Pale

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

im. Jarosława Dąbrowskiego

Wydział Inżynierii Lądowej i Geodezji

FUNDAMENTOWANIE

SEMESTR IV

ĆWICZENIE nr3 Fundament na palach

Studenci:

Osoba sprawdzająca: mgr inż. Adam Trześniowski

Dane:

Typ pali: pale stalowe z profili wbijane

Średnica pali d =55cm

Długość pala l = 14 m

Głębokość posadowienia D = 2,80 m

Wymiary fundamentu L = 9,80 m

B = 4,00 m

h = 2,10 m

Obciążenia: P = 6000 kN

ry = 0,70 m

My = 3800kNm

Warstwa Nazwa gruntu oraz pochodzenie lub wilgotność Miąższość warstwy Stopień zagęszczenia IL lub stopień plastyczności ID
1 Gp C 1,9
2 NN W 2,4
3 Ip D 3,2
4 Gp B 3,0
5 Ps MW 1,9
6 Pd W >2,2

Obliczenia ciężaru fundamentu:


γzelb = 25kN/m3


G = B × L × h × γzelb = 4, 0 × 9, 8 × 2, 1 × 25 = 2058 kN

Obliczenie ciężaru gruntu nad fundamentem:

γg = 22kN/m3 (glina piaszczysta, średniospoista, twardoplastyczna, wg PN-B-02001)


Gg = B × L × (Dh) × γg = 4, 0 × 9, 8 × (2,8−2,1) × 22 = 604 kN

Mimośród:


$$e_{x} = \frac{M_{y} + P \times r_{x}}{P + G + G_{g}} = \frac{3800 + 6000 \times 0}{6000 + 2058 + 604} = 0,439\ m$$


$$e_{y} = \frac{M_{x} - P \times r_{y}}{P + G + G_{g}} = \frac{0 - 6000 \times 0,7}{6000 + 2058 + 604} = - 0,485\ m$$

Wyznaczam q:


$$q = \left( \frac{P + G + G_{g}}{B \times L} \right) \times \left( 1 \mp \frac{6e_{y}}{L} \mp \frac{6e_{x}}{B} \right)$$


$$q_{1} = \left( \frac{P + G + G_{g}}{B \times L} \right) \times \left( 1 + \frac{6e_{y}}{L} + \frac{6e_{x}}{B} \right) = \left( \frac{6000 + 2058 + 604}{4,0 \times 9,8} \right) \times \left( 1 + \frac{6 \times ( - 0,485)}{9,8} + \frac{6 \times 0,439}{4,0} \right) = 301\ kPa$$


$$q_{2} = \left( \frac{P + G + G_{g}}{B \times L} \right) \times \left( 1 + \frac{6e_{y}}{L} - \frac{6e_{x}}{B} \right) = \left( \frac{6000 + 2058 + 604}{4,0 \times 9,8} \right) \times \left( 1 + \frac{6 \times ( - 0,485)}{9,8} - \frac{6 \times 0,439}{4,0} \right) = 10\ kPa$$


$$q_{3} = \left( \frac{P + G + G_{g}}{B \times L} \right) \times \left( 1 - \frac{6e_{y}}{L} - \frac{6e_{x}}{B} \right) = \left( \frac{6000 + 2058 + 604}{4,0 \times 9,8} \right) \times \left( 1 - \frac{6 \times ( - 0,485)}{9,8} - \frac{6 \times 0,439}{4,0} \right) = 141\ kPa$$


$$q_{4} = \left( \frac{P + G + G_{g}}{B \times L} \right) \times \left( 1 - \frac{6e_{y}}{L} + \frac{6e_{x}}{B} \right) = \left( \frac{6000 + 2058 + 604}{4,0 \times 9,8} \right) \times \left( 1 - \frac{6 \times ( - 0,485)}{9,8} + \frac{6 \times 0,439}{4,0} \right) = 432\ kPa$$

Wyznaczam nośność pojedynczego pala:

Pole podstawy:


$$A_{p} = \pi \times ({\frac{d}{2})}^{2} = 3,14 \times \left( \frac{0,55}{2} \right)^{2} = 0,238\ m^{2}$$

