Stopa fundamentowa na palach

1. 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).

2. 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:
R_c,k = R_m,min = 1840
R_c,d = 1840/1,1 = 1672,7

3. 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.

4. 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;  I_y = 1,711m⁴;    I_x = 1,035m⁴.

Dla schematu obciążeń nr1:

\frac{{R_{i,d\max } }}
{{R_{i,d\min } }} = \frac{{1330}}
{{1264}} = 1,05 < 3

R_{i,d max} = F_c,d = 1330 < 167 3= R_c,d

Dla schemata obciążeń nr2:

\frac{{R_{i,d\max } }}
{{R_{i,d\min } }} = \frac{{1335}}
{{1221}} = 1,09 < 3

R_{i,d max} = F_c,d = 1335 < 1673 = R_c,d
F_c,d / R_c,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%.

5. 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 As_min.= 0,13% * 2,8 * 0,7 = 25,48cm².