MECHANIKA ZEMIN rozpis cvičení (včetně požadovaných dokumentů)

Transkript

1 MECHANIKA ZEMIN rozpis cvičení (včetně požadovaných dokumentů) Pozn.: Směrné normové charakteristiky (tab. 1.1, 1.2, 1.3) noste s sebou na všechna cvičení. 1. Odběr a příprava vzorků. Fyzikálně-indexové vlastnosti. Charakteristiky vzájemného poměru fází v zemině. Příklad 1, 3 (příklad č. 3 si vytiskněte zvlášť podle příslušného n) 2. Klasifikace zemin dle ČSN Základová půda pod plošnými základy a normy ČSN EN ISO Geotechnický průzkuma zkoušení Pojmenování a zatřiďování zemin Část 2 : Zásady pro zatřiďování. Příklad 2 (křivku zrnitosti pro vaše n si vytiskněte zvlášť) Tab.1.1 Směrné normové charakteristiky jemnozrnných zemin - skripta Mechanika zemin (návody do cvičení) str norma ČSN Základová půda pod plošnými základy str. 46,47 Tab. 1.2 Směrné normové charakteristiky písčitých zemin - skripta str norma ČSN str. 48 Tab.1.3 Směrné normové charakteristiky štěrkovitých zemin - skripta str norma ČSN str. 48 Tab. 5 Klasifikace zemin - skripta str. 25 a 26 Tab. 6 Pomocné hodnoty pro dělení minerálních zrn - norma ČSN EN ISO str. 14 Graf 1.1 a 1.2 Trojúhelníkový digram a Diagram plasticity - skripta str. 23 a 24 - norma ČSN str. 42,43,44 Graf 1.3 Diagramy podle normy - norma ČSN EN ISO str. 13 Graf 2 Kriterium namrzavosti - skripta str.30

2 3. Smyková pevnost. Totální a efektivní pevnost. Vrcholové a reziduální parametry. Příklad 4, 5, 6 4. Laboratoř MZ : Zrnitost areometrická metoda a sítování. Konzistenční meze. Vlhkost. Objemová hmotnost. Hustota pevných částic. Proctorova zkouška. Formuláře č.1 až 7 5. Laboratoř MZ : Triaxiální zkouška. Prostá tlaková zkouška. Smyková krabicová zkouška. Edometrická zkouška. Formuláře č.1 až 7 6. Geostatické napětí. Efektivní napětí. Vliv hladiny podzemní vody. Příklad 7 (další příklady budou zadány ve cvičení) 7. Napětí od přitížení. Kontaktní napětí. Poddajný základ. Tuhý základ. Příklad 8, 9 Graf 3.1 a 3.2 Vliv hloubky založení a Vliv nestlačitelné vrstvy - skripta str. 124 a norma ČSN str.57 Graf 4 Napětí pod rohem obdélníka - skripta str norma ČSN str.60 Graf 6 Napětí pod kruhovým základem - skripta str norma ČSN str Sedáni základové půdy. Posouzení na II. Mezní stav. Příklad 10 Graf 3.1 a 3.2 Vliv hloubky založení a Vliv nestlačitelné vrstvy - skripta str. 124 a norma ČSN str.57

3 Graf 5 Napětí pod charakteristickým bodem obdélníka - skripta str norma ČSN str Časový průběh sedání. Příklad 11 Graf 7 Závislost stupně konsolidace na časovém faktoru - skripta str Únosnost základové půdy. Posouzení na I. mezní stav. Příklad 12, 13, 14 Tab.1.1 Směrné normové charakteristiky jemnozrnných zemin - skripta Mechanika zemin (návody do cvičení) str norma ČSN str. 46,47 Tab. 1.2 Směrné normové charakteristiky písčitých zemin - skripta str norma ČSN str. 48 Tab.1.3 Směrné normové charakteristiky štěrkovitých zemin - skripta str norma ČSN str. 48 Tab.3 Hodnoty tabulkové výpočtové únosnosti základových půd Graf 9 Graf pro určení součinitelů únosnosti 11. Stabilita svahů Rodriguez, Petterson. Stabilita svahů pod vodou (příklad bude zadán ve cvičení). Příklad 15,16 Graf 8 Určení středu kritické kružnice a stability svahu dle Rodrigueze - skripta str Zemní tlaky. Příklad 17 Tab.4 hodnoty pasivního zemního tlaku K P 13. Zápočty

4 VUT FAST BRNO, ÚSTAV GEOTECHNIKY, PŘEDMĚT: MECHA IKA ZEMI ROČNÍK: 2 OBOR: VŠEOBECNÝ SEMESTR: LETNÍ PŘÍKLAD č. 1 (fyzikálně indexové vlastnosti) Na neporušeném vzorku zeminy o průměru 120 mm a výšce 30 mm byla vážením zjištěna hmotnost m = ( ,5 * n) g. Po vysušení při 105 o C do stálé hmotnosti byla hmotnost suchého vzorku m d = ( ,5 * n) g. Hustota pevných částic zeminy je ρ s = ( * n) kg/m 3. Vlhkost na mezi tekutosti w L = (30 + 1,4 * n) %. Vlhkost na mezi plasticity w P = (19 + 0,2 * n) %. Stanovte: a) objemovou hmotnost zeminy v přirozeném uložení - ρ b) objemovou hmotnost sušiny - ρ d c) vlhkost zeminy - w d) konzistenční stav zeminy (pomocí stupně konzistence I c ) e) stupeň nasycení - S r f) pórovitost n g) číslo pórovitosti e h) propustnost dle Terzaghiho (použijte křivku zrnitosti č.2 soudržné zeminy z příkladu č.2)

