Pale VIBRO-FUNDEX

1. Dane do projektowania

1.1 Dane ogólne:

-poziom posadowienia

D  1.8m

-poziom posadzki

z  0.4m

-poziom zwierciadła wody gruntowej

zwg  0.8m

-łączna grubość warswt posadzki

g  0.15m

1.2 Wartości charakterystyczne oddziaływań przekazywanych przez słup na górną powierzchnię fundamentu

Vk  990kN

-trwałe pionowe

H 



-trwałe poziome

k

263 kN

-trwały moment

Mk  35kNm

-zmienne pionowe

Qvk  680kN

-zmienne poziome

QHk  166kN

-zmienny moment

QMk  68kNm

1.3 Geometria fundamentu palowego

-wymiary słupa

asB  0.4m

asL  0.6m

-wymiary fundamentu

B  2.5m

L  4.1m

-wysokość fundamentu

H  0.8m

przyjęto pale Vibro średnicy 440 mm ; średnice obliczeniową przyjeto 0.44 m rr  40.4m  1.6 m

-przyjęty rozstaw osiowy pali

s  0.23m

-szerokość odsadzki

rozmieszczenie pali :

przyjęto 3 rzędy po 2 pale , razem 6 pali r 



-rozstaw rzędów

x

1.6 m

-rozstaw pali w rzędzie

ry  1.6m

-osiowy rozstaw pali

r  2.263m

2. Obciążenie fundamentu palowego kN





- ciężar betonu (klasa C20/25)

γżk

25

m3

kN

-ciężar posadzki

γbk  23 m3

-ciężar zasypki inżynierskiej (MSa)

kN

γk  18.5 m3

Wyniki próbnych obciążeń pali

R1k  710kN

R2k  832kN

R3k  850kN

R4k  736kN

R5k  780kN

n  5

Rcmmean  meanR1k R

 2k R

 3k R

 4k R

 5k  781.6kN

Rcmmin  minR1k R

 2k R

 3k R

 4k R

 5k  710kN

2.1 Obliczenie środków ciężkości

e

przesunięcie fundamentu względem osi słupa sL  0.2m szerokość odsadzek fundamentu

cB  1.05m

cLz  1.55m

cLw  1.95m

ramiona sił na odsadzkach względem

r 



r





r





środka podstawy fundamentu

B

0.725 m

Lz

1.275 m

Lw

1.075 m

2.2 Obliczenia ciężarów fundamentu i gruntu na odsadzkach ciężar fundamentu

V1  2.5m4.1m0.8m  8.2 m3



G1k  V1γżk  205kN

ciężar gruntu na odsadzkach V2  1.55m(1.8m  0.8m)2.5m  3.875 m3



G2k  V2γk  71.688kN

V3  1.95m(1.4m  0.8m  0.15m)2.5m  2.194 m3



G3k  V3γk  40.584kN

cieżar posadzki

V4  1.95m2.5m0.15m  0.731 m3



G4k  V4γbk  16.819kN

ciężar całkowity fundamentu i nakładu odsadzek GCk  G1k  G2k  G3k  G4k  334.091kN

Obciążenie stałe i zmienne charakterystyczne ψ01  1.0

ψ02  0.7

Vf.k  Vk  ψ01Qvk  G1k  G2k  G3k  G4k  2004.091kN

Hf.k  Hk  ψ02QHk  379.2kN

efekt oddziaływania siły poziomej

MHBk  Hk0.8m  QHk0.8m  343.2kNm efekt oddziaływania obciążeń na odsadzkach MGk  G2krLz  G3krLw  G4krLw  29.693kNm efekt przesunięcia środka podstawy

MVLk  Vk(0.2m)  Qvk(0.2m)  334kNm charakterystyczny moment obciążeń

MLk  Mk  QMk  MHBk  MGk  MVLk  82.507kNm

mimośród obciążeń charakterystycznych podłoża względem środka podstawy MLk

eL 

 0.041 m

Vf.k

L

warunek spełniony

eL 

 1

6

Wyznaczenie sił krytycznych w krajnych palach od wszystkich obciążeń charakterystycznyc 2

Σxi

x  4 (1.6m)2



10.24 m2



i

2

Σyi

y  6 (0.8m)2



3.84 m2



i

 Vf.k  MLk1.6m

F





pal prawy: Fmax

cc  

 

 346.907kN

 6  



10.24 m2





 V   M  m

pal lewy: Fmin

f.k

Lk 1.6

F





ccc  

 

 321.123kN

 6  



10.24 m2





Obciążenia przypadające na poszczególne pale są zrożnicowane. Najwieksze obciążenie pala = 346.907kN

Obciążenie nie przekracza nośności charakterystycznej z probnych obciążeń pali Obciążenia stałe charakterystyczne

efekty oddziaływania siły poziomej

MHLk  Hk0.8m  210.4kNm

efekty oddziaływania obciążeń na odsadzkach MGk  G2krLz  G3krLw  G4krLw  29.693kNm efekty przesuniecia środka podstawy

MVLk  Vk(0.2m)  198kNm

całkowite stałę charakterystyczne obciążenie pionowe w poziomie podstawy Vffk  Vk  GCk  1324.091kN

charakterystyczny moment wypadkowej obciążeń podłoża względem środka podstawy MLK  Mk  MHLk  MGk  MVLk  17.707kNm mimośród

MLK

e

L

L 

 0.013 m

warunek spełniony

V

e 

 1

ffk

L

6

Wyznaczenie sił krytycznych w krajnych palach od wszystkich obciążeń charakterystycznyc 2

Σxi

x  4 (1.6m)2



10.24 m2



i

2

Σyi

y  6 (0.8m)2



3.84 m2



i

 Vffk  MLK1.6m

F





pal prawy: Fmax

cq  

 

 223.448kN

 6  



10.24 m2





 V   M  m

pal lewy: Fmin

ffk

LK 1.6

F





cqq  

 

 217.915kN

 6  



10.24 m2





Obciążenia przypadające na poszczególne pale są zrożnicowane. Najwieksze obciążenie pala = 346.907kN

Obciążenie nie przekracza nośności charakterystycznej z probnych obciążeń pali współczynniki częściowe

ψ01  1.0

ψ02  0.7

pionowe

Vd  1.351Vk  1.51Qvk  1.351GCk  2807.522kN

poziome

HLd  1.351Hk  1.50.7QHk  529.35kN

efekt oddziaływania siły poziomej

MHLd  1.351Hk  1.50.7QHk0.8m  423.48kNm efekt przesunięcia środka podstawy

MVLd  11Vk  00.7Qvk(0.2m)  198kNm efekty oddziaływania obciążeń na odsadzkach MGLd  1.351MGk  40.086kNm

moment

MLd  1.351Mk  1.50.7QMk  MHLd  MVLd  MGLd  304.044kNm mimośród

MLd

e

L

L 

 0.108 m

V

e 

 1

warunek spełniony

d

L

6

wyznaczenie sił w skrajnych palach od wszystkich obciążeń 2

Σxi

x  4 (1.6m)2



10.24 m2



i

2

Σyi

y  6 (0.8m)2



3.84 m2



i

 Vd  MLd1.6m

F





pal prawy: Fmax

c1  

 

 515.427kN

 6  



10.24 m2





 V   M  m

pal lewy: Fmin

d

Ld 1.6

F





c2  

 

 420.413kN

 6  



10.24 m2





Obciążenia przypadające na poszczególne pale są zrożnicowane. Najwieksze obciążenie pala = 515.427kN

Obciążenie nie przekracza nośności charakterystycznej z probnych obciążeń pali sprawdzenie stanu GEO

Fc  Rcd

γR  1.1

Rck  710kN

Rck

Rcd 

 645.455kN

γR

Fc  R

c

cd 

Przyjęcie długości i obliczenie nośności pala podstawa pala na głebokości 15 m p.p.t w Ip zagłebienie stopy pala w Ip wynosi 1 m

qbk.  2800kPa

poziom h.z do interpolacji q i t

(Σγh)

hz 

Σγ

0.65



 γ 





kN 

kN

2.5m10.6





  3m7.8







m3 

m3

hz  0.65

 3.003 m

kN

10.8

m3

głębokość podstawy pala od poziomu interpolacji hp  15m  2.5m  12.5m

hc  10m

0.44

hci  10m

 10.488 m

0.4

Nośność podstawy pala Rb

opór jednostkowy pod podstawą pala dla przyjetej głeboości posadowienia qbk  2800kPa

