Doc. Dr. Sc. Mensur Mulabdić, dipl inž. gra. GF OSIJEK 2004. TEMELJENJE
PREDAVANJE
TEMELJENJE NA PILOTIMA
PROBLEM I PRIMJENA PILOTA
VRSTE PILOTA
NOSIVOST PILOTA
SLIJEGANJE PILOTA
DJELOVANJE HORIZONTALNOG OPTEREĆENJA
KONTROLA I ISPITIVANJA
PILOTI U GRUPI
NOSIVOST
SLIJEGANJE
EC 7 – PILOTI
EC7 regulira provjeru nosivosti pilota putem faktora nosivosti za ukupnu otpornost pilota tako da se nosivost pilota izra čunata sa parametrima tla dijeli s nekim faktorom sigurnsti. Ne predvi a se uporaba faktora sigurnosti za parametre tla, kao kod plitkog temeljenja. Tako er, vrlo je važno da se projektranje pilota oslanja na rezultate pokusa ispitivanja nosivosti pilota in situ. Djelovanja za koja treba provjereiti pilote su optere ćenja i pomaci, kao vrlo važan v ažan aspekt dimenzioniranja pilota. Dozvoljeno je da se projektiranje pilota temelji na slijede ćim modelima prora čuna: •
pokusu statičke nosivosti, za koje treba pokazati da su sukladna vrijednostima po numeri čkom proračunu i iskustvu
•
empirijskom i analiti čkom proračunu koji su potvr eni u pokusima statičkog opterećenja za slične uvjete
•
dinamičko ispitivanje pilota, koje je potvr eno u pokusima stati čkog opterećenja za slične uvjete
Za pilote pod tla čnim opterećenjem potrebno je provjeriti slijede ća granična stanja: •
gr. stanje za opći problem sloma zbog nestabilnosti
•
gr. stanje nosivosti temelja na pilotu
•
gr. stanje sloma ili ozbiljnih ošte ćenja graevine usljed deformacije temelja na pilotima
•
stanje funkcionalnosti gra evine usljed pomaka pilota
Nosivost pilota u grupi provjerava se za slom pojedina čnog pilota i za grupu pilota. Grupa pilota može se tretirati kao veliki pilot. Nosivost pilota odre ena na temelju karakteristi čnih vrijednosti parametara čvrstoće tla umanjuje se za faktor FS=1,5.
DUBOKI TEMELJI
•
KESONI
•
BUNARI
PILOTI
Kada? •
mala nosivost tla pri površini
•
velika slijeganja
Kakvi mogu biti? a) materijali: •
drveni
•
metalni
•
betonski
•
šljunčani
b) način izvedbe: •
bušeni
•
zabijani
•
izvedeni betoniranjem na mjestu
c) prema djelovanju: •
pojedinačni
•
u grupi
d) prema načinu prijenosa optere ćenja (funkciji)
NOSIVOST POJEDINAČNOG PILOTA
Q f = Q fp + Q fv − w
w – težina pilota; zanemariva osim za velike betonske pilote
NOSIVOST NA PLAŠTU
τ ( z )
= c′ + σ v′( z ) ⋅ tgϕ D
τ fp
= k ⋅ τ ( z ) →
k < 1
τ fp
K S = 0,7 ⋅ K 0
=
B = d
= α ⋅ c ′ + K s ⋅ γ ⋅ D ⋅ tgδ ;
α < 1
τ fp
∫ 0
Q p = τ fp ⋅ B ⋅ π ⋅ dz
0,5 ⋅ c + 0,7 ⋅ K 0 ⋅ γ ⋅ D ⋅ tgδ
(Meyerhof 1951., 1961.) (prosječno = 0,5) ( K 0 -uz bazu) K 0 = 0,5
S,G
