ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V...

19
FUNDAMENTOWANIE – ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1 Ćwiczenia ZADANIE PROJEKTOWE NR 2 Projekt posadowienia na palach fundamentowych Fundamentowanie – nauka zajmująca się projektowaniem i wykonawstwem fundamentów oraz robót fundamentowych w różnych warunkach gruntowo-wodnych. Fundament - jest to najniższa część budowli, bezpośrednio stykająca się z podlożem gruntowym i przenosząca nań w sposób bezpieczny ciężar wlasny budowli i wszelkie jej obciążenia. Podstawowe rodzaje fundamentów: A. bezpośrednie (plytkie) – obciążenie od budowli przenosi się na podloże bezpośrednio przez podstawę fundamentu; nie uwzględnia się wspólpracy gruntu obok fundamentu; B. pośrednie (glębokie) – obciążenie od budowli przenosi się na podloże za pośrednictwem dodatkowych elementów konstrukcyjnych, na których opiera się podstawa fundamentu; uwzględnia się sily oporu gruntu, dzialające zarówno na podstawy tych elementów, jak i na ich pobocznice, np. na palach, studniach, kesonach, ścianach szczelinowych, szczelnych. NOŚNOŚĆ PALI POJEDYNCZYCH Silę osiową dzialającą na glowicę pal przekazuje w gląb podloża przez tarcie lub przyczepność gruntu wzdluż pobocznicy oraz docisk podstawy. W rozważaniach teoretycznych rozdziela się najczęściej oddzialywanie (reakcję) gruntu na dwie części: na opór pod podstawą i opór wzdluż pobocznicy pala. Rozdzial obciążenia na pobocznicę i podstawę pala zależy od warunków gruntowych i od parametrów pala. W ogólnym ujęciu równanie określające nośność pala wciskanego osiowo niemal wedlug wszystkich teorii sprowadza się do postaci: si i p t A t qA N + =

Transcript of ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V...

Page 1: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 1

Ćwiczenia

ZADANIE PROJEKTOWE NR 2

Projekt posadowienia na palach fundamentowych

Fundamentowanie ndash nauka zajmująca się projektowaniem i wykonawstwem fundamentoacutew oraz roboacutet

fundamentowych w roacuteżnych warunkach gruntowo-wodnych

Fundament - jest to najniższa część budowli bezpośrednio stykająca się z podłożem gruntowym i

przenosząca nań w sposoacuteb bezpieczny ciężar własny budowli i wszelkie jej obciążenia

Podstawowe rodzaje fundamentoacutew

A bezpośrednie (płytkie) ndash obciążenie od budowli przenosi się na podłoże bezpośrednio przez

podstawę fundamentu nie uwzględnia się wspoacutełpracy gruntu obok fundamentu

B pośrednie (głębokie) ndash obciążenie od budowli przenosi się na podłoże za pośrednictwem

dodatkowych elementoacutew konstrukcyjnych na ktoacuterych opiera się podstawa fundamentu uwzględnia

się siły oporu gruntu działające zaroacutewno na podstawy tych elementoacutew jak i na ich pobocznice np

na palach studniach kesonach ścianach szczelinowych szczelnych

NOŚNOŚĆ PALI POJEDYNCZYCH

Siłę osiową działającą na głowicę pal przekazuje w głąb podłoża przez tarcie lub przyczepność

gruntu wzdłuż pobocznicy oraz docisk podstawy W rozważaniach teoretycznych rozdziela się

najczęściej oddziaływanie (reakcję) gruntu na dwie części na opoacuter pod podstawą i opoacuter wzdłuż

pobocznicy pala Rozdział obciążenia na pobocznicę i podstawę pala zależy od warunkoacutew gruntowych i

od parametroacutew pala

W ogoacutelnym ujęciu roacutewnanie określające nośność pala wciskanego osiowo niemal według

wszystkich teorii sprowadza się do postaci

siipt AtqAN sum+=

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 2

Ćwiczenia

gdzie

Nt ndash nośność obliczeniowa pala kN

q ndash opoacuter jednostkowy stawiany przez grunt pod podstawą pala kPa

ti ndash opoacuter jednostkowy stawiany przez grunt na pobocznicy pala w obrębie warstwy gruntu i kPa

Ap ndash pole powierzchni przekroju poprzecznego w podstawie pala m2

Asi ndash pole powierzchni pobocznicy pala w obrębie warstwy gruntu i m2

Powyższe oznaczenia są zgodne z PN-83B-02482 bdquoFundamenty budowlane Nośność pali i

fundamentoacutew palowychrdquo

W we wcześniejszej normie PN-58B-02482 bdquoNośność pali u fundamentoacutew na palachrdquo

dopuszczalne osiowe obciążenie pala pojedynczego nazwano udźwigiem jeżeli obciążenie skierowane

jest ku ziemi zaś uciągiem jeżeli obciążenie skierowane jest w przeciwną stronę

Wzoacuter określający udźwig pala uwarunkowany miał następującą postać

sum+= ii BbsaAN

gdzie

a ndash jednostkowe dopuszczalne obciążenie gruntu na docisk w dolnym końcu pala [Tm2]

bi ndash jednostkowe dopuszczalne obciążenie gruntu na ścinanie w pobocznicy pala dla danej warstwy

[Tm2] (wartości a i b wg tabl PN)

s ndash iloczyn wspoacutełczynnikoacutew od s1 do s5 ktoacuterych wielkości są zależne od sposobu

wprowadzania pala w grunt materiału pala rodzaju budowli opartej na palach

rodzaju obciążenia i kierunku działania siły obciążającej

A ndash pole przekroju poprzecznego podstawy pala [m2]

Bi ndash powierzchnia pobocznicy pala na grubości jednej z warstw (warstwa i) [m2]

Eurokod 7 do obliczenia nośności pali pojedynczych zaleca podobny wzoacuter statyczny z

wprowadzeniem wspoacutełczynnikoacutew bezpieczeństwa osobno do nośności podstawy osobno do nośności

pobocznicy

t

kc

dc

RR

γ

= lub s

ks

b

kb

dc

RRR

γγ

+=

gdzie

Rcd ndash całkowita obliczeniowa nośność pala Rc zależna od wytrzymałości gruntu

Rck ndash charakterystyczna wartość Rc

Rbk ndash charakterystyczna nośność podłoża pod podstawą pala

Rsk ndash charakterystyczna nośność gruntu wzdłuż pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 3

Ćwiczenia

γt γb γs ndash częściowe wspoacutełczynniki bezpieczeństwa (dla całkowitej nośności pala

dla podstawy dla pobocznicy)

=

= sum 13

Wielkość charakteryzuje opoacuter jednostkowy pod podstawa pala wielkość określa

charakterystyczny opoacuter na pobocznicy pala w kolejnych warstwach gruntu i (PN-EN 1997-12008)

W Eurokodzie 7 brak wskazoacutewek jak powinno się obliczać opory jednostkowe na podstawie danych z

badań gruntu ndash są odesłania do przepisoacutew krajowych ktoacuterych w Polsce nie ma Zatem nie istnieją

bdquoobliczenia nośności granicznej pali według Eurokodurdquo Sposoby obliczania w krajach europejskich

bardzo się roacuteżnią Wartości oporoacutew podstawy (qbk) i pobocznicy (qsik) według EN 1997-1 nie są

roacutewnoznaczne z oporami q i ti w normie PN-B-02482 Do praktycznego stosowania EC 7-1 niezbędne

jest uzupełnienie go znowelizowaną normą palową (ktoacuterej brak)

Na dzień dzisiejszy obliczenia i sprawdzenia nośności fundamentoacutew palowych wykonuje się według

PN-83B-02482 bdquoFundamenty budowlane Nośność pali i fundamentoacutew palowychrdquo oraz bdquoKomentarza

do normy PN-83B-02482 autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985)

Warunek nośności dla pali obciążonych osiowo

Qr le m times N

N ndash obliczeniowa nośność pala (Nt ndash pal wciskany Nw ndash pal wyciągany)

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nw = ΣΣΣΣSiwti

(r)Asi

Np ndash opoacuter podstawy pala [kN]

Ns ndash opoacuter pobocznicy pala wciskanego [kN]

Ap ndash pole przekroju poprzecznego podstawy pala [m2]

Asi ndash pole pobocznicy pala zagłębionego w gruncie w obrębie warstwy i [m2]

q(r)

ndash jednostkowa obliczeniowa wytrzymałość gruntu pod podstawą pala q(r)

= γmmiddotq

ti(r)

ndash jednostkowa obliczeniowa wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy pala

w obrębie warstwy i ti(r)

= γmmiddot ti

Dla pali żelbetowych wykonanych w gruncie pod osłona rury obsadowej jako Ap przyjmuje się

pole odpowiadające zewnętrznej średnicy tej rury

W przypadku pali Franki można uwzględnić poszerzenie podstaw pali przyjmując zamiast Ap

jako pole przekroju poprzecznego wartość 175 Ap dla podstawy formowanej w gruncie niespoistym 15

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 4

Ćwiczenia

Ap w gruncie spoistym W przypadku pali Vibro można przyjmować 110 Ap lecz tylko dla gruntoacutew

niespoistych W przypadku pali z poszerzoną podstawą należy wg PN-83B-02482 przyjmować do

obliczania pola przekroju Ap średnicę zastępczą 09 Dr gdzie Dr odpowiada średnicy poszerzonego

otworu

Wyznaczanie wartości q(r)

Wytrzymałość obliczeniowa gruntu pod podstawą pala Wartość jednostkowej obliczeniowej

wytrzymałości gruntu pod podstawą q(r)

wyznacza się na podstawie wytrzymałości granicznej q

przyjmowanej wg tablicy 1 w zależności od rodzaju gruntu oraz stopnia jego zagęszczenia ID lub

stopnia plastyczności IL Przy obliczaniu wytrzymałości obliczeniowej q(r)

należy stosować zgodnie z

PN-81B-03020 p32 wspoacutełczynnik materiałowy gruntu określony jak dla ID lub IL γm le 09

Wytrzymałość obliczeniową gruntu q(r)

wyznacza się ze wzoru

qq m

r γ=)(

Dla gruntoacutew bardzo spoistych i zwięzło spoistych (Φu = 0) można przyjmować do obliczeń

)()(9

r

u

rsq =

gdzie

su(r)

ndash wytrzymałość obliczeniowa gruntu przy ścinaniu (bez konsolidacji i odsączania

wody z proacutebki) mierzona bdquoin siturdquo sondą krzyżakową lub określona na proacutebkach

nienaruszonych w aparacie troacutejosiowego ściskania

Tablica 1 Wartości charakterystyczne jednostkowego granicznego oporu gruntu

pod podstawą pala q [kPa]

