Vilniaus Gedimino technikos uniVersitetas

Jurgis Medzvieckas, Danutė Sližytė

Geotechnikos kursinio projekto metodikos nurodymai

Mokomoji knyga

Vilnius 2010

J. Medzvieckas, D. Sližytė. Geotechnikos kursinio projekto metodikos nurodymai: mokomoji knyga. Vilnius: Technika, 2010. 72 p. [2,19 aut. l. 4,5 sp. l. 2010 11 26]

Leidinyje pateikti pagrindinių pamatų tipų projektavimo prin-cipai, pamatų tipo pasirinkimo principai pagal inžinerinių geologinių tyrimų medžiagą, rekomenduojamas kursinio projekto turinys. Moko-mojoje knygoje pateikiama sekliųjų ir polinių pamatų projektavimo eiga pagal LST EN 1997-1:2006 bei projektavimui būtini daliniai koeficientai, jų taikymo taisyklės. Vienas skyrius skirtas Lietuvoje plačiai naudojamiems gręžtiniams pamatams.

Leidinį rekomendavo VGTU Statybos fakulteto studijų komitetas

Recenzavo: prof. habil. dr. Antanas Alikonis , Vilniaus Gedimino technikos universitetas, Geotechnikos katedradr. Vytautas Kuliešius, UAB „Geotechnikos grupė“doc. dr. Kęstutis Urbonas, Vilniaus Gedimino technikos universitetas, Metalinių ir medinių konstrukcijų katedra

Redaktorė Rita MalikėnienėMaketuotojas Antanas Dvilevičius

VGTU leidyklos TECHNIKA 1183-S mokomosios metodinės literatūros knyga

ISBN 978-9955-28-753-7doi:10.3846/1183-Shttp://leidykla.vgtu.lt

© Jurgis Medzvieckas, 2010© Danutė Sližytė, 2010© VGTU leidykla TECHNIKA, 2010

3

TURINYS

Pratarmė ...............................................................................................5

1. Pagrindiniai Pamatų Projektavimo principai .............................................................................................6

1.1. Pagrindų ir pamatų tipai ..................................................................6 1.2. Pagrindo inžinerinių geologinių sąlygų vertinimas ........................8 1.3. konstrukcinių ir eksploatacinių sąlygų vertinimas .......................10 1.4. Sezoninio įšalo vertinimas ............................................................10 1.5. Pamatų įrengimo sąlygų vertinimas ..............................................14 1.6. Pagrindų ribiniai būviai ................................................................14

2. duomenyS PagrindamS ir PamatamS Projektuoti ...................................................................................21

2.1. Projektavimo atvejai .....................................................................212.2. apkrovos ir jų deriniai ..................................................................222.3. Projektiniai gruntų savybių rodikliai ............................................232.4. kursinio projekto sudėtis ..............................................................26

3. Sekliųjų Pamatų ProjektavimaS .........................................28

3.1. Sekliųjų pamatų konstrukcijos ......................................................283.2. Sekliojo pamato gylio parinkimas ................................................303.3. Sekliojo pamato pagrindo laikomosios

galios skaičiavimas .......................................................................323.3.1. Preliminarių pamatų pado

matmenų parinkimas ..........................................................323.3.2. Pamatų laikomosios galios tikrinimas ................................34

3.4. Sekliojo pamato tikrinimas horizontalių jėgų poveikiui ...............................................................................39

3.5. Sekliojo pamato matmenų tikrinimas pagal ribinį tinkamumo būvį ........................................................40

4

4. Polinių Pamatų ProjektavimaS ............................................45

4.1. Polio gylio parinkimas ..................................................................454.2. Polio pagrindo laikomosios galios skaičiavimas

pagal statinio zondavimo duomenis .............................................464.3. Polio pagrindo laikomosios galios skaičiavimas

analiziniu metodu .........................................................................504.4. neigiama trintis .............................................................................524.5. Polinio pamato konstravimas ........................................................544.6. Polinio pamato nusėdimo skaičiavimas ........................................56

5. gręžtinių Pamatų ProjektavimaS.......................................60

5.1. giliųjų pamatų statybos būdai ir konstrukcijos ............................605.2. vertikalia ašine jėga apkrauto gręžtinio pamato

pagrindo skaičiavimas ..................................................................605.3. vertikalia ir horizontalia jėga bei momentu veikiamo

gręžtinio pamato pagrindo skaičiavimas ......................................67

literatūra..........................................................................................72

5

PratarMė

Pagal šiuo metu galiojančius normatyvinius dokumentus, skir-tus pamatams projektuoti, konstruktoriui palikta laisvė pasirinkti skaičiavimo metodą, o LST EN 1997-1:2006 pateiktos tik pagrindi-nės taisyklės, kurių būtina laikytis. Šiame leidinyje pateikti skaičia-vimų metodai nėra vieninteliai, todėl galima rinktis ir kitus visuoti-nai pripažintus metodus.

Ši mokomoji knyga skirta studentams, kuriems dėstomas pa-grindų ir pamatų kursas. Autoriai tikisi, kad pateikta informacija bus naudinga ir tiems, kurie turi parinkti ar suprojektuoti pamatus pagal LST EN 1997-1:2006 reikalavimus.

6

1. PaGrinDiniai PaMatų ProJektaviMo pRINcIpaI

1.1. Pagrindų ir pamatų tipai

Pastatas ar statinys susideda iš trijų pagrindinių elementų:antžeminės konstrukcijos; –pamato; –pagrindo. –

Antžeminės statinio konstrukcijos svoris ir ją veikiančios ap-krovos bei poveikiai per pamatus perduodamos į pagrindą. Pagrin-das daugeliu atvejų yra tam tikra dirbtinai ar natūraliai suformuotų gruntų sankloda. Dirbtiniai pagrindai – tai įvairiais būdais žmonių veiklos paveikti gruntai. Kaip pastatų ir statinių pagrindas dirbtiniai pagrindai naudojami gana dažnai, tačiau turi būti užtikrinta patikima jų įrengimo ir kokybės patikra.

Natūralių gruntų sanklodos suformuotos skirtingų geologinių veiksnių, bet galiausiai Lietuvos Respublikos reljefo formavimąsi baigė iš Skandinavijos atslinkęs ledynas. Todėl viršutiniai grunto sluoksniai beveik visoje Lietuvos teritorijoje (apie 90 %) suformuoti atsitraukiančio ledo skydo (Dundulis 1997). Natūraliai suformuotų gruntų sankloda Lietuvos teritorijoje – tai kvartero nuogulos.

Gruntai gali būti sąlygiškai skirstomi į stiprius ir silpnus, nes tai priklauso ne tik nuo jį sudarančio grunto, bet ir nuo pastato kons-trukcijos jautrumo nevienodiems pamatų nuosėdžiams. Tai reiškia, kad tas pats gruntas, tinkantis natūraliu pagrindu vienam pastatui, netinka natūraliu pagrindu kitam. Nepaisant to, gruntai dažniausiai skirstomi į stiprius ir silpnus, o ar jie tinka būti natūraliu pagrindu, sprendžiama iš pagrindo skaičiavimo rezultatų. Gruntų klasifikavi-mas pagal geotechnines savybes pateikiamas standarte LST EN ISo 14688-2. Geotechniniai tyrinėjimai ir bandymai. Gruntų atpažini-mas ir klasifikavimas. 2 dalis. Klasifikavimo principai (ISo 14688-2:2004).

7

Stipriais gruntais vadinami tankūs ir vidutinio tankumo smėliai bei kieti, puskiečiai ir kietai plastiški dulkiai ir moliai. Nerekomen-duojama pagrindu naudoti silpnų gruntų: purių smėlių, minkštai ir takiai plastiškų bei takių dulkių, molių bei durpingų gruntų.

Pagrindinis pagrindų ir pamatų projektavimo tikslas – parinkti pamato tipą ir konstrukciją.

Pamatai gali būti klasifikuojami pagal įvairius požymius – daž-niausiai pagal įrengimo būdą ir metodus, taikomus jų laikomajai galiai skaičiuoti (Šimkus 1984). Pagal tai galėtume išskirti šiuos pa-matų tipus (1.1 pav.):

seklieji pamatai; –gilieji pamatai; –poliniai pamatai. –

Aiškias ribas tarp pamatų tipų ne visada galima išskirti, tačiau dažniausiai pamatas priskiriamas prie vieno ar kito tipo pagal pama-to pado įgilinimo d ir pamato pado pločio b santykį.

Prie sekliųjų pamatų priskiriama pamatai, kurių 2.db < Šio tipo

pamatai apkrovą pagrindui perduoda padu. Prie giliųjų pamatų priski-riami pamatai, kurių 2 5d

b≤ ≤ . Šių pamatų laikomoji galia susideda iš dviejų dedamųjų: laikomosios galios padu ir laikomosios galios

1.1 pav. Pamatų tipai: a – seklusis pamatas; b – gilusis pamatas; c – polinis pamatas

8

šoniniu paviršiumi. Išskirtinis giliojo pamato požymis yra jo standu-mas. Laikoma, kad giliojo pamato konstrukcija standi ir nuo lenkimo momento ir horizontaliųjų apkrovų poveikio nekeičia savo formos. Prie polinių pamatų priskiriami pamatai, kurių svarbiausio elemento polio ilgio ir skerspjūvio mažesniojo matmens santykis 5.d

b > Polis yra riboto standumo konstrukcija, kuri, veikiama lenkimo momento ir horizontalių jėgų, deformuojasi keisdama savo formą.

optimalus pamatas parenkamas atsižvelgiant į:techninius reikalavimus; –ekonominius reikalavimus; –gamtosauginius reikalavimus. –

Projektuojant pagrindus ir pamatus remiamasi šiais principais:projektuojama pagal ribinius būvius; –vertinamas bendras pastato ar statinio konstrukcijos, suside- –dančios iš antžeminės dalies, pamato ir pagrindo, darbas.

Pagrindų ir pamatų projektavimą sudaro dvi dalys:1. Pamatų tipo ir matmenų parinkimo (geotechninis projekta-

vimas).2. Pamato kaip konstrukcijos projektavimo (medžiagos ir arma-

vimo parinkimas).Šiame leidinyje nagrinėjami geotechninio projektavimo aspek-

tai. Parenkant pamato tipą ir matmenis būtina įvertinti:inžinerines geologines sąlygas; –konstrukcines ir eksploatacines sąlygas; –sezoninio įšalo gylį; –pamatų įrengimo sąlygas. –

1.2. Pagrindo inžinerinių geologinių sąlygų vertinimas

Inžinerinę geologinę situaciją galima apibūdinti viena iš keturių sluoksniuoto grunto schemų (1.2 pav.). Šiose schemose visi grunto sluoksniai skirstomi į 1 – stiprius ir 2 – silpnus.

9

Silpniems gruntams priskiriami gruntai, kurie negali būti pa-tikimu projektuojamo pastato pamatų pagrindu. Jeigu juos naudo-tume laikančiuoju pagrindo sluoksniu, tai deformacijos gali viršyti leistinas, o pagrindo laikomoji galia gali būti nepakankama perimti veikiančias apkrovas.

a schema (1.2 pav.). Pagrindas sudarytas iš stiprių gruntų sluoksnių, kurių savybės gali kiek skirtis. Šiuo atveju galima mini-maliai įgilinti pamato padą, priklausomai nuo kitų projektavimo rei-kalavimų (pvz., konstrukcinių reikalavimų, įšalo gylio ir kt.). Kar-tais pagrindu gali būti pasirenkamas kiek giliau slūgsantis, geresnių savybių gruntas. Esant tokiam pagrindui dažniausia veiksminga pro-jektuoti sekliuosius pamatus, bet kai apkrovos yra didelės, galima rinktis polinių bei giliųjų pamatų variantą.

B schema. Šiuo atveju pamatų įgilinimas nepriklauso nuo grunto savybių. Jis pagrindui parenkamas pagal gruntų kilsnumą ir konstrukcinius pastato bei pamato reikalavimus. Tokioje situacijo-je dažnai tenka stiprinti antžemines konstrukcijas, imtis priemonių, mažinančių nuosėdžių skirtumo įtaką antžeminėms konstrukcijoms. Kai yra toks pagrindas, gali būti pasirenkamas polinių bei giliųjų pamatų variantas ar daromas ištisinis pamatas po visu pastatu.

1.2 pav. Sluoksnių išdėstymo schemos: 1 – stiprus gruntas; 2 – silpnas gruntas

10

C schema. Pamatų tipo pasirinkimas priklausys nuo silpnojo sluoksnio storio. Jeigu jis nėra didelis, dažniausia tikslinga pasiekti stiprų gruntą, kuris būtų pamatų pagrindu. Jeigu silpnojo sluoksnio storis didelis, pamatus reikėtų projektuoti pagal B schemos reko-mendacijas.

D schema. Pamatų tipo pasirinkimas priklausys nuo sluoksnių storio:

kai viršutinio stipraus grunto sluoksnis pakankamas, jis gali –būti apkrovą paskirstančia pagalve. Jei reikia, papildomai gali būti sustiprintas silpnojo sluoksnio gruntas; į stiprų apatinį grunto sluoksnį atremti polinius arba giliuo- –sius pamatus.

1.3. konstrukcinių ir eksploatacinių sąlygų vertinimas

Mažiausias konstrukcinis pamato gylis – 0,50 m žemiau supla-kiruoto žemės paviršiaus. Jeigu pastate yra rūsys ar įgilintos komu-nikacijos, tai prie jų esančių sienų ar kolonų pamatai turi būti įgilinti 0,20–0,50 m žemiau jų pado. Kai pastate yra technologiniai įrengi-niai ant atskirų pamatų, greta esančių kolonų ar sienų pamatų padas turi būti įgilintas ne mažiau kaip įrengimų pamatų.

Pamato gylis priklauso ir nuo jo konstrukcinio aukščio bei pasta-to ar statinio konstrukcijos. Norint padidinti bokštų pamatų masę, jų pamatai įgilinami daugiau. Jautrių nevienodiems nuosėdžiams kons-trukcijų pamatų padas įrengiamas giliau, kad sumažėtų pamatų nuo-sėdžiai. Priklausomai nuo pamato tipo, pamato padas turi būti įgilintas ne mažiau kaip 0,1–1,0 m į pagrindu parinktą grunto sluoksnį.

1.4. Sezoninio įšalo vertinimas

Įšalas pamatų pagrindui nepakenks ir pamatų neiškilos, jei:gruntas nejautrus šalčiui; –pamato padas yra žemiau įšalo; –nuo įšalo jį apsaugo termoizoliacija. –

11

Renkant pamato pado įgilinimą, būtina atsižvelgti į pagrindo grunto jautrumą šalčio poveikiui. Pagal šį požymį gruntai skirstomi į kilsnius ir nekilsnius.