Obliczeniowa nośność pala wciskanego:


$$N_{T} = N_{P} + N_{s} = S_{p} \times q^{(r)} \times A_{p} + \sum_{}^{}{S_{\text{si}} \times t_{i}^{(r)} \times A_{\text{si}}}$$

Np − opor podstawy pala, kN


Ns − opor pobocznicy pala wciskanego,  kN

Wyznaczam hz:


$$h_{z} = 0,65 \times \frac{20 \times 1,9 + 18 \times 2,4}{19,5} = 2,71m$$

Wyznaczam hci:


$$h_{\text{ci}} = h_{c} \times \sqrt{\frac{D_{i}}{D_{o}}} = 10 \times \sqrt{\frac{0,55}{0,4}} = 11,7\ m$$


hc − gebokosc krytyczna,  przyjeta na poziomie 10m

Nośność ostrza Np:


Np = Sp × q(r) × Ap


q(r) = γm × q10(r)


γm = 0, 9


q10(n) wyznaczam przez interpolacje dla warstwy nr 6 o ID = 0, 50


ID
0,33 0,67 0,50

q10(r)
1650 2700 2159,559

Dla ID = 0, 51  q10(r) = 2205, 882


q11, 7(n) = q10(n) = q(n) = 2159, 559


$$q_{i} = q^{n} \times \sqrt{\frac{D_{o}}{D_{i}}} = 2159,559 \times \sqrt{\frac{0,4}{0,55}} = 1841,68\ kPa$$


q(r) = γm × q(n) = 0, 9 × 1841, 68  = 1657, 51 kPa

Dla ID = 0, 50 oraz pali stalowych z profili wbijanych Sp = 1, 0


Np = Sp × q(r) × Ap = 1, 0 × 1657, 51 × 0, 238 = 394, 49 kN

Nośność pobocznicy:


$$N_{S} = \sum_{}^{}{S_{\text{si}} \times t_{i}^{(r)} \times A_{\text{si}}}$$

Warstwa 2:

Grunt: NN, o ID = 0, 18


ti(r) = γm × t

Przez interpolację wyznaczam t2 dla ID = 0, 18


ID
0,18 0,20 0,33
t (dla głębokości 5m) 32 34 47

Stąd dla środka ciężkości drugiej warstwy (zredukowanej o miąższości hz/2 = 1,39 m )


$$t = \frac{1,39}{5} \times 32 = 8,896\ kPa$$

Asi - pole pobocznicy pala zagłębionego w gruncie w obrębie warstwy i


h = h1 + h2 − D = 1, 9 + 2, 4 − 2, 8 = 1, 5 m


$$A_{\text{si}} = 2 \times \pi \times r \times h = 2 \times 3,14 \times \frac{0,55}{2} \times 1,5 = 2,59\ m^{2}$$


t2(r) = γm × t = 0, 9 * 8, 896 = 8, 006 kPa


Ss = 0, 9

Warstwa 3:

Grunt: Ip, D o IL = 0, 42

Przez interpolację wyznaczam t3 dla IL = 0, 42


IL
0,0 0,42 0,50

t
50 29 25

Asi - pole pobocznicy pala zagłębionego w gruncie w obrębie warstwy i h = 3, 2 m


$$A_{\text{si}} = 2\pi \times r \times h = 2 \times 3,14 \times \frac{0,55}{2} \times 3,2 = 5,53\ m^{2}$$


$$t = \frac{(h_{z} + \frac{3,2}{2})}{5} \times 29 = \frac{(2,78 + \frac{3,2}{2})}{5} \times 29 = 25,404\ kPa$$


t3(r) = γm × t = 0, 9 × 25, 404  = 22, 864 kPa


Ss = 0, 9

Warstwa 4:

Grunt: Gp, B o IL = 0, 53


t(r) = γm × t

Przez interpolację wyznaczam ts dla IL = 0, 53


IL
0,50 0,53 0,75

t
25 23,32 11

Asi - pole pobocznicy pala zagłębionego w gruncie w obrębie warstwy i h = 3m


$$A_{\text{si}} = 2\pi \times r \times h = 2 \times 3,14 \times \frac{0,55}{2} \times 3 = 5,18\ m^{2}$$