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 5

Ćwiczenia

Zależność q(r) od głębokości i średnicy pala Wytrzymałość gruntu pod podstawą pala q (tablica 1)

przyjęto dla głębokości krytycznej hc = 100 m i większej mierząc od poziomu terenu lub

wyznaczonego poziomu interpolacji (zastępczego poziomu terenu) oraz dla średnicy D0 =04 m Dla

głębokości mniejszych niż hc należy wartość q wyznaczyć przez interpolację liniową przyjmując

wartość zero na pierwotnym poziomie terenu

W gruntach niespoistych średnio zagęszczonych i zagęszczonych należy uwzględnić wpływ

średnicy podstawy pala na hc wg

0D

Dhh i

cci =

Dla pali typu Franki i Vibro w tym przypadku należy przyjmować średnicę trzonu pala Wartości

qi oblicza się zgodnie z rys 1a

Dla pali wierconych o D gt 04 m (grunt niespoisty ID gt 033) głębokość krytyczną określoną

zgodnie ze wzorem należy zwiększyć o 30 (hci = 13 hci) zgodnie z rys 1b

Dla pozostałych gruntoacutew (wymienionych w tablicy 1) wartości q nie zależą od średnicy pala i po

przekroczeniu głębokości krytycznej hc = 100 m przyjmują wartości stałe niezależnie od głębokości

Rys 1 Interpolacja jednostkowego oporu granicznego pod podstawą pala q (grunty niespoiste)

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 6

Ćwiczenia

Wyznaczanie wartości t(r)

Wartość jednostkowej obliczeniowej wytrzymałości gruntu wzdłuż pobocznicy t(r)

wyznacza się

na podstawie wytrzymałości granicznej t przyjmowanej wg tablicy 2 zależnie od rodzaju gruntu oraz

stopnia jego zagęszczenia ID(n)

lub stopnia plastyczności IL(n)

Przy obliczaniu wytrzymałości

obliczeniowej t(r)

należy stosować wspoacutełczynnik materiałowy gruntu γm = 09 zgodnie z PN-81B-

03020 określony jak dla ID lub IL

tt m

r γ=)(

Dla gruntoacutew bardzo spoistych i zwięzło spoistych można przyjmować do obliczeń wartości t

zależnie od wytrzymałości gruntu przy ścinaniu bez konsolidacji i odsączania wody z proacutebki su(n)

wg

rys 3

Rys 2 Interpolacja jednostkowego oporu granicznego na pobocznicy pala t

Rys 3 Zależność wytrzymałości gruntu wzdłuż pobocznicy t od wytrzymałości gruntu

przy ścinaniu Su

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 7

Ćwiczenia

Wartości t podane w tablicy 2 należy przyjmować dla głębokości 5 m i większej mierząc od

poziomu terenu lub wyznaczonego uprzednio poziomu interpolacji Na głębokościach mniejszych niż

5 m wartości t należy wyznaczać przez interpolację między wartościami z tablicy 2 a wartością zero

przyjmowaną dla poziomu interpolacji Wartości t należy przyjmować bez względu na średnicę pala

Tablica 2 Wartości charakterystyczne jednostkowego granicznego oporu gruntu

wzdłuż pobocznicy pala t [kPa]

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 8

Ćwiczenia

Przykład obliczeniowy

W oparciu o załączone wyniki badań laboratoryjnych zaprojektować posadowienie pośrednie podpory

obiektu budowlanego na palach fundamentowych dla podanych niżej danych

Dane do projektu

bull wartości obliczeniowe obciążeń na fundament słupa

bull Nr = 900 [kN] Mr = 500 [kNm]

bull rodzaj pali wbijane Vibro

bull warunki geotechniczne w podłożu

Warstwa I II III

Rodzaj gruntu T (torf) G (glina) Po (pospoacutełka)

Stan gruntu - IL = 03 ID = 07

Głębokość ppt [m] 25 55 -

Projekt powinien zawierać

1 Opis techniczny z opisem technologii wykonania pali

2 Zwymiarowanie fundamentu palowego wg I stanu granicznego (PN-83B-02482)

3 Rzut poziomy (plan palowania) oraz przekroacutej pionowy fundamentu wraz z profilem

geotechnicznym

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 9

Ćwiczenia

00 m

25 m

55 m

T

G I =03L

Po I =07D

Rys1 Założenia zadania projektowego

1 Opis techniczny

Opis technologii wykonania pali

2 Parametry geotechniczne Charakterystyczne wartości parametroacutew geotechnicznych ustalono metodą korelacyjną na

podstawie rodzaju i stanu gruntoacutew oraz tabel zawartych w normie PN-83B-02482 bdquoNośność pali i

fundamentoacutew palowychrdquo

bull opoacuter graniczny pod podstawą pala PN-83B-02482 tab1

bull opoacuter graniczny na pobocznicy pala PN-83B-02482 tab2

Wartości charakterystyczne i obliczeniowe parametroacutew geotechnicznych zestawiono w tabeli nr 1

przyjmując wg PN-83B-02482 pkt2221 oraz PN-81B-03020 pkt32 wspoacutełczynnik materiałowy

γm=09

Jednostkowy opoacuter pod podstawą q dla gruntu warstwy III

Pospoacutełka stan gruntu ID = 07 wg PN tab1

(na głębokości krytycznej hci i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 10

Ćwiczenia

Wyznaczenie jednostkowych oporoacutew pobocznicy pala t wg PN tab2

Rozpatrujemy warunki ktoacutere pozwalają na pojawienie się tarcia negatywnego

Warstwa I torf h1 = 250 m

grunt nienośny t(n)

= 00 kPa

tarcie negatywne

t1(r)

= - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II glina stan gruntu IL = 03 h2 = 300 m

dla IL = 000 t(n)

= 50 kPa

dla IL = 050 t(n)

= 31 kPa

dla IL = 030 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )300000500000

315050 minus

minus

minusminus = 386 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Warstwa III pospoacutełka stan gruntu ID = 07 h3 = 250 m

dla ID = 100 t(n)

= 165 kPa

dla ID = 067 t(n)

= 110 kPa

dla ID = 070 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )670700670001

110165110 minus

minus

minus+ = 1150 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t

(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t

(r) [kPa]

T - 00divide25 - - - - -100

G IL = 03 25divide55 - 386 09 - 347

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

3 Założenia obliczeniowe Zebranie obciążeń

31 Schemat fundamentu

Przyjęto fundament z oczepem troacutejkątnym o wysokości 06m i wymiarach w rzucie jak na rys3

Obciążenia zostaną przeniesione na nośne podłoże za pomocą trzech pionowych pali wbijanych Vibro z

betonu zbrojonego o średnicy 052 m (średnica rury) i długości 8 m Założono że pale zostaną

zagłębione w drugiej warstwie nośnej na długości 80 ndash 55 = 25m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 11

Ćwiczenia

60

14

21

71

500

300100 100

Rys2 Przyjęte wymiary oczepu (plan troacutejkąta roacutewnobocznego)

32 Obciążenia osiowe pali

Charakterystyczne wartości sił pionowych w oparciu o średnie ciężary objętościowe materiałoacutew oraz ich

objętości zestawiono w tab2 Do wyznaczenia wartości obciążeń obliczeniowych zastosowano

wspoacutełczynniki wg PN-82B-02001 bdquoObciążenia budowli - obciążenia stałerdquo

Tab2 Obciążenia

Obciążenie Materiał γγγγ

[kNm3] Objętość V [m3] Gn [kN] γγγγf Gr [kN]

Ciężar oczepu

Go Beton na kruszywie

kamiennym

zbrojony

250

06times(05times50times50timessin60 -

3times05times10times10timessin60) = 4936 12341

11

13575

Ciężar pala

Gp 025timesπtimes0522times80 = 1699 4247 4672

Założono że fundament zostanie umiejscowiony w taki sposoacuteb aby moment skupiony i siła pionowa

działały w środku geometrycznym oczepu (całego układu) Środek geometryczny pokrywa się ze

środkiem okręgu opisującego troacutejkąt roacutewnoboczny na planie ktoacuterego wycięto kształt oczepu

60sin2

05

times=R = 2887 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 12

Ćwiczenia

Rys3 Schemat do obliczenia położenia środkoacutew ciężkości przekrojoacutew pali

Maksymalna siła w palu (pal nr 1)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

1max =

222 )710()710(4211

42115004742

3

75135900

minus+minus+

times++

+=

= 34525+4247+23469 = 62241 kN

Minimalna siła w palu (pal nr 2 i 3)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

2min =

222 )710()710(4211

)710(5004742

3

75135900

minus+minus+

minustimes++

+=

= 34525+4247-11726 = 27046 kN

W założonym układzie statycznym żadna podpora palowa nie jest obciążona siłą wyciągającą

4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

głębokość na ktoacuterej opoacuter jednostkowy gruntu pod podstawą pala osiąga wartość normową q (wg PN

tab1) należy skorygować ze względu na przyjętą średnicę D=052 m ktoacutera jest większa od wzorcowej

D0=04m

Dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

60

2887

1421

711230

pal 1

pal 2pal 3

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 13

Ćwiczenia

Zgodnie z powszechnie uznanym i stosowanym Komentarzem do normy PN-83B-02482

autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985) w przypadku występowania gruntoacutew nienośnych

od powierzchni terenu wartości q i t należy interpolować liniowo od obliczeniowego poziomu terenu

(pi - poziom interpolacji) leżącego w poziomie stropu warstwy zastępczej

Rys 4 Poziomy interpolacji jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t) dla gruntoacutew

uwarstwionych

W przypadku możliwości wystąpienia tarcia negatywnego

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej

powyżej warstwy nośnej określa się następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

gdzie

γrsquo ndash wartość charakterystyczna ciężaru objętościowego gruntu nośnego z

uwzględnieniem wyporu wody

γirsquo ndash wartości charakterystyczne ciężaroacutew objętościowych gruntoacutew z

uwzględnieniem wyporu wody w warstwach zalegających powyżej stropu

gruntu nośnego

hi ndash miąższość poszczegoacutelnych warstw gruntoacutew zalegających powyżej stropu gruntu nośnego

Przyjmując dla warstwy I (torf) γ1 = 12 kNm3

dla warstwy II (glina) γ2 = 21 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

2

11650γ

γ hhz

sdot= =065

21

5212 sdot= 093 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 14

Ćwiczenia

Rys 5 Interpolacja jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t)

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

5710884806

minus= 27745 kPa

Warstwa I T h1 = 250 m

Tarcie negatywne

t1(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II G IL = 03 h2 = 30 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 347 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy II czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

093 + 05times30 = 243 m t2(r)

= 347times2435 = 1686 kPa

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

80 m ppt

657 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

25 m

30 m

25 m

G IL=030

q=27745 kPa

hci=1114 m

Z

t2=1686 kPa

q=48068 kPa

pi = 157 m ppt (25 - 093)

hz=093m

t2=347 kPa t3=1035 kPa

25 m ppt

1271 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 15

Ćwiczenia

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 107 + 143 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 107 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r)