5 VUT FAST BRNO, ÚSTAV GEOTECHNIKY, PŘEDMĚT: MECHA IKA ZEMI ROČNÍK: 2 OBOR: VŠEOBECNÝ SEMESTR: LETNÍ PŘÍKLAD č. 2 (klasifikace zemin) 1) Určete název a symbol soudržné zeminy. Zeminy klasifikujte (určete třídu) podle ČSN Základová půda pod plošnými základy a zjistěte její směrné normové charakteristiky ν [1] γ [kn.m -3 ] E def [MPa] c u [kpa] φ u [ ] Poissonovo číslo objemová tíha deformační modul totální koheze totální úhel vnitřního tření znáte-li : a) křivku zrnitosti zeminy b) vlhkost na mezi tekutosti w L c) vlhkost na mezi plasticity w p d) stupeň nasycení S r e) původní vlhkost zeminy w Dále z křivek zrnitosti orientačně stanovte namrzavost zeminy (viz. Scheibleho kritérium namrzavosti) 2) Určete název a symbol nesoudržné zeminy. Zeminu klasifikujte (určete třídu) podle ČSN Základová půda pod plošnými základy a zjistěte její směrné normové charakteristiky ν [1] γ [kn.m -3 ] E def [MPa] c ef [kpa] φ ef [ ] Poissonovo číslo objemová tíha deformační modul efektivní koheze efektivní úhel vnitřního tření znáte-li : a) křivku zrnitosti b) index relativní ulehlosti I D Křivky zrnitosti volte podle pořadového čísla n. Dále zeminy klasifikujte podle normy ČSN EN ISO Požadované formuláře : Tab Směrné normové charakteristiky jemnozrnných zemin Tab.1.2,1.3 - Směrné normové charakteristiky písčitých a štěrkovitých zemin Graf 1.1,1.2 - Trojúhelníkový diagram a diagram plasticity Graf Diagramy podle normy ČSN EN ISO Graf 2 - Kritérium namrzavosti Tab. 5 - Klasifikace zemin Tab. 6 - Pomocné hodnoty pro dělení minerálních zemin podle normy ČSN EN ISO

6 Tab 1.1 Směrné normové charakteristiky jemnozrnných zemin Konzistence Třída Symbol Charakteristika měkká tuhá pevná tvrdá - - S r >0,8 S r <0,8 S r >0,8 S r <0,8 ν, β, γ kn/m 3 ν=0,35; β=0,62; γ=19,0; E def MPa 5 až až až až 30 vyšetří se zkouškami c u kpa až 80 F1 MG o ϕ u až 15 c ef kpa 4 až 12 8 až až až 24 vyšetří se zkouškami ϕ ef o 26 až 32 ν, β, γ kn/m 3 ν=0,35; β=0,62; γ=19,5; E def MPa 4 až 8 7až až až 25 vyšetří se zkouškami c u kpa až 70 F2 CG o ϕ u až 15 c ef kpa 6 až až až až 26 vyšetří se zkouškami ϕ ef o 24 až 30 ν, β, γ kn/m 3 ν=0,35; β=0,62; γ=18,0; E def MPa 3 až 6 5 až 8 8 až až 15 vyšetří se zkouškami c u kpa až 70 F3 MS o ϕ u až 15 c ef kpa 8 až až až až 28 vyšetří se zkouškami ϕ ef o 24 až 29 ν, β, γ kn/m 3 ν=0,35; β=0,62; γ=18,5; E def MPa 2,5 až 4 4 až 6 5 až 8 8 až 12 vyšetří se zkouškami c u kpa až 80 F4 CS o ϕ u až 14 c ef kpa 10 až až až až 30 vyšetří se zkouškami ϕ ef o 22 až 27 ν, β, γ kn/m 3 ν=0,40; β=0,47; γ=20,0; vyšetří se zkouškami E def MPa 1,5 až 3 3 až 5 5 až 8 7 až až až 20 F5 ML c u kpa až až 90 MI ϕ u o až až 20 c ef kpa 8 až až až až 28 vyšetří se zkouškami ϕ ef o 19 až 23 ν, β, γ kn/m 3 ν=0,40; β=0,47; γ=21,0; vyšetří se zkouškami E def MPa 1,5 až 3 3 až 6 6 až 8 8 až až až 20 F6 CL c u kpa až až 90 CI ϕ u o až až 18 c ef kpa 8 až až až až 28 vyšetří se zkouškami ϕ ef o 17 až 21 ν, β, γ kn/m 3 ν=0,40; β=0,47; γ=21,0; vyšetří se zkouškami MH E def MPa 1 až 3 3 až 5 5 až 7 7 až až až 20 F7 MV c u kpa až až 90 ϕ u o až až 18 ME c ef kpa 4 až 10 8 až až až 24 vyšetří se zkouškami ϕ ef o 15 až 19 ν, β, γ kn/m 3 ν=0,42; β=0,37; γ=20,5; vyšetří se zkouškami CH E def MPa 1 až 2 2 až 4 4 až 6 6 až 8 8 až až 15 F8 CV c u kpa až až 90 ϕ u o až až 16 CE c ef kpa 2 až 8 6 až až až 22 vyšetří se zkouškami o 13 až 17 ϕ ef