Jako ze głębokość przekracza 5 m


t4(r) = γm × t = 0, 9 * 23, 32 = 20, 988 kPa


Ss = 0, 9

Warstwa 5:

Grunt: Ps, MW o ID = 0, 36


t(r) = γm × t

Przez interpolację wyznaczam ts dla ID = 0, 36


ID
0,33 0,36 0,67

t
47 49,38 74

Asi - pole pobocznicy pala zagłębionego w gruncie w obrębie warstwy i h = 1, 9 m


$$A_{s} = 2\pi \times r \times h = 2 \times 3,14 \times \frac{0,55}{2} \times 1,9 = 3,28\ m^{2}$$

Jako ze głębokość przekracza 5 m


t5(r) = γm × t = 0, 9 * 49, 38 = 44, 442 kPa


Ss = 0, 9

Warstwa 6:

Grunt: Pd, W ID o = 0,50


t(r) = γm × t

Przez interpolację wyznaczam ts dla ID = 0, 50


ID
0,33 0,50 0,67

t
31 46,5 62


Asi  −  pole pobocznicy pala zaglebionego w gruncie w obrebie warstwy i h = 2, 2


$$A_{s} = 2\pi \times r \times h = 2 \times 3,14 \times \frac{0,55}{2} \times 2,2 = 3,799\ m^{2}$$

Jako ze głębokość przekracza 5 m


t6(r) = γm × ts = 0, 9 * 46, 5 = 41, 85 kPa


Ss = 0, 9

Nośność pobocznicy:


$$N_{S} = \sum_{}^{}{S_{\text{si}} \times t_{i}^{(r)} \times A_{\text{si}}}$$

WARSTWA

2

3

4

5

6

0,9

0,9

0,9

0,9 0,9

504,57

8,006

22,864

20,988

44,442

41,85

2,59

5,53

5,18

3,28

3,799

18,66

113,79

97,84

131,19

143,09

Nośność pojedynczego pala:


NT = Np + Ns = 394, 49 + 504, 57 = 899, 06 kN

Obliczam liczbę pali:


$$n \geq \frac{G + G_{g} + P}{m \times N_{T}} = \frac{604 + 2058 + 6000}{0,91 \times 899,06} = 10,59$$

Przyjmuję 12 pali.

n1 = 2 pale o współczynniku m11 = 1, 0

n2 = 10 pali o współczynniku m12 = 0, 9

Wyznaczanie stref naprężeń w gruncie wokół pala

Warstwa 2 NN Stan gruntu
h2 2,4 Bardzo Luźny

ID
0,18
tanα = 0, 087
Warstwa 3
Ip
Stan gruntu
h3 3,2 Plastyczny

IL
0,42
tanα = 0, 07
Warstwa 4
Gp
Stan gruntu
h4 3 Miękkoplastyczny

IL
0,53
tanα = 0, 017
Warstwa 5
Ps
Stan gruntu
h5 1,9 Średnio zagęszczony

ID
0,36
tanα = 0, 105
Warstwa 6
Pd
Stan gruntu
h6 2,2 Średnio zagęszczony

 ID
0,50
tanα = 0, 105

Promień stref naprężeń:


$$R = \frac{D}{2} + \sum_{}^{}{(h \times tg\alpha)}$$


$$R = \frac{0,55}{2} + \left( 2,4 \times 0,087 + 3,2 \times 0,07 + 3 \times 0,017 + 1,9 \times 0,105 + 2,2 \times 0,105 \right) = 0,91\ m$$

Sprawdzenie warunku nośności:


QT ≤ m × N


QT ≤ m × (n×Np+n×m×Ns)


QT = G + Gg + P = 2058 + 604 + 6000 = 8662 kN


m × (n×Np+n1×m11×Ns+n2×m12×Ns) = 0, 91 × (12×394,49+2×1,0×0,91×504,57+10×0,9×0,91×504,57) = 8904 kN


8662 kN ≤ 8904 kN

Warunek nośności spełniony. Fundament palowy przeniesie zadane obciążenie.

Pale Franki

Dane:

Typ pali: pale stalowe z profili wbijane

Średnica pali d =55cm

Długość pala l = 14 m

Głębokość posadowienia D = 2,80 m

Wymiary fundamentu L = 9,80 m

B = 4,00 m

h = 2,10 m

Obciążenia: P = 6000 kN

ry = 0,70 m

My = 3800kNm

Warstwa Nazwa gruntu oraz pochodzenie lub wilgotność Miąższość warstwy Stopień zagęszczenia IL lub stopień plastyczności ID
1 Gp C 1,9
2 NN W 2,4
3 Ip D 3,2
4 Gp B 3,0
5 Ps MW 1,9
6 Pd W >2,2

Obliczenia ciężaru fundamentu:


γzelb = 25kN/m3


G = B × L × h × γzelb = 4, 0 × 9, 8 × 2, 1 × 25 = 2058 kN

Obliczenie ciężaru gruntu nad fundamentem:

γg = 22kN/m3 (glina piaszczysta, średniospoista, twardoplastyczna, wg PN-B-02001)


Gg = B × L × (Dh) × γg = 4, 0 × 9, 8 × (2,8−2,1) × 22 = 604 kN

Mimośród:


$$e_{x} = \frac{M_{y} + P \times r_{x}}{P + G + G_{g}} = \frac{3800 + 6000 \times 0}{6000 + 2058 + 604} = 0,439\ m$$


$$e_{y} = \frac{M_{x} - P \times r_{y}}{P + G + G_{g}} = \frac{0 - 6000 \times 0,7}{6000 + 2058 + 604} = - 0,485\ m$$

Wyznaczam q:


$$q = \left( \frac{P + G + G_{g}}{B \times L} \right) \times \left( 1 \mp \frac{6e_{y}}{L} \mp \frac{6e_{x}}{B} \right)$$


$$q_{1} = \left( \frac{P + G + G_{g}}{B \times L} \right) \times \left( 1 + \frac{6e_{y}}{L} + \frac{6e_{x}}{B} \right) = \left( \frac{6000 + 2058 + 604}{4,0 \times 9,8} \right) \times \left( 1 + \frac{6 \times ( - 0,485)}{9,8} + \frac{6 \times 0,439}{4,0} \right) = 301\ kPa$$


$$q_{2} = \left( \frac{P + G + G_{g}}{B \times L} \right) \times \left( 1 + \frac{6e_{y}}{L} - \frac{6e_{x}}{B} \right) = \left( \frac{6000 + 2058 + 604}{4,0 \times 9,8} \right) \times \left( 1 + \frac{6 \times ( - 0,485)}{9,8} - \frac{6 \times 0,439}{4,0} \right) = 10\ kPa$$


$$q_{3} = \left( \frac{P + G + G_{g}}{B \times L} \right) \times \left( 1 - \frac{6e_{y}}{L} - \frac{6e_{x}}{B} \right) = \left( \frac{6000 + 2058 + 604}{4,0 \times 9,8} \right) \times \left( 1 - \frac{6 \times ( - 0,485)}{9,8} - \frac{6 \times 0,439}{4,0} \right) = 141\ kPa$$


$$q_{4} = \left( \frac{P + G + G_{g}}{B \times L} \right) \times \left( 1 - \frac{6e_{y}}{L} + \frac{6e_{x}}{B} \right) = \left( \frac{6000 + 2058 + 604}{4,0 \times 9,8} \right) \times \left( 1 - \frac{6 \times ( - 0,485)}{9,8} + \frac{6 \times 0,439}{4,0} \right) = 432\ kPa$$

Wyznaczam nośność pojedynczego pala:

Pole podstawy:


$$A_{p} = 1,75 \times \ \pi \times ({\frac{d}{2})}^{2} = 1,75 \times 3,14 \times \left( \frac{0,55}{2} \right)^{2} = 0,417\ m^{2}$$

Obliczeniowa nośność pala wciskanego:


$$N_{T} = N_{P} + N_{s} = S_{p} \times q^{(r)} \times A_{p} + \sum_{}^{}{S_{\text{si}} \times t_{i}^{(r)} \times A_{\text{si}}}$$

Np − opor podstawy pala, kN


Ns − opor pobocznicy pala wciskanego,  kN

Wyznaczam hz:


$$h_{z} = 0,65 \times \frac{20 \times 1,9 + 18 \times 2,4}{19,5} = 2,71m$$

Wyznaczam hci:


$$h_{\text{ci}} = h_{c} \times \sqrt{\frac{D_{i}}{D_{o}}} = 10 \times \sqrt{\frac{0,55}{0,4}} = 11,7\ m$$


hc − gebokosc krytyczna,  przyjeta na poziomie 10m

Nośność ostrza Np:


Np = Sp × q(r) × Ap


q(r) = γm × q10(r)


γm = 0, 9


q10(n) wyznaczam przez interpolacje dla warstwy nr 6 o ID = 0, 50


ID
0,33 0,67 0,50

q10(r)
1650 2700 2159,559

Dla ID = 0, 51  q10(r) = 2205, 882


q11, 7(n) = q10(n) = q(n) = 2159, 559


$$q_{i} = q^{n} \times \sqrt{\frac{D_{o}}{D_{i}}} = 2159,559 \times \sqrt{\frac{0,4}{0,55}} = 1841,68\ kPa$$


q(r) = γm × q(n) = 0, 9 × 1841, 68  = 1657, 51 kPa

Dla ID = 0, 50 oraz pali stalowych z profili wbijanych Sp = 1, 0


Np = Sp × q(r) × Ap = 1, 0 × 1657, 51 × 0, 417 = 691, 18 kN

Nośność pobocznicy:


$$N_{S} = \sum_{}^{}{S_{\text{si}} \times t_{i}^{(r)} \times A_{\text{si}}}$$

Warstwa 2:

Grunt: NN, o ID = 0, 18


ti(r) = γm × t

Przez interpolację wyznaczam t2 dla ID = 0, 18


ID
0,18 0,20 0,33
t (dla głębokości 5m) 32 34 47

Stąd dla środka ciężkości drugiej warstwy (zredukowanej o miąższości hz/2 = 1,39 m )


$$t = \frac{1,39}{5} \times 32 = 8,896\ kPa$$

Asi - pole pobocznicy pala zagłębionego w gruncie w obrębie warstwy i


h = h1 + h2 − D = 1, 9 + 2, 4 − 2, 8 = 1, 5 m


$$A_{\text{si}} = 2 \times \pi \times r \times h = 2 \times 3,14 \times \frac{0,55}{2} \times 1,5 = 2,59\ m^{2}$$


t2(r) = γm × t = 0, 9 * 8, 896 = 8, 006 kPa


Ss = 0, 9

Warstwa 3:

Grunt: Ip, D o IL = 0, 42

Przez interpolację wyznaczam t3 dla IL = 0, 42


IL
0,0 0,42 0,50

t
50 29 25

Asi - pole pobocznicy pala zagłębionego w gruncie w obrębie warstwy i h = 3, 2 m


$$A_{\text{si}} = 2\pi \times r \times h = 2 \times 3,14 \times \frac{0,55}{2} \times 3,2 = 5,53\ m^{2}$$


$$t = \frac{(h_{z} + \frac{3,2}{2})}{5} \times 29 = \frac{(2,78 + \frac{3,2}{2})}{5} \times 29 = 25,404\ kPa$$


t3(r) = γm × t = 0, 9 × 25, 404  = 22, 864 kPa


Ss = 0, 9

Warstwa 4:

Grunt: Gp, B o IL = 0, 53


t(r) = γm × t

Przez interpolację wyznaczam ts dla IL = 0, 53


IL
0,50 0,53 0,75

t
25 23,32 11

Asi - pole pobocznicy pala zagłębionego w gruncie w obrębie warstwy i h = 3m


$$A_{\text{si}} = 2\pi \times r \times h = 2 \times 3,14 \times \frac{0,55}{2} \times 3 = 5,18\ m^{2}$$

Jako ze głębokość przekracza 5 m


t4(r) = γm × t = 0, 9 * 23, 32 = 20, 988 kPa


Ss = 0, 9

Warstwa 5:

