowy, jeżeli to
możliwe.
Sprawdzanie nośności podłoża gruntowego pod stopami i ławami fundamentowymi
W ogólnym przypadku (rys. 8) nośność pionową podłoża gruntowego pod prostokątnym
fundamentem bezpośrednim sprawdza się z warunku:
N ⋅
r
≤
m
Q
fNB
,
w którym:
N r – składowa pionowa obliczeniowego obciążenia fundamentu
Q fNB - graniczny opór podłoża gruntowego, wyznaczany według normy PN-81/B-03020
m – współczynnik korekcyjny: m = 0.9 w metodzie A, m = 0.9⋅0.9 = 0.81 – w metodzie B
i C wyznaczania parametrów podłoża gruntowego
D
Q r
N r
D min
δ
T r
γ D
0
E B
γ B , φ , c
B
Q fNB
Rys. 8. Rysunek poglądowy do sprawdzania nośności podłoża gruntowego pod fundamentem bezpośrednim.
Wa r t ość Q fNB oblicza się według normy PN-81/B-03020 na podstawie następującego wzoru:
Q
=
B
⋅
L
⋅
(
+
0
B
)
⋅
N
⋅
c
(
r
)
⋅
i
+
(
+
1
.
B
)
⋅
N
⋅
D
⋅
γ
(
r
)
⋅
i
+
(
−
0
25
B
)
⋅
N
⋅
B
⋅
γ
(
r
)
⋅
i
fNB
L
c
c
L
D
min
D
D
L
B
B
B
W powyższym wzorze:
- zredukowane wymiary fundamentu:
B
=
B
−
2
E
B
,
L
=
L
−
2
E
L
- współczynniki nośności: N c , N D , N B - odczytuje się z nomogramu normowego (rys. 9) lub
oblicza z odpowiednich wzorów na podstawie wartości obliczeniowej kąta tarcia wewnętrznego
φ (r) gruntu, znajdującego się bezpośrednio pod fundamentem
- współczynniki wpływu odchylenia wypadkowej obciążeń od pionu: i c , i D , i B – odczytuje się
z nomogramów normowych (rys. 10) na podstawie wartości:
tg
δ
,
tg
φ
(
r
)
tg
φ
(
r
)
W przypadku gruntu spoistego należy policzyć zastępczą wartość kąta δ:
tg
δ
*
=
T
r
N
+
c
(
r
)
ctg
φ
(
r
)
⋅
B
⋅
L
r
W momencie gdy δ = 0 (brak obciążeń poziomych) współczynniki i c,D,B = 1.0,
5
126042938.009.png 126042938.010.png 126042938.011.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin