Analiza nośności poziomej pojedynczego pala

Transkrypt

1 Poradni Inżyniera Nr 16 Atualizacja: 09/016 Analiza nośności poziomej pojedynczego pala Program: Pli powiązany: Pal Demo_manual_16.gpi Celem niniejszego przewodnia jest przedstawienie wyorzystania programu GEO5 PAL do obliczania nośności poziomej pojedynczego pala. Sformułowanie problemu Ogólne sformułowanie problemu zostało przedstawione w rozdziale 1 (Przewodni Inżyniera nr 1 Pale fundamentowe wprowadzenie). Analiza nośności poziomej pojedynczego pala powinna być prowadzona jao ontynuacja obliczeń przedstawionyc w Przewodniu Inżyniera nr 1 Analiza nośności pionowej pojedynczego pala. Sładowe N 1, M y,1, H x, 1 obciążenia wypadowego przyłożone są do głowicy pala. Oreślić wymiary pala zgodnie z wymogami stawianymi przez normę EN Scemat ogólny zadania pojedynczy pal Rozwiązanie Aby wyonać zadanie sorzystaj z programu Pal zawartego w paiecie GEO5. Przewodni przedstawia olejne roi rozwiązania tego przyładu. 1

2 Obciążony poziomo pal tratowany jest jao bela spoczywająca na ośrodu sprężystym Winlera (podłoże sprężyste - metoda "p-y") i obliczany jest z wyorzystaniem metody elementów sończonyc (MES). Parametry gruntów wzdłuż pobocznicy pala odzwierciedla moduł reacji poziomej podłoża. Program zawiera wiele sposobów oreślania modułu reacji poziomej podłoża. Metody załadające liniowy rozład modułu reacji poziomej podłoża (metoda liniowa oraz Matloca i Reese'a) są właściwe w przypadu gruntów niespoistyc, podczas gdy metody załadające stały rozład modułu reacji poziomej podłoża wzdłuż pala (metoda stała oraz Vesica) powinny być raczej stosowane w przypadu gruntów spoistyc. Metoda obliczania modułu zgodnie z normą CSN sprzęga obydwa przedstawione podejścia. W pierwszej części tego Przewodnia przeprowadzone zostaną obliczenia z wyorzystaniem stałego rozładu modułu reacji poziomej podłoża, natomiast w drugiej części Przewodnia zostaną one porównane z wyniami uzysanymi przy pomocy innyc metod. Uwaga: Obliczenia nośności poziomej pojedynczego pala w gruncie jednorodnym mogą być również wyonywane przy pomocy metody Bromsa (Więcej informacji w pomocy programu naciśnij przycis F1). Rama Edycja ustawień bieżącego zadania Definiowanie modelu Podstawowe ustawienia obliczeń, wartości zadanyc obciążeń oraz profil geotecniczny podłoża wraz z podstawowymi parametrami wytrzymałościowymi gruntów nie ulegają zmianie. Wybierzemy opcję stały w ramce Moduł reacji podłoża.

3 Rama Moduł Uwaga: Stały rozład modułu reacji poziomej podłoża zależy od modułu odształcenia gruntu E def MPa oraz od zreduowanej szeroości pala m naciśnij przycis F1). r (więcej informacji w pomocy programu Kolejnym roiem będzie wprowadzenie parametrów gruntów. Wartości ąta dyspersji dla gruntu ef należy wprowadzać w zaresie ef. Współczynni ten jest zatem uzależniony od ąta 4 tarcia wewnętrznego gruntu (więcej informacji w pomocy programu naciśnij przycis F1). Grunt (Klasyfiacja gruntu) Ciężar objętościowy N m Efetywny ąt tarcia wewnętrznego ef Kąt dyspersji Rodzaj gruntu SaFCl Ił piaszczysty, twardoplastyczny FSa piase drobny, średniozagęszczony 18,5 4,5 10,0 spoisty 17,5 9,5 15,0 niepoisty Tabela z parametrami gruntu nośność pozioma pala Następnie przejdziemy do rami Materiał, gdzie wprowadzimy parametry pala ciężar objętościowy i zastosowaną lasę betonu, a taże zbrojenie podłużne niezbędne do wymiarowania pobocznicy pala.

4 Rama Materiał Następnie przejdziemy do rami Nośność pozioma, w tórej przedstawione są: masymalne poziome przemieszczenie głowicy pala, przebieg sił wewnętrznyc wzdłuż pala oraz wynii wymiarowania elementu żelbetowego z uwagi na uzysane masymalne wytężenie (analiza w ierunu masymalnego wyniu). Rama Nośność pozioma obliczenia dla stałej wartości modułu reacji podłoża 4

