Po umístění pilot do plánu a vyjasnění celkových rozměrů se určí zatížení každé piloty v základu, přičemž se vezme v úvahu hmotnost mříže, umístění pilot v základu a typy zatížení působících na základ.
kde Gf – zatížení od hmotnosti grilu;
Gg – zatížení od hmotnosti zeminy na okrajích základu.
Pokud není splněna podmínka (160), pak je nutné zvolit jiný typ pilot s větší únosností nebo zvýšit počet pilot v základu a výpočet opakovat.
Vodorovné zatížení působící na základ se svislými pilotami lze předpokládat, že je rovnoměrně rozloženo mezi všechny piloty.
7.9 Kontrola návrhového zatížení na pilotu v keři s uvážením ohybových momentů
Návrhové zatížení piloty v keři se kontroluje s ohledem na návrhové ohybové momenty vzhledem k hlavním středovým osám plánu piloty v rovině mříže,
kde Nd – návrhová tlaková síla, kN;
Mx, My – návrhové ohybové momenty, kNm, vzhledem k hlavním centrálním osám х и у plán pilot v rovině základny roštu;
n – počet pilot v základu;
xi, yi – vzdálenosti od hlavních os k ose každé hromady, m; x, y – vzdálenosti od hlavních os k ose každé piloty, pro kterou se počítá návrhové zatížení, m (obr. 46).
Maximální síla na hromadu zjištěná vzorcem (161) musí splňovat podmínku
Pro krátkodobá (vítr, jeřáb atd.) a speciální zatížení je povoleno přetížení krajních pilot do 20 %. Pokud není splněna podmínka (162), je nutné zvýšit počet pilot v základu nebo vzdálenost mezi nimi.
Při přenášení tažných zátěží na krajní hromady keře musí být splněna podmínka:
Rýže. 46.Excentricky zatížené pilotové založení například 19
Příklad 19. Určete maximální návrhové zatížení piloty pro shluk sedmi pilot o průřezu 3030 cm a délce 8 m (obr. 46). Návrhové zatížení základu: Nd = 1750 kN; Mх = 90 kNm; My = 60 kN.
Vypočítané maximální zatížení na hromadě v keři je určeno vzorcem (161):
7.10 Výpočet pilotových základů na základě deformací
Při navrhování pilotových základů je třeba věnovat zvláštní pozornost metodám výpočtu sedání. Typicky se rozlišují výpočty sedání pilotových základů, sedání pilotových keřů, sedání pilot a pilotových základů v čase, když pracují ve vodou nasycených půdách, prognóza sedání pilot a pilotových základů v čase s přihlédnutím k dotvarování. Všechny tyto metody pro výpočet sedání pilotových základů jsou dostatečně podrobně popsány v regulační a technické literatuře [1,4,24]. Některé z těchto výpočtových metod se používají při navrhování kritických budov a konstrukcí ve složitých inženýrských a geologických podmínkách nebo při řešení složitých inženýrských problémů. Při absolvování projektu kurzu se student musí naučit správně určit konečné hodnoty sedání hlavních typů pilotových základů – pásů a keřů.
Pilotové základy z pilot pracujících jako stojany na hromady, zavěšené jednotlivé piloty, které přebírají tažné zatížení mimo keře, stejně jako pilotové pouzdra, které pracují při působení tahu zatížení, vypočítat podle deformací není nutné bod 6.3. [4].
Výpočet základu ze závěsných pilot a jeho základny na základě deformací by se měl zpravidla provádět jak pro podmíněný základ na přírodním základu v souladu s požadavky SNiP 2.02.01-83* [1]. Hranice podmíněného založení (viz obr. 47) jsou určeny takto:
– zespodu – naplocho AB, procházející spodními konci hromad;
– ze stran – svislé roviny AB и BG, s odstupem od vnějších okrajů vnějších řad svislých pilot s odstupem htg(II,mt/ 4) (viz obr. 47, a), ale ne více než 2d v případech, kdy pod spodními konci pilot leží jílovité jílovité zeminy s indexem tekutosti IL > 0,6 (d–průměr nebo strana průřezu hromady), a v přítomnosti nakloněných hromad – procházejících spodními konci těchto hromad (viz obr. 47, b);
– shora – povrchem v úrovni terénu VG, zde II,mt — zprůměrovaná vypočtená hodnota úhlu vnitřního tření zeminy určená vzorcem
kde II,i – vypočtené hodnoty úhlů vnitřního tření pro jednotlivé vrstvy zeminy, kterými procházejí hromady tl. hi;
h– hloubka zapuštění pilot do země.
Rýže. 47. Stanovení hranic podmíněného základu při výpočtu sedání pilotových základů:
a) základ s vertikálními pilotami; b) základ se šikmými pilotami;
c) prořezávání slabých vrstev půdy hromadami
Poté se rozměry základny podmíněného základu určí pomocí následujících vzorců:
Pokud jsou v hloubce ponoru hromady vrstvy rašeliny nebo bahna o tloušťce větší než 30 cm (obr. 47 c), pak, protože se předpokládá nulové tření v nich, hodnota sedání hromady základ ze závěsných pilot by měl být určen s ohledem na zmenšení rozměrů podmíněného základu, u kterého se předpokládá, že je ze stran omezen svislými rovinami vzdálenými od vnějších okrajů vnějších řad svislých pilot ve vzdálenosti с’, definováno jako
Ve všech uvažovaných případech se při stanovení sedání předpokládá rovnoměrně rozložené návrhové zatížení přenášené podmíněným základem do základové půdy.
Poté se kontroluje podmínka, že průměrný tlak PII podél základny podmíněného základu nepřekročila vypočtený odpor základové půdy R na úrovni hrotu piloty, tzn.
kde, NII – návrhové zatížení od hmotnosti budovy nebo konstrukce v úrovni základové hrany;
NsII – hmotnost vlasu;
NrII – hmotnost grilu;
NgII – hmotnost zeminy v objemu podmíněného základu;
Au = lу* bу – plocha základny podmíněného základu.
U excentricky zatížených pilotových základů je kromě podmínky (169) nutné provést kontroly obdobné jako u výpočtů mělkých základů:
PmaxII 1,2R(170)
PmaxII – maximální okrajový tlak pod základnu základu;
PminII – minimální okrajový tlak pod základnu základu.
Pro výpočet sedání pilotových základů se obvykle používají následující metody:
metoda sčítání vrstev po vrstvě;
metoda ekvivalentní vrstvy;
metoda lineární deformovatelné vrstvy.
V tomto případě musí být splněna podmínka, že vypočtená deformace základu zeminy od aktuálního zatížení by neměla překročit max. přípustnou hodnotu
kde S – deformace spoje podkladu a konstrukce, stanovená výpočtem;
Su – mezní hodnota kombinované deformace podkladu a konstrukce, dle tabulky 22 přílohy B.
Příklad 20. Požaduje se stanovení odolnosti základové půdy v úrovni hrotu pilot a sedání pilotového základu pod sloupem průmyslového objektu. Založení je navrženo ve formě keře o 4 pilotách o průřezu 300300. Krok hromad v buši 3d= 900 mm. Rošt má půdorysné rozměry 15001500 mm. Výška roštu je 300 mm. Spojení mezi hromadou a mříží je kloubové. Na základ působí centrální zatížení NII =1000 kN (obr. 48). Poměr délky budovy k její výšce L/H=5,1.
Podmínky terénu na staveništi jsou následující:
– IGE-1 – prašný písek, střední hustota, mokrý. Tloušťka vrstvy – 3,6 m. Koeficient pórovitosti půdy е =0,666; stupeň vlhkosti Sr=0,604; měrná hmotnost půdy =18,5 kN/m 3, modul deformace Е = 17 MPa.
– IGE-2 – písčitá hlína je plastická. Tloušťka vrstvy – 1,7 m. Koeficient pórovitosti půdy е = 0,618; míra obratu IL= 0,6; měrná hmotnost půdy =19,5 kN/m 3, modul deformace Е = 24 MPa.
-IGE-3 – písek je jemný, hustý, nasycený vodou. Tloušťka vrstvy – 2,8 m. Koeficient pórovitosti půdy е =0,598; stupeň vlhkosti Sr=0,963; měrná hmotnost půdy =20,0 kN/m 3, modul deformace Е = 33 MPa.
Rýže. 48. Návrhové schéma například 20
Zjistíme hmotnost roštu NrII = 250,31,51,5 = 16,9 kN a hmotnost půdy umístěné na roštu, Ggr = 0,51,51,518,5 = 20,8 kN.
