Transcript Wstęp do EC-7 - Uniwersytet Warmińsko

Katedra Geotechniki i Budownictwa Drogowego
WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCH
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski
Eurokody konstrukcyjne.
Projektowanie fundamentów
według Eurokodu 7
Ireneusz Dyka
Europejskie normy geotechniczne
 EN 1997-1:2004 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne.
Cz. 1: Zasady ogólne
 EN 1997-2:2003 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne.
Cz.2: Badania podłoża gruntowego
 EN 1998-5Eurokod 8:
Projektowanie konstrukcji na oddziaływania sejsmiczne.
Cz. 5: Fundamenty, konstrukcje oporowe...
PN-EN 1997-1 Eurokod 7:
Projektowanie geotechniczne. Część 1: Zasady ogólne
Rozdział 2 (Podstawy projektowania) obejmuje m.in.:
kategorie geotechniczne, stany graniczne nośności i
użytkowalności, warunki obliczeniowe, podejścia projektowe i
inne wymagania.
Rozdział 3 (Dane geotechniczne) dotyczy badań
geotechnicznych i oceny podłoża oraz dokumentacji badań.
Rozdział 4 (Nadzór robót, monitorowanie, utrzymanie) zajmuje
się kontrolą warunków i zachowania konstrukcji podczas
budowy i użytkowania.
Rozdziały 5-12 dotyczą projektowania różnych rodzajów
konstrukcji, takich jak: nasypy i wzmacnianie gruntu,
odwodnienia, fundamenty bezpośrednie, palowe, zakotwienia,
konstrukcje oporowe, zniszczenie hydrauliczne, stateczność
ogólna i nasypy komunikacyjne.
Wg EN 1997-1
Cztery metody projektowania:
na podstawie
 obliczeń analitycznych, pół-empirycznych oraz
modeli numerycznych,
 wymagań przepisów (prescriptive measures) –
np. tablice oporów pali w DIN 1054:2003,
 modeli doświadczalnych lub próbnych obciążeń
elementów konstrukcji (zwłaszcza pali), modeli w
skali naturalnej albo zmniejszonej,
 postępowania metodą obserwacyjną, w której
projekt jest w sposób ciągły weryfikowany podczas
budowy.
Stany graniczne nośności w projektowaniu geotechnicznym
EQU – utrata równowagi budowli lub podłoża
traktowanych jako sztywna bryła (w stanie tym
wytrzymałość gruntu nie wpływa na nośność),
STR – wewnętrzne zniszczenie lub nadmierne
odkształcenie konstrukcji lub jej elementów (np.
fundamentów, ścian oporowych), na nośność
znacząco wpływa wytrzymałość materiału
konstrukcji,
GEO – zniszczenie lub nadmierne odkształcenie podłoża
(na nośność znacząco wpływa wytrzymałość
gruntu lub skały),
UPL – utrata równowagi budowli lub podłoża wskutek
działania sił wyporu wody,
HYD – wyparcie hydrauliczne w podłożu spowodowane
wpływem gradientów hydraulicznych (ciśnienia
spływowego).
Stany graniczne nośności w projektowaniu geotechnicznym
STR i GEO
Podejścia obliczeniowe (Design Approach – DA)
Stany graniczne nośności w projektowaniu geotechnicznym
STR i GEO
Ed  Rd
Wartość obliczeniowa efektów oddziaływań:
Ed = E{gFFrep; Xk/gM; ad} lub Ed = gEE{Frep; Xk/gM; ad}
Wartość obliczeniowa oporu (nośności):
Rd = R{gFFrep; Xk/gM; ad} lub Rd = R{gFFrep; Xk; ad}/gR
lub Rd = R{gFFrep; Xk/gM; ad}/gR
Frep – wartość reprezentatywna oddziaływania;
gF – częściowy współczynnik dla oddziaływania.
gE – częściowy współczynnik dla efektu oddziaływania.
Xk – wartość charakterystyczna właściwości materiału;
gM – częściowy współczynnik dla parametru geotechnicznego (współczynnik materiałowy).
ad – wartość obliczeniowa parametru geometrycznego.
