1. Opis techniczny

   1. Założenia projektowe

Projekt wykonany został na zlecenie Katedry Geotechniki Politechniki Gdańskiej, w oparciu o załączony temat projektu nr 28, zawierający informacje dotyczące przewidywanych obciążeń oraz istniejących warunków gruntowych.

1.2. Położenie obiektu

Projektowany obiekt znajduje się w Olsztynie. Ma stanowić fundament pod pylon mostowy.

1.3. Zakres projektu

Projekt dotyczy wykonania fundamentu płytowo-palowego. W zakres projektu wchodzą:

• wykonanie zestawienia wartoÅ›ci charakterystycznych parametrów geotechnicznych wydzielonych warstw z przedstawieniem ich zmiennoÅ›ci z gÅ‚Ä™bokoÅ›ciÄ…,

• wstÄ™pne przyjÄ™cie geometrii pÅ‚yty fundamentowej oraz ukÅ‚adu pali,

• wyznaczenie siÅ‚ osiowych w palach macierzowÄ… metoda sztywnego oczepu,

• wyznaczenie noÅ›noÅ›ci i dÅ‚ugoÅ›ci pali metodami α i β,

• analiza współpracy fundamentu pÅ‚ytowo-palowego z podÅ‚ożem gruntowym metoda uogólnionÄ…

• wykonanie rysunków technicznych

1.4. Technika wykonania obiektu

Po przygotowaniu terenu i wykonaniu wykopu należy przystąpić do wykonania pali CFA rozmieszczonych zgodnie z załączonym do projektu rysunkiem. Pale wykonywane są świdrem ciągłym, bez orurowania. Wiercenie i betonowanie następuje w dwóch oddzielnych fazach, które następują bezpośrednio po sobie. Do wykonania pali można zastosować typowe palownice wyposażone w głowicę obrotową, świder oraz inne oprzyrządowanie niezbędne do realizacji pali. W czasie wiercenia wnętrze rury należy wypełnić betonem i utrzymywać lekkie ciśnienie aby zapobiec penetracji gruntu i wody do wnętrza świdra. Po osiągnięciu projektowanej głębokości należy przystąpić do stopniowego podciągania świdra i betonowania trzonu pala pod ciśnieniem aby uzyskać dobry kontakt pala z gruntem na pobocznicy. Po zakończeniu betonowania należy wprowadzić do trzonu zbrojenie. W ramach kontroli jakości wykonania pali należy wykonać:

• inwentaryzacje geodezyjnÄ…

• badania wytrzymaÅ‚oÅ›ci betonu

• próbne obciążenia pali

• badania ciÄ…gÅ‚oÅ›ci pali

Po wykonaniu pali należy ułożyć warstwę wyrównawcza pod płytę fundamentową z chudego betonu. Na warstwie wyrównawczej można przystąpić do wykonania zbrojenia płyty fundamentowej oraz starterów słupów opierających się na płycie. Po wykonaniu zbrojenia należy zmontować deskowanie i przystąpić do betonowania płyty fundamentowej.

1.5. Warunki gruntowe

• Warunki gruntowe:

Warstwa wierzchnia - piasek pylasty nawodniony 0,00 ÷ 5,20 m p.p.t.

Warstwa głęboka - glina piaszczysta całkowicie nawodniona poniżej 5,20 m p.p.t.

• Warunki wodne:

Poziom zwierciadła wody gruntowej: 1,60 m p.p.t.

1.6. Stan istniejÄ…cy

Teren jest niezabudowany i nieuzbrojony.

1.7. Roboty rozbiórkowe

W związku z brakiem zabudowy jedyne roboty rozbiórkowe to usunięcie roślinności.

1.8. Dane techniczne konstrukcji

Wymiary konstrukcji sÄ… podane na rysunkach.

W ramach palowania trzeba wykonać 35 pali CFA o średnich 800mm i łącznej długości 605,5m Długości pali licząc od dna płyty fundamentowej wynoszą 17,3m.

PÅ‚yta fundamentowa ma wymiary 2000x1400x1,7m i objÄ™tość 476m³.