Podle tabulky 5 přílohy B pro zeminu první vrstvy – prachovitý písek s koeficientem pórovitosti e=0,666, interpolací zjistíme hodnotu úhlu vnitřního tření II1 = 23,96.
Podle tabulky 6 přílohy B pro zeminu druhé vrstvy – plastickou hlinitopísčitou s indexem tekutosti IL=0,6 a koeficient pórovitosti e=0,618, interpolací, najdeme II2 = 24,6.
Podle tabulky 5 přílohy B pro zeminu třetí vrstvy – jemný písek s koeficientem pórovitosti e=0,598, interpolací, najdeme II3 = 34.
Pomocí vzorce (164) určíme průměrný úhel vnitřního tření zemin proříznutých pilotou
Pojďme zjistit šířku a délku podmíněného základu pomocí vzorce (166) a (167)
Pojďme zjistit hmotnost pilot pomocí referenčních údajů o nomenklatuře pilot
Hmotnost zeminy v objemu ABVG (obr. 48)
NgII = (3,62,62,6 – 1,5 1,50,3 – 4 2,8 0,09) 18,5+(1,72,6 2,6 -4 1,7 0,09)19,5+(1,22,6.. 2,6 + 4 + 1,2 = 0,09 kN.
Hmotnost mříže byla zjištěna dříve – NrII = 16,9 kN.
Tlak pod základnou podmíněného základu podle vzorce (169)
Podle tabulky 5 Přílohy B pro jemný písek, na kterém spočívá podmíněný základ, s koeficientem pórovitosti e=0,598 najdeme hodnotu specifické adheze cn=3 kPa.
Podle tabulky 8 Příloha B o úhlu vnitřního tření II = 34 0 , který byl definován dříve, zjistíme hodnotu bezrozměrných koeficientů:
Stanovme průměrnou měrnou hmotnost zemin ležících nad základnou podmíněného základu
Podle tabulky 4 přílohy B pro jemný písek, nasycený vodou, v poměru L/H > 4 najdeme hodnoty koeficientů С1 = 1,3 a С2 = 1,1.
Stanovme vypočítaný odpor základové půdy pod základnou podmíněného základu
Hlavní podmínka při výpočtu pilotového základu pro druhou skupinu mezních stavů je splněna
Vypočítejme sedání podmíněného pilotového základu jako mělkého základu metodou sčítání vrstev po vrstvě podle vzorce
kde – bezrozměrný koeficient rovný 0,8;
zp,i – průměrná hodnota dodatečného vertikálního normálového napětí v ivrstvy zeminy rovnající se polovině součtu uvedených napětí na povrchu zi-1 a nižší zi hranice vrstvy vertikálně procházející středem základny základu;
hi и Еi – tloušťka a modul deformace, resp i–vrstva půdy;
n – počet vrstev, na které je rozdělena stlačitelná tloušťka podkladu.
Nastavíme tloušťku itis vrstva
kde bу– šířka podmíněného základu.
Stanovme průměrný tlak pod základnou podmíněného základu
Určíme svislá napětí z působení vlastní hmotnosti zeminy nad základnou podmíněného základu
kde dn – hloubka základny podmíněného základu v závislosti na přirozené topografii;
‘ , – měrná hmotnost nadložních vrstev půdy.
Určíme dodatečný vertikální tlak
Stanovme svislá napětí od působících zatížení
kde je koeficient vlivu (tabulka 17, příloha B).
Stanovme vertikální napětí z působení vlastní tíhy zeminy v hloubcez
Z podmínek určíme hloubku stlačitelné tloušťky
Vypočítejme konečné sedání podmíněného základu po sečtení sedání jednotlivých vrstev v rámci stlačitelné tloušťky. Uveďme provedené výpočty v tabulkové formě.
Výpočet sedání podmíněného základu
Převýšení reliéfu ve vrtu 1 = 0 m, převýšení hlavy piloty je v rozmezí +1 až -3 m s krokem 1 m v absolutních souřadnicích půdního modelu. Bereme délku piloty = 6 m. Celá pilota se nachází v IGE č. 4. V inženýrskogeologickém řezu je pouze jedna vrstva zeminy.