STR i GEO
Podejście obliczeniowe 1 (DA1)
Stany graniczne nośności:
DA1.1  Kombinacja 1: A1’’+”M1’’+’’R1
DA1.2  Kombinacja 2: A2’’+”M2’’+’’R1
Dla pali obciążonych osiowo oraz kotew gruntowych:
DA1.1  Kombinacja 1: A1’’+”M1’’+’’R1
DA1.2  Kombinacja 2: A2’’+”(M1 lub M2)’’+’’R4
Podejście obliczeniowe 2 (DA2)
Kombinacja: A1’’+”M1’’+’’R2
Podejście obliczeniowe 3 (DA3)
Kombinacja: (A1* lub A2†)’’+”M2’’+’’R3
* - oddziaływania konstrukcyjne (STR)
† - oddziaływania geotechniczne (GEO)
Współczynniki częściowe – Załącznik A
Współczynniki częściowe – Załącznik A
Projektowanie fundamentów bezpośrednich
Współczynniki częściowe
GEO – nośność podłoża pod
stopą fundamentową
Vd  Rd
wg Terzaghi’ego:
dla fundamentu ciągłego:
 Nq  0.5g BNg
qult  c Nc   zD
dla fundamentu kwadratowego:
dla fundamentu kołowego:
 Nq  0.4g BNg
qult  1.3cNc   zD
 Nq  0.3g BNg
qult  1.3cNc   zD
GEO – nośność podłoża pod stopą fundamentową
wg EN-1997-1, Annex D:
wg Vesica
(1973/75):
wg
BrinchHansena
(1970)
 B  N q 
sc  1   
 L  N c 
wg PN-81/B-03020:
B
sq  1    tan 
L
B
sg  1  0.4 
L
GEO – nośność podłoża pod stopą fundamentową
Vd  Rd
wg PN-81/B-03020:
wg EN-1997-1, Annex D:
GEO – nośność podłoża pod stopą fundamentową
Vd  Rd
Wyniki obliczeń dla B = L = 1,7 m
Eurokod 7 (PN-EN 1997):
„prawidłowo opracowane parametry
geotechniczne
i kontrola jakości wykonania robót na
budowie
ma większe znaczenie dla spełnienia
podstawowych wymagań projektu niż
dokładność modeli obliczeniowych i
wartości współczynników częściowych”
KATEGORIA GEOTECHNICZNA:
Ustalając kategorię geotechniczną należy brać pod
uwagę szereg
czynników
charakteryzujących
dany
kategoria
zagrożenia
bezpieczeństwa
obiektu
obiekt,skomplikowania
takich jak:
wynikająca ze stopnia
projektowanej
konstrukcji,
fundamentów
i na
• sposób
przenoszenia
obciążeń,jej
odkształceń
i drgań
podłoże
gruntowe;
oddziaływań
oraz warunków geotechnicznych,
mającaoddziaływania
wpływ na zaprogramowanie
rodzaju
• sposób
podłoża na konstrukcję
w i
zakresu badań
obliczeń
zależności
od jej geotechnicznych,
sztywności i podatności
podłoża z
projektowych i osiadań;
kontroli konstrukcji
uwzględnieniem
• stopień zagrożenia życia i mienia awarią konstrukcji;
• stopień złożoności warunków gruntowych.
Kategoria 1
Przykłady
- jedno lub dwu kondygnacyjne budynki o
prostej konstrukcji i budynki rolnicze przy
proste konstrukcje w nie- maksymalnym obciążeniu obliczeniowym na
wielkich obiektach budo- słup równym 250 kN, a na ściany 100 kN/m,
wlanych i prostych
na fundamentach bezpośrednich, palowych
warunkach gruntowych,
lub na studniach
dla których wystarcza
- ściany oporowe i zabezpieczenia wykopów,
jakościowe określenie
gdy różnica poziomów nie przekracza 2 m
właściwości gruntów
- płytkie wykopy powyżej zwierciadła wody i
niewielkie nasypy do wysokości 3 m
Obejmuje:
Kategoria 2
Obejmuje:
Przykłady
- powszechnie spotykane konstrukcje posadowione bezpośrednio, a także na fundamentach płytowych lub palowych
konstrukcje i fundamenty - ściany oporowe wyższe niż w kategorii I lub
inne konstrukcje oporowe utrzymujące grunt
nie podlegające szczelub wodę
gólnemu zagrożeniu, w
prostych lub złożonych - przyczółki i filary mostowe oraz nabrzeża
warunkach gruntowych - nasypy i budowle ziemne, poza kategorią I
przy mało skompliko- nawierzchnie lotnisk o sztywnej i podatnej
wanych przypadkach
konstrukcji
obciążenia
- kotwy gruntowe i inne konstrukcje kotwiące
- tunele w twardych niespękanych skałach,
nie wymagające pełnej szczelności lub spełnienia innych specjalnych warunków
Kategoria 3
Obejmuje:
Przykłady
- budowle o szczególnie dużych obciążeniach, budynki
wysokie
obiekty bardzo duże czy
- budynki z wielokondygnacjowymi podziemiami
rzadko występujące,
- zapory i inne konstrukcje działające w warunkach
wrażliwe na osiadania,
dużych różnic ciśnienia wody
konstrukcje w skompliko- przejścia komunikacyjne pod drogami o dużym
wanych warunkach grunnatężeniu ruchu
towych lub konstrukcje
obarczone nadzwyczajnym - duże mosty, wiadukty, estakady
ryzykiem nawet w prostych - fundamenty
maszyn
o
znacznym
obciążeniu
dynamicznym
lub złożonych warunkach,
obiekty na obszarach
- skomplikowane konstrukcje nabrzeżne
działania czynnych
- obiekty zakładów stosujących niebezpieczne substancje
procesów geologicznych,
chemiczne
czynnych szkód górniczych,
- głębokie wykopy wykonywane w pobliżu budowli
konstrukcje zagrażające
- konstrukcje osłonowe reaktorów jądrowych itp.
środowisku
- tunele w skałach miękkich i spękanych obciążone
wodami naporowymi lub wymagające szczelności
PN-B-02479: 1998. Geotechnika.
Dokumentowanie geotechniczne. Zasady ogólne.
Dokumentacja
Program
badańgeotechniczna
geotechnicznych
– dokumentacja
– opracowanie
określające
powstała
naprzeznaczenie
podstawie zespołu
i cel badań,
czynności
kategorię
badawczych,
geotechniczną obiektu,
wykonywanych
w celu określenia
zakres i sposób
rodzaju,
wykonania
właściwości,
Ps, szg, w
badań,
cech
wytrzymałościowych
rodzaj i zakres dokumentacji,
i odkształcalności
granicegruntów,
terenu
badań
ich
zmienności,
oraz przedsięwzięcia
poziomu wody
konieczne
gruntowej
ze względu
oraz
na
Nm//T, mpl
ochronę obiektów
stateczności
wykopów
sąsiednich
i nasypów
i ochronę środowiska
g, F, Y, c, Mo
PN-B-02481: 1998. Gp,
Geotechnika.
pl
Terminologia podstawowa, symbole literowe i
jednostkiG/Gp,
miar.tpl/pl
PN-B-04452:2002 Geotechnika.
Badania polowe.
Grupy norm europejskich w projektowaniu geotechnicznym
 Normy projektowania: Eurokody
EN 1997-1:2004 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne.
Cz. 1: Zasady ogólne
EN 1997-2:2003 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne.
Cz.2: Rozpoznanie podłoża i badania gruntu
EN 1998-5: Eurokod 8: Projektowanie na oddziaływania sejsmiczne.
Cz. 5: Fundamenty, konstrukcje oporowe...
 Ponad 30 norm badań gruntów: EN-ISO oraz specyfikacje TC 341
PN-EN ISO 1688-1:2002 Badania geotechniczne. Oznaczanie i
klasyfikowanie gruntów.
Cz. 1: Oznaczanie i opis
PN-EN ISO 1688-2:2004 Badania geotechniczne. Oznaczanie i
klasyfikowanie gruntów.
Cz. 2: Zasady klasyfikowania
 Grupa 13 norm EN “Wykonawstwo specjalnych robót geotechnicznych
 Normy wyrobów budowlanych
Podział gruntów spoistych ze względu na uziarnienie
%]
f i’ [
30  70
30  70
0  10
Pył
0  30
60  100
0  10
Glina piaszczysta
p
Gp
50  90
0  30
10  20
Glina
G
30  60
30  60
10  20
Glina pylasta
Glina piaszczysta
zwięzła
Gp
0  30
30  90
10  20
Gpz
50  80
0  30
20  30
Gz
20  50
20  50
20  30
70
60
Ił
Ił
piaszczysty
Glina piaszczysta zwięzła
Glina
piaszczysta
50
40
Ił
pylasty
I
0  50
0  50
30  100
Ił pylasty
Ip
0  20
0  70
30  50
Klasyfikacja wg
PN-EN ISO 1688-2:2004
Glina pylasta
zwięzła
Piasek pylasty
30
Glina pylasta
20
10
Pył
Pył piaszczysty
60
Ił
Piasek
Glina
50
30  50
Glina zwięzła
40
0  20
30
50  70
20
Ip
fp’
Ił piaszczysty
Piasek gliniasty
10
20  30
[%
]
0
50  80
80
0  30
90
Gpz
0
10
Glina zwięzła
Glina pylasta
zwięzła
80
0
10
0
pp
90
Pył piaszczysty
90
80
2  10
70
0  30
30
60  98
40
Pg
100
60
f’i
50
f’p
70
f’p
10
Piasek gliniasty
Zawartość frakcji [%]
0
Symbol
20
Nazwa rodzaju
gruntu
fp’ [%]
clsaSi – clayey, sandy silt
clSa – clayey sand
clSi – clayey silt
msaCl – medium sandy clay
PODSUMOWANIE
 Eurokody zawierają ogólne zasady projektowania, brak
w nich szczegółów obliczeń. Liczne są odesłania do
przepisów i załączników krajowych.
 Konieczne będą dokumenty (normy?) krajowe
uzupełniające Eurokody.
 Należy dokonać wyboru podejść obliczeniowych
fundamentów DA1, DA2 lub DA3.
 Ważne - gromadzenie doświadczeń krajowych.
 Potrzebne są prace ułatwiające wdrażanie norm EN studia, komentarze, poradniki, szkolenia m.in.
wykładowców i studentów
 Z Eurokodami i innymi normami międzynarodowymi
trzeba się zaprzyjaźnić, bo nie ma innej alternatywy w
jednoczącej się Europie.