1.9. Uwagi dodatkowe

W przypadku wystąpienia innych warunków gruntowych niż ujęte w projekcie, lub innych niezgodności należy powiadomić projektanta.

Zestawienie wartości charakterystycznych parametrów geotechnicznych

Dane z tematu

Â	Piasek pylasty nawodniony h=5,2 m	Glina piaszczysta caÅ‚kowicie nawodniona	Â
φ'	23,50	26,20	°
c'	6,00	14,00	[kPa]
M0ref	70,00	94,00	[MPa]
ν	0,25	0,20	[-]
m	1,00	0,60	[-]
pref	100,00	100,00	[kPa]
OCR	1,00	3,00	[-]
γ	19,00	18,00	[kN/m^3]
γ'	10,00	10,00	[kN/m^3]
γsr	20,00	20,00	[kN/m^3]
K0	0,60	0,97	[-]
a	2,61	6,89	[-]
cq	12,69	29,46	[kPa]
M	0,92	1,04	[-]
Poziom zwierciadła wody gruntowej 1,6 m p.p.t.

Wyliczone wartości charakterystycznych parametrów geotechnicznych wydzielonych.

Obliczenia zostały przeprowadzone z krokiem co 10 cm natomiast w poniższej tabeli znajduje się wyciąg z postępem co 1 m.

z	hi	hi*γi	σOV'	σOH'	M0(σ)	qf	p0'	cu
[m]	[m]	[kN/m^2]	[kN/m^2]	[kN/m^2]	[MPa]	[kPa]	[kPa]	[kPa]
0	0	0	0,00	0,00	1,78	10,15	0,00	5,08
1,0	0,1	1,9	19,00	11,42	9,57	20,42	13,95	10,21
2,0	0,1	1,0	34,40	20,68	15,89	28,74	25,26	14,37
3,0	0,1	1,0	44,40	26,70	19,99	34,14	32,60	17,07
4,0	0,1	1,0	54,40	32,71	24,09	39,54	39,94	19,77
5,0	0,1	1,0	64,40	38,72	28,20	44,94	47,28	22,47
6,0	0,1	1,0	74,40	71,97	78,32	104,81	72,78	52,41
7,0	0,1	1,0	84,40	81,64	83,95	114,94	82,56	57,47
8,0	0,1	1,0	94,40	91,32	89,34	125,07	92,34	62,54
9,0	0,1	1,0	104,40	100,99	94,52	135,20	102,13	67,60
10,0	0,1	1,0	114,40	110,66	99,52	145,33	111,91	72,66
11,0	0,1	1,0	124,40	120,34	104,36	155,46	121,69	77,73
12,0	0,1	1,0	134,40	130,01	109,05	165,58	131,47	82,79
13,0	0,1	1,0	144,40	139,68	113,61	175,71	141,26	87,86
14,0	0,1	1,0	154,40	149,36	118,05	185,84	151,04	92,92
15,0	0,1	1,0	164,40	159,03	122,38	195,97	160,82	97,99
16,0	0,1	1,0	174,40	168,70	126,61	206,10	170,60	103,05
17,0	0,1	1,0	184,40	178,38	130,75	216,23	180,39	108,11
18,0	0,1	1,0	194,40	188,05	134,81	226,36	190,17	113,18
19,0	0,1	1,0	204,40	197,72	138,78	236,48	199,95	118,24
20,0	0,1	1,0	214,40	207,40	142,68	246,61	209,73	123,31
21,0	0,1	1,0	224,40	217,07	146,51	256,74	219,51	128,37
22,0	0,1	1,0	234,40	226,74	150,28	266,87	229,30	133,43
23,0	0,1	1,0	244,40	236,42	153,98	277,00	239,08	138,50
24,0	0,1	1,0	254,40	246,09	157,62	287,13	248,86	143,56
25,0	0,1	1,0	264,40	255,76	161,21	297,25	258,64	148,63
26,0	0,1	1,0	274,40	265,44	164,75	307,38	268,43	153,69
27,0	0,1	1,0	284,40	275,11	168,24	317,51	278,21	158,76
28,0	0,1	1,0	294,40	284,78	171,67	327,64	287,99	163,82
29,0	0,1	1,0	304,40	294,46	175,07	337,77	297,77	168,88
30,0	0,1	1,0	314,40	304,13	178,42	347,90	307,55	173,95