Prie kilsniųjų gruntų priskiriami dulkiai ir moliai, dulkingi bei smulkūs smėliai, jeigu pamato padas bus įrengtas kapiliarinio priso-tinimo zonoje. Uoliniai, labai rupūs gruntai su smėlio ar stambesniu užpildu, žvyrai, rupūs bei vidutinio rupumo smėliai yra nekilsnūs gruntai. Kai yra tokie gruntai, pamato gylis nepriklauso nuo sezo-ninio įšalo gylio. Nustačius, kokie gruntai bus pamatų pagrindas, pagal 1.1 lentelę randamas minimalus pamatų įgilinimas pagal kils-numo sąlygą.1.1 lentelė. Minimalus pamato įgilinimas, priklausomai nuo pagrindo grunto kilsnumo (Справочник проектировщика 1985)

GruntasPamato gylis, kai požeminio vandens lygis dW, m

dW < df + 2 dW > df + 2

Smulkūs ir dulkingi smėliai

Ne mažiau kaip skaičiuojamasis sezoninio įšalo gylis df

Molingi smėliai (priesmėliai)

Ne mažiau kaip skaičiuojamasis

sezoninio įšalo gylis df

Nepriklauso nuo sezoninio įšalo gylio

Smėlingi moliai (priemoliai), moliai, labai rupūs gruntai su molio užpildu

* IL ≥ 0,25

Ne mažiau kaip skaičiuojamasis sezoninio įšalo

gylis df

Ne mažiau kaip skaičiuojamasis sezoninio įšalo

gylis df

Smėlingi moliai (priemoliai), moliai, labai rupūs gruntai su molio užpildu

* IL < 0,25

Ne mažiau kaip skaičiuojamasis

sezoninio įšalo gylis df

Ne mažiau kaip 0,5df skaičiuojamojo sezoninio įšalo gylio

*IL – takumo rodiklis.

12

Sezoninio įšalo gylį galima skaičiuoti pagal daugiamečius tem-peratūros matavimo duomenis. Jis lygus (Šimkus 1984): f n fnd k d= , (1.1)

čia: nk – temperatūrinis koeficientas; fnd – norminis sezoninio įšalo gylis.

Temperatūrinis koeficientas įvertina pastato ar statinio tempe-ratūrinį režimą ir jo įtaką įšalo gyliui išorinių sienų ar kolonų pama-tams. Šio koeficiento reikšmės pateiktos 1.2 lentelėje. Jos tinka pa-matams, kurių pado kraštas išsikišęs už išorinio sienos paviršiaus ne daugiau kaip 0,5 m. Kai pamato kraštas yra išsikišęs ne mažiau kaip 1,5 m, temperatūrinis koeficientas, pateiktas 1.2 lentelėje, didinamas 0,1 dydžiu. Tarpinės reikšmės gaunamos tiesiškai interpoliuojant tarp pirmiau minėtų ribinių reikšmių. Skaičiuojamosios temperatū-ros tarpinėms reikšmėms temperatūrinis koeficientas iš 1.2 lentelės imamas gretimas mažesnis. Nešildomų pastatų išoriniams ir vidi-niams pamatams temperatūrinis koeficientas imamas 1,1.

1.2 lentelė. Temperatūrinio koeficiento reikšmės

Grindų konstrukcija

Koeficientas kn, kai skaičiuojamoji temperatūra patalpose prie išorinių sienų

ar kolonų pamatų, °c–5 0 5 10 15 ≥20

Pastatai be rūsio, grindys ant grunto 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

Pastatai su rūsiu ar techniniu pogrindžiu 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4

Norminis sezoninio įšalo gylis nustatomas pagal daugiamečių matavimų duomenis. Kai tokių duomenų nėra, norminį sezoninio įšalo gylį galima apskaičiuoti taip:

0fn md d t= ∑ , (1.2)

čia 0d – įšalo gylis, m, kai 1;m mt t=∑ ∑ – žiemos mėnesių viduti-nių neigiamų temperatūrų absoliutinių reikšmių suma.

13

Įšalo gylis d0 priklauso nuo grunto ir yra lygus:0,23 m – molių ir priemolių; –0,28 m – priesmėlių, dulkių ir smulkių smėlių; –0,30 m – vidutinio rupumo ir rupiųjų bei žvyringų smėlių. –

Esant sluoksniuotiems gruntams, įšalo gylis lygus svertiniam įšalo gylių vidurkiui visame sezoninio įšalo gylyje. Jis randamas pri-artėjimo būdu.

žiemos mėnesių vidutinių neigiamų temperatūrų absoliutinių reikšmių suma pateikiama respublikinėse statybos normose (RSN 156-94. Statybinė klimatologija). Duomenys, kurių reikia žiemos mėnesių vidutinių neigiamų temperatūrų absoliutinių reikšmių su-mai apskaičiuoti, pateikti 1.3 lentelėje. Lietuvoje ji kinta nuo 8,4 iki 19,2.

1.3 lentelė. Vidutinė mėnesinė oro temperatūra (°C) pagal RSN 156-94 2.1 lentelę

stotisMėnesiai

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Biržai –5,7 –5,2 –1,2 5,5 12,1 15,7 16,7 15,9 11,4 6,7 1,5 –3,2

dotnuva –5,4 –4,7 –0,8 5,6 12,3 15,8 17,0 16,4 11,8 6,9 1,7 –2,5Dūkštas –6,8 –5,9 –1,9 5,2 12,1 15,5 16,8 15,9 11,2 6,2 0,9 –3,8kaunas,

agro –5,0 –4,1 –0,3 6,0 12,8 16,2 17,4 16,7 12,3 7,3 2,2 –2,1

kaunas, Noreikiškės

–5,2 –4,3 –0,4 5,8 12,4 15,8 16,9 16,4 11,9 7,1 1,8 –2,3

Kybartai –4,4 –3,7 0,2 6,2 12,4 15,4 16,9 16,5 12,4 7,8 2,5 –1,9Klaipėda,

jūrinė–2,8 –2,6 0,3 5,0 10,6 14,3 16,6 16,8 13,3 9,0 3,9 –0,1

laukuva –5,3 –4,7 –1,2 4,8 11,3 14,9 16,1 15,5 11,2 6,7 1,4 –2,8lazdijai –5,5 –4,7 –0,5 6,1 12,4 15,6 16,6 16,2 12,0 7,4 1,9 –2,7

nida –3,2 –2,9 –0,1 4,9 11,0 15,3 17,2 17,3 13,7 9,2 3,9 –0,1Panevėžys –5,3 –4,7 –0,6 5,6 12,3 15,7 17,1 16,2 11,7 6,9 1,9 –2,9raseiniai –5,4 –4,7 –1,0 5,3 11,7 15,2 16,4 15,8 11,5 6,8 1,6 –2,8Šiauliai –5,1 –4,7 –1,0 5,2 11,8 15,5 16,7 16,1 11,7 7,0 1,8 –2,6Šilutė –3,8 –3,3 0,3 5,7 11,7 15,3 16,7 16,3 12,4 8,0 2,9 –1,1Telšiai –4,7 –4,4 –0,9 4,8 11,2 14,9 16,4 15,7 11,5 7,0 1,7 –2,3

Ukmergė –5,7 –4,8 –0,8 5,9 12,5 15,7 16,8 16,2 11,8 7,0 1,8 –2,8

14

1.3 lentelės pabaiga

stotisMėnesiai

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12utena –6,0 –5,2 –1,2 5,5 12,2 15,6 16,8 15,9 11,4 6,6 1,4 –3,2Varėna –5,8 –4,6 –0,7 6,0 12,3 15,7 16,9 16,2 11,7 6,8 1,9 –2,8

Vėžaičiai –4,0 –3,7 –0,4 5,1 11,3 14,9 16,3 15,9 11,9 7,6 2,5 –1,5Vilnius, cams

–6,4 –5,2 –0,9 5,5 12,3 15,6 16,7 16,0 11,3 6,3 0,9 –3,2

Vilnius, miestas

–5,5 –4,5 –0,1 6,4 13,3 16,7 18,0 17,0 12,3 7,2 1,9 –2,2

Vilnius, užmiestis

–6,1 –4,8 –0,6 5,7 12,5 15,8 16,9 16,3 11,6 6,6 1,2 –2,9

1.5. Pamatų įrengimo sąlygų vertinimas

Pamatų tipą reikia parinkti tokį, kad suprojektuotus pamatus būtų galima įrengti konkrečiomis sąlygomis racionaliai naudojant darbo jėgą, medžiagas ir mechanizmus (Šimkus, Furmonavičius 1989). Ne visada pasirinktas pamatų tipas tinkamas technologiniu požiūriu. Pamatų įrengimo technologija ir darbų organizavimas ak-tualu, kai pamatai įrengiami mieste, greta esančių pastatų. Kai naujo pastato pamatai turi būti įgilinti giliau negu esamo pastato pamatų, reikia numatyti tokias priemones ir pamatų įrengimo technologijas, kad būtų užtikrintas esamo pastato ir jo pagrindo stabilumas. Tinka-mos pamatų įrengimo technologijos pasirinkimas ypač svarbus, kai darbai vyksta senamiesčiuose, renovuojant senų pastatų pamatus ar įrengiant pamatus greta jų.

Didelę įtaką pamato tipo ir įrengimo technologijos pasirinki-mui turi gruntinio vandens lygis.

1.6. Pagrindų ribiniai būviai

Pagrindai ir pamatai projektuojami pagal du ribinius būvius (LST EN 1997–1:2004):

saugos ribinį būvį; –tinkamumo ribinį būvį. –

15

Tikrinant saugos ribinį būvį turi būti patikrinta:statinių arba pagrindo pusiausvyros netekimas, vertinant pa- –grindą ir konstrukciją kaip standų kūną, kuriame konstrukci-nių medžiagų ir pagrindo stipris yra nereikšmingas atsparu-mui užtikrinti (EQU);konstrukcijos ar jos elementų, įskaitant pamatus, polius ar –rūsio sienas, vidinis suirimas arba pernelyg didelės deforma-cijos, kurioms medžiagos stipris yra reikšmingas atsparumui užtikrinti (STR);pagrindo suirimas ar pernelyg didelės deformacijos, kai –grunto ar uolienos stipris yra reikšmingas atsparumui užti-krinti (GEo);konstrukcijos ar pagrindo pusiausvyros netekimas dėl plū- –drumo veikiant vandens slėgiui ar kitokiems vertikaliems poveikiams (UPL);hidraulinis kilimas, vidinė erozija ir sunkimasis grunte vei- –kiant hidrauliniams nuolydžiams (HyD).

Tikrinant ribinį statinio pusiausvyros būvį ar vertinant visu-minius statinio ar pagrindo poslinkius (EQU), turi būti tenkinama sąlyga:

; ;dst d stb d dE E T≤ + , (1.3)

čia: ;dst dE – destabilizuojančių poveikių efektų projektinė vertė;

;stb dE – stabilizuojančių poveikių efektų projektinė vertė; dT – trin-ties jėgų projektinė vertė.

Tikrinant saugos ribinį būvį dėl suirimo ar pernelyg didelių de-formacijų (STR ir GEo) turi būti tikrinama sąlyga:

d dE R≤ , (1.4)

čia: dE – poveikių efekto projektinė vertė; dR – atsparumo projek-tinė vertė.

16

Plūdrumas (UPL) tikrinamas lyginant, ar destabilizuojančių nuolatinių ir kintamųjų vertikalių poveikių derinio projektinė vertė

;( )dst dV yra mažesnė ar lygi stabilizuojančių nuolatinių vertikalių

poveikių projektinės vertės ;( )stb dG ir papildomos atsparumo plū-drumui projektinės vertės ( )dR sumai:

; ; .dst d stb d dV G R≤ + (1.5)

Svarstant galimybę susidaryti ribiniam saugos būviui dėl iškė-limo, veikiant sunkimuisi (HyD) visuose geologiniuose pjūviuose, kuriuose gali atsirasti ribinis saugos būvis, turi būti tikrinama viena iš dviejų sąlygų. Pirmoji – tikrinama, ar destabilizuojanti porinio van-dens slėgio projektinė vertė ;( )dst du geologinio pjūvio apačios ly-gyje neviršija stabilizuojančių suminių vertikaliųjų įtempių ;( )stb dσ projektinės vertės tame pačiame geologinio pjūvio apačios lygyje. Antroji – tikrinama, ar destabilizuojančių vandens sunkimosi jėgų grunte ;( )dst dS projektinė vertė neviršija stabilizuojančių vertikalių poveikių ;( )stb dG projektinės vertės geologinio pjūvio apačioje:

; ;dst d stb du ≤ σ , (1.6)

; ;dst d stb dS G≤ . (1.7)

Tikrinant tinkamumo ribinius būvius pagrinde, antžeminėje statinio dalyje, jo elemente ar mazge reikia užtikrinti, kad:

d dE c≤ , (1.8)

čia: dE – poveikių efekto projektinė vertė; dc – poveikių efekto ribinė projektinė vertė. Poveikio efektų pavyzdžiai: atskiro pamato nusėdimas, vidutinis pastato nusėdimas, gretimų kolonų ar sienų pa-matų santykinis nusėdimų skirtumas, pamato arba pastato posvyris ir t. t.

17

Nagrinėjant tinkamumo ribinius būvius dalinių koeficientų ver-tės imamos lygios 1,0. Tačiau jei eksploatuojant konstrukcijas kinta geotechninės sąlygos, tai grunto charakteristinės pagrindo savybių vertės taip pat turi kisti laikui bėgant.

Vieno atskiro pamato (kolonos, sienos, kamino, tilto atramos ir kt.) nusėdimas gali būti skaičiuojamas įvairiais metodais. Šių skai-čiavimų rezultatai yra pradiniai duomenys kitoms pagrindo ir pasta-to bendroms deformacijoms skaičiuoti.

Vidutinis pastato nusėdimas skaičiuojamas remiantis ne mažiau kaip trijų tipiškų pamatų, išskirtų pagal pagrindo gruntų sluoksnia-vimąsi ir savybes, apkrovų didumą ir pobūdį, pamato tipą, jo pado didumą ir formą, nuosėdžius:

1 1 2 2 3 3

1 2 3,n n

mn

s A s A s A s AsA A A A

+ + + ⋅⋅ ⋅ +=

+ + + ⋅ ⋅ ⋅ (1.9)

čia 1 2, , ns s s – vieno atskiro pamato nuosėdžiai; 1 2, , nA A A – tų pa-matų pado plotai.