7 Tab.1.2 Směrné normové charakteristiky písčitých zemin Činitelé ovlivňující o γ E def MPa ϕ ef c ef stanovení Třída Symbol ν β kn/m 3 kpa charakteristik I D = I D = I D = I D = v rámci rozpětí 0,33 až 0,67 0,67 až 1,0 0,33 až 0,67 0,67 až 1,0 třídy S1 SW 0,28 0, až až až až 42 0 I d, w, % g, tvar S2 SP 0,28 0,78 18,5 15 až až až až 37 0 zrn, angularita S3 S-F 0,30 0,74 17,5 12 až až až až 33 0 podíl jemných S4 SM 0,30 0, až až 30 0 až 10 částic a konz. S5 SC 0,35 0,62 18,5 4 až až 28 4 až 12 zeminy Tab.1.3 Směrné normové charakteristiky štěrkovitých zemin Činitelé ovlivňující o γ E def MPa ϕ ef c ef stanovení Třída Symbol ν β kn/m 3 kpa charakteristik I D = I D = I D = I D = v rámci rozpětí 0,33 až 0,67 0,67 až 1,0 0,33 až 0,67 0,67 až 1,0 třídy G1 GW 0,20 0, až až až až 44 0 I d, w, % g, tvar G2 GP 0,20 0, až až až až 41 0 zrn, angularita G3 G-F 0,25 0, až až až až 38 0 podíl jemných G4 GM 0,30 0, až až 35 0 až 8 částic a konz. G5 GC 0,30 0,74 19,5 40 až až 32 2 až 10 zeminy

8 Klasifikace jemnozrnných zemin (podle ČSN ) Třída ČSN Název Symbol Kvalitativní znaky Poloha vůči čáře A Obsah f (%) g:s diagramu plasticity W L (%) F 1 hlína štěrkovitá MG 35 at 65 g>s pod - F 2 jíl štěrkovitý CG 35 až 65 g>s nad - F 3 hlína písčitá MS 35 až 65 s>g pod - F 4 jíl písčitý CS 35 až 65 s>g nad - F 5 hlína s nízkou plasticitou ML >65 - pod <35 střední MI >65 - pod 35 až 50 F6 jíl s nízkou CL >65 - nad <35 střední plasticitou CI >65 - nad 35 až 50 vysokou MH >65 - pod 50 až 70 F 7 hlína s velmi vysokou plasticitou MV >65 - pod 70 až 90 extrémně vysokou ME >65 - pod > 90 vysokou CH >65 - nad 50 až 70 F 8 jíl s velmi vysokou plasticitou CV >65 - nad 70 až 90 extrémně vysokou CE >65 - nad > 90 Klasifikace písčitých zemin (podle ČSN ) Třída Kvalitativní znaky Poloha vůči čáře A diagramu ČSN Název typu zeminy Symbol Obsah plasticity f (%) Cu Cc S I písek dobře zrněný SW < 5 > S 2 písek špatně zrněný SP < 5 < 6 < 1 - nebo S 3 >3 písek s příměsí jemnozrnné zeminy S-F 5 až IS S 4 písek hlinitý SM 15 až pod S 5 písek jílovitý SC I S až nad Klasifikace štěrkovitých zemin (podle ČSN ) Třída ČSN Název typu zeminy Symbol Kvalitativní znaky Obsah f (%) Cu Cc G l štěrk dobře zrněný GW <5 >4 t-3 G2 štěrk špatně zrněný GP <5 <4 <1 nebo >3 G3 štěrk s příměsí jemnozrnné zeminy G-F 5 až I S Poloha vůči čáře A Diagramu plasticity plasticity G4 štěrk hlinitý GM 15 až 35 pod GS štěrk jílovitý GC 15 až 35 nad

9 TAB. 6. POMOC É HOD OTY PRO DĚLE Í MI ERÁL ÍCH ZEMI PODLE ORMY ČS E ISO

10 Tab. 1.1 Trojúhelníkový diagram f[%] JEMNÉ ČÁSTICE 100%g 95 HRUBOZRNNÉ 85 ZEMINY 100%s ŠTĚRK G S PÍSEK 5 95 ŠTĚRK S PŘÍMĚSÍ G-F S-F PÍSEK S PŘÍMĚSÍ JEMNOZRNNÉ ZEMINY JEMNOZRNNÉ ZEMINY ŠTĚRK HLINITÝ PÍSEK HLINITÝ NEBO JÍLOVITÝ GF SF NEBO JÍLOVITÝ JEMNOZRNNÉ ZEMINY JEMNOZRNNÁ JEMNOZRNNÁ ZEMINA FG FS ZEMINA ŠTĚRKOVITÁ PÍSČITÁ JEMNOZRNNÁ ZEMINA F (M nebo C) 65 s[%] PÍSČITÁ SLOŽKA g (%) ŠTĚRKOVITÁ SLOŽKA 0 0 Tab.1.2 Digram plasticity pro jemnozrnné zeminy I INDEX PLASTICITY p PLASTICITA L I H V VELMI E EXTRÉMNĚ 70 NÍZKÁ STŘEDNÍ VYSOKÁ VYSOKÁ VYSOKÁ CV CE JÍL CH CI ME CL 20 MV HLÍNA MH 10 0 ML MI w VLHKOST NA MEZI TEKUTOSTI [%] L p L čára A I = 0.73(W - 20%)

