ZADANIE 2
Obciążenia :
|
Schemat I |
||||
Rodzaj obciążenia |
P [kN] |
Mx [kNm] |
My [kNm] |
Hx [kN] |
Hy [kN] |
CHARAKTERYSTYCZNE Stałe i zmienne długotrwałe |
3000 |
200 |
400 |
60 |
-80 |
OBLICZENIOWE Stałe, zmienne i wyjątkowe |
3600 |
600 |
600 |
60 |
100 |
|
|||||
|
Schemat II |
||||
Rodzaj obciążenia |
P [kN] |
Mx [kNm] |
My [kNm] |
Hx [kN] |
Hy [kN] |
CHARAKTERYSTYCZNE Stałe i zmienne długotrwałe |
3600 |
-200 |
-400 |
60 |
80 |
OBLICZENIOWE Stałe, zmienne i wyjątkowe |
3950 |
600 |
-600 |
60 |
100 |
1. Przyjęcie liczby pali , wymiarów podstawy podpory palowej i zestawienie obciążeń.
Przyjęto :
- 6 pali Wolfsholza φ 0,40 m
- rozstaw pali r1 = 1.35 m
- rozstaw pali r2 = 1.40 m
- odsadzkę ( od skraju pala do skraju fundamentu) 0.20 m
Wymiary podstawy fundamentu pod słup są następujące :
L = 3.50 m B = 2.20 m h = 1.0 m
Ciężar podstawy γb(n) = 24 kN/m3
- charakterystyczny
G1n = L*B* γb(n) =3.50*2.20*1.0*24 = 184.8 kN
- obliczeniowy
G1r = 1.1* G1n = 1.1*184.8 = 203.28 kN
Ciężar gruntu nasypowego nad fundamentem γ (n)Pg = 17 kN/m3
-charakterystyczny
G2n = (L*B-as1*as2)*g2* γ (n)Pg = (3.50*2.20-0.4*0.6)*0.35*17 = 44.39 kN
- obliczeniowy
G2r = 1.2*44.39 = 53.27 kN
Ciężar posadzki betonowej
- charakterystyczny γb(n) = 24 kN/m3
G3n = (L*B-as1*as2)*g1* γb(n) = (3.50*2.20-0.4*0.6)*0.15*24 = 26.86 kN
- obliczeniowy
G3r = 1.3*26.86 = 49.62 kN
2. Określenie położenia środka ciężkości układu palowego względem środka słupa
(założono przesunięcie eys , exs = 0)
Schemat I
Schemat II
Siły w palach od wszystkich obciążeń działających na fundament
Przesunięto środek układu palowego o wartość eys = 0.10 m
3. Wyznaczenie sił obciążających pale.
3.1. Obciążenia stałe i zmienne długotrwałe.
Schemat I
Schemat II
3.2. Obciążenia stałe i zmienne długotrwałe i krótkotrwałe oraz wyjątkowe.
Schemat I
Schemat II
W obydwu schematach obciążeń stosunek maksymalnych sił obciążających pale do minimalnych jest mniejszy od zalecanego jako maksymalny i równego 3.
4. obliczenie długości i nośności pala.
m*Nt > RrImax+Grp+Tr |
Grp - ciężar własny pala |
Dla pali wierconych z tab.5.7 poz.4f
Ss = 0.9 , dla piasku średniego , ID(n) = 0.4
Ss = 0.8 , dla gliny pylastej , IL(n) = 0.15
Sp = 1.0 ,
Ss = 0.9 , dla żwiru , ID(n) = 0.45
Pole podstawy pala (D = 0.40 m) :
Dla warstwy I poziom 0.00 znajduje się w poziomie terenu,
Dla warstwy IIIa, IIIb i IV, na poziomie określonym określonym przez hz, ponad stropem gliny pylastej zwięzłej:
Grubość obliczeniowych warstw (hi) , przez które przechodzi pal oraz średnie głębokości zalegania , są następujące :
I grubość 2.0 m ,średnia głębokość zalegania 2.6 m
II grubość 1.0 m ,
III grubość 1.4 m , średnia głębokość zalegania 3.23 m
IVa grubość 1.07 m , średnia głębokość zalegania 4.75 m
IVb zalega poniżej głębokości 5 m.
A. Obliczenie współczynników ti dla średnich głębokości zalegania warstw
Warstwa I , piasek średni , ID(n) = 0.4 :
- dla ID(n) = 0.33 t = 47 kPa,
- dla ID(n) = 0.67 t = 74 kPa,
zatem dla ID(n) = 0.4
t = 47 +(74-47)*[(0.4-0.33)/(0.67-0.33)] = 52.56 kPa
- dla średniej głębokości zalegania 2.6 m
tI = t2.6 = 52.56*(2.6/5.0) = 27.33 kPa.
Warstwa II , torf nieskonsolidowany
- przyjęto wartość z tabeli 5.3 , przyjmuję wartość stałą tarcia niezależnie od głębokości , na całej wysokości warstwy tII = 10 kPa.