Pastato vidutinį nuosėdį reikia žinoti vertinant pagrindo ir pas-tato bendras deformacijas technologiniu, architektūriniu bei esteti-niu požiūriu. Jeigu skaičiuojamasis vidutinis nuosėdis didesnis kaip 8 cm, tai pamatai turi būti statomi dydžiu ms aukščiau jų projektinės padėties.

Gretimų pamatų santykinis nuosėdžių skirtumas

1 2s ss

l l−∆

= , (1.10)

čia: 1 2,s s – gretimų pamatų nuosėdžiai; l – atstumas tarp pamatų ašių.

Tai pagrindo ir pastato bendrų deformacijų nevienodumo rodi-klis. Kai gretimų kolonų ar sienų pamatai nusėda labai nevienodai, pastato konstrukcijos keičia savo padėtį ir geometrinę formą, jose atsiranda papildomų įrąžų ir deformacijų.

18

Dėl necentrinės apkrovos, gretimų pamatų įtakos, pagrindo gruntų nevienalytiškumo ir kitų priežasčių pamatas arba standus pastatas gali pasvirti kampu Q. Skaičiuojant aukštų pastatų, kaminų, vandentiekio bokštų ir kitų statinių pastovumą labai svarbu žinoti, koks jų posvyris. Kai pagrindą sudaro vienalytis arba horizontaliai sluoksniuotas gruntas, posvyris i = tgQ dėl necentrinės apkrovos gali būti skaičiuojamas taikant tiesiškai deformuojamo puserdvio teoriją (Šimkus 1984).

Stačiakampio pamato posvyris ilgosios pado kraštinės l lin-kme:

2

38(1 ) l xo

lk Mi

E l− ν

= ⋅ , (1.11)

trumposios pado kraštinės b linkme:

2

3

8(1 ) b yob

k Mi

E b− ν

= ⋅ , (1.12)

apskritojo pamato, kurio pado spindulys r,

2

33(1 )4

or

MiE r

− ν= ⋅ , (1.13)

čia: ,xoM yoM – lenkimo momentai pamato pado lygyje x bei y ašių atžvilgiu imami didžiausi iš visų pagrindinio apkrovų derinių apkrovimo variantų; lk ir bk – koeficientai, priklausantys nuo pa-mato pado kraštinių santykio, pateikti 1.4 lentelėje; E ir ν – grunto Jungo tamprumo modulis ir skersinių deformacijų (dar vadinamas Puasono) koeficientas. Sluoksniuotam gruntui jų reikšmės imamos neviršijant svertinės vidutinės pagrindo deformacijų zonos.

1.4 lentelė. Koeficientai kl ir kb pamato poskyriui skaičiuoti

KoeficientaiStačiakampio pamato kraštinių santykis η = l/b

1,0 1,4 1,8 2,4 3,2 5,0

kl0,55 0,71 0,83 0,97 1,10 1,44

kb0,50 0,39 0,33 0,25 0,19 0,13

19

Pamato arba viso pastato posvyris i = tgQ gali rastis ir dėl pagrindą sudarančių gruntų nevienalytiškumo, gretimų pamatų įta-kos, dėl skirtingų apkrovų ant grindų ar ant žemės paviršiaus virš pamato iš abiejų jo pusių. Šiais atvejais posvyris skaičiuojamas pagal formulę

1 2s sil−

= , (1.14)

čia: s1, s2 – pamato arba pastato kraštų nuosėdžiai; l – pamato arba pastato ilgis ar plotis.

Apskaičiuotos pamato nuosėdžių ar poskyrių vertės neturi viršyti ribinių, kurias lemia pastato konstrukcija, įrenginių darbo sąlygos, architektūriniai aspektai ir eksploatacinės sąlygos. Defor-macijas reikia taip apriboti, kad dėl nevienodų nuosėdžių pastato konstrukcijų elementuose atsiradusios papildomos įrąžos bei defor-macijos nebūtų pavojingos jų stipriui bei pastovumui. Pramoninio pastato su tiltiniais kranais pamatų nuosėdis turi būti taip apribo-tas, kad krano kelio bėgių nuolydis ir krano sijos posvyris būtų ne didesnis negu nustatytas pagal jo eksploatavimo reikalavimus. Dėl posvyrio pamatams nusėdant nevienodai, liftas gali tapti netinkamas normaliai eksploatuoti.

Pagrindo ir pastato bendros deformacijos neturi gadinti archi-tektūrinės bei estetinės išvaizdos. Ribines pagrindo ir pastato bendrų deformacijų reikšmes nustato antžeminės dalies projektuotojas, atsi-žvelgdamas į pastato konstrukcijos jautrumą nevienodiems pamatų nuosėdžiams ir kitus veiksnius, nuo kurių priklauso normalus pas-tato eksploatavimas. Rekomenduojamos ribinės skaičiuojamosios poveikio efekto reikšmės pateiktos 1.5 lentelėje (Šimkus 1984).

20

1.5 lentelė. Pamato ir pastato bendrų deformacijų ribinės reikšmės

pastatai

Sant

ykin

is

sėdi

mų

skirt

umas

∆s

/l

Posk

yris

i =

tgθ

Vid

utin

is

nuos

ėdis

, cm

Did

žiau

sias

nu

osėd

is, c

m

Pramoniniai ir civiliniai vienaukščiai ir daugiaaukščiai karkasiniai pastatai:

gelžbetoniniai –plieniniai –

0,0020,004

812

pastatai, kuriems nevienodai nusėdus, konstrukcijose neatsiranda papildomų įrąžų 0,006 15

Daugiaaukščiai bekarkasiai pastatai su laikančiosiomis sienomis:

stambiaplokštėmis –stambiablokėmis ir –nearmuoto plytų mūroarmuotomis stambia- –blokėmis, armuoto plytų mūro ar su gelž-betoninėmis juostomis

Kaminai, kai aukštis H:H – ≤ 100100 – < H ≤ 200200 – < H ≤ 300H – > 300

0,0016

0,0020

0,0024

0,005

0,005

0,005

0,0051/2H1/2H1/2H

10

10

15

40302010

21

2. DuoMenyS PaGrinDaMS ir PaMataMS ProJektuoti

2.1. Projektavimo atvejai

Taikant ribinį saugos būvį dėl suirimo, konstrukcijos elemento ar pagrindo dalies perteklinės deformacijos (STR ir GEo) turi būti išnagrinėti trys projektavimo atvejai. Kiekvienas projektavimo atve-jis gali būti aprašytas naudojant dalinių koeficientų grupių derinius. Visi daliniai koeficientai sujungti į grupes, kurių kiekviena turi savo žymenį:

A – daliniai koeficientai, taikomi poveikiams ir poveikių efek-tams;

M – daliniai koeficientai, taikomi grunto rodikliams;R – daliniai koeficientai, taikomi atsparumams.Skaičiuojant turi būti patvirtinta, ar nesusidarys ribiniai saugos

būviai dėl suirimo, ar pernelyg didelės deformacijos taikant kon-krečius kiekvieno projektavimo atvejui skirtus dalinių koeficientų grupių derinius.

Pirmojo projektavimo atvejo deriniai:a) poliams ir inkarams:

1 derinys – : A1 „+“ M1 „+“ R1,2 derinys: A2 „+“ (M1 arba M2) „+“ R4, –

čia „+“ reiškia „derinama su“.

Pirmasis dalinių koeficientų derinys taikomas poveikiams ir grunto stiprio rodikliams, antrasis – poveikiams, pagrindo atsparu-mui, kartais grunto stiprio rodikliams. Antrojo derinio dalinių koefi-cientų grupė M1 naudojama skaičiuojant polių ar inkarų atsparumą, o grupė M2 taikoma skaičiuojant nepalankius poveikius, kai polius veikia neigiamoji trintis ar skersinės apkrovos;

b) sekliesiems pamatams ir kai kuriems giliųjų pamatų tipams (kaip šulininiai ir kesoniniai pamatai):

1 derinys – : A1 „+“ M1 „+“ R1,

22

2 derinys – : A2 „+“ M2 „+“ R1,čia dalinių koeficientų deriniai taikomi poveikiams ir pagrindo sti-prio rodikliams.

Antrasis projektavimo atvejo derinys:A1 „+“ M1 „+“ R2,

čia daliniai koeficientai taikomi poveikiams arba poveikių efektams ir pagrindo atsparumui. Kai analizuojamas šlaito ar pagrindo visu-minis stabilumas, poveikių atstojamosios irimo paviršiuje efekto vertė dauginama iš γF, o kerpamojo atsparumo dalijama iš γR,e.

Trečiasis projektavimo atvejo derinys:A1 arba A2 „+“ M2 „+“ R3,A1 – daliniai koeficientai, taikomi konstrukcijų poveikiams;a2 – daliniai koeficientai, taikomi geotechniniams poveikiams.Čia daliniai koeficientai taikomi konstrukcijų sukeltiems povei-

kiams ir poveikių efektams bei pagrindo stiprio rodikliams. Kai ana-lizuojamas šlaito ar visuminis stabilumas, poveikiai į gruntą (pvz., transporto apkrovos) laikomi geotechniniais ir jiems taikomas A2 dalinių koeficientų derinys.

2.2. apkrovos ir jų deriniai

Apkrovos pagrindams ir pamatams projektuoti imamos iš pas-tato antžeminių konstrukcijų statinių skaičiavimų. Apkrovos turi būti apskaičiuotos pamato viršaus lygyje. Skaičiuoti naudojamos apkrovų skaičiuojamosios ir charakteristinės reikšmės. Apkrovų da-liniai koeficientai pateikti LST EN 1997–1:2004 priede A.

Pagrindai ir pamatai pagal ribinius būvius pagrindiniams ap-krovų deriniams, kai veikia ypatingos apkrovos, skaičiuojami pa-grindiniam ir ypatingam apkrovų deriniui. Turi būti įvertinti šie ap-krovų deriniai:

didžiausia ašinė jėga ir ją atitinkančios lenkimo momentų bei –skersinių jėgų reikšmės;

23

didžiausias lenkimo momentas abiem kryptimis ir jas atitin- –kančių ašinių jėgų ir skersinių jėgų reikšmės;mažiausias lenkimo momentas abiem kryptimis ir jas atitin- –kančių ašinių jėgų ir skersinių jėgų reikšmės;didžiausia skersinė jėga abiem kryptimis ir jas atitinkančių –ašinių jėgų ir lenkimo momentų reikšmės;mažiausia skersinė jėga abiem kryptimis ir jas atitinkančių –ašinių jėgų ir lenkimo momentų reikšmės.

Pagrindinį derinį sudaro nuolatinės ir laikinos ilgalaikės bei trumpalaikės apkrovos. Skaičiuoti naudojamos apkrovų projektinės reikšmės, kurios gaunamos charakteristines reikšmes dauginant iš dalinių koeficientų. Jų reikšmės priklauso nuo projektinio derinio. Dalinių koeficientų poveikiams vertės pateikiamos 2.1 lentelėje.

2.1 lentelė. Daliniai poveikių γF ir jų efektų γE koeficientai pagal EN 1997–1:2004

poveikis Simbolis Apkrovų grupėa1 a2

Nuolatinis Nepalankus

γG

1,35 1,0

Palankus 1,0 1,0

kintamasis Nepalankus γQ

1,5 1,3Palankus 0 0

γG – dalinis nuolatinio poveikio koeficientas;γQ – dalinis kintamojo poveikio koeficientas.

2.3. Projektiniai gruntų savybių rodikliaiPagrindams ir pamatams skaičiuoti ribinių būvių metodu rei-

kalingi gruntų savybių rodikliai. Svarbiausi iš jų yra mechaninių savybių rodikliai: sankabumas c ir vidinės trinties kampas ϕ, kurie rodo pagrindo stiprumą, bei Jungo tamprumo modulis E ir skersinių deformacijų (Puasono) koeficientas ν, kurie rodo pagrindo defor-muojamumą. Be to, reikalingas ir grunto svorio tankis γ.

24

Grunto ir uolienų savybės, kaip geotechninio projektavimo skaičiuojant skaitmeniniai rodikliai, gali būti nustatyti:

bandymais – tiesiogiai; –taikant koreliacines priklausomybes; –gauti remiantis kitais tinkamais duomenimis. –

Bandymais ar kitaip gautos vertės turi būti interpretuojamos atsižvelgiant į ribinį būvį. Skaičiuojant pagrindus ir pamatus nau-dojami projektiniai grunto savybių rodikliai. Jie gaunami charakte-ristines grunto rodiklių vertes padalijus iš grunto patikimumo koe-ficiento. Dalinių koeficientų grunto rodikliams vertės pateikiamos 2.2 lentelėje

2.2 lentelė. Daliniai grunto rodiklių γM koeficientai pagal EN 1997–1:2004

Grunto rodiklis Simbolis Apkrovų grupėm1 m2

Vidinės trinties kampo tangentas γtgϕ'

1,0 1,25

Efektyvioji sankiba γc'1,0 1,25

Kerpamasis stipris nedrenuojant γcu

1,0 1,4

Gniuždomasis stipris nevaržant γqu

1,0 1,4

Vienetinis svoris γγ1,0 1,0

Pastaba: tg ′ϕγ – dalinis koeficientas, taikomas vidinės trinties kampo tangentui:

tgtg d′ϕ

ϕ′ϕ =γ

. (2.1)

Geotechninių rodiklių charakteristinės vertės turi būti parenka-mos pagal išvestines vertes, gautas laboratoriniais ir lauko tyrimais bei patvirtintas turima patirtimi. Geotechninio rodiklio charakte-ristinė vertė turi būti parinkta atidžiai įvertinus jos lemiamą svarbą

25

ribiniam būviui rasti. Nustatant c' ir tgφ' charakteristines vertes, rei-kia numatyti, kad c' kaita yra didesnė, palyginti su tgφ' kaita.

Parenkant geotechninių rodiklių charakteristines vertes, reikia atsižvelgti į:

geologinę ir kitą esminę informaciją, pavyzdžiui, į ankstes- –nių projektų duomenis;išmatuotų savybės verčių įvairovę ir į kitą susijusią informa- –ciją, žinomą iš patirties;laboratorinių ir lauko tyrimų apimtis; –ėminių tipus ir jų kiekį; –pagrindo zonos, lemiančios geotechninio statinio elgseną, –dydį nagrinėjamo ribinio būvio atveju;geotechninio statinio gebėjimą perskirstyti apkrovas nuo sil- –pnesnių pagrindo zonų į stipresnes.

Charakteristinės vertės gali būti apatinės vertės, kurios yra ma-žesnės už labiausiai tikėtinas, arba viršutinės vertės, kurios yra dides-nės už labiausiai tikėtinas. Pagrindo zona, kuri ribinio būvio atveju lemia geotechninio statinio elgseną, paprastai yra daug didesnė negu bandinio ėminys ar zona, veikiama lauko bandymo. Dėl tos priežas-ties lemiamas rodiklis dažnai yra tam tikrų verčių, būdingų pagrindo tūriui, vidurkis. Charakteristinė vertė turėtų būti atidžiai nustatyta pagal šią vidurkių reikšmę. Kai geotechninio statinio elgseną ribinio būvio atveju gali nulemti didžiausioji arba mažiausioji grunto savy-bės vertė, charakteristinė vertė turėtų būti atidžiai parinkta mažiau-siosios arba didžiausiosios grunto savybės vertės zonoje, kuri lemia statinio elgseną. Jeigu taikomi statistiniai metodai, parenkant grunto savybių charakteristines vertes, jie turėtų diferencijuoti vietinių ir regioninių bandinių ėmimą ir turėtų būti galima pritaikyti išanks-tines žinias apie gretinamąsias gruntų savybes. Leidžiama naudotis vietoje sukaupta informacija. Taikant statistinius metodus, charakte-ristinės vertės turi būti parenkamos taip, kad apskaičiuota tikimybė gauti blogesnę reikšmę, galinčią sukelti ribinį būvį, neviršytų 5 %. Naudojantis grunto savybių charakteristinių verčių standartinėmis lentelėmis, vertės turi būti parinktos labai atidžiai.

26

2.4. kursinio projekto sudėtis

Rengiant geotechninį kursinį projektą apkrovos imamos iš pas-tato konstrukcijų statinių skaičiavimų, o duomenis apie gruntą patei-kia dėstytojas kiekvienam studentui individualiai.

Kursinio projekto dalis, skirta pamatams projektuoti, susideda iš teksto ir brėžinių. Rekomenduojamas toks teksto turinys:

1. Projektavimo duomenų apdorojimas ir analizė:a) pastatas, jo konstrukcija;b) pamatų apkrovos, jų deriniai;c) pagrindo inžinerinis vertinimas:

i. geotechninės sąlygos;ii. gruntų savybių vertinimas ir gruntų savybių skaičiuo-

jamieji rodikliai;iii. mažiausias pamato įgilinimas pagal inžinerines geolo-

gines sąlygas ir gruntų kilsnumą;d) pagrindo ir pamato tipo parinkimas.

2. Seklusis pamatas:a) pamato gylio parinkimas;b) sekliųjų pamatų konstravimas;c) preliminari pagrindo laikomoji galia pagal statinio zonda-

vimo duomenis;d) pamato matmenų parinkimas ir pagrindo laikomosios ga-

lios tikrinimas;e) pamato nuosėdžių skaičiavimas.

3. Polinis pamatas:a) polių gylio parinkimas;b) polinio pamato konstravimas;c) polinio pamato pagrindo skaičiavimas pagal laikomosios

galios ribinius būvius:i. polio pagrindo laikomosios galios skaičiavimas;

ii. polio apkrovos tikrinimas;d) pamato nuosėdžių skaičiavimas.

27

4. Gręžtinis pamatas.5. Pamatų palyginimas.6. Išvados.7. Literatūra.

Brėžiniai:1. Sekliojo pamato brėžiniai.2. Polinio pamato brėžiniai.3. Gręžtinio pamato brėžiniai.4. Pamatų išdėstymo planas (plano fragmentas).

28

3. SekliųJų PaMatų ProJektaviMaS

3.1. Sekliųjų pamatų konstrukcijos

Išskiriami šie sekliųjų pamatų tipai:atskiri kolonų pamatai, kai pamatas įrengiamas po kolona; –juostiniai sienų pamatai, kai pamatas įrengiamas po siena; –masyvūs pamatai, kai pamatas įrengiamas po standžiu stati- –niu (pvz., kaminu, vandens bokštu);juostiniai kolonų pamatai, kai pamato juosta įrengiama po –kolonų eile;ištisiniai pamatai, kai pamatų plokštė įrengiama po visu –pastatu.

Seklieji pamatai gali būti monolitiniai arba surenkami. Pamato konstrukcija nusakoma pamato pločiu, ilgiu, aukščiu, pakopų skai-čiumi, ilgiu ir aukščiu.

Kolona su pamatu jungiama inkariniais strypais arba įstatyta į lizdą (3.1 pav.), kuris paprastai vadinamas taure. Siena gali būti jun-giama kaip kolona, bet dažniausiai būna įrengiama ant pamato be jo-kių jungčių. Pamato aukštis priklauso nuo pamato pado matmenų.

3.1 pav. Sekliojo pamato pjūvis, kai kolona įstatoma į taurę

29

Pamatas gali būti:vienpakopis, kai pamato aukštis – Hp ≤ 400 mm;dvipakopis, kai 400 < – Hp < 900 mm;tripakopis, kai – Hp ≥ 900 mm.

Pakopų aukštis – 50 mm kartotinis. Pakopų ilgio ir aukščio san-tykis turi atitikti sąlygą:

2i

i

aH

≤ , (3.1)

čia: ia – pakopos plotis; iH – pakopos aukštis.

Esant didesniam santykiui, pamatas, deformuojantis pagrindui, išlinksta, todėl skaičiuojant įtempius po pamato padu bei įrąžas pa-mate reikia atsižvelgti ir į pamato deformacijas.

Įstatant koloną į taurę, jos gylis ir sienų storis priklauso nuo ko-lonoje veikiančios jėgos ekscentriškumo. Kolonos įtvirtinimo gylis, be kitų reikalavimų, turi būti ne mažesnis už kolonos skerspjūvio di-desnę kraštinę Lk, plius 50 mm. Pamato dugno po kolona mažiausias storis – 200 mm. Mažiausias taurės sienučių storis – 200 mm. Taurės matmenys apačioje turi būti 100 mm, o viršuje 150 mm didesni nei kolonos skerspjūvio.

Įrengiant inkarines detales pamato aukštis priklausys nuo jų in-karavimo ilgio. Apsauginis betono sluoksnis imamas pagal norma-tyvinius gelžbetoninių konstrukcijų reikalavimus.

Pamato pado forma parenkama pagal apkrovos pobūdį. Kai pa-matas apkrautas centriškai ir nėra kitų pamato matmenų ribojančių są-lygų (pvz., šalia pamato tiesiamos komunikacijos, pastato ribos ir kt.), jo padas, efektyviausiai išnaudojantis pagrindo laikomąją galią, daro-mas kvadratinis. Kai pamatas apkrautas ekscentriškai, padas daromas stačiakampis – didesnioji kraštinė lygiagreti su vyraujančio lenkimo momento kryptimi. Nedidelių stačiakampių pamatų pado kraštinių santykis daromas toks pats, kaip kolonų kraštinių santykis:

k

k

LLB B

= . (3.2)

30

Didesniems pamatams tą santykį rekomenduojama imti:kraštinių kolonų pamatams: –

1,4 1,8;LB

= − (3.3)

vidinių kolonų pamatams: –

1,2 1,6.LB

= − (3.4)

Esant labai dideliems ekscentricitetams ir bandant išvengti dvi-ženklės įtempių diagramos arba suvienodinti įtempius po pamato padu, rekomenduojama pamatus daryti nesimetriškus. Pamato ašis pastumiama kolonos ašies atžvilgiu.

Pamato pado matmenys turi būti kartotiniai 100 mm.

3.2. Sekliojo pamato gylio parinkimasPamato pado įgilinimas turi įtakos pagrindo ir pastato bendro-

sioms deformacijoms, pagrindo laikomajai galiai ir pamato kainai. Todėl renkant pamato pado įgilinimą, reikia rasti optimalią jo reikš-mę inžineriniu ir ekonominiu požiūriu.

Renkant pamato pado įgilinimą, būtina atkreipti dėmesį į:laikančiojo sluoksnio padėtį; –įšalo gylį; –požeminio vandens lygį ir problemas, kurių gali atsirasti –įrengiant pamatus žemiau šio lygio;galimas pagrindo deformacijas; –laikančiojo sluoksnio stiprio sumažėjimą dėl vandens tekėji- –mo, klimatinių ar statybos poveikių;molinių gruntų susitraukimo ir brinkimo galimybes dėl se- –zoninių oro permainų ar medžių ir krūmų, galinčių sukelti atitinkamus poslinkius;iškasų poveikį gretimiems pamatams ir statiniams; –numatomus kasinėjimus inžineriniams tinklams; –paplovimo galimybę; –iš statinių sklindančią šilumą ar šaltį; –

31

drėgnio pokyčius dėl sausros ir lietaus periodų padarinių kai- –taus tūrio gruntams sausringose zonose;tirpias medžiagas, pvz., klintis, gipsą, druskas. –

Mažiausias konstrukcinis pamato gylis yra 0,50 m žemiau pro-jektinio žemės paviršiaus lygio, 0,20–0,50 m žemiau rūsio grindų konstrukcijos apačios. Renkant pamatų įgilinimą reikia atkreipti dė-mesį, kad pamatas į laikantįjį sluoksnį turi būti įgilintas 0,10–0,50 m.

Renkant pamato įgilinimą būtina atsižvelgti į grunto po pamato padu jautrumą šalčio poveikiui. Pagal šį požymį gruntai skirstomi į kilsnius ir nekilsnius. Prie kilsnių gruntų priskiriami moliniai gruntai, taip pat dulkingi bei smulkūs smėliai kapiliarinio prisotinimo ruože. Uoliniai, labai rupūs gruntai su smėlio ar stambesniu užpildu, žvyrai, rupūs bei vidutinio rupumo smėliai yra nekilsnūs gruntai. Tokiuose gruntuose pamato gylis nepriklauso nuo sezoninio įšalo gylio. Nu-stačius, kokie gruntai tinka kaip pamatų pagrindas, pagal 1.1 lentelę randamas minimalus pamatų įgilinimas pagal kilsnumo sąlygą.

Šaltis pamatų pagrindui nepakenks ir pamatų neiškilos, jei:gruntas nejautrus šalčiui; –pamato padas yra žemiau įšalo; –nuo įšalo jį apsaugo termoizoliacija. –

Parenkant pamato įgilinimą, reikia atsižvelgti į gruntinio vandens lygį. Nerekomenduojama sekliuosius pamatus įgilinti žemiau gruntinio vandens lygio, nes tai sukels papildomų problemų įrengiant pamatus.

Esant tarpsluoksniniam spūdiniam vandeniui, turi būti paliktas mažai laidaus vandeniui grunto sluoksnis. Jo storis turi būti toks, kad, kasant pamatų duobę, hidrostatinis slėgis nesuardytų žemiau jos dugno likusio vandeniui nelaidaus grunto (3.2 pav.). Turi būti tenkinama sąlyga:

0 0w H hγ ⋅ ≤ γ ⋅ , (3.5)

čia: mγ – vandens svorio tankis; γ – vandeniui nelaidaus grunto svo-rio tankio projektinė reikšmė; 0H – spūdinio vandens stulpo aukš-tis; 0h – vandeniui nelaidaus grunto sluoksnio storis žemiau pamatų duobės dugno.

32

Jei sąlyga netenkinama, sluoksnio storis didinamas arba numa-tomos priemonės požeminio vandens slėgiui sumažinti (toks spren-dimas turi būti ekonomiškai pagrįstas ir patikrintas ekologiniu po-žiūriu).

Kai pamatas įrengiamas žemiau gruntinio vandens lygio, būtina numatyti vandens pažeminimo galimybes ir galimas pažeminimo pasekmes grunto savybėms.

3.3. Sekliojo pamato pagrindo laikomosios galios skaičiavimas

3.3.1. Preliminarių pamatų pado matmenų parinkimas

Pradiniam pamato matmenų parinkimui galima naudoti pagrin-do laikomąją galią, gautą iš statinio zondavimo duomenų.

Pagrindo laikomąją galią pagal statinio zondavimo duomenis galima rasti remiantis tokiomis koreliacinėmis priklausomybėmis (Šimkus, Furmonavičius et al. 1985):moliui:

1 2 0,10 cR k k qA

= ⋅ ⋅ ⋅ , (3.6)

3.2 pav. Spūdinio požeminio vandens įtaka pamato gyliui

33

smėliui:

1 2 0,04 cR k k qA

= ⋅ ⋅ ⋅ , (3.7)

čia: cq – kūginis stipris; 1k – koeficientas, įvertinantis pamatų tipą pagal įgilinimą: sekliųjų pamatų 1k = 1, giliųjų pamatų 1k = 2;

2k – koeficientas, įvertinantis pamatų tipą: juostinių pamatų 2k = 1, atskirtųjų pamatų 2k = 1,3–1,5. Didesnė vertė imama, kai pamato pado forma yra artima kvadratui.

Pagal pateiktas koreliacines priklausomybes galima parinkti apytikslius pamatų matmenis ir toliau juos įvertinant skaičiuoti pa-grindo laikomąją galią.

Pamato pado plotas:

( / )

VAR A

≥ , (3.8)

čia V – vertikali jėga, veikianti pamato pado lygyje.

Skaičiuojant pagal (3.8) lygtį, randamas apytikslis reikalingas pamato pado plotas A. žinant pamato pado kraštinių santykį L/B = η nustatomas pamato plotis, kuris patikslinamas tolesniais skaičia-vimais.

kvadratinio pamato: –

B L A= = , (3.9)

stačiakampio pamato: –

AB =η

, (3.10)

juostinio pamato: –

/B A L= , kai L=1 m. (3.11)

34

3.3.2. Pamatų laikomosios galios tikrinimas

Pasirinkus pamato įgilinimą ir pamato pado matmenis skaičiuo-jama pagrindo laikomoji galia įvertinant pagrindo darbo sąlygas, kai vanduo gali arba negali drenuotis iš grunto po pamatu. Smėlinių gruntų nedrenuojančios sąlygos nenagrinėjamos.

Tikrinant pamato laikomąją galią turi būti tenkinama sąlyga:

d dV R≤ . (3.12)

Ši sąlyga turi būti patikrinta vertinant pirmo projektavimo atve-jo derinius:

1 derinys – : A1 „+“ M1 „+“ R1,2 derinys: A2 „+“ M2 „+“ R1. –

Sekliųjų pamatų apkrovų ir gruntų daliniai koeficientai patekti 2.1 ir 2.2 lentelėse (2.2 ir 2.3 poskyriuose). Pagrindo atsparumo da-liniai koeficientai pateikti 3.1 lentelėje.

3.1 lentelė. Sekliųjų pamatų pagrindo atsparumo daliniai koeficientai γR pagal EN 1997–1:2004

Atsparumas Simbolis Apkrovų grupėr1 r2 R3

Laikomoji galia gniuždant γR;v

1,0 1,4 1,0

Laikomoji galia kerpant γR;h

1,0 1,1 1,0

Čia ,R vγ – pagrindo laikomosios galios vertikaliosios komponentės dalinis koeficientas; ,R hγ – pagrindo laikomosios galios horizonta-liosios komponentės dalinis koeficientas. Daliniai koeficientai R2 ir R3 taikomi tikrinant sekliųjų pamatų visuminį stabilumą.

Pagrindo laikomoji galia nedrenuojančiomis sąlygomis nusta-toma tik moliniams gruntams, smėliams šiomis sąlygomis laikomoji galia neskaičiuojama.

35

Projektinę laikomąją galią galima nustatyti taip:

( 2)d u c c cR A c b s i q′ = π + + , (3.13)

čia: q – grunto arba priekrovos slėgio pamato pado lygyje skaičiuoti-nė vertė; uc – skaičiuojamoji sankabumo nedrenuotomis sąlygomis vertė.

Bedimensiai koeficientai:pamato pado posvyrio koeficientas: –

1 2 / ( 2)cb = − α π + , (3.14)

čia α – kampas tarp pamato pado ir horizontaliosios plokštumos, išreikštas radianais.

Pamato pado formos koeficientas:stačiakampės (skaitiklyje visada įrašomas mažesnysis matmuo):

1 0,2( / )cs B L′ ′= + , (3.15)

apskritimo arba kvadrato:

1,2.cs = (3.16)

Apkrovos posvyrio dėl horizontaliosios apkrovos H, kai H ≤ uA c′ ⋅ :

c1 1 12 u

HiA c

= + − ′

, (3.17)

čia A' – projektinis efektyvusis pamato pado plotas:

A B L′ ′ ′= × , (3.18)

čia B' ir L' – efektyvusis pamato pado plotis ir ilgis (3.3 pav.).

36

Drenuojančiomis sąlygomis tikrinama visų gruntų laikomoji galia. Projektinę laikomąją galią drenuojančiomis sąlygomis galima nustatyti taip:

0,5d c c c c q q q qR A c N b s i q N b s i B N b sγ γ γ′ ′ ′ ′ ′= + + γ , (3.19)

čia: c′ – efektyviosios sankabos projektinė vertė; q′ – efektyviojo grunto slėgio pamato pado lygyje vertė; ′γ – efektyvusis grunto svo-rio tankis žemiau pamato pado.

3.3 pav. Efektyvieji pamato matmenys: ,L dL

d

Me

V= , ,B d

Bd

Me

V=

37

Bedimensiai koeficientai skaičiuojami taip:kai trinties kampas tarp pamato pado ir grunto δ ≥ φ'/2 (šiurkščiam pamato padui):

tg 2tg (45 2) ,qN e ′π ϕγ′= ° + ϕ (3.20)

čia e – matematinė konstanta (kartais dar vadinama Eulerio skai-čiumi arba Neperio konstanta) yra natūralaus logaritmo funkcijos pagrindas;

( 1)ctg ,c qN N γ′= − ϕ (3.21)

2( 1) tg ,qN Nγ ′= − ϕ (3.22)

pamato pado posvyrio:

(1 ) ( tg ),c q q cb b b N ′= − − ⋅ ϕ (3.23)

2(1 tg ) ,qb bγ ′= = − α ⋅ ϕ (3.24)

pamato pado formos:stačiakampės (skaitiklyje visada įrašomas mažesnysis matmuo):

1 ( ) sin ,qs B L′ ′ ′= + ϕ (3.25)

apskritimo arba kvadrato:

1 sin .qs ′= + ϕ (3.26)

stačiakampės (skaitiklyje visada įrašomas mažesnysis matmuo):

1 0,3( ),s B Lγ ′ ′= − (3.27)

apskritimo arba kvadrato: 0,7sγ = , (3.28)

38

stačiakampės, apskritimo arba kvadrato:

( 1) ( 1),c q q qs s N N= ⋅ − − (3.29)

apkrovos posvyrio nuo horizontalios apkrovos Hd:

(1 ) ( tg ),c q q ci i i N ′= − − ⋅ ϕ (3.30)

[1 ( ctg )] ,mqi H V A c′ ′ ′= − + ϕ (3.31)

1[1 ( ctg )] ,mi H V A c +γ ′ ′ ′= − + ϕ (3.32)

kai H veikia B' kryptimi:

[2 ( )] [1 ( )],Bm m L B L B′ ′ ′ ′= = + + (3.33)

kai H veikia L' kryptimi:

[2 ( )] [1 ( )].Lm m L B L B′ ′ ′ ′= = + + (3.34)

Tais atvejais, kai apkrovos horizontaliosios komponentės veiki-mo kryptis sudaro kampą Θ su L' kryptimi, m turi būti apskaičiuota taip:

2 2cos sinL Bm m m mθ= = θ + θ . (3.35)

Apskaičiavus pagrindo ribinę laikomąją galią pagal nedrenuo-jančias ir (arba) drenuojančias sąlygas, turi būti tenkinama (3.12) są-lyga. Jei sąlyga netenkinama, didinami pamato matmenys ir iš naujo skaičiuojama pagrindo laikomoji galia. Jeigu gaunamas per didelis skirtumas tarp dV ir ,dR pamatas suprojektuotas neekonomiškai, pamato matmenys turi būti mažinami.

100 % 5 %d d

d

R VR−

× ≤ . (3.36)

Pamatas ekonomiškas, jeigu (3.36) sąlyga tenkinama.

39

3.4. Sekliojo pamato tikrinimas horizontalių jėgų poveikiui

Kai vertikalios ir horizontalios apkrovų atstojamoji nestatmena pamato padui, reikia patikrinti, ar pamatas nenuslys. Turi būti įvyk-dyta ši sąlyga:

;d d p dH R R≤ + . (3.37)

Vertinant horizontalų poveikį ,dH turi būti įtrauktos ir bet kurių aktyviųjų grunto slėgio jėgų, veikiančių pamatą, projektinės vertės.

dR – projektinis pamato pasipriešinimas horizontalių jėgų poveikiui padu. ;p dR – projektinis pamato pasipriešinimas horizontalių- jėgų poveikiui šoniniu paviršiumi. dR ir ;p dR vertės turėtų būti susietos su laukiamu poslinkiu esant ribinio būvio apkrovoms. Turėtų būti įvertinta likutinė pagrindo laikomoji galia, esant dideliems poslin-kiams. parinktoji ;p dR vertė turi atspindėti numatytą statinio amžių. Vertinant pamatų laikymą pagrinduose su sezoniniais molio gruntų judėjimais, turi būti įvertinta galimybė, kad molis gali atsiknoti nuo vertikalių pamato plokštumų. Turi būti įvertinta galimybė, kad apie pamatą gali būti pašalintas gruntas dėl erozijos ar žmonių veiklos. Pagrindo drenuotomis sąlygomis atsparumo poveikiui skaičiuotinė vertė dR turi būti apskaičiuojama naudojant skaičiuotines grunto sa-vybių vertes arba pagrindo laikomąją galią dalijant iš dalinio koefi-ciento:

tand d dR V ′= δ (3.38)

arba ;( tan )d d k R hR V ′= δ γ , (3.39)

d kV V′ ′= .

nustatant dV ′ turi būti įsitikinta, ar dH ir dV ′ nėra tarpusavyje susieti.

40

Tiesiai ant grunto betonuojamų pamatų trinties kampo dδ skai-čiuotinė vertė gali būti imama lygi to grunto kritinio būvio efek-tyviojo vidinės trinties kampo skaičiuotinei vertei ;cv d′ϕ , o paklotų surenkamųjų pamatų – lygi 2/3 ;cv d′ϕ . Efektyvioji sankiba c' neturi būti įvertinta.

Pagrindo nedrenuotomis sąlygomis atsparumo skaičiuotinė vertė dR turi būti apskaičiuojama tik moliniams gruntams naudo-jant skaičiuotines grunto savybių vertes arba pagrindo laikomąją galią dalijant iš dalinio koeficiento:

;d c u dR A c= (3.40)

arba ; ;( )d c u k R hR A c= γ . (3.41)

Jeigu vanduo ar oras gali patekti tarp pamato pado ir nesidre-nuojančio molio pagrindo, reikia patikrinti tokią sąlygą:

0,4d dR V≤ . (3.42)

Šio reikalavimo galima nepaisyti tik tuomet, kai plyšio tarp pa-mato ir grunto neatsiras dėl nuolatinio siurbimo tose vietose, kur nėra teigiamojo slėgio.

3.5. Sekliojo pamato matmenų tikrinimas pagal ribinį tinkamumo būvį

Tikrinant sekliųjų pamatų ribinį tinkamumo būvį, turi būti ten-kinama (1.8) sąlyga, kurioje kaip poveikio efektas gali būti skai-čiuojamas pamato nuosėdis, gretimų pamatų santykinis nuosėdis ar pamato posvyris. Pamatų nuosėdis gali būti skaičiuojamas įvairiais metodais. Lietuvoje įprasta taikyti sluoksnių sumavimo metodą. Šis metodas taikomas bet kokios formos nedidelių pamatų, kurių pado plotis ar skersmuo ne didesnis nei 10 m, nusėdimui skaičiuoti bet kokiomis geotechninėmis sąlygomis, išskyrus atvejį, kai pagrindo

41

deformacijų ruožuose slūgso gruntas, kurio deformacijų modulis E ≥ 100 MPa. Sumavimo metodu galima skaičiuoti ir didesnių pa-matų, kurių pado plotis ar skersmuo didesni nei 10 m, jeigu pagrindą sudaro gruntai, kurių deformacijų modulis E < 10 MPa.

Pamato nuosėdį skaičiuojant sumavimo metodu, reikia nustaty-ti pagrindo deformacijų ruožo gylį. Tuo tikslu sudaromos dvi grunto įtempių diagramos ašiniame pamato pjūvyje:

įtempių nuo grunto svorio, –papildomų įtempių nuo pamato apkrovos (3.4 pav.). –

3.4 pav. Sekliojo pamato nusėdimo skaičiavimo sumavimo metodu skaičiuojamoji schema

42

Įtempių nuo grunto svorio diagramos ordinatės skaičiuojamos kiekvieno sluoksnio apačioje pagal formulę: ( 1) ,zgn zg n d n nh−σ = σ + γ ⋅ , (3.43)

čia: zgnσ ir ( 1)zg n −σ – įtempiai nuo grunto svorio n ir n – 1 sluoksnio apačioje; ,d nγ – n-tojo sluoksnio grunto skaičiuojamasis svorio tankis;

nh – n-tojo sluoksnio storis.

Smėlingų gruntų svorio tankis po vandeniu imamas atsižvel-giant į vandens atsveriantį poveikį: ,sb wγ = γ − γ (3.44)

čia: γ – grunto svorio tankis; wγ – vandens svorio tankis.

Papildomi įtempiai pamato pado lygyje:

,00 ,0 0 ,d

zp d zgV

dA

′σ = σ − σ = − γ ⋅ (3.45)

čia: Vd,0 – didžiausia iš visų apkrovimo variantų skaičiuojamoji aši-nė jėga pamato pado lygyje; A – pamato pado plotas; γ' – grunto virš pamato pado lygio svorio tankis; d – pamato įgilinimas.

3.5 pav. Papildomų įtempių skaičiavimo schema pagal (3.40) formulę

43

Papildomų įtempių epiūrai sudaryti gruntas po pamatu dali-jamas į 0,2b storio sluoksnelius. Jeigu tame storyje keičiasi defor-macijų modulis ar kitos grunto charakteristikos, tada jis dalijamas į papildomus sluoksnelius (3.4 pav.). Kiekvieno jų apačioje, gylyje iz žemiau pamato pado, skaičiuojami papildomi įtempiai:

0

2 2 21 1 1 1 1 1

2 2 2 2 2 2 2 21 1 1 1

2 ,

( 2 )arcsin ,

( )

zp zp

L B z L B z L BD D z L B L z B z

σ = σπ

+ + + + + +

(3.46)

čia: 2 2 2 2

1 1D L B z= + + . (3.47)

Taip pat papildomi įtempiai gali būti apskaičiuojami taip:

0zp zpkσ = ⋅ σ , (3.48)

čia k – įtempių sklidimo koeficientas, randamas 3.2 lentelėje pa-gal pamato pado kraštinių santykį η = L/B ir taško santykinį gylį ζ = 2z/B.

Skaičiuojant sumavimo metodu, apatinė pagrindo deformacijų ruožo riba pagal pagrindų projektavimo normas yra tame gylyje, ku-riame jau tenkinama sąlyga:

0,2 ,zp zgσ = σ – kai tame gylyje grunto E ≥ 5MPa,0,1 ,zp zgσ = σ – kai tame gylyje ar arti jo grunto E < 5MPa.

Kiekvieno sluoksnelio suspaudimas skaičiuojamas pagal vidu-tinius papildomus įtempius sluoksnelyje:

( 1)( )2

zp i zpi ii

i

HsE

−σ + σ= ⋅ , (3.49)

čia: iH – sluoksnelio storis; iE – sluoksnelio deformacijos modulis; ( 1)zp i −σ ir zpiσ – papildomi grunto įtempiai nuo pastato apkrovos

sluoksnelio viršuje ir apačioje.