11

12 Tab.2 Scheibleho kritérium namrzavosti OBSAH ZRN [V % HMOTNOSTI] PÍSEK ŠTĚRK JÍL PRACH JEMNÝ STŘEDNÍ HRUBÝ DROBNÝ STŘEDNÍ HRUBÝ Vysoce namrzavé pro nepropustnost (méně nebezpečné) - rozhoduje stupeň konzistence) Nebezpečně namrzavé Namrzavé Mírně namrzavé Hranice namrzavých zemin Namrzavé podle průběhu čáry zrnitosti pod 0,01 Příliš hrubozrnné (nebezpečí znečištění namrzavými zeminami) Nenamrzavé 0 0,001 0,005 0,010 0,080 0,125 0,250 0, VELIKOST ZRN [ mm]

13 VUT FAST BRNO, ÚSTAV GEOTECHNIKY, PŘEDMĚT: MECHA IKA ZEMI ROČNÍK: 2 OBOR: VŠEOBECNÝ SEMESTR: LETNÍ PŘÍKLAD č.4 (prostá tlaková zkouška) Vyhodnoťte zkoušku v prostém tlakovém přístroji pro nasycený jíl (výška vzorku 76 mm, průměr 38 mm). Naměřené hodnoty: stlačení h [mm] svislé napětí σ 1 [MPa] 0,043 0,096 0,125 0,157 0,124 0,122 0,121 Jaké celkové svislé napětí σ 1 bude potřebné vyvodit při neodvodněné nekonsolidované triaxiální zkoušce (UU), aby došlo k porušení vzorku, je-li komorový tlak σ 3 = 0,1 MPa. PŘÍKLAD č.4b (smyková zkouška UU) Zjistěte totální parametry pevnosti jílu písčitého pevné konzistence a stupně nasycení S r = 0,9, na kterém byla provedena rychlá smyková zkouška typu UU. Zkoušeny byly 3 vzorky při komorových tlacích 50, 100 a 200kPa a zaznamenány byly odpovídající deviátory napětí při porušení. Naměřené hodnoty: Komorové tlaky σ 3 [kpa] Deviátor napětí (σ 1 - σ 3 ) při porušení [kpa] PŘÍKLAD č.4c (Mohrova kružnice) Pro danou zeminu, hlínu písčitou tuhé konzistence, jsou známy efektivní parametry smykové pevnosti: φ ef = 25, c ef = 12kPa. Zjistěte, při jaké hodnotě největšího hlavního efektivního napětí σ 1ef dojde k porušení, známe-li nejmenší hlavní efektivní napětí σ 3,ef = 100kPa. PŘÍKLAD č.5 (konsolidovaná neodvodněná zkouška s měřením pórového tlaku) V triaxiálním přístroji byla provedena konsolidovaná neodvodněná zkouška s měřením pórového tlaku u. Zjistěte totální a efektivní parametry smykové pevnosti. Naměřené hodnoty: komorové tlaky σ 3 [MPa] 0,05 0,1 0,2 deviátor napětí (σ 1 - σ 3 ) při porušení [MPa] 0,172 0,192 0,232 pórové tlaky u při porušení [MPa] 0,016 0,054 0,133

14 VUT FAST BRNO, ÚSTAV GEOTECHNIKY, PŘEDMĚT: MECHA IKA ZEMI ROČNÍK: 2 OBOR: VŠEOBECNÝ SEMESTR: LETNÍ PŘÍKLAD č.5b (konsolidovaná neodvodněná zkouška s měřením pórového tlaku) V triaxiálním přístroji byla provedena konsolidovaná neodvodněná zkouška s měřením pórového tlaku u. Zjistětě totální a efektivní parametry smykové pevnosti. Naměřené hodnoty: Komorové tlaky σ 3 [kpa] Deviátor napětí (σ 1 - σ 3 ) při porušení [kpa] n n n Pórové tlaky u při porušení (kpa) 5 + n 20 +2n n PŘÍKLAD č.6 (krabicová smyková zkouška) Z krabicové smykové zkoušky určete vrcholové a reziduální parametry smykové pevnosti. Vzorky zeminy byly konsolidovány pro zatížení σ ef = 0,1; 0,2; 0,3 MPa a potom usmyknuty za drénovaných podmínek. Naměřené hodnoty: Posun krabice l [mm] Smykové napětí pro konsolidační napětí σ ef = 0,1 MPa σ ef = 0,2 MPa σ ef = 0,3 MPa 0,5 0,032 0,060 0,075 1,0 0,055 0,102 0,121 1,5 0,063 0,117 0,151 2,0 0,055 0,113 0,167 2,5 0,045 0,099 0,166 3,0 0,040 0,088 0,154 3,5 0,038 0,079 0,136 4,0 0,036 0,073 0,118 5,0 0,034 0,067 0,102 6,0 0,032 0,065 0,096 7,0 0,031 0,063 0,093 8,0 0,031 0,063 0,093 PŘÍKLAD č.6b (krabicová smyková zkouška) Z krabicové smykové zkoušky určete vrcholové a reziduální parametry smykové pevnosti. Vzorky zeminy byly konsolidovány pro zatížení σef = 100; 200; 300 kpa a potom usmyknuty za drénovaných podmínek. Naměřené hodnoty: Konsolidační napětíσ ef [kpa] Vrcholové smykové napětí τ vrch [kpa] n n n Reziduální smykové napětí Τ rez [kpa] n n n