= 9243 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 143 m t31(r)

= 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie II nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

43 Charakterystyki geometryczne pala

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2291 pal powinien być zagłębiony

ndash przynajmniej 10m w grunt drugiej warstwy nośnej (zagęszczona Po)

ndash przynajmniej 15m w grunt drugiej warstwy jeżeli spełniony jest warunek

SP q(r)

AP gt 05Nt

ndash co najmniej 25D=25 052 = 130 m ponad stropem warstwy gruntu spoistego jeżeli pal

posadowiony jest w gruntach uwarstwionych na przemian niespoistych i spoistych a podstawa pala

znajduje się w warstwie gruntu niespoistego (w naszym przypadku nie ma warstwy spoistej poniżej

drugiej warstwy niespoistej)

80 ndash 55 = 25 m gt 15 m wszystkie warunki są spełnione

44 Nośność pala pojedynczego

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt221 nośność obliczeniową pala wciskanego Nt wyznacza się ze wzoru

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times27745times025timesπtimes0522 = 64815 kN

Nośność pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 2: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 2

Ćwiczenia

gdzie

Nt ndash nośność obliczeniowa pala kN

q ndash opoacuter jednostkowy stawiany przez grunt pod podstawą pala kPa

ti ndash opoacuter jednostkowy stawiany przez grunt na pobocznicy pala w obrębie warstwy gruntu i kPa

Ap ndash pole powierzchni przekroju poprzecznego w podstawie pala m2

Asi ndash pole powierzchni pobocznicy pala w obrębie warstwy gruntu i m2

Powyższe oznaczenia są zgodne z PN-83B-02482 bdquoFundamenty budowlane Nośność pali i

fundamentoacutew palowychrdquo

W we wcześniejszej normie PN-58B-02482 bdquoNośność pali u fundamentoacutew na palachrdquo

dopuszczalne osiowe obciążenie pala pojedynczego nazwano udźwigiem jeżeli obciążenie skierowane

jest ku ziemi zaś uciągiem jeżeli obciążenie skierowane jest w przeciwną stronę

Wzoacuter określający udźwig pala uwarunkowany miał następującą postać

sum+= ii BbsaAN

gdzie

a ndash jednostkowe dopuszczalne obciążenie gruntu na docisk w dolnym końcu pala [Tm2]

bi ndash jednostkowe dopuszczalne obciążenie gruntu na ścinanie w pobocznicy pala dla danej warstwy

[Tm2] (wartości a i b wg tabl PN)

s ndash iloczyn wspoacutełczynnikoacutew od s1 do s5 ktoacuterych wielkości są zależne od sposobu

wprowadzania pala w grunt materiału pala rodzaju budowli opartej na palach

rodzaju obciążenia i kierunku działania siły obciążającej

A ndash pole przekroju poprzecznego podstawy pala [m2]

Bi ndash powierzchnia pobocznicy pala na grubości jednej z warstw (warstwa i) [m2]

Eurokod 7 do obliczenia nośności pali pojedynczych zaleca podobny wzoacuter statyczny z

wprowadzeniem wspoacutełczynnikoacutew bezpieczeństwa osobno do nośności podstawy osobno do nośności

pobocznicy

t

kc

dc

RR

γ

= lub s

ks

b

kb

dc

RRR

γγ

+=

gdzie

Rcd ndash całkowita obliczeniowa nośność pala Rc zależna od wytrzymałości gruntu

Rck ndash charakterystyczna wartość Rc

Rbk ndash charakterystyczna nośność podłoża pod podstawą pala

Rsk ndash charakterystyczna nośność gruntu wzdłuż pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 3

Ćwiczenia

γt γb γs ndash częściowe wspoacutełczynniki bezpieczeństwa (dla całkowitej nośności pala

dla podstawy dla pobocznicy)

=

= sum 13

Wielkość charakteryzuje opoacuter jednostkowy pod podstawa pala wielkość określa

charakterystyczny opoacuter na pobocznicy pala w kolejnych warstwach gruntu i (PN-EN 1997-12008)

W Eurokodzie 7 brak wskazoacutewek jak powinno się obliczać opory jednostkowe na podstawie danych z

badań gruntu ndash są odesłania do przepisoacutew krajowych ktoacuterych w Polsce nie ma Zatem nie istnieją

bdquoobliczenia nośności granicznej pali według Eurokodurdquo Sposoby obliczania w krajach europejskich

bardzo się roacuteżnią Wartości oporoacutew podstawy (qbk) i pobocznicy (qsik) według EN 1997-1 nie są

roacutewnoznaczne z oporami q i ti w normie PN-B-02482 Do praktycznego stosowania EC 7-1 niezbędne

jest uzupełnienie go znowelizowaną normą palową (ktoacuterej brak)

Na dzień dzisiejszy obliczenia i sprawdzenia nośności fundamentoacutew palowych wykonuje się według

PN-83B-02482 bdquoFundamenty budowlane Nośność pali i fundamentoacutew palowychrdquo oraz bdquoKomentarza

do normy PN-83B-02482 autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985)

Warunek nośności dla pali obciążonych osiowo

Qr le m times N

N ndash obliczeniowa nośność pala (Nt ndash pal wciskany Nw ndash pal wyciągany)

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nw = ΣΣΣΣSiwti

(r)Asi

Np ndash opoacuter podstawy pala [kN]

Ns ndash opoacuter pobocznicy pala wciskanego [kN]

Ap ndash pole przekroju poprzecznego podstawy pala [m2]

Asi ndash pole pobocznicy pala zagłębionego w gruncie w obrębie warstwy i [m2]

q(r)

ndash jednostkowa obliczeniowa wytrzymałość gruntu pod podstawą pala q(r)

= γmmiddotq

ti(r)

ndash jednostkowa obliczeniowa wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy pala

w obrębie warstwy i ti(r)

= γmmiddot ti

Dla pali żelbetowych wykonanych w gruncie pod osłona rury obsadowej jako Ap przyjmuje się

pole odpowiadające zewnętrznej średnicy tej rury

W przypadku pali Franki można uwzględnić poszerzenie podstaw pali przyjmując zamiast Ap

jako pole przekroju poprzecznego wartość 175 Ap dla podstawy formowanej w gruncie niespoistym 15

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 4

Ćwiczenia

Ap w gruncie spoistym W przypadku pali Vibro można przyjmować 110 Ap lecz tylko dla gruntoacutew

niespoistych W przypadku pali z poszerzoną podstawą należy wg PN-83B-02482 przyjmować do

obliczania pola przekroju Ap średnicę zastępczą 09 Dr gdzie Dr odpowiada średnicy poszerzonego

otworu

Wyznaczanie wartości q(r)

Wytrzymałość obliczeniowa gruntu pod podstawą pala Wartość jednostkowej obliczeniowej

wytrzymałości gruntu pod podstawą q(r)

wyznacza się na podstawie wytrzymałości granicznej q

przyjmowanej wg tablicy 1 w zależności od rodzaju gruntu oraz stopnia jego zagęszczenia ID lub

stopnia plastyczności IL Przy obliczaniu wytrzymałości obliczeniowej q(r)

należy stosować zgodnie z

PN-81B-03020 p32 wspoacutełczynnik materiałowy gruntu określony jak dla ID lub IL γm le 09

Wytrzymałość obliczeniową gruntu q(r)

wyznacza się ze wzoru

qq m

r γ=)(

Dla gruntoacutew bardzo spoistych i zwięzło spoistych (Φu = 0) można przyjmować do obliczeń

)()(9

r

u

rsq =

gdzie

su(r)

ndash wytrzymałość obliczeniowa gruntu przy ścinaniu (bez konsolidacji i odsączania

wody z proacutebki) mierzona bdquoin siturdquo sondą krzyżakową lub określona na proacutebkach

nienaruszonych w aparacie troacutejosiowego ściskania

Tablica 1 Wartości charakterystyczne jednostkowego granicznego oporu gruntu

pod podstawą pala q [kPa]

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 5

Ćwiczenia

Zależność q(r) od głębokości i średnicy pala Wytrzymałość gruntu pod podstawą pala q (tablica 1)

przyjęto dla głębokości krytycznej hc = 100 m i większej mierząc od poziomu terenu lub

wyznaczonego poziomu interpolacji (zastępczego poziomu terenu) oraz dla średnicy D0 =04 m Dla

głębokości mniejszych niż hc należy wartość q wyznaczyć przez interpolację liniową przyjmując

wartość zero na pierwotnym poziomie terenu

W gruntach niespoistych średnio zagęszczonych i zagęszczonych należy uwzględnić wpływ

średnicy podstawy pala na hc wg

0D

Dhh i

cci =

Dla pali typu Franki i Vibro w tym przypadku należy przyjmować średnicę trzonu pala Wartości

qi oblicza się zgodnie z rys 1a

Dla pali wierconych o D gt 04 m (grunt niespoisty ID gt 033) głębokość krytyczną określoną

zgodnie ze wzorem należy zwiększyć o 30 (hci = 13 hci) zgodnie z rys 1b

Dla pozostałych gruntoacutew (wymienionych w tablicy 1) wartości q nie zależą od średnicy pala i po

przekroczeniu głębokości krytycznej hc = 100 m przyjmują wartości stałe niezależnie od głębokości

Rys 1 Interpolacja jednostkowego oporu granicznego pod podstawą pala q (grunty niespoiste)

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 6

Ćwiczenia

Wyznaczanie wartości t(r)

Wartość jednostkowej obliczeniowej wytrzymałości gruntu wzdłuż pobocznicy t(r)

wyznacza się

na podstawie wytrzymałości granicznej t przyjmowanej wg tablicy 2 zależnie od rodzaju gruntu oraz

stopnia jego zagęszczenia ID(n)

lub stopnia plastyczności IL(n)

Przy obliczaniu wytrzymałości

obliczeniowej t(r)

należy stosować wspoacutełczynnik materiałowy gruntu γm = 09 zgodnie z PN-81B-

03020 określony jak dla ID lub IL

tt m

r γ=)(

Dla gruntoacutew bardzo spoistych i zwięzło spoistych można przyjmować do obliczeń wartości t

zależnie od wytrzymałości gruntu przy ścinaniu bez konsolidacji i odsączania wody z proacutebki su(n)

wg

rys 3

Rys 2 Interpolacja jednostkowego oporu granicznego na pobocznicy pala t

Rys 3 Zależność wytrzymałości gruntu wzdłuż pobocznicy t od wytrzymałości gruntu

przy ścinaniu Su

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 7

Ćwiczenia

Wartości t podane w tablicy 2 należy przyjmować dla głębokości 5 m i większej mierząc od

poziomu terenu lub wyznaczonego uprzednio poziomu interpolacji Na głębokościach mniejszych niż

5 m wartości t należy wyznaczać przez interpolację między wartościami z tablicy 2 a wartością zero

przyjmowaną dla poziomu interpolacji Wartości t należy przyjmować bez względu na średnicę pala

Tablica 2 Wartości charakterystyczne jednostkowego granicznego oporu gruntu

wzdłuż pobocznicy pala t [kPa]

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 8

Ćwiczenia

Przykład obliczeniowy

W oparciu o załączone wyniki badań laboratoryjnych zaprojektować posadowienie pośrednie podpory

obiektu budowlanego na palach fundamentowych dla podanych niżej danych

Dane do projektu

bull wartości obliczeniowe obciążeń na fundament słupa

bull Nr = 900 [kN] Mr = 500 [kNm]

bull rodzaj pali wbijane Vibro

bull warunki geotechniczne w podłożu

Warstwa I II III

Rodzaj gruntu T (torf) G (glina) Po (pospoacutełka)

Stan gruntu - IL = 03 ID = 07

Głębokość ppt [m] 25 55 -

Projekt powinien zawierać

1 Opis techniczny z opisem technologii wykonania pali

2 Zwymiarowanie fundamentu palowego wg I stanu granicznego (PN-83B-02482)

3 Rzut poziomy (plan palowania) oraz przekroacutej pionowy fundamentu wraz z profilem

geotechnicznym

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 9

Ćwiczenia

00 m

25 m

55 m

T

G I =03L

Po I =07D

Rys1 Założenia zadania projektowego

1 Opis techniczny

Opis technologii wykonania pali

2 Parametry geotechniczne Charakterystyczne wartości parametroacutew geotechnicznych ustalono metodą korelacyjną na

podstawie rodzaju i stanu gruntoacutew oraz tabel zawartych w normie PN-83B-02482 bdquoNośność pali i

fundamentoacutew palowychrdquo

bull opoacuter graniczny pod podstawą pala PN-83B-02482 tab1

bull opoacuter graniczny na pobocznicy pala PN-83B-02482 tab2

Wartości charakterystyczne i obliczeniowe parametroacutew geotechnicznych zestawiono w tabeli nr 1

przyjmując wg PN-83B-02482 pkt2221 oraz PN-81B-03020 pkt32 wspoacutełczynnik materiałowy

γm=09

Jednostkowy opoacuter pod podstawą q dla gruntu warstwy III

Pospoacutełka stan gruntu ID = 07 wg PN tab1

(na głębokości krytycznej hci i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 10

Ćwiczenia

Wyznaczenie jednostkowych oporoacutew pobocznicy pala t wg PN tab2

Rozpatrujemy warunki ktoacutere pozwalają na pojawienie się tarcia negatywnego

Warstwa I torf h1 = 250 m

grunt nienośny t(n)

= 00 kPa

tarcie negatywne

t1(r)

= - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II glina stan gruntu IL = 03 h2 = 300 m

dla IL = 000 t(n)

= 50 kPa

dla IL = 050 t(n)

= 31 kPa

dla IL = 030 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )300000500000

315050 minus

minus

minusminus = 386 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Warstwa III pospoacutełka stan gruntu ID = 07 h3 = 250 m

dla ID = 100 t(n)

= 165 kPa

dla ID = 067 t(n)

= 110 kPa

dla ID = 070 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )670700670001

110165110 minus

minus

minus+ = 1150 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t

(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t

(r) [kPa]

T - 00divide25 - - - - -100

G IL = 03 25divide55 - 386 09 - 347

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

3 Założenia obliczeniowe Zebranie obciążeń

31 Schemat fundamentu

Przyjęto fundament z oczepem troacutejkątnym o wysokości 06m i wymiarach w rzucie jak na rys3

Obciążenia zostaną przeniesione na nośne podłoże za pomocą trzech pionowych pali wbijanych Vibro z

betonu zbrojonego o średnicy 052 m (średnica rury) i długości 8 m Założono że pale zostaną

zagłębione w drugiej warstwie nośnej na długości 80 ndash 55 = 25m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 11

Ćwiczenia

60

14

21

71

500

300100 100

Rys2 Przyjęte wymiary oczepu (plan troacutejkąta roacutewnobocznego)

32 Obciążenia osiowe pali

Charakterystyczne wartości sił pionowych w oparciu o średnie ciężary objętościowe materiałoacutew oraz ich

objętości zestawiono w tab2 Do wyznaczenia wartości obciążeń obliczeniowych zastosowano

wspoacutełczynniki wg PN-82B-02001 bdquoObciążenia budowli - obciążenia stałerdquo

Tab2 Obciążenia

Obciążenie Materiał γγγγ

[kNm3] Objętość V [m3] Gn [kN] γγγγf Gr [kN]

Ciężar oczepu

Go Beton na kruszywie

kamiennym

zbrojony

250

06times(05times50times50timessin60 -

3times05times10times10timessin60) = 4936 12341

11

13575

Ciężar pala

Gp 025timesπtimes0522times80 = 1699 4247 4672

Założono że fundament zostanie umiejscowiony w taki sposoacuteb aby moment skupiony i siła pionowa

działały w środku geometrycznym oczepu (całego układu) Środek geometryczny pokrywa się ze

środkiem okręgu opisującego troacutejkąt roacutewnoboczny na planie ktoacuterego wycięto kształt oczepu

60sin2

05

times=R = 2887 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 12

Ćwiczenia

Rys3 Schemat do obliczenia położenia środkoacutew ciężkości przekrojoacutew pali

Maksymalna siła w palu (pal nr 1)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

1max =

222 )710()710(4211

42115004742

3

75135900

minus+minus+

times++

+=

= 34525+4247+23469 = 62241 kN

Minimalna siła w palu (pal nr 2 i 3)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

2min =

222 )710()710(4211

)710(5004742

3

75135900

minus+minus+

minustimes++

+=

= 34525+4247-11726 = 27046 kN

W założonym układzie statycznym żadna podpora palowa nie jest obciążona siłą wyciągającą

4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

głębokość na ktoacuterej opoacuter jednostkowy gruntu pod podstawą pala osiąga wartość normową q (wg PN

tab1) należy skorygować ze względu na przyjętą średnicę D=052 m ktoacutera jest większa od wzorcowej

D0=04m

Dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

60

2887

1421

711230

pal 1

pal 2pal 3

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 13

Ćwiczenia

Zgodnie z powszechnie uznanym i stosowanym Komentarzem do normy PN-83B-02482

autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985) w przypadku występowania gruntoacutew nienośnych

od powierzchni terenu wartości q i t należy interpolować liniowo od obliczeniowego poziomu terenu

(pi - poziom interpolacji) leżącego w poziomie stropu warstwy zastępczej

Rys 4 Poziomy interpolacji jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t) dla gruntoacutew

uwarstwionych

W przypadku możliwości wystąpienia tarcia negatywnego

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej

powyżej warstwy nośnej określa się następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

gdzie

γrsquo ndash wartość charakterystyczna ciężaru objętościowego gruntu nośnego z

uwzględnieniem wyporu wody

γirsquo ndash wartości charakterystyczne ciężaroacutew objętościowych gruntoacutew z

uwzględnieniem wyporu wody w warstwach zalegających powyżej stropu

gruntu nośnego

hi ndash miąższość poszczegoacutelnych warstw gruntoacutew zalegających powyżej stropu gruntu nośnego

Przyjmując dla warstwy I (torf) γ1 = 12 kNm3

dla warstwy II (glina) γ2 = 21 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

2

11650γ

γ hhz

sdot= =065

21

5212 sdot= 093 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 14

Ćwiczenia

Rys 5 Interpolacja jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t)

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

5710884806

minus= 27745 kPa

Warstwa I T h1 = 250 m

Tarcie negatywne

t1(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II G IL = 03 h2 = 30 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 347 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy II czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

093 + 05times30 = 243 m t2(r)

= 347times2435 = 1686 kPa

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

80 m ppt

657 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

25 m

30 m

25 m

G IL=030

q=27745 kPa

hci=1114 m

Z

t2=1686 kPa

q=48068 kPa

pi = 157 m ppt (25 - 093)

hz=093m

t2=347 kPa t3=1035 kPa

25 m ppt

1271 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 15

Ćwiczenia

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 107 + 143 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 107 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r)

= 9243 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 143 m t31(r)

= 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie II nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

43 Charakterystyki geometryczne pala

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2291 pal powinien być zagłębiony

ndash przynajmniej 10m w grunt drugiej warstwy nośnej (zagęszczona Po)

ndash przynajmniej 15m w grunt drugiej warstwy jeżeli spełniony jest warunek

SP q(r)

AP gt 05Nt

ndash co najmniej 25D=25 052 = 130 m ponad stropem warstwy gruntu spoistego jeżeli pal

posadowiony jest w gruntach uwarstwionych na przemian niespoistych i spoistych a podstawa pala

znajduje się w warstwie gruntu niespoistego (w naszym przypadku nie ma warstwy spoistej poniżej

drugiej warstwy niespoistej)

80 ndash 55 = 25 m gt 15 m wszystkie warunki są spełnione

44 Nośność pala pojedynczego

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt221 nośność obliczeniową pala wciskanego Nt wyznacza się ze wzoru

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times27745times025timesπtimes0522 = 64815 kN

Nośność pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 3: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 3

Ćwiczenia

γt γb γs ndash częściowe wspoacutełczynniki bezpieczeństwa (dla całkowitej nośności pala

dla podstawy dla pobocznicy)

=

= sum 13

Wielkość charakteryzuje opoacuter jednostkowy pod podstawa pala wielkość określa

charakterystyczny opoacuter na pobocznicy pala w kolejnych warstwach gruntu i (PN-EN 1997-12008)

W Eurokodzie 7 brak wskazoacutewek jak powinno się obliczać opory jednostkowe na podstawie danych z

badań gruntu ndash są odesłania do przepisoacutew krajowych ktoacuterych w Polsce nie ma Zatem nie istnieją

bdquoobliczenia nośności granicznej pali według Eurokodurdquo Sposoby obliczania w krajach europejskich

bardzo się roacuteżnią Wartości oporoacutew podstawy (qbk) i pobocznicy (qsik) według EN 1997-1 nie są

roacutewnoznaczne z oporami q i ti w normie PN-B-02482 Do praktycznego stosowania EC 7-1 niezbędne

jest uzupełnienie go znowelizowaną normą palową (ktoacuterej brak)

Na dzień dzisiejszy obliczenia i sprawdzenia nośności fundamentoacutew palowych wykonuje się według

PN-83B-02482 bdquoFundamenty budowlane Nośność pali i fundamentoacutew palowychrdquo oraz bdquoKomentarza

do normy PN-83B-02482 autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985)

Warunek nośności dla pali obciążonych osiowo

Qr le m times N

N ndash obliczeniowa nośność pala (Nt ndash pal wciskany Nw ndash pal wyciągany)

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nw = ΣΣΣΣSiwti

(r)Asi

Np ndash opoacuter podstawy pala [kN]

Ns ndash opoacuter pobocznicy pala wciskanego [kN]

Ap ndash pole przekroju poprzecznego podstawy pala [m2]

Asi ndash pole pobocznicy pala zagłębionego w gruncie w obrębie warstwy i [m2]

q(r)

ndash jednostkowa obliczeniowa wytrzymałość gruntu pod podstawą pala q(r)

= γmmiddotq

ti(r)

ndash jednostkowa obliczeniowa wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy pala

w obrębie warstwy i ti(r)

= γmmiddot ti

Dla pali żelbetowych wykonanych w gruncie pod osłona rury obsadowej jako Ap przyjmuje się

pole odpowiadające zewnętrznej średnicy tej rury

W przypadku pali Franki można uwzględnić poszerzenie podstaw pali przyjmując zamiast Ap

jako pole przekroju poprzecznego wartość 175 Ap dla podstawy formowanej w gruncie niespoistym 15

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 4

Ćwiczenia

Ap w gruncie spoistym W przypadku pali Vibro można przyjmować 110 Ap lecz tylko dla gruntoacutew

niespoistych W przypadku pali z poszerzoną podstawą należy wg PN-83B-02482 przyjmować do

obliczania pola przekroju Ap średnicę zastępczą 09 Dr gdzie Dr odpowiada średnicy poszerzonego

otworu

Wyznaczanie wartości q(r)

Wytrzymałość obliczeniowa gruntu pod podstawą pala Wartość jednostkowej obliczeniowej

wytrzymałości gruntu pod podstawą q(r)

wyznacza się na podstawie wytrzymałości granicznej q

przyjmowanej wg tablicy 1 w zależności od rodzaju gruntu oraz stopnia jego zagęszczenia ID lub

stopnia plastyczności IL Przy obliczaniu wytrzymałości obliczeniowej q(r)

należy stosować zgodnie z

PN-81B-03020 p32 wspoacutełczynnik materiałowy gruntu określony jak dla ID lub IL γm le 09

Wytrzymałość obliczeniową gruntu q(r)

wyznacza się ze wzoru

qq m

r γ=)(

Dla gruntoacutew bardzo spoistych i zwięzło spoistych (Φu = 0) można przyjmować do obliczeń

)()(9

r

u

rsq =

gdzie

su(r)

ndash wytrzymałość obliczeniowa gruntu przy ścinaniu (bez konsolidacji i odsączania

wody z proacutebki) mierzona bdquoin siturdquo sondą krzyżakową lub określona na proacutebkach

nienaruszonych w aparacie troacutejosiowego ściskania

Tablica 1 Wartości charakterystyczne jednostkowego granicznego oporu gruntu

pod podstawą pala q [kPa]

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 5

Ćwiczenia

Zależność q(r) od głębokości i średnicy pala Wytrzymałość gruntu pod podstawą pala q (tablica 1)

przyjęto dla głębokości krytycznej hc = 100 m i większej mierząc od poziomu terenu lub

wyznaczonego poziomu interpolacji (zastępczego poziomu terenu) oraz dla średnicy D0 =04 m Dla

głębokości mniejszych niż hc należy wartość q wyznaczyć przez interpolację liniową przyjmując

wartość zero na pierwotnym poziomie terenu

W gruntach niespoistych średnio zagęszczonych i zagęszczonych należy uwzględnić wpływ

średnicy podstawy pala na hc wg

0D

Dhh i

cci =

Dla pali typu Franki i Vibro w tym przypadku należy przyjmować średnicę trzonu pala Wartości

qi oblicza się zgodnie z rys 1a

Dla pali wierconych o D gt 04 m (grunt niespoisty ID gt 033) głębokość krytyczną określoną

zgodnie ze wzorem należy zwiększyć o 30 (hci = 13 hci) zgodnie z rys 1b

Dla pozostałych gruntoacutew (wymienionych w tablicy 1) wartości q nie zależą od średnicy pala i po

przekroczeniu głębokości krytycznej hc = 100 m przyjmują wartości stałe niezależnie od głębokości

Rys 1 Interpolacja jednostkowego oporu granicznego pod podstawą pala q (grunty niespoiste)

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 6

Ćwiczenia

Wyznaczanie wartości t(r)

Wartość jednostkowej obliczeniowej wytrzymałości gruntu wzdłuż pobocznicy t(r)

wyznacza się

na podstawie wytrzymałości granicznej t przyjmowanej wg tablicy 2 zależnie od rodzaju gruntu oraz

stopnia jego zagęszczenia ID(n)

lub stopnia plastyczności IL(n)

Przy obliczaniu wytrzymałości

obliczeniowej t(r)

należy stosować wspoacutełczynnik materiałowy gruntu γm = 09 zgodnie z PN-81B-

03020 określony jak dla ID lub IL

tt m

r γ=)(

Dla gruntoacutew bardzo spoistych i zwięzło spoistych można przyjmować do obliczeń wartości t

zależnie od wytrzymałości gruntu przy ścinaniu bez konsolidacji i odsączania wody z proacutebki su(n)

wg

rys 3

Rys 2 Interpolacja jednostkowego oporu granicznego na pobocznicy pala t

Rys 3 Zależność wytrzymałości gruntu wzdłuż pobocznicy t od wytrzymałości gruntu

przy ścinaniu Su

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 7

Ćwiczenia

Wartości t podane w tablicy 2 należy przyjmować dla głębokości 5 m i większej mierząc od

poziomu terenu lub wyznaczonego uprzednio poziomu interpolacji Na głębokościach mniejszych niż

5 m wartości t należy wyznaczać przez interpolację między wartościami z tablicy 2 a wartością zero

przyjmowaną dla poziomu interpolacji Wartości t należy przyjmować bez względu na średnicę pala

Tablica 2 Wartości charakterystyczne jednostkowego granicznego oporu gruntu

wzdłuż pobocznicy pala t [kPa]

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 8

Ćwiczenia

Przykład obliczeniowy

W oparciu o załączone wyniki badań laboratoryjnych zaprojektować posadowienie pośrednie podpory

obiektu budowlanego na palach fundamentowych dla podanych niżej danych

Dane do projektu

bull wartości obliczeniowe obciążeń na fundament słupa

bull Nr = 900 [kN] Mr = 500 [kNm]

bull rodzaj pali wbijane Vibro

bull warunki geotechniczne w podłożu

Warstwa I II III

Rodzaj gruntu T (torf) G (glina) Po (pospoacutełka)

Stan gruntu - IL = 03 ID = 07

Głębokość ppt [m] 25 55 -

Projekt powinien zawierać

1 Opis techniczny z opisem technologii wykonania pali

2 Zwymiarowanie fundamentu palowego wg I stanu granicznego (PN-83B-02482)

3 Rzut poziomy (plan palowania) oraz przekroacutej pionowy fundamentu wraz z profilem

geotechnicznym

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 9

Ćwiczenia

00 m

25 m

55 m

T

G I =03L

Po I =07D

Rys1 Założenia zadania projektowego

1 Opis techniczny

Opis technologii wykonania pali

2 Parametry geotechniczne Charakterystyczne wartości parametroacutew geotechnicznych ustalono metodą korelacyjną na

podstawie rodzaju i stanu gruntoacutew oraz tabel zawartych w normie PN-83B-02482 bdquoNośność pali i

fundamentoacutew palowychrdquo

bull opoacuter graniczny pod podstawą pala PN-83B-02482 tab1

bull opoacuter graniczny na pobocznicy pala PN-83B-02482 tab2

Wartości charakterystyczne i obliczeniowe parametroacutew geotechnicznych zestawiono w tabeli nr 1

przyjmując wg PN-83B-02482 pkt2221 oraz PN-81B-03020 pkt32 wspoacutełczynnik materiałowy

γm=09

Jednostkowy opoacuter pod podstawą q dla gruntu warstwy III

Pospoacutełka stan gruntu ID = 07 wg PN tab1

(na głębokości krytycznej hci i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 10

Ćwiczenia

Wyznaczenie jednostkowych oporoacutew pobocznicy pala t wg PN tab2

Rozpatrujemy warunki ktoacutere pozwalają na pojawienie się tarcia negatywnego

Warstwa I torf h1 = 250 m

grunt nienośny t(n)

= 00 kPa

tarcie negatywne

t1(r)

= - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II glina stan gruntu IL = 03 h2 = 300 m

dla IL = 000 t(n)

= 50 kPa

dla IL = 050 t(n)

= 31 kPa

dla IL = 030 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )300000500000

315050 minus

minus

minusminus = 386 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Warstwa III pospoacutełka stan gruntu ID = 07 h3 = 250 m

dla ID = 100 t(n)

= 165 kPa

dla ID = 067 t(n)

= 110 kPa

dla ID = 070 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )670700670001

110165110 minus

minus

minus+ = 1150 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t

(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t

(r) [kPa]

T - 00divide25 - - - - -100

G IL = 03 25divide55 - 386 09 - 347

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

3 Założenia obliczeniowe Zebranie obciążeń

31 Schemat fundamentu

Przyjęto fundament z oczepem troacutejkątnym o wysokości 06m i wymiarach w rzucie jak na rys3

Obciążenia zostaną przeniesione na nośne podłoże za pomocą trzech pionowych pali wbijanych Vibro z

betonu zbrojonego o średnicy 052 m (średnica rury) i długości 8 m Założono że pale zostaną

zagłębione w drugiej warstwie nośnej na długości 80 ndash 55 = 25m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 11

Ćwiczenia

60

14

21

71

500

300100 100

Rys2 Przyjęte wymiary oczepu (plan troacutejkąta roacutewnobocznego)

32 Obciążenia osiowe pali

Charakterystyczne wartości sił pionowych w oparciu o średnie ciężary objętościowe materiałoacutew oraz ich

objętości zestawiono w tab2 Do wyznaczenia wartości obciążeń obliczeniowych zastosowano

wspoacutełczynniki wg PN-82B-02001 bdquoObciążenia budowli - obciążenia stałerdquo

Tab2 Obciążenia

Obciążenie Materiał γγγγ

[kNm3] Objętość V [m3] Gn [kN] γγγγf Gr [kN]

Ciężar oczepu

Go Beton na kruszywie

kamiennym

zbrojony

250

06times(05times50times50timessin60 -

3times05times10times10timessin60) = 4936 12341

11

13575

Ciężar pala

Gp 025timesπtimes0522times80 = 1699 4247 4672

Założono że fundament zostanie umiejscowiony w taki sposoacuteb aby moment skupiony i siła pionowa

działały w środku geometrycznym oczepu (całego układu) Środek geometryczny pokrywa się ze

środkiem okręgu opisującego troacutejkąt roacutewnoboczny na planie ktoacuterego wycięto kształt oczepu

60sin2

05

times=R = 2887 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 12

Ćwiczenia

Rys3 Schemat do obliczenia położenia środkoacutew ciężkości przekrojoacutew pali

Maksymalna siła w palu (pal nr 1)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

1max =

222 )710()710(4211

42115004742

3

75135900

minus+minus+

times++

+=

= 34525+4247+23469 = 62241 kN

Minimalna siła w palu (pal nr 2 i 3)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

2min =

222 )710()710(4211

)710(5004742

3

75135900

minus+minus+

minustimes++

+=

= 34525+4247-11726 = 27046 kN

W założonym układzie statycznym żadna podpora palowa nie jest obciążona siłą wyciągającą

4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

głębokość na ktoacuterej opoacuter jednostkowy gruntu pod podstawą pala osiąga wartość normową q (wg PN

tab1) należy skorygować ze względu na przyjętą średnicę D=052 m ktoacutera jest większa od wzorcowej

D0=04m

Dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

60

2887

1421

711230

pal 1

pal 2pal 3

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 13

Ćwiczenia

Zgodnie z powszechnie uznanym i stosowanym Komentarzem do normy PN-83B-02482

autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985) w przypadku występowania gruntoacutew nienośnych

od powierzchni terenu wartości q i t należy interpolować liniowo od obliczeniowego poziomu terenu

(pi - poziom interpolacji) leżącego w poziomie stropu warstwy zastępczej

Rys 4 Poziomy interpolacji jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t) dla gruntoacutew

uwarstwionych

W przypadku możliwości wystąpienia tarcia negatywnego

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej

powyżej warstwy nośnej określa się następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

gdzie

γrsquo ndash wartość charakterystyczna ciężaru objętościowego gruntu nośnego z

uwzględnieniem wyporu wody

γirsquo ndash wartości charakterystyczne ciężaroacutew objętościowych gruntoacutew z

uwzględnieniem wyporu wody w warstwach zalegających powyżej stropu

gruntu nośnego

hi ndash miąższość poszczegoacutelnych warstw gruntoacutew zalegających powyżej stropu gruntu nośnego

Przyjmując dla warstwy I (torf) γ1 = 12 kNm3

dla warstwy II (glina) γ2 = 21 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

2

11650γ

γ hhz

sdot= =065

21

5212 sdot= 093 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 14

Ćwiczenia

Rys 5 Interpolacja jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t)

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

5710884806

minus= 27745 kPa

Warstwa I T h1 = 250 m

Tarcie negatywne

t1(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II G IL = 03 h2 = 30 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 347 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy II czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

093 + 05times30 = 243 m t2(r)

= 347times2435 = 1686 kPa

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

80 m ppt

657 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

25 m

30 m

25 m

G IL=030

q=27745 kPa

hci=1114 m

Z

t2=1686 kPa

q=48068 kPa

pi = 157 m ppt (25 - 093)

hz=093m

t2=347 kPa t3=1035 kPa

25 m ppt

1271 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 15

Ćwiczenia

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 107 + 143 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 107 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r)

= 9243 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 143 m t31(r)

= 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie II nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

43 Charakterystyki geometryczne pala

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2291 pal powinien być zagłębiony

ndash przynajmniej 10m w grunt drugiej warstwy nośnej (zagęszczona Po)

ndash przynajmniej 15m w grunt drugiej warstwy jeżeli spełniony jest warunek

SP q(r)

AP gt 05Nt

ndash co najmniej 25D=25 052 = 130 m ponad stropem warstwy gruntu spoistego jeżeli pal

posadowiony jest w gruntach uwarstwionych na przemian niespoistych i spoistych a podstawa pala

znajduje się w warstwie gruntu niespoistego (w naszym przypadku nie ma warstwy spoistej poniżej

drugiej warstwy niespoistej)

80 ndash 55 = 25 m gt 15 m wszystkie warunki są spełnione

44 Nośność pala pojedynczego

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt221 nośność obliczeniową pala wciskanego Nt wyznacza się ze wzoru

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times27745times025timesπtimes0522 = 64815 kN

Nośność pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 4: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 4

Ćwiczenia

Ap w gruncie spoistym W przypadku pali Vibro można przyjmować 110 Ap lecz tylko dla gruntoacutew

niespoistych W przypadku pali z poszerzoną podstawą należy wg PN-83B-02482 przyjmować do

obliczania pola przekroju Ap średnicę zastępczą 09 Dr gdzie Dr odpowiada średnicy poszerzonego

otworu

Wyznaczanie wartości q(r)

Wytrzymałość obliczeniowa gruntu pod podstawą pala Wartość jednostkowej obliczeniowej

wytrzymałości gruntu pod podstawą q(r)

wyznacza się na podstawie wytrzymałości granicznej q

przyjmowanej wg tablicy 1 w zależności od rodzaju gruntu oraz stopnia jego zagęszczenia ID lub

stopnia plastyczności IL Przy obliczaniu wytrzymałości obliczeniowej q(r)

należy stosować zgodnie z

PN-81B-03020 p32 wspoacutełczynnik materiałowy gruntu określony jak dla ID lub IL γm le 09

Wytrzymałość obliczeniową gruntu q(r)

wyznacza się ze wzoru

qq m

r γ=)(

Dla gruntoacutew bardzo spoistych i zwięzło spoistych (Φu = 0) można przyjmować do obliczeń

)()(9

r

u

rsq =

gdzie

su(r)

ndash wytrzymałość obliczeniowa gruntu przy ścinaniu (bez konsolidacji i odsączania

wody z proacutebki) mierzona bdquoin siturdquo sondą krzyżakową lub określona na proacutebkach

nienaruszonych w aparacie troacutejosiowego ściskania

Tablica 1 Wartości charakterystyczne jednostkowego granicznego oporu gruntu

pod podstawą pala q [kPa]

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 5

Ćwiczenia

Zależność q(r) od głębokości i średnicy pala Wytrzymałość gruntu pod podstawą pala q (tablica 1)

przyjęto dla głębokości krytycznej hc = 100 m i większej mierząc od poziomu terenu lub

wyznaczonego poziomu interpolacji (zastępczego poziomu terenu) oraz dla średnicy D0 =04 m Dla

głębokości mniejszych niż hc należy wartość q wyznaczyć przez interpolację liniową przyjmując

wartość zero na pierwotnym poziomie terenu

W gruntach niespoistych średnio zagęszczonych i zagęszczonych należy uwzględnić wpływ

średnicy podstawy pala na hc wg

0D

Dhh i

cci =

Dla pali typu Franki i Vibro w tym przypadku należy przyjmować średnicę trzonu pala Wartości

qi oblicza się zgodnie z rys 1a

Dla pali wierconych o D gt 04 m (grunt niespoisty ID gt 033) głębokość krytyczną określoną

zgodnie ze wzorem należy zwiększyć o 30 (hci = 13 hci) zgodnie z rys 1b

Dla pozostałych gruntoacutew (wymienionych w tablicy 1) wartości q nie zależą od średnicy pala i po

przekroczeniu głębokości krytycznej hc = 100 m przyjmują wartości stałe niezależnie od głębokości

Rys 1 Interpolacja jednostkowego oporu granicznego pod podstawą pala q (grunty niespoiste)

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 6

Ćwiczenia

Wyznaczanie wartości t(r)

Wartość jednostkowej obliczeniowej wytrzymałości gruntu wzdłuż pobocznicy t(r)

wyznacza się

na podstawie wytrzymałości granicznej t przyjmowanej wg tablicy 2 zależnie od rodzaju gruntu oraz

stopnia jego zagęszczenia ID(n)

lub stopnia plastyczności IL(n)

Przy obliczaniu wytrzymałości

obliczeniowej t(r)

należy stosować wspoacutełczynnik materiałowy gruntu γm = 09 zgodnie z PN-81B-

03020 określony jak dla ID lub IL

tt m

r γ=)(

Dla gruntoacutew bardzo spoistych i zwięzło spoistych można przyjmować do obliczeń wartości t

zależnie od wytrzymałości gruntu przy ścinaniu bez konsolidacji i odsączania wody z proacutebki su(n)

wg

rys 3

Rys 2 Interpolacja jednostkowego oporu granicznego na pobocznicy pala t

Rys 3 Zależność wytrzymałości gruntu wzdłuż pobocznicy t od wytrzymałości gruntu

przy ścinaniu Su

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 7

Ćwiczenia

Wartości t podane w tablicy 2 należy przyjmować dla głębokości 5 m i większej mierząc od

poziomu terenu lub wyznaczonego uprzednio poziomu interpolacji Na głębokościach mniejszych niż

5 m wartości t należy wyznaczać przez interpolację między wartościami z tablicy 2 a wartością zero

przyjmowaną dla poziomu interpolacji Wartości t należy przyjmować bez względu na średnicę pala

Tablica 2 Wartości charakterystyczne jednostkowego granicznego oporu gruntu

wzdłuż pobocznicy pala t [kPa]

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 8

Ćwiczenia

Przykład obliczeniowy

W oparciu o załączone wyniki badań laboratoryjnych zaprojektować posadowienie pośrednie podpory

obiektu budowlanego na palach fundamentowych dla podanych niżej danych

Dane do projektu

bull wartości obliczeniowe obciążeń na fundament słupa

bull Nr = 900 [kN] Mr = 500 [kNm]

bull rodzaj pali wbijane Vibro

bull warunki geotechniczne w podłożu

Warstwa I II III

Rodzaj gruntu T (torf) G (glina) Po (pospoacutełka)

Stan gruntu - IL = 03 ID = 07

Głębokość ppt [m] 25 55 -

Projekt powinien zawierać

1 Opis techniczny z opisem technologii wykonania pali

2 Zwymiarowanie fundamentu palowego wg I stanu granicznego (PN-83B-02482)

3 Rzut poziomy (plan palowania) oraz przekroacutej pionowy fundamentu wraz z profilem

geotechnicznym

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 9

Ćwiczenia

00 m

25 m

55 m

T

G I =03L

Po I =07D

Rys1 Założenia zadania projektowego

1 Opis techniczny

Opis technologii wykonania pali

2 Parametry geotechniczne Charakterystyczne wartości parametroacutew geotechnicznych ustalono metodą korelacyjną na

podstawie rodzaju i stanu gruntoacutew oraz tabel zawartych w normie PN-83B-02482 bdquoNośność pali i

fundamentoacutew palowychrdquo

bull opoacuter graniczny pod podstawą pala PN-83B-02482 tab1

bull opoacuter graniczny na pobocznicy pala PN-83B-02482 tab2

Wartości charakterystyczne i obliczeniowe parametroacutew geotechnicznych zestawiono w tabeli nr 1

przyjmując wg PN-83B-02482 pkt2221 oraz PN-81B-03020 pkt32 wspoacutełczynnik materiałowy

γm=09

Jednostkowy opoacuter pod podstawą q dla gruntu warstwy III

Pospoacutełka stan gruntu ID = 07 wg PN tab1

(na głębokości krytycznej hci i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 10