44

3.2 lentelė. Įtempių sklidimo koeficientai k pamato nusėdimui skaičiuoti sumavimo metodu

ζ = 2z/B

Stačiakampių pamatų η = L/B Juostinių pamatų η ≥ 101,0 1,4 1,8 2,4 3,2 5,0

0 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,0000,4 0,960 0,972 0,975 0,976 0,977 0,977 0,9770,8 0,800 0,848 0,866 0,875 0,879 0,881 0,8811,2 0,606 0,682 0,717 0,740 0,749 0,754 0,7551,6 0,449 0,532 0,578 0,612 0,630 0,639 0,6422,0 0,336 0,414 0,463 0,505 0,529 0,545 0,5502,4 0,257 0,325 0,374 0,419 0,449 0,470 0,4772,8 0,201 0,260 0,304 0,350 0,383 0,410 0,4203,2 0,160 0,210 0,251 0,294 0,329 0,360 03743,6 0,130 0,173 0,209 0,250 0,285 0,320 0,3374,0 0,108 0,145 0,176 0,214 0,248 0,285 0,3064,4 0,091 0,122 0,150 0,185 0,218 0,256 0,2804,8 0,077 0,105 0,130 0,161 0,192 0,230 0,2585,2 0,066 0,091 0,112 0,141 0,170 0,208 0,2395,6 0,058 0,079 0,099 0,124 0,152 0,189 0,2236,0 0,051 0,070 0,087 0,110 0,136 0,172 0,2086,4 0,045 0,062 0,077 0,098 0,122 0,158 0,1966,8 0,040 0,055 0,069 0,088 0,110 0,144 0,1847,2 0,036 0,049 0,062 0,080 0,100 0,133 0,1757,6 0,032 0,044 0,056 0,072 0,091 0,123 0,1668,0 0,029 0,040 0,051 0,066 0,084 0,113 0,1588,4 0,026 0,037 0,046 0,060 0,077 0,105 0,1508,8 0,024 0,034 0,042 0,055 0,070 0,098 0,1449,2 0,022 0,031 0,039 0,051 0,065 0,091 0,1379,6 0,020 0,028 0,036 0,047 0,060 0,085 0,13210,0 0,019 0,026 0,033 0,044 0,056 0,079 0,12611,0 0,017 0,023 0,029 0,040 0,050 0,071 0,11412,0 0,015 0,020 0,026 0,034 0,044 0,060 0,104

Visas pamato nusėdimas gaunamas susumavus sluoksnelių su-spaudimus per visą pagrindo deformacijų ruožo storį:

1

0,8n

ii

s s=

= ∑ , (3.50)

čia 0,8 – skaičiavimo metodo bedimensis dydis, atsiradęs dėl supa-prastintos skaičiuojamosios schemos.

45

4. Polinių PaMatų ProJektaviMaS

4.1. Polio gylio parinkimas

Poliniai pamatai paprastai yra ekonomiški tada, kai juose yra mažai polių, poliai ilgesni ir apatiniu galu remiasi į stiprų gruntą. Poliai bendram darbui pamate sujungiami rostverku. Su rostverku poliai gali būti jungiami šarnyriškai arba standžiai. Jei poliai su ros-tverku sujungti šarnyriškai, po kolona yra mažiausiai trys poliai. Jei-gu poliai su rostverku sujungti standžiai, gali būti du ar net vienas polis. Tačiau kai rostverkas sujungia vieną ar du polius, pastarieji gali būti ne tik gniuždomi, bet ir lenkiami. Todėl poliai turi būti pa-tikrinti ne tik vertikalios jėgos, bet ir lenkimo momento bei horizon-talios jėgos poveikiui.

Poliai į stiprų gruntą turėtų būti įgilinti:į žvyringus, rupius, vidutinio rupumo smėlius ir į molinius –gruntus, kurių takumo rodiklis IL ≤ 0,1 – ne mažiau kaip 0,5 m;į kitus dispersinius gruntus – ne mažiau kaip 1,0 m. –

Tačiau ne visada galima išskirti stiprų sluoksnį. Jeigu gruntų statinio zondavimo grafike gruntų kūginis stiprumas qc einant gilyn rodo stipresnio ir silpnesnio grunto sluoksnius, polio padą reikia įgi-linti į stipresnį gruntą, kurio kūginis stiprumas ≥5,0–10,0 MPa. Jeigu polio padas atsiremia į silpnesnį gruntą, didžiąją apkrovos dalį polis perima šoniniu paviršiumi, apkrovos dalis, perimama padu nedidelė. Renkant polio ilgį svarbu, kad po polio padu liktų pakankamo storio stipraus grunto sluoksnis. Rekomenduojama, kad po polio padu sti-praus grunto liktų ne mažiau kaip 3–5 d (čia d – polio skersmuo ar kraštinės matmuo).

Esant spūdiniam vandeniui, reikia atkreipti dėmesį, kad įren-giant polius gręžiniuose gali pablogėti grunto prie polio savybės. Todėl jeigu polis atremiamas grunto sluoksnyje su spūdiniu vande-niu, labai svarbu teisingai parinkti polio įrengimo technologiją. Prie-šingu atveju reikėtų pasvarstyti, kas geriau – palikti polio padą virš

46

ar po sluoksniu su spūdiniu vandeniu. Pagal įrengimo technologiją polius galime skirstyti į:

spraustinius, kai į gruntą įspraudžiamas (kalant, įvibruojant, –įsukant, įspaudžiant) iš anksto pagamintas polio kamienas;gręžtinius, kai grunte išgręžiama ar iškasama ertmė, kuri pri- –pildoma betono. Kad neužgriūtų sienutės, gręžiant gali būti naudojamas apsauginis vamzdis, o kasant – molio suspensija;CFA ( – continuous flight auger) vientiso sraigtinio gręžimo ir betonavimo poliai, kai įsigręžus iki reikiamo gylio traukiant grąžtą anga pripildoma betono. Betonas paduodamas per grąžto šerdį;injekciniai poliai, kai į gruntą dideliu slėgiu injektuojamas –cemento ir vandens mišinys, kuris sucementuoja gruntą, su-formuodamas cementgrunčio polį.

Parinkus polio įgilinimą, skerspjūvio matmenis ir įrengimo technologiją turi būti patikrinta sąlyga:

d dF R≤ , (4.1)

čia: dF – projektinė apkrova poliui; dR – polio laikomoji galia.

Sąlyga turi būti tenkinama patikrinus skaičiuojant pagal du de-rinius:

1 derinys: A1 „+“ M1 „+“ R1,2 derinys: A2 „+“ (M1 arba M2) „+“ R4.

4.2. Polio pagrindo laikomosios galios skaičiavimas pagal statinio zondavimo duomenis

Pagal geotechnines aikštelės sąlygas pasirenkamas prelimina-rus polio ilgis, skerspjūvis ir įrengimo technologija.

Centriškai gniuždomo polio pagrindo laikomoji galia susideda iš pagrindo po polio padu laikomosios galios ir pagrindo ties šoniniu polio paviršiumi laikomosios galios.

47

Pagrindo po polio padu laikomoji galia randama taip:

b b bR q A= ⋅ , (4.2)

čia bq – pagrindo po polio padu stiprumas. Jis lygus:

b b cq q= α ⋅ , (4.3)

čia: bα – empirinis koreliacijos koeficientas tarp kūginio stiprumo cq ir pagrindo stiprumo. Jis priklauso nuo grunto tipo ir kūginio sti-

prumo reikšmės (žr. 4.1 lentelė); bA – polio pado skerspjūvio plotas. Pagrindo po padu stiprumas randamas iš statinio zondavimo grafi-ko ir įvertinant grunto tipą. Pagrindo stiprumas imamas mažesnis iš gautųjų:

vidutinio pagrindo stiprumo intervale vieno – d aukščiau ir 4d žemiau polio pado,pagrindo stiprumo po pamato padu, –

čia d – polio pado skersmuo arba skerspjūvio kraštinė.

Pagrindo ties polio šoniniu paviršiumi laikomoji galia:

( )1

n

s si sii

R q A=

= ⋅∑ . (4.4)

Skaičiuojant trinties stiprumas i-tajame sluoksnyje negali vir-šyti ribinės reikšmės:

maxsi siq q≤ . (4.5)

Trinties stiprumas siq ir ribinės reikšmės priklausomai nuo grunto tipo pateiktos 4.1 lentelėje. siA – i-tojo sluoksnio polio šo-ninio paviršiaus plotas.

Kalibruotąsias, apskaičiuotas pagal statinio zondavimo duome-nis, reikšmes gauname įvedę modeliavimo koeficientus mbγ ir ,msγkurių vertės priklauso nuo polių įrengimo (4.2 lentelė):

,b s

c calmb ms

R RR = +γ γ

. (4.6)

48

4.1 lentelė. Empirinių koreliacijos koeficientų reikšmės (Pastatų konstruktoriaus ir statybininko žinynas 2009)

Grunto tipas

Kūginis stipris qc, mpa

αbqsi,

mpa qsi max,mpa

moreninis molis

1–5>5

1,0*0,8* 0,05 ∙ qci

0,200

juostinis molis 1,0 0,035 ∙ qci

0,150

Dulkis 0,6 0,025 ∙ qci0,150

Smėlis 0–10≥25

0,50,5

0,01* ∙ qci0,008* ∙ qci

0,180

*Tarpinės lentelės reikšmės tiesiškai interpoliuojamos.

4.2 lentelė. Modeliavimo koeficientų reikšmės

Polio tipas γmb γms Spraustiniai 1,1 1,1

Spraustiniai gręžtiniai 1,1 1,35Vientiso sraigtinio gręžimo CFA 2,0 1,5

Gręžtiniai 2,0 1,5

Laikomosios galios charakteristinė vertė ,c kR :

,,

3 4( arba )c cal

c kR

R =ξ ξ

, (4.7)

čia 3 4,ξ ξ – vidutinės ir minimaliai apskaičiuotos pagrindo atspa-rumo vertės koreliacijos koeficientai. Vertė gauta remiantis grun-to bandymo rezultatais, nesant polio bandymų statine apkrova. Jie priklauso nuo statinės penetracijos bandymų skaičiaus ir pateikiami 4.3 lentelėje.

49

4.3 lentelė. Charakteristinių verčių, gautų remiantis grunto tyrimo rezultatais (n – ištirtų pjūvių skaičius) pagal EI 1997–1:2004 A priedo A.10 lentelę, koreliacijos koeficientai

ξn

1 2 3 4 5 7 10ξ3

1,40 1,35 1,33 1,31 1,29 1,27 1,25

ξ41,40 1,27 1,23 1,20 1,15 1,12 1,08

Gniuždomojo polio laikomosios galios projektinė vertė:

; ; ;;

c k b k s kc d

t b s

R R RR = = +

γ γ γ. (4.8)

Dalinių koeficientų , ,t b sγ γ γ vertės pateiktos 4.4 lentelėje.

4.4 lentelė. Daliniai koeficientai γR polių pagrindo atsparumui pagal EN 1997–1:2004

Atsparumas Polio tipas SimbolisApkrovų grupė

r1 r2 R3 R4

Polio pado laikomoji

galia

kaltiniaiγb

1,01,1 1,0

1,3gręžtiniai 1,25 1,6

CFA 1,1 1,45Polio

kamieno šoninio

paviršiaus laikomoji

galia gniuždant

kaltiniai

γs1,0 1,1 1,0 1,3

gręžtiniaiCFA

Polio pagrindo suminis

atsparumas gniuždymui

kaltiniai

γt

1,0

1,1 1,0

1,3gręžtiniai 1,15 1,5

CFA 1,1 1,4

Polio laikomoji

galia tempiant

kaltiniai

γs;t1,25 1,15 1,1 1,6gręžtiniai

CFA

50

4.3. Polio pagrindo laikomosios galios skaičiavimas analiziniu metodu

Polių laikomoji galia skaičiuojama darant prielaidą, kad gruntas prie polio gali drenuotis ir nesidrenuoti. Polių, įrengtų nesankabiuo-siuose grunto sluoksniuose, pagrindas tiek po polio padu, tiek prie šoninio polio paviršiaus dirba tik drenuojantis. Daroma prielaida, kad polių, įrengtų sankabiuosiuose gruntuose, pagrindas po polio padu nesidrenuoja, tačiau prie šoninio paviršiaus gali būti vertina-mas esantis nedrenuotomis ir drenuotomis sąlygomis. Prie sankabių priskiriami moliniai gruntai ir dulkiai, prie nesankabių – smėliai.

Polio, įrengto sankabiame grunte, laikomoji galia padu lygi (Lancellotta 1995):

( )b u c vo bR S c N A= + σ , (4.9)

čia: bA – polio pado plotas; voσ – bendrieji vertikalūs įtempiai grun-te polio pado lygyje; cN – pagrindo laikomosios galios koeficientas, kai polio padas įgilintas į laikantį sankabų gruntą daugiau kaip 1,0 m

cN = 9; uc – sankabumas nedrenuotomis sąlygomis; S – polio skers-pjūvio dydžio įtakos koeficientas.

Spraustinių polių:

0,5 12

bSb

+= ≤ , (4.10)

gręžtinių polių:

1,0 12 1,0bSb+

= ≤+

, (4.11)

čia b – polio skersmuo ar skerspjūvio matmuo.

Polio laikomoji galia šoniniu paviršiumi grunto sluoksnyje ne-drenuotomis sąlygomis lygi:

s u sR c A= α ⋅ , (4.12)

čia: sA – polio šoninio paviršiaus plotas sluoksnyje; α – empirinis koeficientas, priklausantis nuo grunto ir polio įrengimo metodo.

51

Gręžtinių polių, įrengiamų normaliai konsoliduotuose gruntuo-se, α = 0,90, perkonsoliduotų gruntų α = 0,35. Srautinio injektavi-mo polių, įrengiamų normaliai konsoliduotuose gruntuose, α = 1,0, perkonsoliduotų gruntų α = 0,45. Spraustinių polių, įrengiamų nor-maliai konsoliduotuose gruntuose, α = 0,95, perkonsoliduotų gruntų α = 0,45.

Polio pagrindo laikomoji galia polio padu smėliuose lygi:

b q vo bR N A′= σ , (4.13)

čia: bA – polio pado plotas; vo′σ – efektyvieji vertikalieji įtempiai grunte polio pado lygyje; qN – pagrindo laikomosios galios koefi-cientas, priklausantis nuo vidinės trinties kampo ir santykinio polio įgilinimo. qN skaičiuoti pasiūlytos įvairios metodikos. Dažniausiai taikoma Berezancevo (1966) pasiūlyta metodika.

φ° 26 30 34 38 40 42 44 46

Nq 19,7 43,2 80 154 220 320 455 688

Laikomoji galia šoniniu polio paviršiumi i-tajame sluoksnyje nedrenuotomis sąlygomis tiek sankabiuosiuose gruntuose, tiek smė-liuose nustatoma taip:

( )si i vi i siR K tg A′= σ δ , (4.14)

čia: iK – šoninio slėgio koeficientas; vi′σ – efektyviųjų vertikaliųjų įtempių vidurkis grunto sluoksnyje; iδ – trinties kampas tarp polio šoninio paviršiaus ir grunto; siA – polio šoninio paviršiaus plotas sluoksnyje.