qbk

qbd 

 2800kPa

1

d  0.44m

pole podstawy pala

π d2



Ap 

0.152 m2



4

Ap'  1.1Ap

0.167 m2



nośność podstawy pala

Rbk  Ap'qbd  468.324kN

nośność pobocznicy pala

hśri

tśr  titi 5

tśr  tit

qsik  tśr

t

Rsik  Asiqsik

q

Asi  Obmi

Ob  πd  1.382 m

πp od 3 do 5m

πp od 5 do 6.7m

Ps od 6.7 do 8.1m

πp od 8.1 do 11.5m

Ip od 11.5 do 12.5m

4

qs1k  22.44kPa  17.952kPa

5

Rs1k  qs1k2mOb  49.63kN

qs2k  22.44kPa

Rs2k  qs2k1.7mOb  52.732kN

qs3k  69.24kPa

Rs3k  qs3k1.4mOb  133.995kN

qs4k  24.12kPa

Rs4k  qs4k3.4mOb  113.36kN

qs5k  95kPa

Rs5k  qs5k1mOb  131.319kN

nośnośc pobocznicy pala Rs

Rsk  Rs1k  Rs2k  Rs3k  Rs4k  Rs5k  481.035kN

tacie negatywne

Rsnk  qsnk

q

As

snk

Gpz od 1.8 do 2.5m

Nm od 2.5 do 5.5m

2.15

qsnk  33kPa

 14.19kPa

5

Rsnk  qsnk0.7mOb  13.73kN

qsnk1  10kPa

Rsnk1  qsnk13mOb  41.469kN

obciążenie pobocznicy pala tarciem negatywnym Rsn Rsn  Rsnk  Rsnk1  55.199kN

nośnośc pojedynczego pala Rc

R

R





sk  481.035kN

bk

468.324 kN

Rck  Rbk  Rsk  949.359kN

nośność pala w grupie Rc

Rck  Rbk  m1

m R

1 sk

πp

3.7mtan(4deg)  0.259 m

Ps

1.4mtan(6deg)  0.147 m

πp

3.4mtan(4deg)  0.238 m

Ip

1mtan(6deg)  0.105 m

suma

0.259m  0.147m  0.238m  0.105m  0.749 m

 0.44m



R  

 0.749m  0.969m

 2



rr

z czego wybrałem z tabeli m1=0.95

 1.651

R

m1  0.95

Rck  Rbk  m1Rsk  925.307kN

sprawdzenie 1 stanu granicznego

Fcd  Rcd

opory obliczeniowe nośności

Rck

Rd 

 841.188kN

1.1

Fc  Gpd  Rsnd  Rcd

obliczeniowe , najwieksze obciazenie pionowe w głowicy pala Fc1  515.427kN

ciężar pala

I  8.4m

A  0.152 m2



Gpk  AIy





kN 

kN

kN

Gpk  0.152 m2



8.4m 23





  10

  0.152 m2



4.8m23

 33.379kN





m3 

m3

m3

Gpd  1.351Gpk  45.062kN

obliczeniowa wartość obciążenia pala od tarcia negatywnego Rsnd  Rsn1.35  74.519kN

Fc  G

c

pd  Rsnd  Rcd 

warunek spełniony

Nośćność pala obciążonego siła poziomą

ustalenie sztywności pala

zagłebienie sprężyste pala

n4 (4EI) hn



hs =

kxDp

h  9.5m

uwzgledniłem tylko część pala zagłębionego w grunty nośne E  27000000kPa

π d4



I 

0.0018398 m4



64

n  1

współczynnik podatności bocznej gruntu

grunt niespoisty

grunt spoisty

9600

2





S 







1  ILISn

S



 225I  150 Yn



kx 

 n 750 I

n 

d

d





k 

d

x

d

kN

9600(1  0.27)1.1

h1  3.7m

kx1 

πp



  17520



0.44

m2







Ps

h

1.1 750 0.612



 2250.61  150 17.7

kN

2  1.4m

kx2 

 25059.881

0.44

πp

m2

h

kN

3  3.4.m

9600(1  0.21)1.1

k



 18960

Ip

x3

0.44

m2

h4  1m

9600(1  0.04)1.1

kN

kx4 

 24960

0.44

m2

śrredni współczynnik podatności boc znej gruntu

kxi

k hi

xi 

kx   Σhi

i

kN

189331.83 m

kN

kx 

 19929.666

9.5m

m2

hs  2.93m

1.5hs  4.395m

3hs  8.79m

h  9.5 m

kryteria sztywnośći pala

pale sztywne , jeżeli h<1.5hs

pale póśrednie , jeżeli 1.5hs<h<3hs pale wiotkie , jeżeli h>3hs

zatem pal wiatki

obliczenia dla pala wiotkiego

y0  yd

maksymalny moment zginający występujący w poziomie terenu

 529.36kN

Hd  

  88.227kN



6



MMAX  0.5Hdhs  129.252kNm

przemieszczenie osi pala w poziomie oczepu (pal z głowicą utwierdzoną) Hk hn



y0 



k

n 1

xdhs

h

429kN

Hk 

 71.5kN

6

Hk5m

y0 

 0.474885cm

k

2

x0.44hs

Sprawdzenie przemieszczenia dopuszczalnego y0  0.475(cm)

yd  1cm

y0  yd  1

warunek spełniony

Sprawdznie stanu granicznego użytkowalności Ed  Cd

obciążenia charakterystyczne przekazywane przez fundament na jeden pal Fmaxk  Fcc  346.907kN