Ćwiczenia

Wyznaczenie jednostkowych oporoacutew pobocznicy pala t wg PN tab2

Rozpatrujemy warunki ktoacutere pozwalają na pojawienie się tarcia negatywnego

Warstwa I torf h1 = 250 m

grunt nienośny t(n)

= 00 kPa

tarcie negatywne

t1(r)

= - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II glina stan gruntu IL = 03 h2 = 300 m

dla IL = 000 t(n)

= 50 kPa

dla IL = 050 t(n)

= 31 kPa

dla IL = 030 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )300000500000

315050 minus

minus

minusminus = 386 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Warstwa III pospoacutełka stan gruntu ID = 07 h3 = 250 m

dla ID = 100 t(n)

= 165 kPa

dla ID = 067 t(n)

= 110 kPa

dla ID = 070 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )670700670001

110165110 minus

minus

minus+ = 1150 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t

(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t

(r) [kPa]

T - 00divide25 - - - - -100

G IL = 03 25divide55 - 386 09 - 347

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

3 Założenia obliczeniowe Zebranie obciążeń

31 Schemat fundamentu

Przyjęto fundament z oczepem troacutejkątnym o wysokości 06m i wymiarach w rzucie jak na rys3

Obciążenia zostaną przeniesione na nośne podłoże za pomocą trzech pionowych pali wbijanych Vibro z

betonu zbrojonego o średnicy 052 m (średnica rury) i długości 8 m Założono że pale zostaną

zagłębione w drugiej warstwie nośnej na długości 80 ndash 55 = 25m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 11

Ćwiczenia

60

14

21

71

500

300100 100

Rys2 Przyjęte wymiary oczepu (plan troacutejkąta roacutewnobocznego)

32 Obciążenia osiowe pali

Charakterystyczne wartości sił pionowych w oparciu o średnie ciężary objętościowe materiałoacutew oraz ich

objętości zestawiono w tab2 Do wyznaczenia wartości obciążeń obliczeniowych zastosowano

wspoacutełczynniki wg PN-82B-02001 bdquoObciążenia budowli - obciążenia stałerdquo

Tab2 Obciążenia

Obciążenie Materiał γγγγ

[kNm3] Objętość V [m3] Gn [kN] γγγγf Gr [kN]

Ciężar oczepu

Go Beton na kruszywie

kamiennym

zbrojony

250

06times(05times50times50timessin60 -

3times05times10times10timessin60) = 4936 12341

11

13575

Ciężar pala

Gp 025timesπtimes0522times80 = 1699 4247 4672

Założono że fundament zostanie umiejscowiony w taki sposoacuteb aby moment skupiony i siła pionowa

działały w środku geometrycznym oczepu (całego układu) Środek geometryczny pokrywa się ze

środkiem okręgu opisującego troacutejkąt roacutewnoboczny na planie ktoacuterego wycięto kształt oczepu

60sin2

05

times=R = 2887 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 12

Ćwiczenia

Rys3 Schemat do obliczenia położenia środkoacutew ciężkości przekrojoacutew pali

Maksymalna siła w palu (pal nr 1)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

1max =

222 )710()710(4211

42115004742

3

75135900

minus+minus+

times++

+=

= 34525+4247+23469 = 62241 kN

Minimalna siła w palu (pal nr 2 i 3)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

2min =

222 )710()710(4211

)710(5004742

3

75135900

minus+minus+

minustimes++

+=

= 34525+4247-11726 = 27046 kN

W założonym układzie statycznym żadna podpora palowa nie jest obciążona siłą wyciągającą

4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

głębokość na ktoacuterej opoacuter jednostkowy gruntu pod podstawą pala osiąga wartość normową q (wg PN

tab1) należy skorygować ze względu na przyjętą średnicę D=052 m ktoacutera jest większa od wzorcowej

D0=04m

Dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

60

2887

1421

711230

pal 1

pal 2pal 3

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 13

Ćwiczenia

Zgodnie z powszechnie uznanym i stosowanym Komentarzem do normy PN-83B-02482

autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985) w przypadku występowania gruntoacutew nienośnych

od powierzchni terenu wartości q i t należy interpolować liniowo od obliczeniowego poziomu terenu

(pi - poziom interpolacji) leżącego w poziomie stropu warstwy zastępczej

Rys 4 Poziomy interpolacji jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t) dla gruntoacutew

uwarstwionych

W przypadku możliwości wystąpienia tarcia negatywnego

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej

powyżej warstwy nośnej określa się następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

gdzie

γrsquo ndash wartość charakterystyczna ciężaru objętościowego gruntu nośnego z

uwzględnieniem wyporu wody

γirsquo ndash wartości charakterystyczne ciężaroacutew objętościowych gruntoacutew z

uwzględnieniem wyporu wody w warstwach zalegających powyżej stropu

gruntu nośnego

hi ndash miąższość poszczegoacutelnych warstw gruntoacutew zalegających powyżej stropu gruntu nośnego

Przyjmując dla warstwy I (torf) γ1 = 12 kNm3

dla warstwy II (glina) γ2 = 21 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

2

11650γ

γ hhz

sdot= =065

21

5212 sdot= 093 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 14

Ćwiczenia

Rys 5 Interpolacja jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t)

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

5710884806

minus= 27745 kPa

Warstwa I T h1 = 250 m

Tarcie negatywne

t1(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II G IL = 03 h2 = 30 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 347 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy II czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

093 + 05times30 = 243 m t2(r)

= 347times2435 = 1686 kPa

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

80 m ppt

657 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

25 m

30 m

25 m

G IL=030

q=27745 kPa

hci=1114 m

Z

t2=1686 kPa

q=48068 kPa

pi = 157 m ppt (25 - 093)

hz=093m

t2=347 kPa t3=1035 kPa

25 m ppt

1271 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 15

Ćwiczenia

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 107 + 143 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 107 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r)

= 9243 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 143 m t31(r)

= 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie II nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

43 Charakterystyki geometryczne pala

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2291 pal powinien być zagłębiony

ndash przynajmniej 10m w grunt drugiej warstwy nośnej (zagęszczona Po)

ndash przynajmniej 15m w grunt drugiej warstwy jeżeli spełniony jest warunek

SP q(r)

AP gt 05Nt

ndash co najmniej 25D=25 052 = 130 m ponad stropem warstwy gruntu spoistego jeżeli pal

posadowiony jest w gruntach uwarstwionych na przemian niespoistych i spoistych a podstawa pala

znajduje się w warstwie gruntu niespoistego (w naszym przypadku nie ma warstwy spoistej poniżej

drugiej warstwy niespoistej)

80 ndash 55 = 25 m gt 15 m wszystkie warunki są spełnione

44 Nośność pala pojedynczego

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt221 nośność obliczeniową pala wciskanego Nt wyznacza się ze wzoru

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times27745times025timesπtimes0522 = 64815 kN

Nośność pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 5: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 5

Ćwiczenia

Zależność q(r) od głębokości i średnicy pala Wytrzymałość gruntu pod podstawą pala q (tablica 1)

przyjęto dla głębokości krytycznej hc = 100 m i większej mierząc od poziomu terenu lub

wyznaczonego poziomu interpolacji (zastępczego poziomu terenu) oraz dla średnicy D0 =04 m Dla

głębokości mniejszych niż hc należy wartość q wyznaczyć przez interpolację liniową przyjmując

wartość zero na pierwotnym poziomie terenu

W gruntach niespoistych średnio zagęszczonych i zagęszczonych należy uwzględnić wpływ

średnicy podstawy pala na hc wg

0D

Dhh i

cci =

Dla pali typu Franki i Vibro w tym przypadku należy przyjmować średnicę trzonu pala Wartości

qi oblicza się zgodnie z rys 1a

Dla pali wierconych o D gt 04 m (grunt niespoisty ID gt 033) głębokość krytyczną określoną

zgodnie ze wzorem należy zwiększyć o 30 (hci = 13 hci) zgodnie z rys 1b

Dla pozostałych gruntoacutew (wymienionych w tablicy 1) wartości q nie zależą od średnicy pala i po

przekroczeniu głębokości krytycznej hc = 100 m przyjmują wartości stałe niezależnie od głębokości

Rys 1 Interpolacja jednostkowego oporu granicznego pod podstawą pala q (grunty niespoiste)

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 6

Ćwiczenia

Wyznaczanie wartości t(r)

Wartość jednostkowej obliczeniowej wytrzymałości gruntu wzdłuż pobocznicy t(r)

wyznacza się

na podstawie wytrzymałości granicznej t przyjmowanej wg tablicy 2 zależnie od rodzaju gruntu oraz

stopnia jego zagęszczenia ID(n)

lub stopnia plastyczności IL(n)

Przy obliczaniu wytrzymałości

obliczeniowej t(r)

należy stosować wspoacutełczynnik materiałowy gruntu γm = 09 zgodnie z PN-81B-

03020 określony jak dla ID lub IL

tt m

r γ=)(

Dla gruntoacutew bardzo spoistych i zwięzło spoistych można przyjmować do obliczeń wartości t

zależnie od wytrzymałości gruntu przy ścinaniu bez konsolidacji i odsączania wody z proacutebki su(n)

wg

rys 3

Rys 2 Interpolacja jednostkowego oporu granicznego na pobocznicy pala t

Rys 3 Zależność wytrzymałości gruntu wzdłuż pobocznicy t od wytrzymałości gruntu

przy ścinaniu Su

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 7

Ćwiczenia

Wartości t podane w tablicy 2 należy przyjmować dla głębokości 5 m i większej mierząc od

poziomu terenu lub wyznaczonego uprzednio poziomu interpolacji Na głębokościach mniejszych niż

5 m wartości t należy wyznaczać przez interpolację między wartościami z tablicy 2 a wartością zero

przyjmowaną dla poziomu interpolacji Wartości t należy przyjmować bez względu na średnicę pala

Tablica 2 Wartości charakterystyczne jednostkowego granicznego oporu gruntu

wzdłuż pobocznicy pala t [kPa]

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 8

Ćwiczenia

Przykład obliczeniowy

W oparciu o załączone wyniki badań laboratoryjnych zaprojektować posadowienie pośrednie podpory

obiektu budowlanego na palach fundamentowych dla podanych niżej danych

Dane do projektu

bull wartości obliczeniowe obciążeń na fundament słupa

bull Nr = 900 [kN] Mr = 500 [kNm]

bull rodzaj pali wbijane Vibro

bull warunki geotechniczne w podłożu

Warstwa I II III

Rodzaj gruntu T (torf) G (glina) Po (pospoacutełka)