Siūloma tokia trinties kampo ir vidinės trinties kampo santykio vertė:

molingų gruntų – – 1,0δ=

′ϕ;

betoninių polių šiurkščiu paviršiumi smėliuose – – 1,0δ=

′ϕ;

52

betoninių polių lygiu paviršiumi smėliuose – – 0,8δ=

′ϕ;

metalinių polių smėliuose – – 0,5δ=

′ϕ.

Spraustinių polių normaliai konsoliduotuose molinguose grun-tuose ir smėliuose šoninio slėgio koeficientas:

1 sinK = − ϕ , (4.15)

spraustinių polių perkonsoliduotuose molinguose gruntuose:

(1 sin )K OcR= − ϕ , (4.16)

gręžtinių polių molinguose gruntuose:

sin2

K ϕ= , (4.17)

gręžtinių polių smėliuose:

2(1 sin )3

K − ϕ= , (4.18)

srautinio injektavimo polių smėliuose:

1 sin2

K − ϕ= . (4.19)

Daliniai koeficientai grunto skaičiuotinėms vertėms gauti pa-teikti 2.2 lentelėje.

4.4. neigiama trintis

Polį įrengus giliau durpių ar kitokių labai spūdžių gruntų sluoks-nio ir žemės paviršių apkrovus papildoma apkrova, mineralinio grun-to sluoksnis, esantis aukščiau durpių sluoksnio, joms susispaudus, pasislenka žemyn dydžiu s (4.1 pav.). Dėl trinties tarp grunto ir polio šonų polis spaudžiamas žemyn. Trintis perduoda poliui papildomą apkrovą nuo aukščiau suspaudžiamų gruntų slūgsančių mineralinio grunto sluoksnių svorio. Ši trintis vadinama neigiama trintimi.

53

Neigiama trintis gali rastis, kai grunte yra durpių, dumblo ar kitų spūdžių gruntų tarpsluoksnių ir kai:

žemės paviršius lyginamas užpilant grunto; –šalia polio ar pamato gruntas apkraunamas ilgalaike apkrova; –kai pažeminamas gruntinio vandens lygis, buvęs aukščiau –durpių sluoksnio ir t. t.

Kai spūdaus grunto sluoksnis storesnis kaip 30 cm, skaičiuo-jant polio pagrindo laikomąją galią, reikia įvertinti neigiamą trintį prie polio šonų.

4.1 pav. Neigiama trintis prie polių šonų: 1 – mineralinis gruntas; 2 – durpės

54

Gruntų, esančių aukščiau durpių sluoksnio polio skaičiuojama-jame ilgyje, trinties stiprumas imamas:

kai pripilamo grunto sluoksnis ne storesnis kaip 2,0 m arba –žemės paviršius apkraunamas tam pylimui ekvivalentine ap-krova: piltinio grunto ir durpių sq = 0, mineraliniam gruntui 40 % sq imamos iš 4.1 lentelės su neigiamuoju ženklu;kai pripilamo grunto sluoksnis 2,0–5,0 m arba žemės pavir- –šius apkraunamas, tam pylimui ekvivalentine apkrova: dur-pių sq = –50 kPa, piltiniam ir mineraliniam gruntui imama 40 % 4.1 lentelėje rastosios reikšmės su neigiamu ženklu;kai pripilamo grunto sluoksnis storesnis kaip 5,0 m arba že- –mės paviršius apkraunamas tam pylimui ekvivalentine ap-krova: durpių sq = –50 kPa, piltiniam ir mineraliniam grun-tui imama 4.1 lentelėje rastoji reikšmė su neigiamu ženklu.

Jeigu iki pastato statybos pradžios gruntų, kuriuose įrengtas polio kamienas, konsolidacija dėl papildomos apkrovos yra pasi-baigusi arba grunto nuosėdžiai bus ne didesni kai pusė ribinių, tai galima grunto prie polio šonų trinties ribinį stiprumą imtį teigiamą, nors polio aplinkoje yra durpių tarpsluoksnių. Tačiau ribinis durpių trinties stiprumas turi būti imamas ne didesnis nei 50 kPa.

4.5. Polinio pamato konstravimas

Konstruojant polinį pamatą, parenkamas polių skaičius ir jų iš-dėstymo pamate tvarka, nustatomi rostverko matmenys ir jo apačios gylis nuo žemės paviršiaus ar grindų lygio ir polių sujungimo su rostverku konstrukcija. Jeigu gruntas po rostverko padu yra kilsnus, padas įgilinamas žemiau įšalo gylio arba imamasi kitų konstrukcinių priemonių, kad rostverkas nebūtų nukeltas nuo polių. Polių skaičius pamate parenkamas toks, kad bet kurio polio apkrova neviršytų po-lio laikomosios galios ir atitiktų (4.1) sąlygą:

d dF R≤ .

55

Poliui perduodama ašinė apkrova ,dF kai poliai pamate verti-kalūs, randama skaičiuojant pagal formules:

centriškai apkrauto polinio pamato: –

,0 /d dF V n= , (4.20)

čia: n – polių skaičius; ,0dV – projektinė vertikali apkrova rostverko apačioje:

,0d d dV V G= + , (4.21)

čia: dG – rostverko ir grunto ant jo pakopų svoris; dV – projektinė vertikali apkrova rostverko viršuje nuo konstrukcijų poveikio;

necentriškai apkrauto polinio pamato (4.2 pav.): –

, ,0,0 , ,0

2 2

1 1

d y id d x id n n

i ii i

M xV M yF

ny x

= =

⋅⋅= ± ±

∑ ∑, (4.22)

čia: ix ir iy – atstumai nuo polinio pamato ašių iki kiekvieno polio ašies; , ,0d xM ir , ,0d yM – projektiniai lenkimo momentai rostverko apačios lygyje pamato ašių x ir y atžvilgiu, skaičiuojami atitinkamai:

, ,0 , ,d x d x d y rM M H h= + ⋅ , (4.23)

, ,0 , ,d y d y d x rM M H h= + ⋅ , (4.24)

čia: ,d xM ir ,d yM – projektiniai lenkimo momentai, veikiantys ros-tverko viršuje pamato ašių x ir y atžvilgiu; ,d xM ir ,d yM – projekti-nės skersinės jėgos, veikiančios rostverko viršuje pamato ašių x ir y atžvilgiu; rh – rostverko aukštis.

Jei netenkinama (4.1) sąlyga, turi būti padidintas polių skaičius arba polio laikomoji galia, pakeičiant polių matmenis arba pasiren-kant kitą polių įrengimo technologiją. Rekomenduojama po vienu rostverku rinktis vienodo ilgio, skersmens ir ta pačia technologija įrengiamus polius.

56

Kai rostverko viršuje veikia dideli lenkimo momentai, krašti-niai poliai gali būti raunami. Rovimo jėga neturi viršyti polio laiko-mosios galios išrovimui. Raunami poliai apkrovą pagrindui perduo-da tik šoniniu paviršiumi, todėl skaičiuojant polio laikomąją galią rovimui vertinama tik trintis tarp grunto ir polio šoninio paviršiaus.

4.6. Polinio pamato nusėdimo skaičiavimas

Polinio pamato nusėdimas skaičiuojamas laikant, kad defor-muojasi tik gruntas, esantis žemiau polių pado, o poliai ir gruntas tarp jų nesideformuoja. Skaičiuojant polinio pamato nuosėdį, laiko-ma, kad poliai ir tarp jų esantis gruntas sudaro standų masyvą, vadi-namą sąlyginiu pamatu, kuris pastato apkrovą perduoda ir paskirsto žemiau polių pado slūgsančiam gruntui. Polinio pamato, pakeisto sąlyginiu masyviu pamatu, nuosėdis dažniausiai skaičiuojamas su-mavimo metodu. Polinio pamato nuosėdžio skaičiavimo šiuo meto-du skaičiuojamoji schema pateikta 4.3 pav. Nuosėdžio skaičiavimo sumavimo metodu eiga aprašyta 3.5 skyriuje.

4.2 pav. Polių išdėstymo skaičiuojamoji schema

57

Sąlyginio pamato pjūvis yra stačiakampis ABCD. Sąlyginio pamato padas yra horizontalioji plokštuma (linija CD), esanti polių pado lygyje. Sąlyginio pamato gylis randamas taip:

sd d l= + , (4.25)

čia: d – rostverko gylis; l – projektinis polio ilgis.

4.3 pav. Polinio pamato nusėdimo skaičiavimo sumavimo metodu skaičiuojamoji schema

58

Sąlyginio pamato pločiui rasti iš taškų K ir L (kraštinių polių išorinių kraštinių ir rostverko apačios susikirtimo taškų) brėžiamos dvi atkarpos KD ir LC, nuo vertikaliosios plokštumos pasvirusios kampu α:

4d′ϕ

α = , (4.26)

čia d′ϕ – grunto vidinės trinties kampas. Jei gruntas sluoksniuotas, vidinės trinties kampas imamas lygus svertiniam vidurkiui visame polio ilgyje:

,1 1 ,2 2 ,

1 2

......

d d d n ndm

n

l l ll l l

′ ′ ′ϕ ⋅ + ϕ ⋅ + + ϕ ⋅′ϕ =

+ + +, (4.27)

čia ,d i′ϕ – atskirų sluoksnių visame polio ilgyje grunto vidinės trin-ties kampo skaičiuojamoji reikšmė; il – grunto prie polio šonų i-tojo sluoksnio storis.

Sąlyginio pamato pado plotis skaičiuojamas taip:

( 1) 2 tgs dmB m a d l ′= − + + ⋅ ⋅ ϕ , (4.28)

čia: m – polių eilių skaičius pamate B kryptimi; a – atstumas tarp polių ašių; d – polio skerspjūvio kraštinė arba skersmuo.

Sąlyginio pamato pado ilgis:

( 1) 2 tgs dmL m a d l ′= − + + ⋅ ⋅ ϕ , (4.29)

čia m – polių eilių skaičius pamate L kryptimi.

Pakankamu tikslumu sąlyginio pamato svoris bus lygus:

, ,s s s d m d pG A d n G= ⋅ ⋅ γ + ⋅ . (4.30)

Sąlyginio pamato pado plotas:

s s sA B L= ⋅ . (4.31)

59

Grunto svertinis vidutinis svorio tankis sluoksniuotam pagrin-dui randamas taip:

,1 1 ,2 2 ,

1 2

......

d d d d n ndm

n

d l l ld l l l

′γ ⋅ + γ ⋅ + γ ⋅ + + γ ⋅γ =

+ + + +. (4.32)

Pagrindo deformacijų zonai nustatyti, kaip ir sekliajam pama-tui, sudaromos dvi grunto įtempių diagramos – nuo grunto svorio

zgσ ir papildomų įtempių nuo pastato apkrovos .zpσ Įtempių nuo grunto svorio diagramos ordinatės skaičiuojamos kiekvieno sluoks-nio apačioje pagal (3.43) formulę. Papildomas įtempis nuo pastato apkrovos sąlyginio pamato pado lygyje 0zpσ skaičiuojamas pagal (3.45) formulę. Joje įrašomi vidutiniai įtempiai sąlyginio pamato pado gylyje sd nuo grunto svorio zgσ pagal (3.43) ir pastato kons-trukcijų apkrovos ,0dV :

,0,0

dd

s

VA

σ = . (4.33)

Pamato nuosėdis skaičiuojamas pamato ašiniame pjūvyje pa-gal didžiausią pagrindui perduodamą vertikalią jėgą, todėl vidutinis įtempis nuo pastato apkrovos ,0dV turi būti įrašomas didžiausias iš visų apkrovos variantų.

60

5. Gręžtinių PaMatų ProJektaviMaS

5.1. Giliųjų pamatų statybos būdai ir konstrukcijos

Įrengiant giliuosius pamatus, svarbiausias uždavinys – prasikas-ti pro paviršiuje esančius silpnesnius, dažniausiai vandeninguosius gruntus ir pamatą atremti į stiprų gruntą. Gilieji pamatai gali būti įrengiami kasant pamatų duobę kartu gramzdinant gelžbetoninius elementus, kurie palaiko gruntą. Taip įrengiami kevaliniai, šulininiai ir kesoniniai pamatai. Kitas būdas, kai kasama pamatų duobė, daro-mas gręžinys ar tranšėja. Kad neužgriūtų, kasant kasinys užpildomas molio suspensija, o gręžinys daromas su apsauginiu vamzdžiu. Taip įrengiami kasiniuose ar gręžiniuose betonuojami pamatai ir sienos. Gręžtiniai pamatai įrengiami ir stipriuose gruntuose, nes dažnai jų įrengimo kaina mažesnė nei sekliųjų pamatų.

Šulininių ir kesoninių pamatų laikomoji galia skaičiuojama kaip sekliųjų pamatų. Skaičiuojant kevalinius, gręžtinius ir kasi-niuose betonuojamus pamatus dažniausiai taikomi giliųjų pamatų skaičiavimo metodai. Lietuvoje labai dažnai projektuojami gręžti-niai pamatai. Jiems skaičiuoti buvo parengtos respublikinės statybos normos RSN 91-85. Gręžtinių pamatų projektavimas.

5.2. vertikalia ašine jėga apkrauto gręžtinio pamato pagrindo skaičiavimas

Čia pateikiama, kaip skaičiuoti vertikalia ašine jėga apkrauto gręžtinio pamato pagrindą pagal ribinius nuosėdžius (5.1 pav.). Pa-matas turi būti suprojektuotas taip, kad jo nuosėdis ir gretimų pa-matų nuosėdžių santykinis skirtumas neviršytų ribinių, nustatytų projektuojamam pastatui:

us s ′≤ , (5.1)

u

s sL L ′

∆ ∆ ≤

, (5.2)

61

čia: s – pamato nuosėdis; us – ribinis pamato nuosėdis; Δs – gretimų pamatų nuosėdžių skirtumas; L – atstumas tarp gretimų pamatų ašių; Δs/L – santykinis gretimų pamatų nuosėdžių skirtumas; (Δs/L) – ri-binis santykinis gretimų pamatų nuosėdžių skirtumas.

Ribiniai pamatų nuosėdžiai turi atitikti (5.5) sąlygą. Ribinė rekomenduojama gretimų pamatų nuosėdžių santykinio skirtumo reikšmė pateikta 1.5 lentelėje arba nurodoma pastato projekte.