Warstwa III , glina pylasta zwięzła , IL(n) = 0.15 :
- dla IL(n) = 0 t = 50 kPa ,
- dla IL(n) = 0.5 t = 25 kPa ,
zatem dla IL(n) = 0.15
t = 25 +(50-25)*[(0.5-0.15)/0.5] = 42.5 kPa
Dla warstwy III :
- dla średniej głębokości zalegania 3.23 m
tIVa = t3,23 = 42.5*(3.23/5.0) = 27.45 kPa.
Warstwa IV , żwir , ID(n) = 0.45 :
- dla ID(n) = 0.33 t = 74 kPa,
- dla ID(n) = 0.67 t = 110 kPa,
zatem dla ID(n) = 0.45
t = 74 +(110-74)*[(0.45-0.33)/(0.67-0.33)] = 86.7 kPa
Strop warstwy zalega na głębokości 3,93m poniżej poziomu zastępczego. Należy wydzielić warstwę IVa zalegającą od 3,93 - 5,0 m o miąższości 1,07 m i o średniej głębokości zalegania równej 4,75 m oraz warstwę IVb poniżej 5 m.
Dla warstwy IVa :
- dla średniej głębokości zalegania 4.75 m
tIVa = t4,75 = 86.7*(4.75/5.0) = 82.36 kPa.
Dla warstwy IVb :
tIVb = t = 86.7 kPa.
B. Obliczenie współczynnika q
Średnica pala wynosi D = 0.4 m , więc głębokość krytyczna hc= 10 m.
Wstępnie przyjęto , że podstawa pala będzie się znajdować w żwirach na głębokości większej niż 10 m poniżej poziomu zastępczego.
- dla żwiru o ID(n) = 0.33 q = 3000 kPa ,
- dla żwiru o IL(n) = 0.67 q = 5100 kPa ,
zatem dla ID(n) = 0.45
q = 3000+(5100-3000)*[(0.45-0.33)/(0.67-0.33)] = 3741.17 kPa
- dla poziomu podstawy (końca) pala , oznaczając przez x zagłębienie pala w żwirach poniżej poziomu 5 m , mierzonego od poziomu zastępczego :
qx = (5+x)*(q/10) = (5+x)*( 3741.17/10) = 1870.6 +374.12*x
Powierzchnie boczne pala w obrębie poszczególnych warstw :
AsI = 1.256*2.00 = 2.512 m2
AsII = 1.256*1.00 = 1.256 m2
AsIII = 1.256*1.4 = 1.758 m2
AsIVa = 1.256*1.07 = 1.35 m2
AsIVb = 1.256*x
C. Obliczenie wartości jednostkowych wytrzymałości q(r) i ti(r)
- pod podstawą
q(r) = 0.87*qx = 0.87*(1870.6 +374.12*x) = 1627.42 + 325.48*x
- na pobocznicy
tI(r) = 1.13*27.33 =30.88 kPa
tII(r) = 10 kPa
tIII(r) = 0.86*27.45 =23.61 kPa
tIVa(r) = 0.87*82.36 = 71.65 kPa
tIVb(r) = 0.87*86.7 = 75.43 kPa.
D. Wyznaczenie długości pala
lp = ( 5.47 + x ) m.
Ciężar obliczeniowy pala (część pala poniżej z.w.g γb' = 24 - 10 = 14 kN/m3)
Wypadkowa negatywnego tarcia gruntu :
Tr = SSI*ASI*tI(r)+ ASII*tII(r) = 0.9*2.512*30.88 +1.256*10 = 82.37 kN
Równanie , z którego wyznaczono x (zagłębienie pala ) :
m*(Sp*q(r)*Ap+m1*ΣSSi*ti(r)*ASi ) ≥ Rr+Grp+Tr
założono wstępnie , że strefy naprężeń nie zachodzą na siebie (m1 = 1)
0.9*[1.0*(1870.6 +374.12*x)*0.125+1.0*(0.8*23.61*1.758+0.9*1.35*71.65 +0.9*75.43 *1.256*x)]=
Po rozwiązaniu metodą prób otrzymano : x = 5.94 m
Obliczona długość pala lp = 5.47 + 5.94 = 11.42 m
Przyjęto lp = 11.5 m.
Podstawa pala będzie się znajdować na głębokości 11,5+1,6=13,1 m poniżej poziomu pierwotnego terenu.
5. Sprawdzenie nośności pala w grupie
Promień podstawy strefy naprężeń
R = (D/2)+Σhi*tgαi = (0.4/2)+1.4*0.070+0.105*7.1 =1.04
Osiowy rozstaw pali r = 1.35 m.
(r/R) = (1.35/1.04) = 1.30 z tab. 5.4 m1 = 0.9
Strefy naprężeń zachodzą na siebie , nośność pala jest więc równa nośności pala pojedynczego. Przyjęta długość pala jest zatem wystarczająca.