Grunt: Ps, MW o ID = 0, 36


t(r) = γm × t

Przez interpolację wyznaczam ts dla ID = 0, 36


ID
0,33 0,36 0,67

t
47 49,38 74

Asi - pole pobocznicy pala zagłębionego w gruncie w obrębie warstwy i h = 1, 9 m


$$A_{s} = 2\pi \times r \times h = 2 \times 3,14 \times \frac{0,55}{2} \times 1,9 = 3,28\ m^{2}$$

Jako ze głębokość przekracza 5 m


t5(r) = γm × t = 0, 9 * 49, 38 = 44, 442 kPa


Ss = 0, 9

Warstwa 6:

Grunt: Pd, W ID o = 0,50


t(r) = γm × t

Przez interpolację wyznaczam ts dla ID = 0, 50


ID
0,33 0,50 0,67

t
31 46,5 62


Asi  −  pole pobocznicy pala zaglebionego w gruncie w obrebie warstwy i h = 2, 2


$$A_{s} = 2\pi \times r \times h = 2 \times 3,14 \times \frac{0,55}{2} \times 2,2 = 3,799\ m^{2}$$

Jako ze głębokość przekracza 5 m


t6(r) = γm × ts = 0, 9 * 46, 5 = 41, 85 kPa


Ss = 0, 9

Nośność pobocznicy:


$$N_{S} = \sum_{}^{}{S_{\text{si}} \times t_{i}^{(r)} \times A_{\text{si}}}$$

WARSTWA

2

3

4

5

6

0,9

0,9

0,9

0,9 0,9

504,57

8,006

22,864

20,988

44,442

41,85

2,59

5,53

5,18

3,28

3,799

18,66

113,79

97,84

131,19

143,09

Nośność pojedynczego pala:


NT = Np + Ns = 691, 18 + 504, 57 = 1195, 75 kN

Obliczam liczbę pali:


$$n \geq \frac{G + G_{g} + P}{m \times N_{T}} = \frac{604 + 2058 + 6000}{0,91 \times 1195,75} = 7,96$$

Przyjmuję 9 pali.

n1 = 9 pali o współczynniku m11 = 1, 0

Wyznaczanie stref naprężeń w gruncie wokół pala

Warstwa 2 NN Stan gruntu
h2 2,4 Bardzo Luźny

ID
0,18
tanα = 0, 087
Warstwa 3
Ip
Stan gruntu
h3 3,2 Plastyczny

IL
0,42
tanα = 0, 07
Warstwa 4
Gp
Stan gruntu
h4 3 Miękkoplastyczny

IL
0,53
tanα = 0, 017
Warstwa 5
Ps
Stan gruntu
h5 1,9 Średnio zagęszczony

ID
0,36
tanα = 0, 105
Warstwa 6
Pd
Stan gruntu
h6 2,2 Średnio zagęszczony

 ID
0,50
tanα = 0, 105

Promień stref naprężeń:


$$R = \frac{D}{2} + \sum_{}^{}{(h \times tg\alpha)}$$


$$R = \frac{0,55}{2} + \left( 2,4 \times 0,087 + 3,2 \times 0,07 + 3 \times 0,017 + 1,9 \times 0,105 + 2,2 \times 0,105 \right) = 0,91\ m$$

Sprawdzenie warunku nośności:


QT ≤ m × N


QT ≤ m × (n×Np+n×m×Ns)


QT = G + Gg + P = 2058 + 604 + 6000 = 8662 kN


m × (n×Np+n1×m11×Ns) = 0, 91 × (9×691,18+9×1,0×0,91×504,57) = 9421 kN


8662 kN ≤ 9421 kN

Warunek nośności spełniony. Fundament palowy przeniesie zadane obciążenie.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
ZRI Chrobok Pale stalowe rurowe
metoda sił pale Model
AT 2005 04 1815 PALE
Projekt ściany oporowej, sekcja dylatacyjna i pale
Proj zint pale IPB
Fundamentowanie Pale Franki
pale A2 id 345813 Nieznany
Pale PN + Wi un
Obrona Pale i Ścianka
0251 a whiter shade of pale procol harum EJTU7ZQFDM4QDUIV73IRVKM6ZIWLLAGSBZJKHKY
pale poprawka
Opis techniczny i obliczenia PALE
pale prawidlowe
pale ułożenie
Projekt pale
Fundamentowanie PALE

więcej podobnych podstron