Pamatas turi būti suprojektuotas toks, kad slėgis po gręžtinio pamato padu neviršytų pagrindo skaičiuojamojo stiprio:

d fsn

V Fp R

A ′−

= ≤ , (5.3)

5.1 pav. Vertikalia ašine jėga apkrautas gręžtinis pamatas; TL – pamato viršaus lygis; NL – natūraliojo žemės paviršiaus lygis; FL – pamato pado

lygis; CL – skaičiuojamasis pagrindo pavirsius; DL – projektuojamas žemės paviršiaus lygis; b – pamato skersmuo

62

čia: p – slėgis po pamato padu; dV – pamato viršaus lygyje veikianti didžiausia vertikali jėga nuo pastato apkrovų, kai apkrovų patiki-mumo koeficientas fγ = 1, nevertinant pamato svorio; fF – trin-ties jėga prie pamato šonų; A – pamato pado plotas; snR – pagrindo skaičiuojamasis stipris, lygus slėgiui po pamato padu, sukeliančiam n % pamato skersmens didumo nuosėdžius. Skaičius n, nusakantis, kurią dalį % pamato skersmens sudaro jo nuosėdis, randamas pagal formulę:

100 snb

= . (5.4)

Skaičiuojamasis pagrindo stipris parenkamas atsižvelgiant į pa-mato nuosėdžio didumą. Norint užtikrinti pagrindo ir pamato stabi-lumą, ribinis pamato nuosėdis turi būti ne didesnis kaip 3 % pamato skersmens 0,03us b≤ (5.5)

ir 3sn sR R≤ , (5.6)

čia 3sR – pagrindo skaičiuojamasis stipris, kai pamato nuosėdis ly-gus 3 % pamato skersmens.

Skaičiuojamasis pagrindo stipris snR randamas iš koreliacinės priklausomybės grafikų pagal grunto kūginį stiprį cq (5.2 pav.) mo-reninių priesmėlių ir priemolių (5.3 pav.) smėlių. Grunto kūginis stipris cq imamas iš kūgio spraudos tyrimo (CPT) grafiko: vidutinė reikšmė 2b gylyje žemiau pamato pado, kai pagrindą sudaro smėli-niai gruntai ir 1,5b gylyje kai pagrindą sudaro moliniai gruntai. Vi-sais atvejais to paties laikančiojo sluoksnio vidutinė grunto kūginio stiprio cq reikšmė turi būti imama pagal to kūgio spraudos tyrimo (CPT) taško duomenis, kuriame cq yra mažiausias.

63

5.2 pav. Labai smėlingų, labai dulkingų bei smėlingų ar dulkingų moreninių molių pagrindo stiprumo po gręžininio pamato padu grafikas

5.3 pav. Smėlinių gruntų pagrindo stiprumo po gręžininio pamato padu grafikas

64

Gruntų, kuriems nėra sudaryta koreliacinės priklausomybės grafikų, orientacinis skaičiuojamasis pagrindo stipris snR randamas pagal kūgio spraudos tyrimo (CPT) duomenis:molinių gruntų:

0,1sn cR nq≈ , (5.7)

smėlinių gruntų:

0,03sn cR nq≈ , (5.8)

Kai laikantysis sluoksnis išbandytas pamatu, jo modeliu arba įsriegiamu štampu, snR randamas iš ( )

s f pb=

grafiko.

Kai po pamato padu stipraus grunto sluoksnio storis 1h nedide-lis, o giliau slūgso silpnesnis gruntas, imamas redukuotas skaičiuo-jamasis pagrindo stipris:smėlinių gruntų, kai 1h ≤ 2b:

,1 ,2,2 1,

2sn sn

sn snR R

R R hb

−= + (5.9)

molinių gruntų, kai h1 ≤ 1,5b:

,1 ,2,2 1,

1,5sn sn

sn snR R

R R hb

−= + (5.10)

čia: ,1snR – pirmojo viršutinio laikančiojo sluoksnio po pamato padu skaičiuojamasis stipris; ,2snR – antrojo silpnesnio laikančiojo sluoksnio po pamato padu skaičiuojamasis stipris; 1h – pirmojo vir-šutinio laikančiojo sluoksnio po pamato padu storis.

Kai šalia įrengiami du pamatai, tokio dvigubo pamato pagrin-do skaičiuojamasis stipris ,sn dR yra lygus pavienio pamato pagrindo skaičiuojamajam stipriui:

, .sn d snR R= (5.11)

65

Pamato nuosėdis s, kai pagrindą sudaro moreniniai priesmėliai bei priemoliai ir smėliai, lygus:

100 sn

n b psR

⋅ ⋅=

⋅. (5.12)

Kai laikantysis sluoksnis išbandytas pamatu, jo modeliu arba įsriegiamu štampu, žinant slėgį po pamatu p, nuosėdis s surandamas iš ( )s f p

b= grafiko.

Jeigu virš tankių vandeningųjų smėlinių gruntų paliekamas vandeniui nelaidus molinio grunto sluoksnis, pamato nuosėdis ap-skaičiuojamas pagal formulę:

1 2s s s= + , (5.13)

čia: 1s – pamato nuosėdis dėl pirmojo (apsauginio) sluoksnio defor-macijų; 2s – pamato nuosėdis dėl antrojo (apatinio) vandeningojo sluoksnio deformacijų, randamas pagal (5.12) formulę.

1s randamas pagal šią formulę:

11

0,1 oc

ps hq

= , (5.14)

čia: oh – viršutinio (apsauginio) sluoksnio po pamato padu storis; p – slėgis po pamato padu; 1cq – viršutinio (apsauginio) sluoksnio grunto kūginis stipris.

Kai šalia įrengiami du pamatai, tokio dvigubo pamato nuosėdis bus lygus:

1,3 ,ds s= (5.15)

čia s – vieno pamato nuosėdis, randamas pagal šio punkto nuro-dymus.

66

Trinties jėga Ff tarp grunto ir pamato šoninio paviršiaus ran-dama pagal vietinės trinties stiprį, išmatuotą kūgio spraudos tyrimu (CPT):

1

n

f i fii

F b h R=

= π ⋅∑ , (5.16)

čia: fiR – pagrindo prie pamato šonų i-tojo sluoksnio vietinės trin-ties skaičiuojamasis stipris; ih – pagrindo i-tojo sluoksnio storis.

Skaičiuojamasis trinties stipris šoniniame pamato paviršiuje i-tajame sluoksnelyje randamas pagal formulę:

3si

fifR = , (5.17)

čia sif – i-tojo sluoksnio grunto vietinės trinties stipris nustatytas kūgio spraudos tyrimu (CPT).

Pagrindo trinties stipris sif pateikiamas inžinerinių geologinių tyrinėjimų ataskaitoje.

Projektinis pamato gylis dd surandamas pagal šią formulę:

d sd d h= − , (5.18)

čia: d – pamato gylis; sh – pagrindo jautriojo sluoksnio storis, m.

Nešildomų pastatų pamatų bei šildomų pastatų išorinių pamatų pagrindo jautriojo sluoksnio storis turi būti ne mažesnis kaip skai-čiuojamasis sezoninio įšalo gylis fd :

,s fh d≥ (5.19)

šildomų pamatų vidinių ir su rūsiais pastatų pamatų

0,5 .sh m= (5.20)Jei pamato viršus yra giliau pagrindo jautriojo sluoksnio apa-

čios, skaičiuojamasis pamato gylis lygus pamato aukščiui ( dd = H).Jei pamatas paplatinamas, skaičiuojamasis pamato gylis, ap-

skaičiuojant trinties jėgą prie pamato šonų, mažinamas dydžiu, lygiu paplatinimo aukščio rh ir paplatinimo konsolės ( rb – b)/2 sumai.

67

5.3. vertikalia ir horizontalia jėga bei momentu veikiamo gręžtinio pamato pagrindo skaičiavimas

Vertikalia ir horizontalia jėga bei lenkimo momentu veikiamo gręžtinio pamato pagrindas skaičiuojamas pagal ribines deformaci-jas. Šių apkrovų veikiamo gręžtinio pamato posvyris ir horizontalu-sis viršaus poslinkis (5.4 pav.) dėl pagrindo deformacijų turi būti:

i iu≤ , (5.21)

u uu≤ , (5.22)

čia: i – pamato posvyris; u – horizontalusis pamato poslinkis pamato viršaus lygyje; ui – ribinis pamato posvyris; uu – ribinis horizontalu-sis pamato poslinkis pamato viršaus lygyje.

5.4 pav. Vertikalia ir horizontalia jėga bei momentu veikiamas gręžtinis pamatas

68

Pamato viršaus poslinkio i randamas pagal formulę:

o p d

uiz h d

=+ −

. (5.23)

Pamato viršaus poslinkis u surandamas pagal (5.26) arba (5.27) priklausomybę.

Ribiniai posvyriai ui ir poslinkiai uu pateikiami antžeminės pastato dalies projekte. Jie turi neviršyti šių reikšmių

0,05ui ≤ , (5.24)

0,01uu b≤ . (5.25)

Skiriami du pamato viršaus horizontaliojo poslinkio u radimo atvejai:kai o dz d< (pamato posūkio centras yra virš pamato pado),

24 (1,5 ) 1 1p d Qd d d

o dh d

h d FH h duz HC bd− +

= + −

, (5.26)

kai o dz d≥ (sakoma, kad pamatas sukasi apie centrą pamato pado lygyje),

3

3 ( ) 1,5d d d f p

h d

bH h d F hu

C bd

+ − ⋅ π = , (5.27)

čia: oz – pamato posūkio centro gylis nuo skaičiuojamojo pagrin-do paviršiaus; dH – pamatą veikianti projektinė horizontali jėga;

dh – pamatą veikiančios horizontalios jėgos pridėties taško projek-tinis aukštis nuo pagrindo skaičiuojamojo paviršiaus; QF – pamato posūkiui besipriešinančių trinties jėgų atstojamoji; hc – horizonta-lusis pagrindo standumo modulis.

69

Pamato posūkio centro gylis nuo skaičiuojamojo pagrindo pa-viršiaus oz randamas taip:

1

do

d Q

d Q

dz H FH F

=⋅ η −

+−

, (5.28)

čia η – koeficientas, randamas pagal formulę

1,5 0,51,5

d d

d d

h dh d

+η =

+. (5.29)

Pamatą veikiančios projektinės horizontalios jėgos pridėties taško aukštis dh randamas pagal formulę:

d p d mh h d h= − + , (5.30)

čia: ph – pamato aukštis; mh – pamato veikiančios horizontalios jėgos pridėties taško aukščio prieaugis, pakeitus momento poveikį horizontalia jėga, randamas pagal formulę

dm

d

MhH

= . (5.31)

Pamato posūkiui besipriešinančių trinties jėgų atstojamajai QF rasti yra du atvejai:kai ,f dF V<

( ) 1,5

2(1,5 )

d f d fQ

d d

bV F d FF

h d

− ⋅µ ⋅ +π=

+, (5.32)

kai ,f dF V≥

1,5

2(1,5 )

fQ

d d

bFF

h dπ=

+, (5.33)

čia: µ – trinties tarp pamato pado ir grunto koeficientas, moreninių gruntų, priemolių ir priesmėlių µ = 0,35, smėlinių gruntų µ = 0,5, limnoglacialinių molių µ = 0,25.

70

jeigu 0,5( 1)Q dF H≥ η + ⋅ , pamatas nepasvyra ir jo viršus hori-zontaliai nepasislenka.

Horizontalusis pagrindo standumo modulis hc apskaičiuoja-mas pagal formulę:

0,5

0,005s

hR

cb

=⋅

, (5.34)

čia 0,5sR – pagrindo skaičiuojamasis stipris, kai pamato nuosėdis ly-gus 0,5 % pamato skersmens.

Jeigu pagrindas dvisluoksnis, redukuotas horizontalusis stan-dumo modulis hc apskaičiuojamas pagal formulę:

33

2 21 3 3

1

( )1 1hh h

h o

c a h ac cc z a

+ − = + − + , (5.35)

d oa d z= − , (5.36)

čia: 1hc – dvisluoksnio pagrindo viršutinio sluoksnio standumo modu-

lis; 2hc – dvisluoksnio pagrindo apatinio sluoksnio standumo modu-

lis; 2h – pamato įgilinimas į apatinį dvisluoksnio pagrindo sluoksnį.

Lenkimo momentas bet kuriame pamato pjūvyje randamas pa-gal formulę:

22

22( ) (1,5 )(3 ) ,

23d

d d d d o fod

H bM H h z h d z z z R zd z

= + − + − − (5.37)

čia: z – gylis nuo pagrindo skaičiuojamojo paviršiaus, kuriame ieš-komas lenkimo momentas; fR – vidutinis trinties stipris prie pamato šoninio paviršiaus:

ff

d

FR

b d=

π ⋅ ⋅. (5.38)

71

Gylis (nuo pagrindo skaičiuojamojo paviršiaus), kuriame vei-kia didžiausias lenkimo momentas, randamas pagal šią formulę:

22

2

12

2(1,5 )

fod

dm o o

d d

b Rd z

Hz z z z

h d

−

= − −+

. (5.39)

Didžiausias lenkimo momentas randamas mz reikšmę įstačius į (5.37) formulę.

72

literatūra

Dundulis, K. 1997. The Lithuanian Unified Soil clasification System. Vil-nius: Lithuanian Geological society Publ. 86 p.

Lancellotta, R. 1995. Geotechnical Engineering. A. A. Balkema, Rotter-dam/Brookfield. 436 p.

LST EN 1997-1:2004. Eurokodas 7. Geotechninis projektavimas. 1 dalis. Pagrindinės taisyklės. Vilnius, 2004.

LST EN ISo 14688-2. (ISo 14688–2:2004). Geotechniniai tyrinėjimai ir bandymai. Gruntų atpažinimas ir klasifikavimas. 2 dalis. Klasifikavi-mo principai. Vilnius, 2004.

Pastatų konstruktoriaus ir statybininko žinynas. 2009. Sud. J. Gajauskas. Kaunas: Naujasis lankas. 1520 p.

RSN 156-94. Statybinė klimatologija. Respublikinės statybos normos. ofi-cialus leidinys. Vilnius, 1995. 136 p.

RSN 91-85. Respublikinės statybos normos. Gręžtinių pamatų projektavi-mas. Vilnius, 1987.

Šimkus, J.; Furmonavičius, L.; Zykus, J., ir kt. 1985. Monolitiniai grunte betonuojami pamatai. Vilnius: Mokslas. 112 p.

Šimkus, J. 1984. Gruntų mechanika, pagrindai ir pamatai. Vilnius: Mokslas. 271 p.

Šimkus, J.; Furmonavičius, L. 1989. Nauji efektyvūs pamatai. Vilnius. Березанцев, В. Г. 1966. Определение предельного сопротивления

песчаных грунтов под концом сваи с помощью статической пенетрации, Основания, фундаменты и мечаника грунтов 4.

Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооруженияю. 1985. Москва: Стройиздат. 480 с.