K 0 = 1,0
C,M
δ =
2 ⋅ tgϕ 3
NEDRENIRANO STANJE – zabijeni piloti
D
∫ 0
Q fp = τ fp ⋅ dz
τ fp
= f (cu )
τ fp
= a ⋅ cu ; (=
0,5 ⋅ cu )
cu - ovisi o dubini - uzmi srednju vrijednost a = 0,3 − 1,0 (faktor adhezije) ovisi o: -vrsti tla -uslojenosti tla (odnos dubine mekog i tvrdog tla prema D)
NOSIVOST NA VRHU PILOTA Analogno izrazu za nosivost tla ispod plitkog temelja: q v = c ⋅ N c + 0,5 ⋅ γ ′ ⋅ B ⋅ N γ + σ v′ ⋅ N q
(1)
(Neki uzimaju umjesto σ v′ → γ ⋅ K 0 ⋅ D) B – promjer pilota D – dubinavrha pilota Ako se uzmu utjecaji krutosti tla, dubine i oblika: q v = c ⋅ N c ⋅ s c ⋅ d c ⋅ r c + 0,5 ⋅ B ⋅ γ ′ ⋅ N γ ⋅ sγ ⋅ d γ ⋅ r γ + σ v′ ⋅ N q ⋅ s q ⋅ d q ⋅ γ q
(2)
(Kullhawy Efall, 1983.) N c , N γ , N q - faktori nosivosti
(Meyerhof), ovisni o ϕ ′
Postupak prema izrazu (1): -
odredi c i ϕ
-
odredi N c , N γ , N q ( N q za duboki temelj)
-
izračunaj q v
-
primjeni faktor sigurnosti, npr. F S = 2 q dop =
-
(ili 3) za q dop qv F S
, F S = 2 − 3
alternativno (naš pravilnik): koristi
c=
c
2,5
;
tgϕ ′ =
tgϕ
1,5
q v = q dop q v.dop ⋅ Av. pilota = QV
(QU = QV + QP )
Postupak prema izrazu (2). 1. Pilot u saturiranoj glini: c = cu ; N γ = 0 ;
N q ⋅ s q ⋅ d q ⋅ r q = 1 ; D
N c ⋅ s c ⋅ d c ⋅ r c = 9 , za pilote
>
B
4
tada je q v = 9 ⋅ cu + σ v
( σ v - totalni napon, nedrenirano stanje)
ili ukupna nosivost pilota Qv = q v ⋅ Av ⋅ Qv = 9 ⋅ cu ⋅ Av + σ v ⋅ Av
σ v ⋅ Av
Av =
d 2π
4
≈ težina pilota
pa je Qv = Q f = 9cu ⋅ Av cu - nedrenirana čvrstoća tla blizu vrha pilota
2. Pilot u nekoherentnom tlu tlu (S,G): q v = σ v′ ⋅ N q ⋅ s q ⋅ d q ⋅ r q N q ⋅ s q ⋅ d q ⋅ r q - iz dijagrama preko ϕ ′
uz I r =
E S
2(1 + µ ) ⋅ σ v′ tgϕ ′
rahli pijesak:
I r =
zbijeni pijesak: I r =
30 σ v′ tgϕ ′
110 σ v′ tgϕ ′
(za
D B
=
4−5)
q v i q p preko in situ pokusa
SPT
(N = broj udaraca)
(Meyerhof 1976.)
samo za pijesak i neplasti čni prah (ML) qv =
0,4 ⋅ N cor ⋅ D B
20 ⋅ N ′ σ v
N cor = 0,77 log10
≤ ql
Kp / cm
Kp / cm
2
ili × 100 = kN / m 2
(3)
2
N , σ v′ - oko vrha pilota q l = 4 N cor , za pijesak
Kp / cm
2
ili
ql = 400 N cor
kN / m
2
q l = 3 N cor , za ML
Kp / cm
2
ili
ql = 300 N cor
kN / m
2
Napomena! U izrazu (3) smatra se da q v raste linearno s dubinom, s odnosom D/B do kriti čne vrijednosti D/B=10 (pijesak), D/B=7,5 (ML), kada ostaje konstantan na nivou q l . Što ako je tlo uslojeno oko vrha pilota? (Meyerhof):
N se odreuje u zoni 5d
Ako je tlo uslojeno: tvrdo nad mekim q 0 - granični tlak ( q l ) za donji mekši sloj q l - granični tlak ( q l ) za gornji tvr i sloj
Za H<10 d qv = q 0 +
(ql − q 0 ) H ≤ ql 10d
(Meyerhof, 1976.)