4. Geometrické rozměry
h (hloubka spodního konce hromady od terénu) = 5. 9m
U (obvod) = 4*d = 4*0.3 = 1.2 m
A (plocha) = d2 = 0.3 = 2 m0.09
5. Výpočtové koeficienty
Screenshot okna Parametry pro stanovení teoretické únosnosti pilotového základu SP 24.13330.2011
Yc = 1 pro ražené piloty podle článku 7.2.2;
Ycr = 1 (zarážení pevných pilot dieselovými kladivy), tabulka 7.4, odstavec 1;
Ycf = 1 (zarážení pevných pilot dieselovými kladivy), tabulka 7.4, odstavec 1.
6. Stanovení únosnosti každé piloty
Stanovení vypočteného odporu zeminy pod spodním koncem piloty se provádí podle tabulky 7.2:
Stanovení vypočteného odporu zeminy podél bočního povrchu piloty se provádí podle tabulky 7.3:
Hromada č. 1
Výpočet únosnosti piloty
Stanovení návrhové únosnosti pod spodním koncem piloty č. 1 dle tabulky 7.2:
R = 2800 kPa; Průřez hromady A = 0.3×0.3 = 0.09, m 2 ;
Obvod piloty u =0.3×4=1.2 m;
Stanovení návrhové únosnosti podél bočního povrchu piloty č. 1 podle tabulky 7.3:
f1= 11.5 kPa (hloubka 0.5), f2= 26.5 kPa (hloubka 1.5), f3= 32.5 kPa (hloubka 2.5), f4= 36.5 kPa (hloubka 3.5), f5= 39 kPa (hloubka 4.5).
Hromada č. 2
Výpočet únosnosti piloty
Stanovení návrhové únosnosti pod spodním koncem piloty č. 2 dle tabulky 7.2:
R=3050 kPa; Průřez hromady A = 0.3×0.3 = 0.09, m 2 ;
Obvod piloty u =0.3×4=1.2 m;
Stanovení návrhové únosnosti podél bočního povrchu piloty č. 1 podle tabulky 7.3:
f1= 11.5 kPa (hloubka 0.5), f2= 26.5 kPa (hloubka 1.5), f3= 32.5 kPa (hloubka 2.5), f4= 36.5 kPa (hloubka 3.5), f5=39 kPa (hloubka 4.5), f6 = 41 kPa (hloubka 5.5);
Hromada č. 3
Výpočet únosnosti piloty
Stanovení návrhové únosnosti pod spodním koncem piloty č. 3 dle tabulky 7.2:
R=3300 kPa; Průřez hromady A = 0.3×0.3 = 0.09, m 2 ;
Obvod piloty u =0.3×4=1.2 m;
Stanovení návrhové únosnosti podél bočního povrchu piloty č. 1 podle tabulky 7.3:
f1= 26.5 kPa (hloubka 1.5), f2= 32.5 kPa (hloubka 2.5), f3= 36.5 kPa (hloubka 3.5), f4= 39 kPa (hloubka 4.5), f5= 41 kPa (hloubka 5.5), f6=42.5 kPa (hloubka 6.5);
Hromada č. 4
Výpočet únosnosti piloty
Stanovení návrhové únosnosti pod spodním koncem piloty č. 4 dle tabulky 7.2:
R=3367 kPa; Průřez hromady A = 0.3×0.3 = 0.09, m 2 ;
Obvod piloty u =0.3×4=1.2 m;
Stanovení návrhové únosnosti podél bočního povrchu piloty č. 1 podle tabulky 7.3:
f1= 32.5 kPa (hloubka 2.5), f2= 36.5 kPa (hloubka 3.5), f3= 39 kPa (hloubka 4.5), f4= 41 kPa (hloubka 5.5), f5= 42.5 kPa (hloubka 6.5), f6=43.5 kPa (hloubka 7.5);
Hromada č. 5
Výpočet únosnosti piloty
Stanovení návrhové únosnosti pod spodním koncem piloty č. 5 dle tabulky 7.2:
R=3433 kPa; Průřez hromady A = 0.3×0.3 = 0.09, m 2 ;
Obvod piloty u =0.3×4=1.2 m;
Stanovení návrhové únosnosti podél bočního povrchu piloty č. 1 podle tabulky 7.3:
f1= 36.5 kPa (hloubka 3.5), f2= 39 kPa (hloubka 4.5), f3= 41 kPa (hloubka 5.5), f4= 42.5 kPa (hloubka 6.5), f5= 43.5 kPa (hloubka 7.5), f6= 44.5 kPa (hloubka 8.5).
