Projektowanie fundamentów bezpośrednich z wykorzystaniem wspomagania komputerowego.pdf

XII Konferencja Naukowa - Korbielów 2000’

„Metody Komputerowe w Projektowaniu i Analizie Konstrukcji Hydrotechnicznych″

Projektowanie fundamentów bezpośrednich

z wykorzystaniem wspomagania komputerowego

Jan Gaszyński 1

Jacek Królikiewicz 2

1. WSTĘP

FUNDAMENTY – tak nazywa się nowy program, który ukaże się już niedługo na rynku

oprogramowania dla projektantów i konstruktorów. W skład programu wchodzą moduły do

obliczeń geotechnicznych i projektowania fundamentów bezpośrednich. Zakres działania

programu obejmuje w chwili obecnej projektowe obliczenia geotechniczne i konstrukcyjne

- stóp i ław fundamentowych. Podstawę tych obliczeń stanowią obowiązujące normy: PN-

81/B-03020 (Posadowienie bezpośrednie budowli) i PN-84/B-03264 (Konstrukcje

betonowe żelbetowe i sprężone) oraz normy z nimi związane.

Przy pomocy tego programu można szybko i wygodnie zaprojektować stopy i ławy

fundamentowe w dowolnych warunkach gruntowych i o różnych kształtach przekrojów

1 Prof. nzw. dr hab., Instytut Geotechniki Politechniki Krakowskiej - Kraków

2 Mgr inż., DATACOMP - Kraków

konstrukcji. Zgodnie z obowiązującymi normami, kryteriami obliczeń są warunki stanów

granicznych.

2. ZAŁOŻENIA

Przy pisaniu programu uwzględniono aspekt dowolności kształtowania projektu, ze

szczególnym uwzględnieniem wszystkich decyzji projektowych podejmowanych przez

projektanta w trakcie procesu projektowania. Użytkownik może również sprawdzić

natychmiast przy pomocy programu czy przyjęte rozwiązania spełniają wymagane warunki

normowe. Oprócz tego to co jest bardzo istotne, że w trakcie pracy z programem nie ma

potrzeby odwoływania się do norm, gdyż wszystkie tablice i wykresy, nanogramy oraz dane

materiałowe włączono do programu za pomocą specjalnych procedur.

Program ma poza tym możliwość pracy nad kilkoma modułami fundamentowymi w

ramach jednego projektu.

Na uwagę zasługuje ten program również pod względem ułatwienia projektantowi

pracy ze względu na wprowadzenie wszelkich danych, które do tej pory trzeba było

żmudnie poszukiwać w normach i tabelach do projektowania. Teraz wystarczy podać tylko

te niezbędne parametry a program sam wyliczy lub zaproponuje pozostałe.

3. WPROWADZANIE DANYCH

Program ten podzielony jest na kilka części w celu ułatwienia użytkownikowi jego obsługę:

podawanie danych, wprowadzanie poprawek, korekty danych oraz oglądanie wyników

obliczeń.

Wprowadzanie danych do obliczeń zorganizowane jest w bardzo prosty sposób, podzielone

jest na kilka tematycznych grup, tak że użytkownik bez trudu może wybrać praktycznie

dowolną kolejność podawania danych lub ich poprawianie w trakcie projektowania

umożliwiając jednocześnie na bieżącą kontrolę poprawności wprowadzonych wartości przy

zastosowaniu szeregu komunikatów informujących użytkownika o ewentualnych błędach.

Wśród tych grup wprowadzania danych można wyróżnić następujące:

 Materiał – tu podawane są dane dotyczące definiowania rodzaju materiału

(żelbet / beton), poszczególnych klas stali i betonów jak również takich

parametrów, które będą potrzebne do obliczenia np. osiadania konstrukcji

(definiowanie dopuszczalnego osiadania dla danego typu konstrukcji), czy też

zakotwienia słupa stopy fundamentowej (wartość minimalna zakotwienia słupa

stopy fundamentowej),

 Geometria – kolejno definiuje się parametry geometryczne: wymiary stopy lub

ławy fundamentowej oraz elementu konstrukcyjnego na niej wspartego (słupa

lub ściany) jak również poziom posadowienia konstrukcji. Program umożliwia

definiowanie przez użytkownika szeregu kombinacji geometrycznych kształtu

od schematu blokowego, schodkowego po trapezowe przy dowolnym kształcie

podstawy i przekroju słupa. Odpowiednio do wybranego fundamentu pojawiają

się w oknie programu jego charakterystyczne przekroje, najpierw jako wstępne

szkice, a po wprowadzeniu koniecznej i wystarczającej ilości informacji - jako

przekroje zwymiarowane (szkic narysowany z zachowaniem proporcji). Na tym

etapie program dokonuje wstępnego sprawdzenia poprawności przyjmowanych

wymiarów i proponowanego przekroju z uwagi na kryteria wytrzymałościowe

obowiązujące dla przyjętego materiału.

 Grunt – Program ten umożliwia definiowanie podłoża uwarstwionego.

