EGZAMIN Z FUNDAMENTOWANIA (SI, sem.5)
Część A. Odpowiedzieć jednym zdaniem lub jednym rysunkiem na kaŜde z pięciu pytań Pytanie 1: Dokończyć zdania lub krótko odpowiedzieć:
a) występujące w GEO obciąŜenie q’dotyczy gruntu powyŜejpoziomu posadowienia fundamentu bezpośredniego.
Związany z q’ współczynnik nośności Nq oblicza się dla kąta ϕd gruntu poniŜej, czy powyŜej poziomu posadowienia?
PoniŜej. Nośność wynika tylko z kinematyki klinów wypierania gruntu pod fundamentem.
b) wymienić 5 powodów, które wskazują na konieczność zastosowania posadowienia na palach:
słabe, ściśliwe i bardzo niejednorodne grunty, duŜe obciąŜenia, duŜe momenty (mimośrody) i siły poziome o zmiennych znakach, duŜe ograniczenia na osiadania obiektu, brak miejsca na fundament bezpośredni, minimalizacja wpływów na sąsiednią zabudowę, wysoki poziom ZWG.
c) czy ława pierścieniowa o długości 12m ma większą nośność GEO na wypieranie gruntu niŜ ława pryzmatyczna (belka) o długości 12m, jeśli obie ławy mają tę samą szerokość B=1m? Dlaczego?
Tak, nośność jest większa. Korzystniejszy jest kształt stref wypierania gruntu, które wzajemnie „blokują” się w rejonie środka pierścienia,
równocześnie korzystnie poszerzając się na zewnątrz pierścienia.
d) Pale Jet Grouting double jet mają mniejsze? większe? (niepotrzebne skreślić) ciśnienie iniektu cementowego, niŜ starsze pale mono jet, poniewaŜ … zasadniczą „pracę” urabiania i mieszania gruntu wykonuje strumień wody, a nie strumień zaczynu.
Pytanie 2:
a) Po stronie parcia czynnego ZWG jest średnio 3m poniŜej p.t., ale ten poziom moŜe wahać się o ±1m. Jaki poziom ZWG przyjąć do obliczeń ścianki i dlaczego?
2,0m ppt, bo więcej wzrośnie parcie wody niŜ zmaleje od gruntu (γγγγ’~ γγγγ/2, Ka<1) b) Po stronie parcia biernego ZWG jest średnio 1m poniŜej dna, ale ten poziom moŜe wahać się o ±2m. Jaki poziom ZWG przyjąć do obliczeń ścianki i dlaczego?
0,0m tj. równo z dnem wykopu, bo więcej zmaleje odpór gruntu, niŜ wzrośnie parcie wody (γγγγ’~ γγγγ/2, Kp>1); gdyby wziąć ZWG 1,0m ponad wykopem, to γγγγ’ juŜ nie zmieni się, ale wystąpi zawyŜony (tj. niepewny) przypór przez parcie wody Pytanie 3: Uzupełnić cztery zdania, ew. teŜ rysunkiem:
a) zwiększenie wysokości oczepu palowego zmniejsza, czy zwiększa ilość zbrojenia głównego w tym oczepie? (rysunek!)
Zmniejsza, bo zmniejsza się składowa pozioma obciąŜenia, która powoduje rozciąganie dolnego zbrojenia
b) pionowe geodreny stosuje się w celu … przyśpieszenia konsolidacji podłoŜa nasypem … , a pojedynczy geodren ma budową, jak na szkicu obok (pokazać przekrój poprzeczny):
c) zbrojeniem ściskanego iniekcyjnego mikropala jest zazwyczaj … grubościenna rura stalowa (teŜ do iniekcji) d) pionową płytę kotwiącą kotwi się ściągiem w jej dolnej połowie, poniewaŜ … wypadkowa nośność płyty pochodzi od róŜnicy rozkładów trapezowych lub trójkątnych (odpór pomniejszony o parcie), a zatem ta siła wypadkowa znajduje się poniŜej środka płyty
Pytanie 4: Masywna, betonowa ściana oporowa jest bezpośrednio posadowiona na mocnym, poziomym podłoŜu skalnym. Sprawdzanie stateczności sprowadza się wówczas do sprawdzenia dwóch warunków:
a) . . . . sił poziomych na przesuw (GEO) w poziomie posadowienia
b) . . . . momentów sił na obrót (EQU) względem zewnętrznej krawędzi fundamentu Pyt. 1 (5 minut, max. 4p.)
Pyt. 2 (5 minut, max. 4p.) DATA EGZAMINU:
Pyt. 3 (5 minut, max. 4p.) Pyt. 4 (5 minut, max. 4p.)
Pyt. 5 (5 minut, max. 4p.) imię i nazwisko: Włodzimierz BRZĄKAŁA Zad. 1 (15 minut, max.10p.)
Zad. 2 (10 minut, max.10p.) numer albumu: 35 705 RAZEM (50 minut, max. 40p.) KOŃCOWY WYNIK EGZAMINU:
Uwaga: odpowiedź wykazująca zupełną nieznajomość zagadnienia moŜe zostać oceniona punktami ujemnymi!