15 FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ ÚSTAV GEOTECHNIKY Datum : Měřil : VÝPOČET VLHKOSTI VÝPOČET OBJEMOVÉ HMOTNOSTI AKCE číslo sondy hloubka číslo misky hmotnost vlh. zeminy + miska hmotnost sušiny + miska hmotnost misky hmotnost sušiny hmotnost vody vlhkost m w.100 m d průměrná vlhkost označení prstence hmotnost zeminy + prstence hmotnost prstence vnitřní objem kroužku hmotnost vlhké zeminy m 1000 V 1 + ρ 0,01w [m] [g] [g] [g] m d [g] m w [g] w [%] w [%] [g] [g] V [cm 3 ] m [g] ρ [kg.m -3 ] ρ d [kg.m -3 ]

16 FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ ÚSTAV GEOTECHNIKY ZRNITOST ZEMIN AKCE SONDA HLOUBKA AREOMETRICKÁ ZKOUŠKA VELIKOST OK ZŮSTALO NA SÍTU MĚRNÁ HMOTNOST ZEMINY ρs [kg/m 3 ] [mm] [g] [%] PROPAD SÍTEM [%] Q HMOTNOST VLHKÉ ZEMINY [g] 32 VLHKOST w [%] 16 HMOTNOST SUŠINY Qd [g] 8 Q1 - ZRNA < 0,063 [g] 4 Q2 - ZRNA > 0,063 [g] 2 ANTIKOAGULANS 1 OPRAVY (Z MENISKU, ANTIKOAG...)a: 0,5 0,2 0,1 0,063 < 0,063 OPRAVA PRO ČTENÍ NA TEPLOTA JINOU d (mm) PODLE DOBA ČTENÍ UPLYNULÁ DOBA t AREO- R+a+m W SUSPENZE TEPLOTU NOMOGRAMU METRU [m] [h] [m] [s] [h] [m] [s] T [ C] [R] NEŽ 20 0 C T X d [mm] [%] [%] X T X - PRŮMĚRNÁ TEPLOTA OD POČÁTKU ČTENÍ d - EKVIVALENTNÍ PRŮMĚR ZRN W [%] - VYPOČTENO ZE VZTAHU X [%] = W * Q 1 /Q d Q d = Q/(1+0,01w) W 100 ρ s = ( R + a + m ) Q ρ s

17 Název akce: Lokalita: KŘIVKA ZRNITOSTI ZEMIN Příloha : 100 jílovité Jemnozrnné částice prachovité jemné Písčité střední hrubé drobné Štěrkovité střední hrubé Kamenité B Obsah zrn v [%] hmotnosti Velikost zrn v [mm] Sonda Hloubka Vzorek č. Křivka Třída-symbol Název zeminy - dle ČSN Cc Cu W L W P I P I D

18

19 TRIAXIÁLNÍ ZKOUŠKA Stavba: Sonda: J-1 Místo: Hloubka odběru: 2,0 m Lab. číslo: Popis zeminy: Způsob přípravy: Vykrojen z neporušeného vzorku Komorový tlak σ 3 (kpa) : 100 Přístroj: triaxiální lis WF 5t Měřil: Konstanta siloměru k ( - ) : 7,32 Datum: Výška vzorku h 0 (mm): 76,0 Hmotnost vlhké zeminy m (g) : 165,0 Průměr vzorku d 0 (mm): 38,0 Hmotnost suché zeminy m d (g) : 132,0 Plocha vzorku π x d 02 /4 A 0 (cm 2 ): 11,34 Stupeň nasycení S r ( - ) : 0,90 Objem vzorku A 0 x h 0 V 0 (cm 3 ): 86,15 Vlhkost v % hmot.sušiny w : 25,0 Rychlost nanášení deformace (mm/min): 1,50 Hustota pev.částic ρ s (kg/m 3 ): 2670 Objemová hmot. před zk. m / V 0 ρ (kg/cm 3 ): 1915 Číslo Čtení Poměrná Průměrná Osová měření Svislá deformace siloměru svislá průřezová síla deformace plocha Průměrné tlakové napětí čtení h c ε = h / h 0 A=A 0 / (1- ε) P = c x k σ = 10x ( P / A) σ max (0,01mm) (mm) počet dílků ( - ) (cm 2 ) ( N ) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,0 (kpa) (kpa) příklad zaokrouhlení: 26,5 0,092 12, ,98 155

20 Triaxiální zkouška UU Název úlohy : Cvičení 2009 íslo úlohy : Sonda : J-1 íslo vzorku: Hloubka : 2,0 m Poznámka : [kpa] [kpa] 1 [%] [kpa] w = 25,0 % ,03 50 = 1915 kgm , d = 1532 kgm , h = 76,0 mm d = 38,0 mm m = 165 g Obor platnosti smyk. pevnosti: kpa [kpa] [%] u = c u = [kpa] [kpa]

21 Smyková krabicová zkouška Stavba: Sonda: Místo: Hloubka odběru: Lab. číslo: Popis zeminy: Způsob přípravy: Přístroj: Konsolidační napětí σ (MPa): Podpis a datum: Konst. siloměru s ( ): Výška vzorku h 0 (mm): Hmotnost vlhké zeminy m (g): Průměr vzorku d 0 (mm): Hmotnost suché zeminy m d (g): Plocha vzorku A 0 (mm 2 ): Stupeň nasycení S r ( - ) : Objem vzorku V 0 (mm 3 ): Vlhkost v % hmotnosti sušiny: Rychlost nanášení deformace (mm/min): Objemová hmotnost před zkouškou (g/cm -3 ): Čas Svislá deformace Čtení na siloměru Vodorovný posun Smyková síla Průměrné tlakové napětí t čtení h c čtení lx10-2 (x2,54) T = c.s τ=τ/a (min) 1/100mm (mm) počet dílků (mm) ( N ) (MPa) Tvar smykové plochy po zkoušce

