Projekt z fundamentowania: MUR OPOROWY (studia inż.)

1

Prowadzący: dr inż. A. Duszyńska

POSADOWIENIE NA PALACH WG PN-83/B-02482

1. OKREŚLENIE PARAMETRÓW GEOTECHNICZNYCH

Tabl.II. 1. Zestawienie parametrów geotechnicznych.

Wartości charakterystyczne

I

D

I

L

γ

(n)

γ'

(n)

w

φ

(n)

c

u

(n)

M

0

E

0

grunt

- -

kN/m

3

kN/m

3

%

°

MPa MPa MPa

G

π

P

d

T/Nm

P

s

/ P

r

grunt

zasyp.

2. WSTĘPNE OKREŚLENIE PARAMETRÓW FUNDAMETU

2.1. Przyjęcie wymiarów ściany i zebranie obciążeń

W przypadku ścian żelbetowych zwiększamy grubość płyty poziomej do min
0,5 m (ze względu na konieczność zakotwienia pala w pycie podstawy).

Tabl. II.2. Zestawienie obciążeń pionowych ściany oporowej.

wart. charakterystyczne

wartości obliczeniowe

X

(n)

r

0

(X) M

0

(X)

γ

fmax

X

(r)

max

M

0

(X

max

)

obciążenia

kN/mb m kNm/mb

- kN/mb kNm/mb

Q1

Q....

G1

G....

P

Σ

- -

Tabl. II.3. Zestawienie obciążeń poziomych ściany oporowej.

Wart. charakterystyczne

Wart. obliczeniowe

E

(n)

r

0

(E

(n)

) M

0

(E

(n)

)

γ

fmax

E

(r)

max

M

0

(E

max

)

obciążenie

kN/mb m kNm/mb

- kN/mb

kNm/mb

E1

1,2

...

Σ

- -

Projekt z fundamentowania: MUR OPOROWY (studia inż.)

2

Prowadzący: dr inż. A. Duszyńska

Określenie wypadkowej obciążeń i jej położenia:

2

2

rB

r

T

N

W

+

=

N

M

e

B

Σ

Σ

=

0

− wariant podstawowy (wart. obliczeniowe maksymalne):

max

)

r

(

rB

max

)

r

(

r

E

T

X

N

Σ

=

Σ

=

)

(

)

(

)

(

max

)

(

max

0

)

(

max

0

r

r

r

B

X

E

M

X

M

e

Σ

Σ

+

Σ

=

−

2.2. Przyjęcie pali

− Rodzaj pala narzucony w temacie.
− Technologia wykonywania pali → patrz

wykłady, literatura…..

Pale zadane w tematach można podzielić na dwie grupy:

Średnice typowe

φ [mm] Długości max L [m]

⇒ Wbijane / wibrowane:

− Prefabrykowane (kwadrat) od

250

x

250

8

do

450

x

450

25

typowe

(do

350)

15-20

− Franki

od

400

15

do

500

(600)

20

(22)

− Vibrex

od

400

15

do

650

25

typowe

(460,

510)

20

− Vibro-Fundex

od

400

15

do

650

25

typowe

(460) 20

⇒ Wiercone / Wkręcane:

− CFA

pale wielkośrednicowe

− Atlas

(do 1500 mm i więcej)

− Omega (Ω)

w tym projekcie od 400

15

− Tubex

do

600

mm

25

Projekt z fundamentowania: MUR OPOROWY (studia inż.)

3

Prowadzący: dr inż. A. Duszyńska

2.3. Układ pali w przekroju ściany

Układ kozłowy (pale rzędu 1 i 2 wciskane, pal 3 wyciągany)
Nachylenie pali ukośnych: 8:1

÷ 4:1.

Odległość pali od krawędzi fundamentu min 0,15 m.
Wymagane zagłębienia pala określa się podczas sprawdzania nośności.
Minimalne zagłębienie pala w gruncie nośnym to 3D, ale również nie
mniej niż 1,0

m dla gr. zagęszczonych i 2,0 m dla średnio zagęszczonych.

T

rB

N

r

W

e

B

G

π

P

d

T

P

s

/P

r

1

2

3

2.4. Wyznaczenie sił w palach (graficzna metoda Culmanna) na 1mb (!)

ściany

W

e

B

S1

S2

S3

W

T

rB

N

r

W

S1'

S2'

S3'

z

z

skala!!! (1cm-x kN/m)

Projekt z fundamentowania: MUR OPOROWY (studia inż.)

4

Prowadzący: dr inż. A. Duszyńska

2.5. Przyjęcie planu palowania

Przerwy dylatacyjne należy przyjmować:

− co 5 do 10 m dla ścian betonowych (jeśli nasłonecznione to gęściej),
− co 15 do 20 m dla ścian żelbetowych.

Układ pali w planie pojedynczej sekcji dylatacyjnej

r

max

= 8D (D- średnica pala)

r

min

= 3D lub 1,5 m

1

3

2

1

3

2

1

3

2

1

3

2

1

3

2

1

3

2

L

L

r

1

r

3

r

2

B

2.6. Wyznaczenie siły w pojedynczym palu

]

kN

.....[

n

L

'

S

S

i

i

i

=

⋅

=

gdzie: S

i

’ – wartość siły wyznaczona metodą Culmanna [kN/m],

L

–

długość sekcji dylatacyjnej [m],

n

i

– liczba pali w sekcji dylatacyjnej.

Jeżeli siły przypadające na pale (2 i 3) są zbyt duże (?) można:

- zastosować bardziej nachylone pale w koźle (do 4:1),

- pochylić pale rzędu 1,

- skrzyżować kozioł poniżej poz. posad. (mniejsza siła w palu 2),

- wprowadzić pal zastępczy 4 (na wciskanie lub wyciąganie),

- zastosować pale o większej średnicy.

Projekt z fundamentowania: MUR OPOROWY (studia inż.)

5

Prowadzący: dr inż. A. Duszyńska

3. STAN GRANICZNY NOŚNOŚCI

N

m

Q

r

⋅

≤

gdzie: N – nośność pala pojedynczego i grupie,

Q

r

= S

1

, S

2

, S

3

– siła w pojedynczym palu (wartość obliczeniowa)

m

–

współczynnik korekcyjny m = 0,9 dla układu 3+ pali

m = 0,8 dla układu 2 pali

m = 0,7 przypadku 1 pala

Nośność pala pojedynczego (z uwzględnieniem tarcia negatywnego)

3.1.1 Nośność pala pojedynczego

Pal

wciskany

Pal

wyciągany

Q

r

G

π

P

d

T

P

s

/P

r

P

d

w

N

w

N

t=0

)

T

(

N

N

N

n

s

p

t

−

+

=

si

)

r

(

i

w

i

s

w

A

t

S

N

N

⋅

⋅

Σ

=

=

nośność podstawy:

p

)

r

(

p

p

A

q

S

N

⋅

⋅

=

nośność pobocznicy:

si

)

r

(

i

si

s

A

t

S

N

⋅

⋅

Σ

=

tarcie negatywne:

si

)

r

(

i

si

s

n

A

t

S

N

T

⋅

⋅

Σ

=

=

Q

r

G

π

P

d

T

P

s

/P

r

P

d

T

n

N

s

N

p

Projekt z fundamentowania: MUR OPOROWY (studia inż.)

6

Prowadzący: dr inż. A. Duszyńska

S

p

, Ss

i,

S

w

– wsp. technologiczne zależne od rodzaju pala (tabl. 4 str. 9 normy

palowej); dla pali Franki korekta normy wg komentarza Koseckiego;

A

p

–

pole podstawy (

)

4

/

2

D

A

p

⋅

=

π

z uwzględnieniem współczynników

zwiększających – ze względu na technologię: Franki x 1,75; Vibro-

Fundex (i podobne) x 1,1÷1,25;

A

s

–

pole pobocznicy pala (

)

i

si

h

D

A

⋅

⋅

=

π

q

(r)

–

jednostkowa obliczeniowa wytrzymałość gruntu pod podstawą pala

t

(r)

–

jednostkowa obliczeniowa wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy

Wyznaczenie t

(r)

)

(

)

(

n

m

r

t

t

⋅

=

γ

gdzie:

γ

m

–

wsp. materiałowy (w przypadku tarcia pozytywnego

9

,

0

=

m

γ

)

(w przypadku tarcia negatywnego

1

,

1

=

m

γ

)

(dla torfu

0

,

1

=

m

γ

)

t

(n)

–

wartość charakterystyczna jednostkowego granicznego oporu gruntu

wzdłuż pobocznicy pala zależna od rodzaju gruntu i I

D

/I

L

, ustalona na

podstawie tabl. 2 str. 7 (poprzez interpolację liniową)

dla namułu: t

(n)

= -10 kPa przy wciskaniu i t

(n)

= 0 przy wyciąganiu

Rys. Zmienność wytrzymałości gruntu wzdłuż pobocznicy z głębokością

5,0

h [m]

t [kPa]

p.i.

t

(na podst. normy)

t

i

=t*h

i

/5

(w środku warstwy)

h

w

i

h

i

Projekt z fundamentowania: MUR OPOROWY (studia inż.)

7

Prowadzący: dr inż. A. Duszyńska

Wyznaczenie q

(r)

)

n

(

m

)

r

(

q

q

⋅

γ

=

gdzie:

γ

m

–

wsp. materiałowy (

9

,

0

m

≤

γ

)

q

(n)

–

wart. charakterystyczna jednostkowego granicznego oporu gruntu

pod podstawą pala zależna od rodzaju gruntu i I

D

/I

L

, ustalona na

podstawie tabl. 1 str. 6 (poprzez interpolację liniową)

a). pale wbijane (i wwibrowywane)

b). pale wiercone (i wkręcane)

Rys. Zmienność wytrzymałości gruntu pod podstawą (wykresy dla gruntów

niespoistych bardzo zagęszczonych, zagęszczonych i średnio zagęszczonych)

głębokość krytyczna:

0

i

c

ci

D

D

h

h

=

dla pali prefabrykowanych:

m

B

D

35

,

0

0

0

=

→

Projekt z fundamentowania: MUR OPOROWY (studia inż.)

8

Prowadzący: dr inż. A. Duszyńska

Określenie poziomu interpolacji

Poziom interpolacji = rzędna spągu warstwy słabej + wysokość zastępcza (h

z

)

(

)

i

i

z

h

65

,

0

h

γ

Σ

γ

=

gdzie:

γ

–

ciężar objętościowy gruntu nośnego (poniżej torfu)

i

i

h

γ

Σ

–

suma iloczynów ciężaru objętościowego gruntu i miąższości

warstwy (od poziomu terenu do torfu włącznie)

G

π

P

d

T

P

s

/P

r

5,

0

(q)

(t)

5,

0

5,

0

G

π

P

d

h

ci

h

z

P

s

/P

r

poziom interpretacji

q

i

t

(Ps/Pr)

t

(G

π

)

t

(Pd)

Rys. Interpolacja oporów gruntu wzdłuż pobocznicy i pod podstawą pala w

przypadku gruntów uwarstwionych

3.1.2 Nośność pala w grupie

Pale wciskane

(

)

n

n

s

p

r

T

m

N

m

N

m

Q

⋅

−

⋅

+

⋅

≤

1

,

gdzie:

m = 0,9

gdzie:

m

n

– współczynnik korecyjny dla tarcia negatywnego:

– jeżeli G

g

≥ T

n

→ m

n

= 1,0,

– jeżeli G

g

< T

n

→ m

n

= G

g

/T

n

,

G

g

– ciężar gruntu wokół pala w strefie działania tarcia negatywnego

(liczony dla walca o średnicy równej rozstawowi pali „r”)

Projekt z fundamentowania: MUR OPOROWY (studia inż.)

9

Prowadzący: dr inż. A. Duszyńska

m

1

– współczynnik redukcyjny, zmniejszający nośność pali w grupie, zależny

od

R

r

określany na podstawie tabl. 8 str. 13 normy palowej.

r

r

R

D

α

r – najmniejsza osiowa odległość między palami wciskanymi

(w przypadku pali o różnej głębokości wprowadzenia w grunt

r określa się na średnim poziomie postaw pali (w planie),

R – zasięg strefy naprężeń w gruncie wokół pala:

i

i

tg

h

2

D

R

α

⋅

Σ

+

=

h

i

– miąższość warstwy, przez którą przechodzi pal (ze względu na

znaczną miąższość torfów uwzględniamy tylko długość pala

w gruncie nośnym),

α

i

– kąt, pod którym rozchodzą się naprężenia wokół pala, zależny od

rodzaju gruntu, określany na podstawie tabl. 7 str. 13 normy palowej.

R

h

3

h

2

h

1

α

1

α

2

α

3

D

R

T

P

s

/P

r

h

i

α

i

Projekt z fundamentowania: MUR OPOROWY (studia inż.)

10

Prowadzący: dr inż. A. Duszyńska

Pale wyciągane

s

r

N

m

m

Q

⋅

⋅

≤

1

gdzie: m

=

0,9

gdzie: m

1

– współczynnik redukcyjny, określany na podstawie tabl. 8 str. 13

normy palowej, zależny od

R

r

,

r – osiowa odległość między palami wyciąganymi,

R – zasięg strefy naprężeń w gruncie wokół pala:

h

1

,

0

2

D

R

⋅

+

=

h – miąższość warstwy przez którą przechodzi pal.

Określenie długości pali

Minimalne zagłębienie pala w gruncie nośnym 3D ale również nie mniej

niż 1,0 m dla gr. zagęszczonych i 2,0 m dla średnio zagęszczonych.

Po sprawdzeniu warunków nośności pali w grupie określamy ostateczną

długość pala.

Długość robocza pala = długość pala - głębokość posadowienia

Obliczenia nośności pali pojedynczych i w grupie zestawić w tabeli

(jak na ćwiczeniach) !!!!!!!!

Projekt z fundamentowania: MUR OPOROWY (studia inż.)

11

Prowadzący: dr inż. A. Duszyńska

4.0 STAN GRANICZNY UŻYTKOWALNOŚCI

Obliczenie osiadania pala pojedynczego (z uwzględnieniem tarcia

negatywnego) wg PN-83/B-02482 i „Komentarza” Koseckiego

Obliczenia całkowitego osiadania pala dzielimy na dwa etapy:

1. osiadanie pala w gruncie nośnym (jednorodnym) zalegającym poniżej

warstwy namułu/torfu, spowodowane obciążeniem zastępczym Q

*

n

:

w

0

*

n

I

*

E

h

Q

S

⋅

⋅

=

gdzie: Q

*

n

= Q

n

+ T

n

,

Q

n

– wartość charakterystyczna obciążenia pala [kN], (

15

,

1

S

Q

)

r

(

n

≅

)

T

n

– wartość charakterystyczna obciążenia pala tarciem negatywnym

gruntu, który osiada względem trzonu pala [kN], (

1

,

1

T

T

)

r

(

n

n

≅

)

h=h

n

– długość pala w gruncie nośnym [m],

Projekt z fundamentowania: MUR OPOROWY (studia inż.)

12

Prowadzący: dr inż. A. Duszyńska

s

s

E

E

⋅

=

0

0

*

– moduł odkształcenia gruntu [kPa], wyznaczony na

podstawie PN-81/B-03020 i przemnożony przez współczynnik

technologiczny s

s

(PN-83/B-02482 – tabl . 4).

p

b

s

E

E

⋅

=

0

*

– moduł odkształcenia gruntu poniżej podstawy pala

[kPa], wyznaczony z PN-81/B-03020 i przemnożenia przez

współczynnik technologiczny s

p

(wg PN-83/B-02482 – tabl . 4).

I

w

– współczynnik wpływu osiadania;

b

ok

w

R

I

I

⋅

=

I

ok

– współczynnik wpływu osiadania,

przyjmowany z rys. 10 wg PN-83/B-02482, zależny od K

A

i h/D

(h = h

n

- długość pala w gruncie nośnym, D – średnica pala).

K

A

– współczynnik sztywności równy:

A

0

t

A

R

*

E

E

K

⋅

=

E

t

– moduł ściśliwości trzonu [kPa], zależny od klasy betonu :

dla B-15 – E

t

= 23,1*10

6

kPa,

dla B-20 – E

t

= 27,0*10

6

kPa,

dla B-25 – E

t

= 30,0*10

6

kPa,

R

A

– stosunek powierzchni przekroju poprzecznego pala do całkowitej

pow. przekroju poprzecznego pala (

πD

2

/4),

dla pali pełnych R

A

= 1

R

b

– współczynnik wpływu warstwy mniej ściśliwej w podstawie pala,

przyjmowany wg normy PN-83/B-02482 – rys. 12,

zależny od h/D, K

A

oraz stosunku modułów E

b

*/E

o

*.

Projekt z fundamentowania: MUR OPOROWY (studia inż.)

13

Prowadzący: dr inż. A. Duszyńska

2. przybliżone osiadanie pala, z warstwą nieodkształcalną w podstawie:

r

t

t

*

n

M

A

E

h

Q

s

⋅

⋅

⋅

=

Δ

gdzie:

Q

*

n

= Q

n

+ T

n

,

h=h

t

– długość pala powyżej gruntu nośnego [m],

E

t

– moduł ściśliwości trzonu [kPa],

A

t

=A – pole powierzchni przekroju poprzecznego pala, (

4

2

D

A

π

=

)

M

r

– współczynnik osiadania dla pala z warstwą nieodkształcalną

w podstawie,

przyjmowany wg normy PN-83/B-02482 – rys. 13, zależny od K

A

i h/D (gdzie: h = h

t

- długość pala powyżej gruntu nośnego).

Uwaga: Przy określaniu K

A

w przypadku gruntów uwarstwionych należy

wyliczyć moduł odkształcenia E

0

* jako średnią ważoną z modułów

poszczególnych gruntów.

3. osiadanie całkowite:

( )

S

S

S

)

n

(

n

T

Δ

+

=