Wstępne przyjęcie geometrii płyty fundamentowej oraz układu pali

Na podstawie danych z tematu i obliczeń przyjęto:

• wymiary pÅ‚yty fundamentowej L=20m, B=14m, h=1,7m

• 35 pale CFA o Å›rednicy D=800 mm w rozstawie co 3,0 m w obu kierunkach.

Dla przyjętych wymiarów otrzymano następujące wartości naprężeń:

σ1=	154,04	[kPa]
σ2=	234,23	[kPa]
σ3=	154,72	[kPa]
σ4=	74,53	[kPa]
σśr=	154,38	[kPa]

Wykres naprężeń[kPa]:

Wyznaczenie sił Osowych w palach macierzową metodą sztywnego oczepu

Wypadkowa siła pionowa N=54651 kN

Wypadkowy moment Mz=26195 kNm

Wypadkowy moment My=37103,05 kNm

Mimośród a(OZ)= 0,6798 m

Mimośród b(OY)= -0,4793 m

Macierz [P] transponowana
p1
p2
p3
p4
p5
p6
p7
p8
p9
p10
p11
p12
p13
p14
p15
p16
p17
p18
p19
p20
p21
p22
p23
p24
p25
p26
p27
p28
p29
p30
p31
p32
p33
p34
p35

Pale numerowane są wierszami począwszy od prawego górnego rogu płyty(pkt. 1).

Początek układu współrzędnych znajduje się w środku ciężkości płyty fundamentowej.

[D] macierz sztywności (jednostkowa)

Całkowita globalna macierz sztywności

$$\left\lbrack S \right\rbrack = \left\lbrack P \right\rbrack \bullet \left\lbrack D \right\rbrack \bullet {\lbrack P\rbrack}^{T} = \begin{bmatrix} 35 & 0 & 0 \\ 0 & 1260 & 0 \\ 0 & 0 & 630 \\ \end{bmatrix}$$

$$\left\lbrack S \right\rbrack^{- 1} = \begin{bmatrix} 0,028571 & 0 & 0 \\ 0 & 0,000794 & 0 \\ 0 & 0 & 0,001587 \\ \end{bmatrix}$$

Wektor obciążeń

$$\left\lbrack R \right\rbrack^{T} = \begin{bmatrix} 54651 \\ 37103,05 \\ 26195 \\ \end{bmatrix}$$

$$\left\lbrack V \right\rbrack = \left\lbrack S \right\rbrack^{- 1} \bullet \left\lbrack R \right\rbrack^{T} = \begin{bmatrix} 0,028571 & 0 & 0 \\ 0 & 0,000794 & 0 \\ 0 & 0 & 0,001587 \\ \end{bmatrix} \bullet \begin{bmatrix} 54651 \\ 37162,68 \\ 26195 \\ \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 1561,4571 \\ 29,49419 \\ 41,57936 \\ \end{bmatrix}$$

Marzierz N sił w palach [kN]
N1
N2
N3
N4
N5
N6
N7
N8
N9
N10
N11
N12
N13
N14
N15
N16
N17
N18
N19
N20
N21
N22
N23
N24
N25
N26
N27
N28
N29
N30
N31
N32
N33
N34
N35
suma

v_i = [P_i]^T • [V]

N_i = D_i • v_i

Wyznaczenie nośności i długości pali metodami α i β

R.g.	zi	hi	Koi	σOV'	φ'	ui	βi	ssi	fsi	Qfi	SumaQf	Qb	Nq	Nc	cb	Suma Qf+Qb
Â	[m]	[m]	Â	[kN/m2]	Â	Â	Â	Â	Â	Â	Â	Â	Â	Â	Â	Â
Piasek pylasty	0,00	0,00	0,64	0,00	21,15	0,25	0,16	0,90	0,00	0,00	Â	43,35	7,18	15,97	5,40	43,35
	1,60	1,60	0,64	13,68	21,15	0,25	0,16	0,90	1,98	7,95	7,95	92,70	7,18	15,97	5,40	100,65
zwg	5,20	3,60	0,64	44,01	21,15	0,25	0,16	0,90	6,36	57,54	65,49	202,14	7,18	15,97	5,40	267,62
Gp	6,00	0,80	1,04	63,81	23,58	0,28	0,29	0,90	16,80	33,77	99,26	428,37	9,19	18,77	12,60	527,63
	7,00	1,00	1,04	71,46	23,58	0,28	0,29	0,90	18,81	47,28	146,54	469,96	9,19	18,77	12,60	616,50
	8,00	1,00	1,04	80,46	23,58	0,28	0,29	0,90	21,18	53,23	199,77	511,55	9,19	18,77	12,60	711,32
	9,00	1,00	1,04	89,46	23,58	0,28	0,29	0,90	23,55	59,19	258,96	553,15	9,19	18,77	12,60	812,11
	10,00	1,00	1,04	98,46	23,58	0,28	0,29	0,90	25,92	65,14	324,10	594,74	9,19	18,77	12,60	918,84
	11,00	1,00	1,04	107,46	23,58	0,28	0,29	0,90	28,29	71,10	395,19	636,34	9,19	18,77	12,60	1031,53
	12,00	1,00	1,04	116,46	23,58	0,28	0,29	0,90	30,66	77,05	472,24	677,93	9,19	18,77	12,60	1150,18
	13,00	1,00	1,04	125,46	23,58	0,28	0,29	0,90	33,03	83,00	555,25	719,53	9,19	18,77	12,60	1274,77
	14,00	1,00	1,04	134,46	23,58	0,28	0,29	0,90	35,40	88,96	644,21	761,12	9,19	18,77	12,60	1405,33
	15,00	1,00	1,04	143,46	23,58	0,28	0,29	0,90	37,76	94,91	739,12	802,71	9,19	18,77	12,60	1541,84
	16,00	1,00	1,04	152,46	23,58	0,28	0,29	0,90	40,13	100,87	839,99	844,31	9,19	18,77	12,60	1684,30
	17,00	1,00	1,04	161,46	23,58	0,28	0,29	0,90	42,50	106,82	946,81	885,90	9,19	18,77	12,60	1832,71
	18,00	1,00	1,04	170,46	23,58	0,28	0,29	0,90	44,87	112,78	1059,59	927,50	9,19	18,77	12,60	1987,08
	19,00	1,00	1,04	179,46	23,58	0,28	0,29	0,90	47,24	118,73	1178,32	969,09	9,19	18,77	12,60	2147,41
	20,00	1,00	1,04	188,46	23,58	0,28	0,29	0,90	49,61	124,69	1303,00	1010,69	9,19	18,77	12,60	2313,69

R.g.	zi	hi	φ'	αi	cui (r)	fsi	Qfi	SumaQf	Qb	Suma Qf+Qb
Â	[m]	[m]	Â	Â	Â	Â	Â	Â	Â	Â
Piasek pylasty	0,00	0,00	21,15	1,00	4,57	4,57	0,00	Â	20,67	20,67
	1,60	1,60	21,15	1,00	11,96	11,96	48,09	48,09	54,10	102,19
zwg	5,20	3,60	21,15	1,00	20,71	20,71	187,38	235,47	93,69	329,16
Gp	6,00	0,80	23,58	0,70	47,17	32,80	65,95	301,43	213,38	514,80
	7,00	1,00	23,58	0,64	51,72	33,06	83,10	384,52	233,99	618,52
	8,00	1,00	23,58	0,58	56,28	32,81	82,46	466,98	254,61	721,59
	9,00	1,00	23,58	0,53	60,84	32,04	80,53	547,51	275,23	822,74
	10,00	1,00	23,58	0,47	65,40	30,76	77,32	624,83	295,85	920,68
	11,00	1,00	23,58	0,50	69,96	34,98	87,91	712,73	316,47	1029,20
	12,00	1,00	23,58	0,50	74,51	37,26	93,64	806,37	337,09	1143,46
	13,00	1,00	23,58	0,50	79,07	39,54	99,36	905,73	357,71	1263,44
	14,00	1,00	23,58	0,50	83,63	41,81	105,09	1010,82	378,33	1389,15
	15,00	1,00	23,58	0,50	88,19	44,09	110,82	1121,64	398,95	1520,59
	16,00	1,00	23,58	0,50	92,74	46,37	116,55	1238,19	419,57	1657,76
	17,00	1,00	23,58	0,50	97,30	48,65	122,27	1360,46	440,18	1800,65
	18,00	1,00	23,58	0,50	101,86	50,93	128,00	1488,46	460,80	1949,27
	19,00	1,00	23,58	0,50	106,42	53,21	133,73	1622,19	481,42	2103,62
	20,00	1,00	23,58	0,50	110,98	55,49	139,46	1761,65	502,04	2263,69

W ramach sprawdzenia poprawności wykonano obliczenie nośności fundamentu blokowego.

B_g=12m

L_g=18m

Dla metody α na głębokości 19m otrzymano:

Q_block = 838243 kN > Q_pala • 35 = 2104 • 35 = 73626 kN

Dla metody β otrzymano:

Q_block = 559495 kN > Q_pala • 35 = 2147 • 35 = 75159 kN

W obu metodach otrzymano większą nośność fundamentu blokowego od nośności sumy wszystkich pali.

Analiza współpracy fundamentu płytowo-palowego z podłożem gruntowym metodą uogólnioną

Sztywność k_xi podpór sprężystych prostopadłych do pala wyznacza się na podstawie wartości rozkładu modułu reakcji poziomej gruntu K_x zgodnie w wzorem:

K_x = n₀ • n₁ • n₂ • S_n • κ • φ • E₀  [kPa]

Dla Å›rednic od 0,3-1,5m n₀ = 1

Współczynniki n1 i n2 są zależne od rozstawu pali i obliczane według wzorów:

$$n_{1} = 0,2 \bullet \frac{R_{1}}{D} + 0,4 = 0,2 \bullet \frac{300}{80} + 0,4 = 1,15\ ale\ nie\ wiecej\ niz\ 1$$

n₁ = 1

$$n_{2} = \beta + \frac{\left( 1 - \beta \right)\left( R_{2} - D \right)}{1,8D_{0}} = 0,45 + \frac{\left( 1 - 0,45 \right)\left( 300 - 80 \right)}{1,8 \bullet 170} = 0,84$$

D₀ = 1, 5D + 0, 5m = 1, 5 • 80 + 50 = 170 cm

β = 0, 45

R₁ = R₂ = 0, 3m 

Sn to współczynnik technologiczny. Dla pali CFA przyjęto:

S_n = 1, 15

κ jest współczynnikiem zależnym od kształtu poprzecznego pala. Dla pali okrągłych przyjęto:

κ = 1, 2

Φ jest współczynnikiem uwzględniającym wpływ długotrwałości działania obciążeń. Dla obu gruntów przyjęto:

φ = 0, 45

E₀ jest pierwotnym moduÅ‚em odksztaÅ‚cenia obliczanym wedÅ‚ug wzoru:

$$E_{0} = \frac{M_{0} \bullet \left( 1 + \nu \right)\left( 1 - 2\nu \right)}{1 - \nu}$$

Współczynniki M₀ i ν odpowiadajÄ… poszczególnym warstwom obliczeniowym.

