Stopa fundamentowa na palach
- Temat i podstawa opracowania:
Opracowanie ćwiczenia obejmuje obliczenia dotyczące posadowienia stopy fundamentowej na palach. Obliczenia przeprowadzono na podstawie normy PN-83/B-02482 oraz książki pod redakcją Czesława Rybaka, pt. „Fundamentowanie”, z poprawkami ze względu na dopasowanie do zaleceń normy PN-EN-1997-1 (Eurokod 7 – Projektowanie geotechniczne).
- Wyznaczenie charakterystycznej i obliczeniowej nośności pala:
W opracowaniu przewidziano posadowienie stopy fundamentowej na palach ATLAS o średnicy 41/61cm i długości 10m. Nośność pala wyznaczono na podstawie wyników obciążeń statycznych:
Nośność charakterystyczną i obliczeniową wyznaczono na podstawie wzorów:
R_{c,k} = \min \left\{ {\frac{{\left( {R_m } \right)mean}} {{\varsigma _1 }};\frac{{R_{m,\min } }} {{\varsigma _2 }}} \right\};
R_{c,d} = \frac{{R_{c,k} }} {{1,1}}
Dla pięciu badań współczynniki ζ1 oraz ζ2 są równe 1, stąd:
Rc,k = Rm,min = 1840
Rc,d = 1840/1,1 = 1672,7
- Założenie wymiarów oczepu i określenie mimośrodu, przyjęcie ilości i rozkładu pali pod oczepem:
Założono oczep o wymiarach 2,4×2,8×0,7m.
Posadzka nad oczepem składa się z warstwy betonu 0 grubości 150mm oraz zagęszczonego piasku o grubości 300mm. Obciążenia stałe działające na stopę fundamentową:
G1 – ciężar własny stopy
G1 = 2,4 * 2,8 * 0,7 * 25 = 117,8 kN
G2 – ciężar posadzki
G2 = (2,2 * 2,8 – 0,5 * 0,7) * (0,15 * 23 + 0,3 * 18,5) = 52,29 kN
Mimośrody ze względu na obciążenia stałe wynoszą:
e_y = \frac{{\sum Mx}} {V} = \frac{{M_{x,G} + H_{y,G} *df}} {{V_G + G1 + G2}} = \frac{0} {{3450 + 117,8 + 52,29}} = 0
e_x = \frac{{\sum My}} {V} = \frac{{M_{y,G} + H_{x,G} *df}} {{V_G + G1 + G2}} = \frac{{95 + 25*0,7}} {{3450 + 117,8 + 52,29}} = 0,031m
W celu zminimalizowania mimośrodu od obciążeń stałych przyjęto przesunięcie oczepu względem osi ściany o 3cm wzdłuż osi x.
Przyjęto cztery pale ATLAS o średnicy 41/61cm i długości 10m. Odległość pali od osi oczepu wynosi 1,0m wzdłuż osi x oraz 0,8m względem osi y. rozstaw minimalny pomiędzy palami wynosi 1,2m = 4d.
- Obliczenie obciążeń przypadających na pale:
Zestawienie obciążeń stałych i zmiennych dla dwóch schematów obciążenia:
Obliczenie naprężeń i sił przypadających na pal:
\sigma _d = \frac{V} {A} - \frac{{M_y *X_i }} {{I_y }} + \frac{{M_x *y_i }} {{I_x }}
A = na
n=4
a = \frac{{\pi d^2 }} {4} = \frac{{3,14*0,4^2 }} {4} = 0,132m^2
I_y = a*\sum x_i^2 ;I_x = a*\sum y_i^2
R_{i,d} = \frac{V} {n} - M_y *\frac{{x_i }} {{\sum x_i^2 }} + Mx*\frac{{y_i }} {{\sum y_i^2 }}
A = 0,528m2; Iy = 1,711m4; Ix = 1,035m4.
Dla schematu obciążeń nr1:
\frac{{R_{i,d\max } }} {{R_{i,d\min } }} = \frac{{1330}} {{1264}} = 1,05 < 3
Ri,d max = Fc,d = 1330 < 167 3= Rc,d
Dla schemata obciążeń nr2:
\frac{{R_{i,d\max } }} {{R_{i,d\min } }} = \frac{{1335}} {{1221}} = 1,09 < 3
Ri,d max = Fc,d = 1335 < 1673 = Rc,d
Fc,d / Rc,d = 80%.
Dla obu schematów nośność obliczeniowa pali jest wystarczająca, większa siła przypadająca na 1 pal występuje w kombinacji nr2 z wykorzystaniem nośności pala na poziomie 80%.
- Wymiarowanie oczepu:
Podział oczepu na pasma obliczeniowe:
Obliczenie siły rozrywającej (pasma równoległe zbrojone analogicznie, obliczenia przeprowadzono dla najbardziej wytężonego pala).
Pasmo I
Z_I = \frac{{R_{d,1} *l_{x1} }} {{dl}} = \frac{{1335*0,97}} {{0,6}} = 2115kN
As = \frac{Z} {{f_{yd} }} = \frac{{2115}} {{435000}} = 48,62cm^2
W pasmach I i II przyjęto zbrojenie 16 prętami φ20 o rozstawie 60mm (As=50,24cm2). Pomiędzy pasmami zastosowano dodatkowy pręt konstrukcyjny w odstępie 450 mm.
Pasmo III
Z_{III} = \frac{{R_{d,1} *l_{y1} }} {{dl}} = \frac{{1335*0,8}} {{0,6}} = 1781kN
As = \frac{Z} {{f_{yd} }} = \frac{{1781}} {{435000}} = 40,94cm^2
W pasmach III i IV przyjęto zbrojenie 14 prętami φ20 o rozstawie 70mm (As = 43,96cm2). Pomiędzy pasmami zastosowano zbrojenie konstrukcyjne dwoma prętami φ20 o rozstawie 267mm.
Zbrojenie minimalne w przekroju oczepu wynosi Asmin.= 0,13% * 2,8 * 0,7 = 25,48cm2.