Przykład projektowania geotechnicznego pala prefabrykowanego wg PN-EN na podstawie wyników sondowania CPT metodą LCPC (francuską)

Transkrypt

1 Przykład projektowania geotehniznego pala prefabrykowanego wg PN-EN na podstawie wyników sondowania CPT metodą LCPC (franuską) Data: Opraował: Dariusz Sobala, dr inż. Lizba stron: 8 Zadanie projektowe Określić nośność oblizeniową na wiskanie pojedynzego pala prefabrykowanego żelbetowego wbijanego o przekroju 400x400mm i długośi 14m w podanyh warunkah gruntowyh. Dane do projektowania Parametry podłoża: w rejonie fundamentu wykonano otwór badawzy (rozpoznanie rodzaju gruntu) oraz sondowanie CPT (określenie parametrów gruntu metodą in-situ ) (rys. 2). Metoda projektowania Ze względu na zakres danyh do projektowania wybrano projektowanie geotehnizne oparte na badaniah podłoża (oblizeniah) przewidziane w PN-EN Jako metodę projektowania wybrano metodę LCPC (franuską) określania nośnośi pala bezpośrednio na podstawie wyników sondowania CPT opisaną po raz pierwszy przez Bustamante i Gianeselli ego w 1982 roku z poprawkami wg Fasiule 62 z 2004 roku. Metoda LCPC jest oeniania jako jedna z najbardziej wiarygodnyh metod projektowania geotehniznego pali. Metoda ta pozwala na wyznazenie nośnośi graniznej pala. Analizę stanu graniznego nośnośi przeprowadzono wg PN-EN (EC7). Opis metody LCPC (franuskiej) Opis metody określania nośnośi pali bezpośrednio na podstawie wyników sondowania CPT opraowanej w LCPC (Franja) został przedstawiony w kolejnyh tabelah 1 i 2. Opór jednostkowy q b pod podstawą pala wyznaza się w na podstawie zastępzego oporu sondy w poziomie spodu pala wyznazonego wg shematu pokazanego na rys. 1 i opisanej proedury. Tablia 1. Metoda LCPC projektowania pali na podstawie CPT wg Fasiule 62 (2004) Opór jednostkowy Piaski i gliny q na pobozniy pala q s = min q (z), q s β smax }, β - współzynnik redukji oporu stożka do wyznazenia oporu pobozniy (tablia 3) q b = k b q e pod podstawą pala q b q e - zastępzy opór sondy w poziomie podstawy pala (rys. 1) k b - współzynnik nośnośi (tablia 2) Zastępzy średni opór sondy q e na poziomie podstawy pala jest oblizany w trzeh krokah: oblizana jest średnia wartość oporu stożka sondy q m w przedziale +b/-3a w stosunku do przyjętego poziomu podstawy pala (rys. 1); w przedziale +b/-3a opory sondowania q (z) większe niż 1,3q m są zastępowane wartośią granizną 1,3q m; na podstawie zmodyfikowanego wyniku sondowania wyznazany jest zastępzy opór q e jako opór średni w przedziale +b/-3a. Zastępzy opór średni q e pomnożony przez współzynnik k b stanowi opór granizny pod podstawą pala q b. 1 S trona

2 Nośność granizna pala R m szaowana metodą LCPC wyznazana jest ze wzoru R m = A s q s + A b q b, gdzie A s jest powierzhnią zynną pobozniy, a A b jest powierzhnią podstawy pala. Tablia 2. Współzynnik oporu pobozniy β i podstawy k b dla żelbetowyh pali prefabrykowanyh Rodzaj gruntu q (MPa) Współzynnik β Maksymalna wartość q smax (MPa) Współzynnik k b od 1 do Gliny, iły, pyły 0.55 > Piaski i żwiry Uwaga! Dla q (z) < 1MPa należy pominąć nośność pobozniy. D q(z) H h 1.3qm Pal b Poziom podstawy 3a Warstwa nośna z qe qm a = max(d/2,0.5m) b = min(a,h) Rys. 1. Metoda LCPC określanie zastępzego oporu sondy CPT pod podstawą pala wg Fasiule (2004) Nośność granizna pala oszaowana metodą LCPC (oblizenia przeprowadzono przy użyiu skryptu w programie MathCad Fasiule62.xmd) Poziom gruntów nośnyh Rodzaj pala Przekrój pala przyjęto jako kwadratowy Średnia zastępza pala Długość prefabrykatu pala Długość zakotwienia/rozkuia na poziomie terenu prefabrykowany żelbetowy wbijany A = 400mm D = A = 0.451m L pp = 14m L z = 0.6m 2 S trona

3 Długość zynna pala Obwód pala L = 13.4m O p = 1.6m Powierzhnia pobozniy pala A s = 21.44m 2. Powierzhnia podstawy pala A b = 0.16m 2 Spód zwieńzenia znajduje się na rzędnej 1.28m ppt. Podstawa pala znajduje się 14.68m ppt. Współzynnik nośnośi podstawy dla piasków ma wartość k b (z) = 0.5 Wartość a = 0.5m Wartość b = 0.451m Zastępzy opór stożka sondy CPT na poziomie podstawy pala q e (z) = 16.2MPa Opór granizny pod podstawą pala q b (z) = q e (z) k b (z) = 8.1MPa Nośność granizna podstawy pala R sm = 1293kN Nośność granizna pobozniy R sm = 965kN Nośność granizna pala R m = 2258kN Rys. 2. Rozkład oporów stożka sondy CPT na głębokośi Rys. 3. Wartość oporów zastępzyh pod podstawą pala w zależnośi od głębokośi 3 S trona