5 Uwaga: Warune brzegowy dla pala utwierdzonego w podstawie ma zastosowanie głównie w przypadu pali przenoszącyc obciążenie swoją podstawą osadzoną w podłożu o caraterze salistym (inny niż analizowany przypade). Waruni brzegowe dla głowicy pala narzucane są tylo w sytuacji, gdy pal obciążony jest obciążeniem geometrycznym, czyli podany jest ąt obrotu lub przemieszczenie głowicy pala bez podania obciążenia użytowego (więcej informacji w pomocy programu naciśnij przycis F1). W ramce Nośność pozioma przeprowadzimy wymiarowanie zbrojenia pala. Zaprojetujemy pal o głównym zbrojeniu podłużnym 18 Ø 16 mm i otulinie grubości 60mm, co odpowiada lasie espozycji XC1. W przedmiotowym przypadu stopień zbrojenia dla pojedynczego pala obciążonego poziomo należy oreślać zgodnie z CSN EN 156: Wyonawstwo specjalnyc robót geotecnicznyc Pale wiercone (Tabela 4 zbrojenie minimalne pali wierconyc). Program umożliwia przyjęcie danyc zgodnyc z normą poprzez wybranie opcji Pal. Pole przeroju pala: A c m Pole przeroju zbrojenia głównego: m A s 0.5 % A A c 0.5 m s c 0.5 m m A c 1.0 A A s m 0.5 % A A c 1.0 m s c EN 156: Tabela 4 zbrojenie minimalne pali wierconyc A Uwaga: W przypadu elementów ścisanyc lepszym rozwiązaniem jest wybór stopnia zbrojenia ja dla opcji słup, a dla pali zginanyc bela. Pale wiercone będące obciążone zarówno pionowo, ja i poziomo zgodnie z normą CSN EN 156 powinny mieć minimalny stopień zbrojenia w zależności od proporcji pola przeroju zbrojenia do pola betonu (więcej informacji w pomocy programu naciśnij przycis F1). Przeglądając wynii wymiarowania zwróćmy uwagę na poziom wyorzystania nośności pala na zginanie oraz warune minimalnego stopnia zbrojenia. 5

6 Ono dialogowe Analiza (szczegółowo) Wynii obliczeń W obszarze rami obliczania nośności poziomo obciążonego pala interesuje nas szczególnie przebieg sił wewnętrznyc wzdłuż pala, masymalne przemieszczenia pala oraz stopień wyorzystania przeroju pala. Uzysane wynii obliczeń dla stałego rozładu modułu reacji poziomej podłoża przedstawiają się następująco: Masymalne przemieszczenie pala: umax 4. mm. Masymalna siła tnąca: Qmax N. Masymalny moment zginający: M max Nm. Nośność pala żelb. (zginanie + ścisanie): 16. % SPEŁNIA WYMAGANIA Nośność pala żelb. (ścinanie): 0. % SPEŁNIA WYMAGANIA Stopień zbrojenia pala: 77.5 % SPEŁNIA WYMAGANIA 6

7 Porównanie wyniów obliczeń przy wyorzystaniu różnyc metod oreślania modułu reacji poziomej podłoża Wartości oraz rozład modułu reacji poziomej podłoża obliczeniowej oraz parametrów gruntów: zależą od przyjętej metody STAŁY: ąt dyspersji, LINIOWY (Bowles a): ąt dyspersji, współczynni MN m zależnie od rodzaju gruntu, Zgodny z normą CSN : grunt spoisty lub grunt niespoisty, moduł ściśliwości poziomej MN m n, Według Vesic a: moduł sprężystości E MPa. Do przeprowadzenia obliczeń w niniejszym przyładzie sorzystamy z wartości zawartyc w pomocy do programu (naciśnij F1), tóre wyglądają następująco: Moduł reacji poziomej podłoża MN m Kąt dyspersji Współczynni MN m Moduł sprężystości MPa Moduł ściśliwości poziomej E MN m n STAŁY 10 SaFCl 15 FSa LINIOWY (Bowles'a) 10 SaFCl 60 SaFCl 15 FSa 150 FSa CSN Grunt spoisty SaFCl, twardoplastyczny --- Grunt niespoisty FSa, średniozagęszczony 4,5 Vesic a ,0 SaFCl 15,5 FSa --- Tabela podsumowanie parametrów gruntów dla wyznaczania nośności poziomej pojedynczego pala 7

8 Wróćmy teraz do etapu wprowadzania danyc będziemy olejno zmieniać metodę obliczania modułu reacji poziomej podłoża, a następnie wprowadzać braujące parametry gruntów. Powyższy sposób postępowania zastosujemy dla następującyc metod wyznaczania modułu reacji podłoża: przebieg liniowy (według Bowles'a), zgodnie z normą CSN , według Vesic'a. Liniowy przebieg modułu reacji podłoża (według Bowles'a), przemieszczenie, siły wewnętrzne 8

9 Przebieg modułu reacji podłoża zgodnie z normą CSN , przemieszczenie, siły wewnętrzne 9

10 Przebieg rozładu modułu reacji podłoża według Vesic a, przemieszczenie, siły wewnętrzne Wynii obliczeń nośności poziomej pojedynczego pila: Wynii obliczeń nośności poziomej pojedynczego pala w zależności od metody wyznaczania rozładu modułu reacji poziomej podłoża przedstawiono w poniższej tabeli: Moduł reacji poziomej podłoża Masymalne przemieszczenie MN m mm Masymalny moment zginający Poziom wyorzystania nośności pala u max M max Nm % STAŁY LINIOWY (Bowles'a) CSN VESIC A Podsumowanie wyniów nośność pozioma i wymiarowanie pojedynczego pala 10

11 Wniosi Wynii przeprowadzonyc obliczeń poazują, że uzysane wartości sił wewnętrznyc wzdłuż pala oraz masymalne przemieszczenie głowicy pala różnią się nieznacznie zależnie od przyjętej metody wyznaczania rozładu modułu reacji poziomej podłoża, ale jej wybór nie ma istotnego wpływu. 11