22 FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ ÚSTAV GEOTECHNIKY PROCTOROVA ZKOUŠKA (standardní) Akce Pojmenování zeminy (ČSN ) Č. vzorku Hloubka m Objem Proc. válce V= cm 3 Hmotnost Proc. válce m= g Hmotnost válce a zeminy Hmotnost zeminy Označení váženky Hmotnost váženky Hmotnost vlhké zeminy s váženkou Hmotnost suché zemni s váženkou Hmotnost vody v zemině Hmotnost suché zeminy Vlhkost w Průměrná vlhkost Objemová hmotnost vlhké zeminy ρ Objemová hmotnost sušiny ρ ρd = 1+0,01w [g] [g] [g] [g] [g] [g] [g] [%] [%] [kg.m-3] [kg.m-3] 1740 Závislost objemové hmotnosti na vlhkosti ρ d = [kg.m -3 ] objemová hmotnost suché zeminy ρ d [kg.m -3 ] w opt = [%] vlhkost w [%]

23 VUT FAST BRNO, ÚSTAV GEOTECHNIKY, PŘEDMĚT: MECHA IKA ZEMI ROČNÍK: 2 OBOR: VŠEOBECNÝ SEMESTR: LETNÍ PŘÍKLAD č. 7 (geostatické napětí) V místě navrhovaného objektu byly vrtanou sondou zjištěny následující geologické poměry: 1.vrstva 0,0 (2,8 + 0,05 n) m Písčitá hlína γ 1 = 18,2 knm -3 γ sat1 = 20,4 knm -3 2.vrstva 3.vrstva (2,8 + 0,05 n) (9,1 + 0,05 n) m (9,1 + 0,05 n) 18,0 m Písek dobře zrněný γ 2 = 19,2 knm -3 γ sat2 = 21,2 knm -3 Jíl se střední plasticitou γ 3 = 19,4 knm -3 a) Určete svislé napětí od vlastní tíhy zeminy σ or do hloubky 18,0 m. b) Vypočítejte a graficky vyneste průběh geostatického napětí σ or, je-li ustálená hladina podzemní vody v hloubce (1,9 + 0,05 n) m pod terénem (γ w 10,0 knm -3 ). c) Vypočítejte a graficky vyneste průběh svislého efektivního a neutrálního napětí od vlastní tíhy zeminy pro případ snížení hladiny podzemní vody o 3,0 m. PŘÍKLAD č. 7b (geostatické napětí) Půdní profil sestává z povrchové vrstvy písku 2m mocné (γ 1,sat = 18kN/m 3 ) a 3m jílu (γ 2,sat = 20kN/m 3 ), které překrývají nepropustné skalní podloží. Hladina podzemní vody je v úrovni terénu. a) Vykreslete průběh totálních, efektivních a neutrálních napětí s hloubkou b) Jaká budou totální, efektivní a neutrální napětí v okamžiku ihned po přitížení povrchu rovnoměrným zatížením f = 50kN/m 2.

24 VUT FAST V BRNĚ, ÚSTAV GEOTECHNIKY, PŘEDMĚT: MECHA IKA ZEMI ROČNÍK: 2 OBOR: VŠEOBECNÝ SEMESTR: LETNÍ PŘÍKLAD č. 8 (napětí pod rohem obdélníkového základu) a) Vypočítejte a vykreslete průběh svislého napětí σ z pod středem poddajného obdélníkového základu půdorysných rozměrů b l = (8 + 0,2 n) m (16 + 0,2 n) m. Hloubka založení d = 2 m pod terénem. Rovnoměrné kontaktní napětí od stavby σ = (0,18 + 0,003 n) MPa. Objemová tíha zeminy γ = 19,2 knm -3. (volte hloubku z postupně: 0,5; 1; 2; 4;, max.dvojnásobek šířky základu) b) Určete svislé napětí σ z v bodě M. M 1,0 m b l Pro tento příklad použijte redukční součinitel I 1. Požadované formuláře : Graf 4 - Napětí pod rohem obdélníka Graf 3.1,3.2 - Vliv hloubky založení a vliv nestlačitelného podloží

25 VUT FAST V BRNĚ, ÚSTAV GEOTECHNIKY, PŘEDMĚT: MECHA IKA ZEMI ROČNÍK: 2 OBOR: VŠEOBECNÝ SEMESTR: LETNÍ PŘÍKLAD č. 9 (napětí pod kruhovým základem) a) Určete svislé napětí σ z od rovnoměrně zatížené základové desky kruhového průměru 2r=b= 8 m. Rovnoměrné kontaktní napětí od stavby σ volte stejné jako v příkladu č.8. Hloubka založení d = 1,8 m pod terénem. Objemová tíha zeminy γ = 19,6 knm -3. Napětí σ z určete pod středem základu (bod A 1 ), na hraně základu (bod A 3 ) a v bodě vzdáleném od hrany základu o b/2 (bod A 4 ). V těchto bodech (A 1, A 3, A 4 ) vykreslete průběh napětí. Hloubky z volte stejně jako v příkladu 8. b) Určete a vykreslete průběh svislého napětí σ z ve vodorovné rovině vzdálené z 1 = 1 m a z 2 = b od základové spáry. Pro tento příklad neuvažujte redukci součinitelem κ 1. Požadované formuláře : Graf 6 - Napětí pod kruhovým základem