Fmink  Fccc  321.123kN

Fmeank  meanFmaxk F

 mink  334.015kN

Fmax1k  Fcq  223.448kN

Fmin1k  Fcqq  217.915kN

Fmean1k  meanFmax1k F

 min1k  220.682kN

miarodajne charakterystyczne obciążenie przekazywane przez fundament na 1 pal przyjeto VF1k  Fmeank  334.015kN

charakterystyczny ciężarr własny pala

Gpk  33.379kN

charakterystyczny ciężar pala w obrębie gruntów nienośnych kN

Gpnk  0.167 m2



3.7m25

 15.448kN

m3

obciążenia pala tarciem negatywnym

Tnegk  Rsn  55.199kN

Moduły gruntów

E01  31800kPa

h1  3.7m

πp

0.9E01  28620kPa

E



h 

Ps

02

95300kPa

2

1.4 m

1.1E02  104830kPa

πp

E03  37000kPa

h3  3.4m

0.9E03  33300kPa

Ip

E04  24800kPa

h4  1m

1E04  24800kPa

średni moduł odkształcenia dla podłoża uwarswionego E01h1  E02h2  E03h3  E04h4

E0 

 42282.105kPa

h1  h2  h3  h4

Moduł Eb - gruntu poniżej podstawy

Ip

Eb  24800kPa

1Eb  24800kPa

Eb  0.587

E0

Poniżej podstaw pali zalega warstwa gruntu o wytrzymałości mniejszej niż wytrzymałość gruntu otaczającego pal.

Osiadanie fundamentu palowego można liczyć zgodnie z normą, przy przyjęciu zastępczego fundamentu głębokiego z poziomem posadowienia w poziomie podstaw pali oraz uwzględnieniem stref naprężeń wokół pali pod kątem α

Wymiary fundamentu zastępczego

poziom podstawy fundamentu zastępczego na głębokości Dz  15m

wymiary podstawy fundamentu zastępczego

Bz  11.6m  0.44m  20.72m  3.48m

Lz  21.6m  0.44m  20.72m  5.08m

wysokość bryły grunt-pale

h  15m  1.8m  13.2 m

ciężar średni objętośćiowy gruntu w strefie h kN

γ  17.39

m3

ciężar bryły grunt-pale

sam grunt

GGk  BzLzhγ  4058.041kN

dodatkowo wpływ pali

GPk  6m0.152mhγżk  γ  91.612kN

GG.Pk  GGk  GPk  4149.654kN

obciążenie w podstawie fundamentu zastępczego Vz  Vf.k  GG.Pk  6153.744kN

Vz

kN

qk 

 348.094

BzLz

m2

Vz  Vf.k  2004.091kN

Vz

kN

qK 

 113.364

BzLz

m2

Pionowe naprężenia w szkielecie gruntowym na głębokości

kN

kN

H  1.8m

σzq  H20.1

 36.18

m3

m2



kN



kN 

kN

σ

H  2.5m

zq  36.18

 0.7m 20.1





  50.25



m2



m3 

m2



kN

kN 

kN

σ

H  5.5m

zq  50.25

 3m7.8



  73.65



m2

m3 

m2



kN

kN 

kN

σ

H  9.2m

zq  73.65

 3.7m20.6



  149.87



m2

m3 

m2



kN

kN 

kN

σ

H  10.6m

zq  149.87

 1.4m17.7



  174.65



m2

m3 

m2



kN

kN 

kN

σ

H  14m

zq  174.65

 3.4m20.6



  244.69



m2

m3 

m2



kN

kN 

kN

σ

H  15m

zq  244.69

 1m21.1



  265.79



m2

m3 

m2

naprężenia pierwotne w poziomie posadowienia fundamentu zastępczego kN

σ0q  σzq  265.79 m2

naprężenia dodatkowe w poziomie posadowienia fundamentu zastępczego kN

σd  qk  σ0q  82.304 m2

naprężenia dodatkowe na głębokości Z

σzd  ηm

η σ

m d

Bz  3.48m

Lz  5.08m

Lz  1.46

Bz

zasięg strefy aktywnej obciążenia

Zmax  1.5Bz  5.22m

Vk  990kN

Hk  263kN

Mk  35kNm

Qvk  680kN

QHk  166kN

QMk  68kNm

h3  3.4m