Piasek drobny
3,0
1,0
Glina
γ
γ’
γ’ 4,0
γ 1,5
lub
Pytanie 5: Kolumny DSM (Deep Soil Mixing) słuŜą do wzmacniania podłoŜa, czy palowania podłoŜa?
Narysować typowy przykład zastosowania tych kolumn.
Część B. Rozwiązać dwa następujące zadania Zadanie 1: ObciąŜenia obliczeniowe górnej powierzchni ławy
fundamentowej zestawiono w tabeli. CięŜar własny fundamentu oraz cięŜar gruntu na odsadzkach pomija się.
Dodatnie zwroty sił przyjąć jak na rysunku.
Wymiary:
lewa odsadzka sL = 0,94m oraz prawa odsadzka sP = 0,66m
grubość ściany = 0,40m (siła N działa w osi ściany, na mimośrodzie es = 0,14m) wysokość ławy hf = 0,40m oraz szerokość ławy B = 2,0m.
Narysować obok wykres odporu gruntu pod ławą qmin ↔qmax i wyznaczyć moment zginający do zwymiarowania lewej odsadzki ławy,
tj. do określenia z tej strony ilości zbrojenia Fa [cm2/mb].
Wskazówka: qmax = qśr⋅(1+6⋅eB/B), qmin = qśr⋅(1−6⋅eB/B), qśr = N/B.
Na kontakcie ławy z podłoŜem:
• siła pionowa Nd = 400+0 = 400 kN/m qśr = 400/2,0 = 200 kPa
• moment sił względem środka podstawy Md = 84 + 30·0,40 −−−− 400·0,14 = 40 kN/m (Md >0, czyli qmax jest z lewej strony)
• mimośród eB = 40/400 = 0,10m
• qmax = 200⋅⋅⋅⋅(1+6⋅⋅⋅⋅0,10/2,0) = 260 kPa, qmin = 200⋅⋅⋅⋅(1−−−6⋅⋅⋅⋅0,10/2,0) = 140 kPa −
• w przekroju A-A jest na podstawie tw.Talesa qA-A = 260 −−−− (260-140)·(0,94+0,15·0,40)/2,0 = 200 kPa.
Zadanie 2: Na czas prac remontowych w porcie obniŜono poziom wody powy- Ŝej dna zbiornika: z 4,0m jak po prawej stronie na 1,0m jak po lewej stronie (rys.).
Wbita ścianka szczelna piętrzy wodę oraz ogranicza przepływ wody przez piasek drobny przy ściance i pod ścianką.
Narysować wykresy:
1) parcia wody na ściankę (z obu stron),
2) efektywnego parcia szkieletu gruntowego czynnego ea i biernego ep. CięŜar wody γw =10,0 kN/m3, efektywny cięŜar gruntu γ’= 9,5 kN/m3, dla piasku przyjąć Ka =1/3, Kp =3.
NaleŜy uwzględnić ciśnienie spływowe dla pionowego przepływu.
Wyrównanie ciśnień wody przy przepływie w gruncie: (100+70)/2 = 85 kPa.
Parcie hydrodynamiczne
Parcie ep
[kPa]
Parcie ea
[kPa]
z = 0 m brak / 0 brak brak
z = 3 m 0 / 30 brak brak
z = 4 m 10 / 40 0 0
z = 10 m 85 / 85 7·6·3 = 126 12·6/3 = 24
Rodzaj obciąŜenia
Nd
[kN/m]
Md
[kNm/m]
Hd
[kN/m]
Gd + Qd + Ad +400 +84 +30 s
N M H
2,0m
0,40 A
A
140 kPa 200 kPa
1,0m
Piasek drobny
3,0 1,0
6,0
(100kPa) 85kPa
85kPa
40kPa 10kPa
30kPa
(70kPa) z
x
DSM jest metodą wzmacniania słabego podłoŜa,
najczęściej spoistego, na którym następnie wykonuje się posadowienie bezpośrednie.
Liczne pionowe kolumny (dziesiątki lub setki sztuk) tworzą gruntowo-betonowy kompozyt, z wykorzystaniem słabych gruntów miejscowych „s”.
Kolumny kształtem i sposobem wykonania przypominają pale, jednak zwykle nie są spięte betonowym oczepem, lecz pod płytą lub ławą fundamentową wykonuje się wyrównawczą warstwę zasypki Ŝwirowej (np. ok.1,0m grubości), czasem zbrojoną geosyntetykami (czerwona linia przerywana).
Moment zginający od części prostokątnej I od części trójkątnej odporu gruntu wynosi ostatecznie:
MA-A = 200·1,0·1,0/2 + (260-200)·(1,0/2)·1,0·2/3 MA-A = 120 kN/m.
i=∆∆∆∆H/L=3,0/(6,0+6,0) = 0,25 ciśnienie spływowe ps = i·γγγγw
ps = 0,25·10,0 =2,5kN/m3
γγγγa” = γγγγ’+ ps = 9,5+2,5 = 12 kN/m3 γγγγp” = γγγγ’ −−−− ps = 9,5−−−−2,5 = 7 kN/m3.