26 Tab. 3.1 Vliv hloubky založení PRŮBĚH SOUČINITELE κ 1 Průběh součinitele κ 1 Pro pas Pro patku κ 1 κ 1 d = 1 + 0, 61 arctg z d = 1 + 0,35 arctg 1, 55 z d/z ,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 κ1 d dpatka Pas z σz Tab.3.2 Vliv nestlačitelného podloží PRŮBĚH SOUČINITELE κ 2 d 4 z zic σz 3 Nestlačitelná vrstva z ic /z 2 1 0,7 0,8 0,9 1,0 κ2

27 Tab.4 NAPĚTÍ POD ROHEM OBDELNÍKA 0 I 1 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0, ,5 z / b l / b 1,0 1,5 2,0 3,0 5,0 10,0 l / b 1,0 1,5 2,0 3,0 5,0 10,0 1,0 1,5 20 2,0 l f b A L > B Z σz σz = f. I1

28 Tab.6 Průběh napětí pod kruhovým základem

29 VUT FAST V BRNĚ, ÚSTAV GEOTECHNIKY, PŘEDMĚT: MECHA IKA ZEMI ROČNÍK: 2 OBOR: VŠEOBECNÝ SEMESTR: LETNÍ PŘÍKLAD č. 10 (výpočet sednutí tuhého obdélníkového základu) a) Vypočítejte celkové sednutí zásobníku založeného na tuhé železobetonové desce půdorysných rozměrů bxl (m). Hloubka založení d=2,5m pod terénem. Rovnoměrné kontaktní napětí od stavby je σ (MPa). Ustálená hladina podzemní vody je v hloubce 8,5m. Vykreslete průběh napětí od vlastní tíhy zeminy σ or, napětí od přitížení σ z, průběh strukturní pevnosti σ s a určete hloubku deformační zóny z z. Posuďte základovou půdu na II. mezní stav. Rovnoměrné kontaktní napětí od stavby σ si zadejte stejně jako v příkladu č.8. Rovněž rozměry základu bxl volte stejné jako v příkladu č.8. Geologické poměry viz obr. Pro zadané zeminy určete směrné normové charakteristiky dle ČSN : objemovou tíhu γ (knm -3 ) modul přetvárnosti E def (MPa) součinitel β, který charakterizuje pružné přetvoření. Platí: β=1-2ν 2 /(1-ν), E oed =E def /β hodnoty opravného součinitele přitížení m, dle tab.10, ČSN U hodnot popsaných intervalem uvažujte do výpočtu střední hodnotu. b) Určete dosednutí stavby vlivem naplnění zásobníku, které vyvolá dodatečné přitížení σ ol =150kPa. Výpočet proveďte za předpokladu, že zásobník pro vlastní tíhu již konsolidoval. Vykreslete průběh napětí od přitížení. TERÉN +0,0 b 1. vrstva písčitá hlína konzistence pevné sr < vrstva písek špatně zrněný středně ulehlý ID = 0.52 HPV f 5 m 3 m d = 2,5 m 8,5 m 3. vrstva jíl s nízkou plasticitou konzistence pevné sr > 0.8 Požadované formuláře : Tab.2.1,2.2 - Mezní hodnoty sednutí a hodnoty opravného součinitele m Graf 5 - Napětí pod charakteristickým bodem obdélníkového základu Graf 3.1,3.2 - Vliv hloubky založení a nestlačitelného podloží

30 Tab. 5 NAPĚTÍ POD CHARAKTERISTICKÝM BODEM 0 I 2 = σ z / f 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1 0,1 2 0,2 3 0,3 z / b l / b 0,4 1,0 1,5 2,0 3,0 0,5 5,0 10,0 l / b 1,0 1,5 2,0 0,6 3,0 5,0 10,0 0,7 0,8 9 0,9 10 1,0 b f 0,37.l 0.37b A z σz = f.i2 b A l 0,37.b

31 VUT FAST V BRNĚ, ÚSTAV GEOTECHNIKY, PŘEDMĚT: MECHA IKA ZEMI ROČNÍK: 2 OBOR: VŠEOBECNÝ SEMESTR: LETNÍ PŘÍKLAD č. 11 (časový průběh sedání) Spočítejte časový průběh sedání (po 1, 6 a 12 měsících, 5, 10 a 20 letech) vrstvy jílu, na který byl navezen rozsáhlý násyp z propustné zeminy o výšce h 1. Vlastnosti zemin jsou vyznačeny na obrázku a jejich hodnoty podle čísla n jsou uvedeny v tabulce.. Poznámka: Jelikož se jedná o rozsáhlý násyp, neuvažujeme průběh napětí jako od přitížení (kdy napětí s hloubkou klesá), ale předpokládáme, že napětí bude po výšce konstantní. Pro nalezení stupně konsolidace U budeme tedy uvažovat průběh napětí pro případ 0. Jelikož odvodnění je možné pouze z jedné strany, uvažujeme případ a), tzn. že mocnost jílu bereme na výšku h. navážka γ (viz tabulka) Eoed(viz tabulka) jíl cv(viz tabulka) nepropustné podloží Tabulka: Fyzikální a mechanické vlastnosti jednotlivých zemin n h 1 h 2 γ E oed c v [m] [m] [kn/m 3 ] [MPa] [cm 2 /den] ,0 20,0 9, ,0 20,0 9, ,0 20,5 9, ,2n ,0 20,5 9, ,0 21,0 10, ,0 21,0 10, Požadované formuláře : Graf 7 - Závislost stupně konsolidace na časovém faktoru

32

33 VUT FAST BRNO, ÚSTAV GEOTECHNIKY, PŘEDMĚT: MECHA IKA ZEMI ROČNÍK: 2 OBOR: VŠEOBECNÝ SEMESTR: LETNÍ PŘÍKLAD č. 12 (tabulková výpočtová únosnost) Stanovte tabulkovou výpočtovou únosnost R dt pro základovou patku půdorysných rozměrů b x l = 1,80 x 2,2 m. Hloubka založení patky d = 2,40 m pod terénem. Základovou půdu tvoří hlína s vysokou plasticitou, pevné konzistence. TERÉN +0,0 b d tab f d = 2,40 m Požadované formuláře : Tab.4 - Hodnoty tabulkové výpočtové únosnosti základových půd PŘÍKLAD č. 13 (tabulková výpočtová únosnost) Stanovte tabulkovou výpočtovou únosnost R dt pro základovou patku půdorysných rozměrů b x l = 1,80 x 2,2 m. Hloubka založení patky d = 2,40 m pod terénem. Základovou půdu tvoří písek hlinitý, středně ulehlý (I D = 0,62). Hladina podzemní vody je v hloubce 3,60 m pod terénem. TERÉN +0,0 b HPV f d = 2,40 m b = 2,00 m 3,60 m Požadované formuláře : Tab.4 - Hodnoty tabulkové výpočtové únosnosti základových půd

34 VUT FAST V BRNĚ, ÚSTAV GEOTECHNIKY, PŘEDMĚT: MECHA IKA ZEMI ROČNÍK: 2 OBOR: VŠEOBECNÝ SEMESTR: LETNÍ PŘÍKLAD č. 14 (mezní stav únosnosti) Posuďte z hlediska mezního stavu únosnosti základovou patku staticky neurčité konstrukce, která je v základové spáře zatížena výslednicí extrémního výpočtového zatížení v nejnepříznivější možné základní kombinaci o složkách V de [kn], M de [knm] ve směru osy šířky b, H de [kn]. Půdorysné rozměry patky b x l = 1,80 x 2,50 m. Hloubka založení patky d = 1,80 m. Od terénu až do hloubky předpokládaného dosahu smykových ploch je zemina (dle tab.1), konzistence pevné, stupeň nasycení S r > 0,8. Hladina podzemní vody je v hloubce 3,0 m od povrchu terénu. b = 1,8 TERÉN +0,0 1. vrstva zemina " n " konzistence pevné sr > 0.8 HPV Hde Vde Mde h 1,2m d = 1,8 m 3,0 m extrémní výpočtové zatížení: V de = ( * n) kn, M de = ( 37,5 + 2,5*n) knm, pro n > 20 je M de = ( *(n-20)) knm H de = ( 50 + n ) kn. Tab.1: Rozdělení zemin podle n n 1-10 F F F3 Požadované formuláře : Tab Směrné normové charakteristiky jemnozrnných zemin Tab Směrné normové charakteristiky písčitých zemin Tab Směrné normové charakteristiky štěrkovitých zemin Graf 9 - Graf pro stanovení součinitelů únosnosti

35 Tab. 3 Hodnoty tabulkové výpočtové únosnosti základových půd Poznámky: 1. Je-li základová spára v hloubce větší než hloubka založení předpokládaná v tab. 1 až 3, je možné u základových půd skupiny S a G zvýšit hodnoty o 2,5násobek a u základové půdy skupiny F o 1násobek efektivního napětí od tíhy základové půdy ležící mezi skutečnou a předpokládanou základovou spárou. 2. Lze-li očekávat, že nejvyšší hladina podzemní vody bude pod základovou spárou v hloubce menší než je šířka základu, tabulková hodnota výpočtové únosnosti se sníží o 30 %. Neplatí pro základové půdy skupiny R. 3. Je-li pod základovou spárou pevnější a méně stlačitelná vrstva základové půdy v hloubce menší než poloviční šířka základu, je možné tabulkové hodnoty výpočtové únosnosti zvýšit o 20 %. Tab.1. Hodnoty tabulkové výpočtové únosnosti R dt kpa zemin jemnozrnných při hloubce založení 0,8 až 1,5 m pro šířku základu 3 m Tabulková výpočtová únosnost R dt kpa Třída Symbol Konzistence Měkká Tuhá Pevná Tvrdá F 1 MG F 2 CG F 3 MS F 4 CS F 5 ML; MI F 6 CL; CI F 7 MH; MV; ME F 8 CH; CV; CE Tab.2. Hodnoty tabulkové výpočtové únosnosti R dt kpa zemin písčitých při hloubce založení 1 m Tabulková výpočtová únosnost R dt kpa Třída Symbol šířka základu b m 0, S 1 SW S 2 SP S 3 S-F S 4 SM S 5 SC Poznámka: Pro třídu S 1 až S 3 platí hodnoty pro zeminy ulehlé. Pro zeminy středně ulehlé se hodnoty násobí součinitelem 0,65. Pro třídy S 4 a S 5 platí hodnoty pro konzistenci tuhou až pevnou.