Parametry gruntowe definiuje się według metody A i B, które są metodami

normowymi. Należy tu nadmienić, że program jest w tym przypadku bardzo

pomocny, gdyż określanie parametrów gruntowych metodą normową

B wiązało się do tej pory z odczytywaniem tych parametrów z szeregu tablic

i nanogramów co zostało w programie zastąpione przez odpowiednie

procedury, dzięki czemu użytkownik programu nie musi praktycznie w ogóle

zaglądać do normy. Parametry te można również podawać wprost (według

metody normowej A), jak również użytkownik ma możliwość modyfikacji w

każdej chwili dowolnego parametru (udostępniona tzw. metoda

modyfikowana). Program uwzględnia również działanie wody gruntowej w

podłożu co wiąże się z dodatkowymi przeliczeniami gęstości objętościowej

warstw gruntowych znajdujących się poniżej założonego lustra wody

gruntowej. Również i tą opcję program realizuje a wynik uwzględnienia wody

gruntowej można od razu zobaczyć na szkicu warstw gruntowych jak i w tabeli

warstw gruntowych.

 Obciążenia – kolejno zdefiniowane są obciążenia przekazywane przez

fundament na podłoże gruntowe. Wartości obciążeń należy podawać według

konwencji znakowania odpowiadającej sytuacji pokazanej na szkicu, który

określa konwencję znakowania wartości obciążeń działających na konstrukcję

stopy lub ławy fundamentowej.

 Opis techniczny – istnieje również możliwość podania charakterystyki

ogólnej posadowienia obiektu, opisu technicznego, charakterystyki gruntu oraz

uwag końcowych.

4. OBLICZENIA GEOTECHNICZNE

Pierwsze w kolejności wykonywane są obliczenia geotechniczne. Najpierw jednak

wywoływana jest procedura sprawdzenia kompletności zbioru wprowadzonych

danych. Brak niezbędnych danych jest sygnalizowany użytkownikowi ze

wskazaniem na przyczynę zatrzymania procesu sprawdzenia. Gdy zbiór danych jest

przygotowany właściwie, program wylicza opór graniczny podłoża gruntowego w

poziomie posadowienia. W przypadku podłoża niejednorodnego (uwarstwionego)

program oblicza także opór graniczny w stropach warstw znajdujących się w

zasięgu dwukrotnej szerokości fundamentu (zgodnie z normą PN-81/B-03020).

Stanowi to – jak twierdzą praktycy – znacznie dokładniejsze sprawdzenie w

porównaniu do obliczeń „ręcznych”, w których tak dokładne sprawdzenie jest

zwykle pomijane. W razie niespełnienia, któregokolwiek z warunków, program

sygnalizuje to użytkownikowi ze wskazaniem na przyczynę niespełnienia

warunków obliczeniowych.

Po wyznaczeniu oporu granicznego program sprawdza warunek I stanu graniczne-

go w poziomie posadowienia i stropach warstw spełniających wyżej podane kryterium.

Niezwykle istotną dla użytkownika programu zaletą jest to, że uciążliwe

odczytywanie z normowych wykresów, tabel oraz nanogramów, potrzebnych do obliczeń

wartości współczynników, z uwzględnieniem odpowiednich parametrów dla każdej z

warstw rozpatrywanego gruntu jak i materiałów użytych do konstrukcji (beton, stal

zbrojeniowa) przejmuje na siebie program. Wielkości te są wyznaczane w odpowiednich

procedurach.

Rezultaty wykonania obliczeń są podawane użytkownikowi w formie informacji o

spełnieniu lub nie warunków stanu granicznego jak i danych szczegółowych o procesie

obliczeń geotechnicznych.

W przypadku nie spełnienia warunków stanu granicznego, program informuje o tym

użytkownika i proponuje różne sposoby rozwiązania zaistniałego problemu. Po spełnieniu

warunku I stanu granicznego, program wykonuje geotechniczne obliczenia stanu

granicznego użytkowania. Wyznaczone elementy tego stanu, np.: osiadania fundamentu

można porównać z umieszczonymi w bazie programu osiadaniami dopuszczalnymi dla

danego rodzaju budowli.

5. OBLICZENIA KONSTRUKCYJNE

Po wykonaniu wszystkich obliczeń geotechnicznych z pozytywnym wynikiem – czyli

spełnieniu warunków I i II stanu granicznego, użytkownik może podjąć decyzję o

ostatecznym kształcie i wymiarach fundamentu oraz przejść do obliczeń konstrukcyjnych.

Obejmują one, zgodnie z normą PN-84/B-03264, sprawdzenie stanu granicznego nośności

na przebicie i ścinanie oraz określenie w oparciu o to kryterium wymaganej wysokości i

kształtu stopy oraz zaprojektowaniu potrzebnego zbrojenia w przypadku stóp i ław

żelbetowych. Tu program oferuje dużą elastyczność w projektowaniu zbrojenia stóp i law

żelbetowych. Użytkownik ma możliwość zmiany decyzji w każdym momencie w kwestii

zastosowanego materiału, średnicy użytych do zbrojenia wkładek jak również ilości prętów

zbrojeniowych potrzebnych do spełnienia warunków wytrzymałościowych.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: