1

ĆWICZENIE 2B

Zaprojektować stopę fundamentową hali przemysłowej na podstawie wyników próbnych obciążeń.

Układ i wartości obciążeń podaje Rysunek 1 i Tabela 1.

Wyniki próbnych obciążeń podaje Tabela 2. Tarcie negatywne nie wystąpi.

Tabela 1

Schemat 1

Schemat 2

V

k

M

x;k

M

y;k

H

x;k

H

y;k

V

k

M

x;k

M

y;k

H

x;k

H

y;k

Oddziaływania

charakterystyczne

kN

kNm

kNm

kN

kN

kN

kNm

kNm

kN

kN

stałe

G

2200

0

350

-50

0

----------------------------------------------

zmienne

Q

400

±122

190

-33

±35

500

±142

-90

15

±40

wyjątkowe

A

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

Tabela 2

Próbnemu obciążeniu statycznemu poddano pale: prefabrykowane wbijane. 300 mm o L=13,00 . .m.

Numer badania

1

2

3

4

5

6

Opór graniczny R

m

1331

1410

1425

1397

1367

-------

ETAPY PROJEKTU:

1. Wyznaczyć charakterystyczną i obliczeniową

nośność pala na podstawie badań statycznych.

2. Założyć wysokość i wyznaczyć usytuowanie oczepu.

3. Przyjąć liczbę i rozkład pali pod oczepem.

4. Obliczyć obciążenia na pale.

5. Sprawdzić nośność pala.

6. Zaprojektować konstrukcję żelbetową stopy.

7. Wykonać rysunki konstrukcyjne.

M

y;k

y

x

M

x;k

H

y;k

H

x;k

V

k

Rysunek 1

40

70

-0,40

2

ETAPY PROJEKTU 2B:

1. Wyznaczenie obliczeniowej nośności pala na podstawie serii próbnych obciążeń.

Nie ma tarcia negatywnego, więc opory nie wymagają korekty.

Przy pięciu badaniach R

c,k

jest równe najmniejszej, więc R

c,k

= 1331 kN

Nośność obliczeniowa R

c,d

= R

c,k

/ 1,10 = 1210 kN i tyle jest projektowania geotechnicznego.

2. Usytuowanie środka ciężkości grupy palowej (wysokość i usytuowanie oczepu).

Tutaj można wprowadzić procedurę wyznaczania R

max

w różnych schematach w zależności od przesunięcia e

x

ale

studenci się w tym gubią. Mając wyseparowane obciążenia stałe można się nimi kierować i wtedy:

Od obciążeń stałych, zakładając, że oczep ma ok. 0,80 m wysokości dostajemy M=350 + 0,8·50 = 390 kNm

Mimośród obciążenia zewnętrznego od obciążeń stałych e=M/G=390/2200=18 cm względem osi ściany.

Przesuwamy środek ciężkości układu palowego o e

x

=15 cm

3. Przyjęcie liczby i układu pali pod oczepem.

Teraz zestawiamy wszystkie obciążenia stałe (G) i zmienne (Q) charakterystyczne i obliczeniowe

V

k

M

x;k

M

y;k

H

x;k

H

y;k

G

2200

0

350

-50

0

S1

400

122

190

-33

35

Schemat 1

Q

S2

500

142

-90

15

40

Schemat 2

V

d

M

x;d

M

y;d

H

x;d

H

y;d

G

2970

0

472,5

-67,5

0

S1

600

183

285

-49,5

52,5

Schemat 1

Q

S2

750

213

-135

22,5

60

Schemat 2

Po zsumowaniu obliczeniowych obciążeń G+Q dostajemy

V

d

M

x;d

M

y;d

H

x;d

H

y;d

G+Q

S1

3570

183

757,5

-117

52,5

Schemat 1

G+Q

S2

3720

213

337,5

-45

60

Schemat 2

Po sprowadzeniu obliczeniowych obciążeń G+Q do środka ciężkości układu palowego

M’

x;d

= M

x;d

+ h·H

y;d

oraz

M’

y;d

= M

y;d

- h·H

x;d

- e

x

·V

d

V

d

M’

x;d

M’

y;d

G+Q

S1

3570

225

315,6

Schemat 1

G+Q

S2

3720

261

-184,5

Schemat 2

Obliczeniowa nośność pala wynosi 1210 kN – 4 pale powinny wystarczyć

Aby nie było znaczącego wpływu nachodzenia naprężeń przyjmuję układ z rozstawem pali 1,80 m po osi „x”
oraz 1,50 m po osi „y”. Oznacza to, że we wzorze na siłę w palu x=0,90 m, y=0,75 m.

3

4. Wyznaczenie obciążenia na pale pod założonym oczepem.

Teraz można już oszacować dodatkowe obciążenie od ciężaru oczepu.
Bok pala a=0,30 m, oczep wystający 0,15 m poza obrys pala, x=0,90 m, y=0,75 m..

Wymiary oczepu

L=2·x+a+2·0,15 =2,4 m

B=2·y+a+2·0,15 =2,1 m

Ciężar oczepu

W

1k

=2,4·2,1·0,8·25=100,8 kN

Ciężar gruntu

W

2k

=(2,4·2,1-0,7·0,4)·0,4·18=34,3 kN Słup 0,7·0,4 m

2

Tutaj można się jeszcze bawić w uwzględnienie, że zasypka w sytuacji przesunięcia układu palowego (oczepu) jest
„niesymetryczna” ale liczbowo to nie ma żadnego znaczenia. Co innego gdyby była zróżnicowana wysokość
zasypu np. przy słupach skrajnych (np. przy rampach) ale to ćwiczą w przykładzie z ławą.

Suma ciężarów charakterystycznych

W

k

=135,1 kN

Suma ciężarów obliczeniowa

W

d

=182,3 kN (tj. ok. 45,6 kN na każdy pal)

Stosując znany wzór na siłę w palu: F

cd

=(V

d

+W

d

)/n ± M’

x;d

·y/Σy

2

± M’

y;d

·x/Σx

2

dostajemy

W schemacie 1

F

cd1

=938± 75 ± 88 = 1101 kN

W schemacie 2

F

cd1

=976± 87 ± 51 = 1114 kN

5. Sprawdzenie nośności pala.

Obliczeniowa nośność wynosi R

cd

=1210 kN więc jest „ładnie zaprojektowane”.

Tu można znowu podyskutować o strefach naprężeń i zapasie na okoliczność m

1

. Kiedy nie wykonuje się obliczeń

statycznych nośności, trudno jest określić udział pobocznicy i podstawy w przenoszeniu obciążeń. Zresztą przy
rozstawach 1,50 na 1,80, ekwiwalentnej średnicy 0,34 m i długości pala 13 m raczej nie ma znaczącej redukcji.

Można się jeszcze pobawić w optymalizację i zmniejszyć rozstawy pali. Rosną wtedy wpływy od momentów ale
maleje ciężar oczepu. Może to otworzyć nową dyskusję o „m

1

” ale akurat w technologii pali prefabrykowanych,

przy najmniejszych wahaniach zaleca się nieznaczne pochylenie pali (rozejście dołem).

Jarosław Rybak