Rozkład modułu reakcji pionowej gruntu K_t obliczamy zgodnie z wzorem:

K_t = m₁•m₂•a₂•S_s • φ•G₀

Gdzie a₂ jest współczynnikiem korekcyjnym pali rurowych.

a₂ = 1

Współczynnik m₁ zgodnie z normÄ… PN-83-B-02482 zależy od zasiÄ™gu strefy naprężeÅ„ i rozstawu pali. Obliczony zasiÄ™g strefy naprężeÅ„ dla gruntu uwarstwionego R=191 cm natomiast rozstaw pali r=300 cm. PrzyjÄ™to:

m₁ = 0, 9

Współczynnik technologiczny m₃ przyjÄ™to:

m₂ = 1

Współczynnik technologiczny S_s przyjęto podobnie jak w metodzie β:

S_s = 0, 8

$$G_{0} = \frac{E_{0}}{2\left( 1 + \nu \right)} = M_{0} - \frac{M_{0}}{2\left( 1 - \nu \right)}$$

φ = 0, 45

Przeliczenie rozkładu reakcji na sztywność podpór wykonywana jest zgodnie z wzorami:

k_x = K_xⁱ • Δhⁱ

k_t = K_tⁱ • Δhⁱ

Natomiast rozkład reakcji w podstawie pala obliczany jest następująco:

$$K_{p} = \frac{Q_{p}}{S_{\text{pl}}}$$

S_pl = 0, 01D = 0, 01 • 0, 8 = 0, 008m

Wyniki otrzymane na podstawie podanych zależności zebrano tabelach

z	Mo	Eo	Kx	Kx średnie	dhi	kx	zi
[m]	[Mpa]	[Mpa]	[kPa]	[kPa]	[m]	[kN/m]	[m]
2	15889,8	13241,5	6951,9	7849,2	Â	1,0	Â
3	19991,5	16659,6	8746,4		9643,7		1,0
4	24093,3	20077,7	10541,0	10989,6		0,5
4,5	26144,2	21786,8	11438,3		12066,4		0,7
5,2	29015,4	24179,5	12694,4	24850,9		0,8
6	78321,1	70489,0	37007,4		38337,6		1,0
7	83951,7	75556,6	39667,9	40941,1		1,0
8	89341,0	80406,9	42214,3		43438,3		1,0
9	94521,6	85069,4	44662,2	45842,9		1,0
10	99519,4	89567,4	47023,7		48166,2		1,0
11	104355,1	93919,6	49308,6	50416,8		1,0
12	109045,9	98141,3	51525,0		52602,3		1,0
13	113605,8	102245,2	53679,6	54728,8		1,0
14	118046,8	106242,1	55778,0		56801,5		1,0
15	122379,0	110141,1	57825,1	58825,0		1,0
16	126611,4	113950,2	59824,9		60803,0		1,0
17	130751,4	117676,3	61781,1	62739,0		1,0
18	134805,8	121325,3	63696,8		64635,9		1,0
19	138780,5	124902,5	65574,9	Â		Â

z	Mo	Eo	Kx	Kx średnie	dhi	kx	zi
[m]	[Mpa]	[Mpa]	[kPa]	[kPa]	[m]	[kN/m]	[m]
2	15889,8	13241,5	1716,1	1937,6	Â	1,0	Â
3	19991,5	16659,6	2159,1		2380,6		1,0
4	24093,3	20077,7	2602,1	2712,8		0,5
4,5	26144,2	21786,8	2823,6		2978,6		0,7
5,2	29015,4	24179,5	3133,7	6324,8		0,8
6	78321,1	70489,0	9516,0		9858,1		1,0
7	83951,7	75556,6	10200,1	10527,5		1,0
8	89341,0	80406,9	10854,9		11169,6		1,0
9	94521,6	85069,4	11484,4	11788,0		1,0
10	99519,4	89567,4	12091,6		12385,4		1,0
11	104355,1	93919,6	12679,2	12964,1		1,0
12	109045,9	98141,3	13249,1		13526,1		1,0
13	113605,8	102245,2	13803,1	14072,9		1,0
14	118046,8	106242,1	14342,7		14605,9		1,0
15	122379,0	110141,1	14869,1	15126,2		1,0
16	126611,4	113950,2	15383,3		15634,8		1,0
17	130751,4	117676,3	15886,3	16132,6		1,0
18	134805,8	121325,3	16378,9		16620,4		1,0
19	138780,5	124902,5	16861,8	Â		Â

Moduł reakcji pionowej pala na głębokości 19m , Kp=121136,4 kN

aaaaaa

Rysunki