NOSIVOST NA PLAŠTU SPT
(trenje): q p = q p =
N
50 N
100
Kp / cm
2
Kp / cm
2
N =prosječni N na dubini D
→
zabijeni piloti koji istiskuju tlo
→
piloti koji ne istiskuju tlo (npr. «H» čelični piloti)
q c1 = minimum od
(1) prosjeka q c na dionici a → b (2) prosjeka q c na dionici b → c tako da uzmeš minimalne vrijednosti na putu od b → c
q c 2 = takoer na 8d qv =
q c1 + q c 2
2
( Qv = q v ⋅ A p )
trenje:
8d Q p = K ∑ ( L f / 8 D ) f S a p L =0 f
z
+
∑
f s a p
L f =8 d
K → dijagram, odvojeno za S i C
(faktor korelacije) L f - promatrana dubina f s - trenje na plaštu iz CPT a p - opseg pilota z - duljina pilota
Slijeganje pilota: w=
∆σ v′
∑ ∆w = ∑ M
z i - korekcije zbog dubine – dijagram F OX (vidi iz prošlog semstra)
v
IZVIJANJE PILOTA
PCR =
PCR =
PCR =
PCR =
4π 2 E P I P Leq
2
2π 2 E P I P Leq
2
π 2 E P I P Leq
2
π 2 E P I P
4 Leq 2
za dulji pilot: Leq = Lu + 1,4 R
E S - konstantna po dubini (glina)
Lu - duljina iznad površine terena
E I R = P P E S
0 , 25
Leq = Lu + 1,8T
E I T = P P nh
0, 2
n h - gradijent porasta E S po dubini
nh =
E S z
,
z – dubina
PILOT OPTEREĆEN HORIZONTALNOM SILOM Analizira se kao (beskona čno) utisnuta u elasti čni medij (modul reakcije podloge) Riješiti sustav jednadžbi za momente u čvorovima +
∑ H
Horizontalni pomak pojedina čnog pilota (prema Evans i Duncan, 1982.) Psp – horizontalna sila Y sp sp – horizontalni pomak pilota D – promjer (širina) pilota →
koristi dijagrame za pijesak i glinu
Postupak: 1. Odredi E p i I p za pilot promjera D 2. Pretpostavi (izračunaj) prosječnu cu za glinu, ϕ ′ za pijesak, u dubini γ ⋅ D ispod površine tla ( γ ′ - za uronjeni pijesak) 3. Odredi karakterističnu vrijednost Pc Glina:
Pc = 7,34 ⋅ D 2 ( E p R I )(cu / E p R I )
0 , 683
′ ϕ ′K p / E p R I ) Pijesak: Pc = 1,57 ⋅ D 2 ( E p R I )(γ D
0 , 57
R I =
4. Izračunaj
I p I
;
I =
π D 4
64
;
2
K p = tg 45 +
Psp / Pc
5. Iz dijagrama 5.1 i 5.2 (C→S) odredi Y sp sp /D 6. Izračunaj Y sp = D Y sp / D
Odreivanje maksimalnog momenta savijanja u pilotu od horizontalne sile Slično kao za defleksiju (pomak); (prema Evans i Duncan, 1982.) Dijagram 5.8 i 5.9
γ h - faktor sigurnosti za silu Postupak: Ponovi korake 1 – 4
≥1
ϕ ′
2
5. Odredi M sp / M c Glina: M c = 3,86 ⋅ D 3 ( E p R I )(cu / E p R I )
0 , 46
′ ϕ ′K p / E p R I ) Pijesak: M c = 1,33 ⋅ D 3 ( E p R I )(γ D
0, 4
M sp = M c M sp / M c )
6. Izračunaj
Napomena! Kod djelovanja horizontalne sile na pilot manje je važna tehnika prora čuna; dominantno utje če na rezultat model tla, tj. Raspodjela čvrstoće i krutosti tla po dubini, te posebno krutost pri površini tla.
DJELOVANJE PILOTA U GRUPI p = 2(m + n − 2 )s + 4 D
nosivost grupe
< m ⋅ n × nosivost pilota
(efikasnost grupe ≤ 1 )
Nosivost grupe pilota Pijesak Nosivos grupe = m ⋅ n × nosivost pilota (pojedinog) (ne uzima se u obzir djelovanje naglavne plo če) Glina Uzima se u obzir djelovanje naglavne plo če Q grupe = (2 ⋅ X + 2 ⋅ Y ) z ⋅ cu + X ⋅ Y ⋅ N c ⋅ cu cu - prosječna na Z cu - pri vrhu N c = 5(1 + 0,2 X / Y )(1 + 0,2 Z / X ) , za Z / X ≤ 2,5 N c = 7,5(1 + 0,2 X / Y ) , za Z / X > 2,5
Ako naglavna ploča u glini nije u kontaktu s tlom, tada: -
izračunaj nosivost pojedinog pilota Q × η ,
η = 0,7 za s=3D η = 1,0 za s=6D Q gr = m ⋅ n ⋅ Q ⋅ η
-
izračunaj nosivost grupe (vidi prethodni ra čun)
-
odaberi manju nosivost kao mjerodavnu
Q gr = min
m⋅n⋅Q⋅η nosivost grupe ( X ,Y )
Slijeganje grupe pilota SPT:
ρ =
2 ⋅ q X ⋅ I N corr
;
q – opterećenje (zajedno s negativnim trenjem) kg/m X – širina grupe pilota I = 1 − D ′ / (8 ⋅ X ) ≥ 0,5
2 3
D ′ = Db N corr - na oko X udaljenosti ispod
2 D 3 b
Napomena! Za praškasti pijesak (SM – MS); pomnoži ρ sa 2: ρ * = 2 ⋅ ρ → iskustvo CPT:
ρ =
qXI
2q c
Gline Slijeganje preko ekvibalentnog temelja kao za plitki temelj Ako slijeganje grupe pilota prelazi dopušteno račun.
→
povećaj broj pilota ili smanji s, ili povećaj D, (ili sve) te ponovi
