Odkształcalność gruntów i osiadanie fundamentów

Podręcznik jest kompleksowym opracowaniem z zakresu mechaniki gruntów i fundamentowania, zawierającym opisy przyczyn i skutków odkształcalności gruntów. Potrzeba jego wydania wynika z wprowadzenia w Polsce nowych norm dotyczących zasad badania i klasyfikacji gruntów oraz obliczania osiadania fundamentów bezpośrednich i posadowionych na palach, stosowanych w różnych obiektach budowlanych (budynkach, budowlach hydrotechnicznych). Dużo miejsca poświęcono metodom obliczania fundamentów bezpośrednich, fudamentów głębokich oraz budowli hydrotechnicznych. Omówiono też stany graniczne użytkowalności i użytkowania. Szczególną uwagę poswięcono zagadnieniu monitoringu przemieszczeń obiektów budowlanych. Podano też przykłady uszkodzeń istniejących obiektów, wynikające z błędów ich posadowienia, i omówiono zastosowane sposoby ich naprawy.

SPIS TREŚCI:

Przedmowa  9

1. WSTĘP  11

2. KLASYFIKACJA GRUNTÓW WEDŁUG PN-EN ISO 14688:2006  13
2.1. Wprowadzenie  13
2.2. Rodzaje gruntów i ich klasyfikacja na podstawie uziarnienia  13
2.3. Rodzaje gruntów i ich klasyfikacja ze względu na zawartość części organicznych  17
2.4. Klasyfikacja gruntów według zagęszczenia i konsystencji  18

3. ODKSZTAŁCALNOŚĆ GRUNTÓW  21
3.1. Wprowadzenie  21
3.2. Wielkości charakteryzujące odkształcalność gruntów   23
3.2.1. Wpływ wymiarów powierzchni obciążonych i obciążeń na odkształcenia podłoża 23
3.2.2. Moduły i współczynniki charakteryzujące odkształcalność gruntu   26
3.2.3. Związki teoretyczne pomiędzy wielkościami charakteryzującymi ściśliwość gruntu   29
3.2.4. Orientacyjne wartości liczbowe modułów odkształcenia i modułów ściśliwości edometrycznej   30
3.2.5. Moduły odkształcenia w zakresie małych odkształceń  32
3.3. Metody określania parametrów odkształcalności gruntów  36
3.3.1. Laboratoryjne badania edometrycznych modułów ściśliwości i odprężenia   36
3.3.2.Polowe badania modułów odkształcenia gruntów na podstawie próbnych obciążeń  46
3.3.3. Polowe badania modułów odkształcenia gruntów na podstawie sondowań  54
3.4. Badania odkształcalności masywów skalnych   68
3.4.1. Moduły odkształcenia i sprężystości  68
3.4.2. Oznaczanie modułów odkształcenia i sprężystości metodą próbnych obciążeń   69
3.4.3. Oznaczanie modułu sprężystości dynamicznej na podstawie badań sejsmicznych 71
3.5. Badania modułów odkształcenia gruntów z wykorzystaniem metod sejsmicznych  73
3.5.1. Zastosowanie metod sejsmicznych  73
3.5.2. Badania laboratoryjne z wykorzystaniem pomiarów prędkości fal sejsmicznych   74
3.5.3. Badania polowe z wykorzystaniem pomiarów prędkości fal sejsmicznych  77
3.5.4. Interpretacja wyników badań metodami sejsmiki powierzchniowej  83
3.5.5. Porównanie metod sejsmicznych określania sztywności gruntu  86

4. OBLICZENIA OSIADAŃ FUNDAMENTÓW BEZPOŚREDNICH  91
4.1. Wprowadzenie  91
4.2. Metody obliczania osiadań fundamentów bezpośrednich  92
4.2.1. Obliczanie osiadań fundamentów wiotkich oparte na teorii sprężystości  92
4.2.2. Obliczenie osiadań fundamentów sztywnych na półprzestrzeni sprężystej   102
4.2.3. Metody normowe obliczania osiadań fundamentów bezpośrednich 103
4.2.4. Obliczanie osiadań fundamentów metodą równoważnej warstwy gruntu   114
4.2.5. Metody obliczeń osiadań fundamentów oparte na badaniach polowych   118
4.3. Metody numeryczne obliczania osiadań fundamentów  121
4.4. Obliczanie osiadań fundamentów obciążanych cyklicznie  121
4.5. Obliczanie osiadań gruntów pod fundamentami w czasie  122
4.5.1. Obliczenia na podstawie teorii konsolidacji   122
4.5.2. Obliczenia na podstawie wzoru empirycznego 126

