1. Opis techniczny.

1. Charakterystyka geotechnicznych warunków posadowienia.

W gruncie wykonano odwiert o głębokości 10.0 m. Warstwę wierzchnią stanowi piasek gliniasty P_g o stopniu zagęszczenia I_D=0,40. Warstwa ta sięga do głębokości 1,7 m. Poniżej zalega pył piaszczysty π_p (stopień plastyczności I_L=0,9) , o miąższości równej 4,0 m. Na głębokości 2,3 m od poziomu terenu znajduje się swobodne zwierciadło wody gruntowej. Kolejną warstwę stanowi G_gz o stopniu plastyczności I_L=0,2. Jej miąższość wynosi 2,5m. W najniższej części gruntu budowlanego objętego odwiertem znajduje się Ił o stopniu plastyczności I_L=0.10

1.2. Opis zastosowanego rozwiązania konstrukcyjnego.

Informacje ogólne:

Pale CFA wykonuje się we wszystkich rodzajach gruntów - zarówno spoistych jak i sypkich. Mogą być wykonywane na obszarach zabudowanych w sąsiedztwie istniejących budynków, ponieważ nie występuje zjawisko rozluźnienia gruntu. Dodatkowym atutem jest niski stopień hałasu oraz wibracji. Pale CFA wykonywane są be odprowadzenia urobku w czasie pogrążania świdra dzięki czemu następuje 30% wzrost nośności gruntu wzdłuż pobocznicy pala. Podczas wykonywania pali CFA nie używa się bentonitu przez co można ograniczyć plac budowy oraz utrzymać go w czystości co ma znaczenie w terenie zurbanizowanym.

Sprzęt i technologia wykonania:

Pale CFA wykonuje się poprzez wiercenie i betonowanie, które następuje w dwóch oddzielnych fazach bezpośrednio po sobie. Typowa palownica podtrzymuje świder, stół obrotowy oraz umożliwia przyłożenie pionowego nacisku do 150 kN w czasie wiercenia. Wiercenie odbywa się za pomocą świdra ślimakowego ciągłego o długości od 18m do 30m. w środku świdra znajduje się rura o średnicy 120mm, która umożliwia tłoczenie betonu podczas wykonywania pali. W czasie pogrążania świdra rura wypełnia się betonem pod lekkim ciśnieniem aby zapobiec penetracji gruntu i wody do wnętrza świdra. W momencie osiągnięcia żądanej projektowanej głębokości następuje powolne podciąganie świdra z równoczesnym pompowaniem betonu pod ciśnieniem przez otwór rurowy. Betonowanie pod ciśnieniem powoduje, że ściany otworu nie ulegają rozluźnieniu oraz odwiert jest dokładnie wypełniony betonem przez co zapewnia jest ciągłość pala. Podczas wykonywania pali należy kontrolować ciśnienie betonu, jego przepływ, kąt nachylenia i głębokość pogrążania świdra, opór i szybkość wiercenia. Po zakończeniu betonowania należy natychmiast umieścić zbrojenie.

Materiał:

Do wykonywanie pali CFA stosowany jest beton B25. W przypadku działania obciążenia pionowego pale zbroi się konstrukcyjnie na górnym odcinku od 2,5m do 5,0m profilem stalowym, rurą lub koszem zbrojeniowym. Zbrojenie wciskane jest w beton i wibrowane po zakończeniu betonowania.

2. Zestawienie wartości parametrów geotechnicznych.

Wartości charakterystyczne parametrów geotechnicznych

grunt	z	h	ID/IL	stan wilg.			w		M0
		[m]	[m]	[-]	[-]			[%]		[MPa]
PG	1,7	1,7	0,4	mw	26,5	17,0	5	10,5	-
πP	2,3	0,6	0,9	-	26,6	20,0	22	10,3	-
πP	5,7	3,4	0,9	-	26,6	20,0	22	10,3	-
Gpz	8,2	2,5	0,2	-	26,8	21,5	14	10,9	-
Ił	10,0	1,8	0,1	-	27,2	20,0	27	11,8	31

dla P_G:

dla π_P:

dla Gpz:

dla Ił:

3. Obliczenie nośności własnej pala jako elementu betonowego, ściskanego.

f_cd=13.3MPa, dla betonu B25

N_w=A_p·f_cd=0.28·13300=3724.0 kN

4. Obliczenie nośności pojedynczego pala.

1. Bez uwzględnienia zjawiska tarcia ujemnego.

Wyznaczenie jednostkowej, obliczeniowej wytrzymałości gruntu pod podstawą q^(r) pala oraz jednostkowej, obliczeniowej wytrzymałości gruntu wzdłuż pobocznicy pala t^(r):

W obliczeniach uwzględniam tylko warstwy znajdujące się poniżej gruntu nienośnego,

Średnica pala: D = 0.6m

Głębokość krytyczna:

Wartości q i t

Współczynniki technologiczne metoda CFA przyjęte jak dla pali wierconych w zawiesinie iłowej:

S_p=1.0

S_III=0.9

S_IV=0.9

Pola powierzchni podstawy i pobocznicy pala:

Obliczeniowa nośność pojedynczego pala:

2. Z uwzględnieniem zjawiska tarcia ujemnego.

Wyznaczenie jednostkowej, obliczeniowej wytrzymałości gruntu pod podstawą q^(r) pala oraz jednostkowej, obliczeniowej wytrzymałości gruntu wzdłuż pobocznicy pala t^(r):

W obliczeniach uwzględniam wszystkie warstwy, przyjmując dla gruntów nienośnych oraz znajdujących się nad nimi gruntów nośnych ujemną wartość t.

Średnica pala: D = 0.6m

Głębokość krytyczna:

Wartości q i t

< Q_gr2=

Współczynniki technologiczne:

S_p=1.0

S_sI=1.0

S_sII=1.0

S_sIII=0.9

S_sIV=0.9

Pola powierzchni podstawy i pobocznicy pala:

Obliczeniowa nośność pojedynczego pala:

5. Obliczenie nośności pojedynczego pala:

Strefa oddziaływań :

Zależności kąta α od rodzaju gruntu

Rodzaj gruntu	Stan gruntu	αi [°]	tgαi	hi [m]
Pd	szg	6	0,105	1,7
πp	mpl	1	0,017	4,0
Gpz	tpl	4	0,07	2,5
Ił	tpl	4	0,07	1,87

Rozstaw pali r:

r ≥ 3D = 1,8

r ≥ 2R = 1,7m

przyjęto: r = 2.0m

Nośność netto pala:

bez uwzględniania tarcia ujemnego:

Nośność netto pala:

gdzie:
=11000kN

21,08

Przyjęto L=24 (6x4) pali w rozstawie co 2,0m

z uwzględnieniem tarcia ujemnego:

Nośność netto pala:

gdzie:
=11000kN

Przyjęto L=169 (13x13) pali w rozstawie co 2.0m

6.Obliczenie nośności fundamentu obciążonego siłą pionową

bez uwzględnienia zjawiska tarcia ujemnego:

liczba pali=24

Nośność netto grupy pali:

L=7,2m

B=11,2m

L-liczba pali =24

Nośność netto grupy pali:

gdzie:

=11000 kN- siła osiowa

z uwzględnieniem zjawiska tarcia ujemnego:

Sprawdzenie warunku:

Ciężar gruntu biorącego udział w tarciu ujemnym:

L',b'- wymiary fundamentu z uwzględnieniem strefy oddziaływania pali na głębokości spągu warstwy pyłu pylastego.

L'=25,20+1,3*0,105=25,34m

B'=25,20+1,3*0,105=25,34m

Nośność grupy pali określa się wg wzoru:

Nośność zredukowana 1 pala:

gdzie
, dla założonego
>2 współczynnik redukcyjny
, zatem nośność zredukowana pala w grupie równa jest nośności pojedynczego pala:

Nośność grupy pali:

Nośność netto grupy pali:

L=25.2m

B=25.2m

L-liczba pali =169

Nośność netto grupy pali:

gdzie:

=11000 kN- siła osiowa

7.Obliczenie nośności fundamentu obciążonego siłą pionową i momentem zginającym bez uwzględnienia zjawiska tarcia ujemnego.

Naprężenia pod fundamentem:

,

L=7,2m

B=11,2m

Dane:
,

8.Obliczenie osiadań fundamentu obciążonego siłą pionową i momentem zginającym bez uwzględnienia zjawiska tarcia ujemnego.

Traktuję fundament na palach jako stopę fundamentową o wymiarach

Obciążenie przekazywane na grunt:

• Obciążenie charakterystyczne:
  

• Jednostkowe naprężenie powstałe od obciążenia fundamentem o wymiarach
  

• Obciążenie obiektem:

• Naprężenie dodatkowe:

• Głębokość strefy aktywnej
  

Odległość od poziomu posadowienia do warstwy, dla której

Obliczenie osiadań

Wyniki obliczeń stanów naprężeń w podłożu

Nr warstwy i	Wysokość warstwy h [m]	Ciężar objętość. γ^(n)	Naprężenia pierwotne σzγ [kPa]	Głębokość z [m]	z/B [-]	ηs [-]	Naprężenia dodatkowe σzd [kPa]
1	1,7	17	28,9
2	0,6	10,3	35,08
3	3,4	20,8	70,72
4	2,5	21,5	124,47
5	1,8	20	160,47	0	0	1	168,18
6	1	20	180,47	1	0,138889	0,9	151,362
7	1	20	200,47	2	0,277778	0,73	122,7714
8	1	20	220,47	3	0,416667	0,65	109,317
9	1	20	240,47	4	0,555556	0,57	95,8626
10	1	20	260,47	5	0,694444	0,46	77,3628

Głębokość strefy aktywnej podłoża:

Dla z=5,0 m: σ_zd=77,36< 0.3·260,47 = 78,14 kPa

Z_max = 5.0 m

Wyniki obliczeń osiadań fundamentu.

Nr warstwy i	Wysokość warstwy h [m]	Głębokość zśr [m]	z/B [m]	Moduł M0 [MPa]	ηs [-]	Naprężenia dodatkowe σzd [kPa]	sid [mm]
1	1,8	0	0	31	1	168,18	0
2	1	0,5	0,069444	31	0,97	163,1346	5,262406
3	1	1,5	0,208333	31	0,82	137,9076	4,448632
4	1	2,5	0,347222	31	0,72	121,0896	3,906116
5	1	3,5	0,486111	31	0,6	100,908	3,255097
6	1	4,5	0,625	31	0,51	85,7718	2,766832
7	1	5,5	0,763889	31	0,44	73,9992	2,387071
8	1	6,5	0,902778	31	0,37	62,2266	2,00731
9	1	7,5	1,041667	31	0,33	55,4994	1,790303

Osiadanie całkowite:

mm

Wykres naprężeń w gruncie.

Piotr Waszyk , B6 - Ćwiczenie projektowe nr 2

3

---