4 Rys. 4. Rozkład oporów jednostkowyh na pobozniy w zależnośi od głębokośi Analiza nośnośi pala wg PN-EN (Eurokod 7) Oszaowaną metodą LCPC nośność granizną poddano analizie bezpiezeństwa zgodnie z wymaganiami PN-EN odpowiednimi dla przyjętego w załązniku krajowym podejśia projektowego 2 oraz metody projektowania opartej na wynikah badań gruntu (oblizeniah). Nośność harakterystyzna pala wg PN-EN jest równa: R k = min R m,avg, R m,min W analizowanym przypadku jako podstawę projektowania przyjęto jeden profil gruntowy, tak wię współzynniki korelayjne są wg PN-EN równe ξ = ξ 3 = ξ 4 = 1.4, a średnia i minimalna nośność granizna jest równa R m,avg = R m,min = R m = 2258kN. Dodatkowo przyjęto redukję wartośi współzynnika korelayjnego ξ/1.1 ze względu na sztywne zwieńzenie (nadbudowę) fundamentu palowego umożliwiająą redystrybuję obiążeń z pali o mniejszej nośnośi na pale o większej nośnośi, zatem ξ = 1.4 = Nośność harakterystyzna jest zatem równa: R k = R m = 1778kN Nośność oblizeniowa pala: R d = R k. γ Dla pala wiskanego γ = 1.1, zatem ostateznie przyjęto nośność oblizeniową pojedynzego pala jako równą: R d = R k = R m = R m = 1613kN ξ 3 ξ 4 4 S trona

5 Weryfikaja projektu (oblizeń) wynikami badań nośnośi pali W ramah wymaganej przez PN-EN (Eurokod 7) weryfikaji metody projektowania przewidziano wykonanie próbnego obiążenia metodą dynamizną przy dużyh odkształeniah. Wyniki badań poddano analizie metodą CASE (bez dopasowania sygnału) oraz metodą CAPWAP (z dopasowaniem sygnału). Jako wymagane przez PN-EN badanie kalibrująe dla badania dynamiznego wykorzystano badanie statyzne wykonane na palu prefabrykowanym w podobnyh warunkah gruntowyh (doświadzenie porównywalne). Energia młota w trakie badania powinna umożliwiać określenie nośnośi graniznej o wartośi ok. R m = 2258kN. Wyniki przeprowadzonyh badań przedstawiono na kolejnyh rysunkah 5 (CASE) i 6 (CAPWAP) oraz w tabliy 4 (CAPWAP). Wyniki podsumowano w tabliy 5. Analiza wyników badań nośnośi pali i weryfikaja projektu palowania Nośność granizna pala Rm Przemieszzenie głowiy pala s(rm) Rys. 5. Wynik badania nośnośi pala opraowany metodą CASE (bez dopasowania sygnału 5 S trona

6 Rys. 6. Wykresy metody CAPWAP (z dopasowaniem sygnału) 6 S trona

7 Tablia 4. Wyniki analizy CAPWAP Ważniejsze informaje zawarte w tabliy 4: 1. nośność granizna pala wg CAPWAP 2. nośność granizna pobozniy pala 3. nośność granizna podstawy pala 4. numer wydzielonej warstwy gruntu 5. odległość od zujników pomiarowyh 6. odległość od powierzhni terenu 7. opór granizny pobozniy w warstwie 8. siła w palu 9. suma narastająa oporów graniznyh na długośi pobozniy pala 10. opór na pobozniy na jednostkę długośi pala 11. opór na pobozniy na jednostkę powierzhni 12. przemieszzenie towarzysząe osiągnięiu nośnośi graniznej 13. średni opór na pobozniy w pojedynzej warstwie 14. opór podstawy 15. średni opór na jednostkę długośi pobozniy pala 16. średni opór na jednostkę powierzhni pobozniy pala 7 S trona

8 17. opór jednostkowy pod podstawą pala 18. średnia wartość przemieszzenia pobozniy pala towarzysząa osiągnieiu nośnośi graniznej pobozniy 19. maksymalne przemieszzenie podstawy pala towarzysząe osiągnieiu nośnośi graniznej podstawy 20. maksymalne pomierzone przemieszzenie wierzhu pala w trakie badania Tablia 5. Podsumowanie wyników oblizeń i badań Całkowita [kn] Podstawy [kn] Pobozniy [kn] Nośność granizna oblizona % 100% 100% Nośność granizna pomierzona CASE 2134 b.d. b.d. -5.5% - - Nośność granizna pomierzona CAPWAP % -14.9% +8.7% Wnioski końowe 1. Całkowita nośność pomierzona i oblizona różnią się o ok. 6% (tablia 5). Przy tak dobrej zbieżnośi wyników oblizeń i badań nośnośi pali można przyjąć, że oblizenia zostały pozytywnie zweryfikowane badaniami. 2. Nośność oblizeniowa wbijanego pala prefabrykowanego żelbetowego o przekroju 400x400mm i długośi ałkowitej 14m i zynnej 13.4m ze zwieńzeniem na poziomie 1.28m ppt. wynosi 1613kN. 3. SF RESISTANCE=2258kN/1613kN=1.4. SF LOAD=min SF TOTAL= min. 1.9 dla zwieńzenia sztywnego lub min. 2.1 dla zwieńzenia wiotkiego, bez redystrybuji obiążeń między palami. Osiągnięty poziom bezpiezeństwa uznano za zadawalająy. 8 S trona