5. OBLICZENIA OSIADAŃ FUNDAMENTÓW GŁĘBOKICH 129
5.1. Wprowadzenie 129
5.2. Obliczanie osiadań pali i fundamentów palowych 129
5.2.1. Czynniki wpływające na osiadanie fundamentów palowych  129
5.2.2. Obliczanie osiadań pali pojedynczych  131
5.2.3. Obliczanie osiadań grupy pali — fundamentów na palach  138
5.3. Obliczanie osiadań fundamentów na studniach opuszczanych, kesonach i ścianach szczelinowych 149

6. OSIADANIA BUDOWLI HYDROTECHNICZNYCH 151
6.1. Osiadanie zapór ziemnych 151
6.1.1. Wprowadzenie  151
6.1.2. Obliczanie osiadania korpusu zapory  152
6.1.3. Obliczanie osiadania podłoża  154
6.2. Obliczanie osiadania zapór z gruntów gruboziarnistych i kamienistych   158
6.3. Obliczanie osiadań zapór ciężkich posadowionych na skałach  163
6.4. Obliczanie osiadań wałów przeciwpowodziowych 164
6.4.1. Obliczanie osiadań wałów na gruntach organicznych z wykorzystaniem wzorów empirycznych 164
6.4.2. Obliczanie osiadań wałów na gruntach organicznych z wykorzystaniem wyników badań ściśliwości  166

7. STANY GRANICZNE UŻYTKOWALNOŚCI I UŻYTKOWANIA 170
7.1. Stan graniczny użytkowalności według Eurokodu 7 170
7.1.1. Zastosowanie obliczeń stanu granicznego użytkowalności  170
7.1.2. Warunek obliczeniowy stanu granicznego użytkowalności   171
7.2. Stan graniczny użytkowania według PN-81/B-03020 dla fundamentów bezpośrednich obiektów budowlanych (II stan graniczny)  176
7.2.1. Zastosowanie obliczeń II stanu granicznego 176
7.2.2. Warunek obliczeniowy II stanu granicznego 177
7.3. Stan graniczny użytkowania według PN-83/B-02482 dla fundamentów na palach (II stan graniczny)   180
7.3.1. Zastosowanie obliczeń i rodzaje II stanu granicznego  180
7.3.2. Warunek obliczeniowy II stanu granicznego  181

8. MONITORING PRZEMIESZCZEŃ OBIEKTÓW BUDOWLANYCH 183
8.1. Wprowadzenie 183
8.2. Urządzenia i aparatura do pomiaru przemieszczeń  185
8.2.1. Metody pomiarowe przemieszczeń  185
8.2.2. Metody pomiaru przemieszczeń bezwzględnych  185
8.2.3. Metody pomiaru przemieszczeń względnych 191
8.3. Kontrola osiadań budynków 196
8.3.1 Wprowadzenie 196
8.3.2 Urządzenia kontrolno-pomiarowe i zasady ich projektowania 198
8.4. Kontrola osiadań budowli hydrotechnicznych  203
8.4.1. Wprowadzenie 203
8.4.2. Urządzenia kontrolno-pomiarowe 205
8.4.3. Zasady monitoringu przemieszczeń budowli hydrotechnicznych ziemnych  213
8.4.4. Zasady monitoringu przemieszczeń budowli hydrotechnicznych betonowych  217
8.5. Automatyczny System Technicznej Kontroli Zapór 226

9. PRZYKŁADY USZKODZEŃ OBIEKTÓW BUDOWLANYCH SPOWODOWANYCH BŁĘDAMI POSADOWIENIA I ZASTOSOWANE SPOSOBY NAPRAW 229
9.1. Wprowadzenie 229
9.2. Błędy posadowienia spowodowane nieprawidłowym lub niedostatecznym rozpozna-niem podłoża gruntowego — uszkodzenie budynku mieszkalnego 230
9.3. Błędy posadowienia popełnione przy projektowaniu — przechylanie się wieży w Pizie   234
9.4. Skutki nieprawidłowego wykonania robót budowlanych 241
9.4.1. Pęknięcia budynku od przemarzania gruntu 242
9.4.2. Osiadanie budynku mieszkalnego 243
9.5. Uszkodzenia powstałe na skutek zmiany warunków gruntowo-wodnych w czasie eksploatacji 245
9.5.1. Osiadanie budynku posadowionego na gruncie ekspansywnym 245
9.5.2. Katastrofa zapory Austin 246