Stan gruntu - IL = 03 ID = 07

Głębokość ppt [m] 25 55 -

Projekt powinien zawierać

1 Opis techniczny z opisem technologii wykonania pali

2 Zwymiarowanie fundamentu palowego wg I stanu granicznego (PN-83B-02482)

3 Rzut poziomy (plan palowania) oraz przekroacutej pionowy fundamentu wraz z profilem

geotechnicznym

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 9

Ćwiczenia

00 m

25 m

55 m

T

G I =03L

Po I =07D

Rys1 Założenia zadania projektowego

1 Opis techniczny

Opis technologii wykonania pali

2 Parametry geotechniczne Charakterystyczne wartości parametroacutew geotechnicznych ustalono metodą korelacyjną na

podstawie rodzaju i stanu gruntoacutew oraz tabel zawartych w normie PN-83B-02482 bdquoNośność pali i

fundamentoacutew palowychrdquo

bull opoacuter graniczny pod podstawą pala PN-83B-02482 tab1

bull opoacuter graniczny na pobocznicy pala PN-83B-02482 tab2

Wartości charakterystyczne i obliczeniowe parametroacutew geotechnicznych zestawiono w tabeli nr 1

przyjmując wg PN-83B-02482 pkt2221 oraz PN-81B-03020 pkt32 wspoacutełczynnik materiałowy

γm=09

Jednostkowy opoacuter pod podstawą q dla gruntu warstwy III

Pospoacutełka stan gruntu ID = 07 wg PN tab1

(na głębokości krytycznej hci i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 10

Ćwiczenia

Wyznaczenie jednostkowych oporoacutew pobocznicy pala t wg PN tab2

Rozpatrujemy warunki ktoacutere pozwalają na pojawienie się tarcia negatywnego

Warstwa I torf h1 = 250 m

grunt nienośny t(n)

= 00 kPa

tarcie negatywne

t1(r)

= - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II glina stan gruntu IL = 03 h2 = 300 m

dla IL = 000 t(n)

= 50 kPa

dla IL = 050 t(n)

= 31 kPa

dla IL = 030 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )300000500000

315050 minus

minus

minusminus = 386 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Warstwa III pospoacutełka stan gruntu ID = 07 h3 = 250 m

dla ID = 100 t(n)

= 165 kPa

dla ID = 067 t(n)

= 110 kPa

dla ID = 070 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )670700670001

110165110 minus

minus

minus+ = 1150 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t

(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t

(r) [kPa]

T - 00divide25 - - - - -100

G IL = 03 25divide55 - 386 09 - 347

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

3 Założenia obliczeniowe Zebranie obciążeń

31 Schemat fundamentu

Przyjęto fundament z oczepem troacutejkątnym o wysokości 06m i wymiarach w rzucie jak na rys3

Obciążenia zostaną przeniesione na nośne podłoże za pomocą trzech pionowych pali wbijanych Vibro z

betonu zbrojonego o średnicy 052 m (średnica rury) i długości 8 m Założono że pale zostaną

zagłębione w drugiej warstwie nośnej na długości 80 ndash 55 = 25m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 11

Ćwiczenia

60

14

21

71

500

300100 100

Rys2 Przyjęte wymiary oczepu (plan troacutejkąta roacutewnobocznego)

32 Obciążenia osiowe pali

Charakterystyczne wartości sił pionowych w oparciu o średnie ciężary objętościowe materiałoacutew oraz ich

objętości zestawiono w tab2 Do wyznaczenia wartości obciążeń obliczeniowych zastosowano

wspoacutełczynniki wg PN-82B-02001 bdquoObciążenia budowli - obciążenia stałerdquo

Tab2 Obciążenia

Obciążenie Materiał γγγγ

[kNm3] Objętość V [m3] Gn [kN] γγγγf Gr [kN]

Ciężar oczepu

Go Beton na kruszywie

kamiennym

zbrojony

250

06times(05times50times50timessin60 -

3times05times10times10timessin60) = 4936 12341

11

13575

Ciężar pala

Gp 025timesπtimes0522times80 = 1699 4247 4672

Założono że fundament zostanie umiejscowiony w taki sposoacuteb aby moment skupiony i siła pionowa

działały w środku geometrycznym oczepu (całego układu) Środek geometryczny pokrywa się ze

środkiem okręgu opisującego troacutejkąt roacutewnoboczny na planie ktoacuterego wycięto kształt oczepu

60sin2

05

times=R = 2887 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 12

Ćwiczenia

Rys3 Schemat do obliczenia położenia środkoacutew ciężkości przekrojoacutew pali

Maksymalna siła w palu (pal nr 1)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

1max =

222 )710()710(4211

42115004742

3

75135900

minus+minus+

times++

+=

= 34525+4247+23469 = 62241 kN

Minimalna siła w palu (pal nr 2 i 3)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

2min =

222 )710()710(4211

)710(5004742

3

75135900

minus+minus+

minustimes++

+=

= 34525+4247-11726 = 27046 kN

W założonym układzie statycznym żadna podpora palowa nie jest obciążona siłą wyciągającą

4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

głębokość na ktoacuterej opoacuter jednostkowy gruntu pod podstawą pala osiąga wartość normową q (wg PN

tab1) należy skorygować ze względu na przyjętą średnicę D=052 m ktoacutera jest większa od wzorcowej

D0=04m

Dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

60

2887

1421

711230

pal 1

pal 2pal 3

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 13

Ćwiczenia

Zgodnie z powszechnie uznanym i stosowanym Komentarzem do normy PN-83B-02482

autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985) w przypadku występowania gruntoacutew nienośnych

od powierzchni terenu wartości q i t należy interpolować liniowo od obliczeniowego poziomu terenu

(pi - poziom interpolacji) leżącego w poziomie stropu warstwy zastępczej

Rys 4 Poziomy interpolacji jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t) dla gruntoacutew

uwarstwionych

W przypadku możliwości wystąpienia tarcia negatywnego

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej

powyżej warstwy nośnej określa się następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

gdzie

γrsquo ndash wartość charakterystyczna ciężaru objętościowego gruntu nośnego z

uwzględnieniem wyporu wody

γirsquo ndash wartości charakterystyczne ciężaroacutew objętościowych gruntoacutew z

uwzględnieniem wyporu wody w warstwach zalegających powyżej stropu

gruntu nośnego

hi ndash miąższość poszczegoacutelnych warstw gruntoacutew zalegających powyżej stropu gruntu nośnego

Przyjmując dla warstwy I (torf) γ1 = 12 kNm3

dla warstwy II (glina) γ2 = 21 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

2

11650γ

γ hhz

sdot= =065

21

5212 sdot= 093 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 14

Ćwiczenia

Rys 5 Interpolacja jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t)

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

5710884806

minus= 27745 kPa

Warstwa I T h1 = 250 m

Tarcie negatywne

t1(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II G IL = 03 h2 = 30 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 347 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy II czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

093 + 05times30 = 243 m t2(r)

= 347times2435 = 1686 kPa

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

80 m ppt

657 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

25 m

30 m

25 m

G IL=030

q=27745 kPa

hci=1114 m

Z

t2=1686 kPa

q=48068 kPa

pi = 157 m ppt (25 - 093)

hz=093m

t2=347 kPa t3=1035 kPa

25 m ppt

1271 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 15

Ćwiczenia

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 107 + 143 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 107 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r)

= 9243 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 143 m t31(r)

= 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie II nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

43 Charakterystyki geometryczne pala

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2291 pal powinien być zagłębiony

ndash przynajmniej 10m w grunt drugiej warstwy nośnej (zagęszczona Po)

ndash przynajmniej 15m w grunt drugiej warstwy jeżeli spełniony jest warunek

SP q(r)

AP gt 05Nt

ndash co najmniej 25D=25 052 = 130 m ponad stropem warstwy gruntu spoistego jeżeli pal

posadowiony jest w gruntach uwarstwionych na przemian niespoistych i spoistych a podstawa pala

znajduje się w warstwie gruntu niespoistego (w naszym przypadku nie ma warstwy spoistej poniżej

drugiej warstwy niespoistej)

80 ndash 55 = 25 m gt 15 m wszystkie warunki są spełnione

44 Nośność pala pojedynczego

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt221 nośność obliczeniową pala wciskanego Nt wyznacza się ze wzoru

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times27745times025timesπtimes0522 = 64815 kN

Nośność pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 6: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 6

Ćwiczenia

Wyznaczanie wartości t(r)

Wartość jednostkowej obliczeniowej wytrzymałości gruntu wzdłuż pobocznicy t(r)

wyznacza się

na podstawie wytrzymałości granicznej t przyjmowanej wg tablicy 2 zależnie od rodzaju gruntu oraz

stopnia jego zagęszczenia ID(n)

lub stopnia plastyczności IL(n)

Przy obliczaniu wytrzymałości

obliczeniowej t(r)

należy stosować wspoacutełczynnik materiałowy gruntu γm = 09 zgodnie z PN-81B-

03020 określony jak dla ID lub IL

tt m

r γ=)(

Dla gruntoacutew bardzo spoistych i zwięzło spoistych można przyjmować do obliczeń wartości t

zależnie od wytrzymałości gruntu przy ścinaniu bez konsolidacji i odsączania wody z proacutebki su(n)

wg

rys 3

Rys 2 Interpolacja jednostkowego oporu granicznego na pobocznicy pala t

Rys 3 Zależność wytrzymałości gruntu wzdłuż pobocznicy t od wytrzymałości gruntu

przy ścinaniu Su

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 7

Ćwiczenia

Wartości t podane w tablicy 2 należy przyjmować dla głębokości 5 m i większej mierząc od

poziomu terenu lub wyznaczonego uprzednio poziomu interpolacji Na głębokościach mniejszych niż

5 m wartości t należy wyznaczać przez interpolację między wartościami z tablicy 2 a wartością zero

przyjmowaną dla poziomu interpolacji Wartości t należy przyjmować bez względu na średnicę pala

Tablica 2 Wartości charakterystyczne jednostkowego granicznego oporu gruntu

wzdłuż pobocznicy pala t [kPa]

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 8

Ćwiczenia

Przykład obliczeniowy

W oparciu o załączone wyniki badań laboratoryjnych zaprojektować posadowienie pośrednie podpory

obiektu budowlanego na palach fundamentowych dla podanych niżej danych

Dane do projektu

bull wartości obliczeniowe obciążeń na fundament słupa

bull Nr = 900 [kN] Mr = 500 [kNm]

bull rodzaj pali wbijane Vibro

bull warunki geotechniczne w podłożu

Warstwa I II III

Rodzaj gruntu T (torf) G (glina) Po (pospoacutełka)

Stan gruntu - IL = 03 ID = 07

Głębokość ppt [m] 25 55 -

Projekt powinien zawierać

1 Opis techniczny z opisem technologii wykonania pali

2 Zwymiarowanie fundamentu palowego wg I stanu granicznego (PN-83B-02482)

3 Rzut poziomy (plan palowania) oraz przekroacutej pionowy fundamentu wraz z profilem

geotechnicznym

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 9

Ćwiczenia

00 m

25 m

55 m

T

G I =03L

Po I =07D

Rys1 Założenia zadania projektowego

1 Opis techniczny

Opis technologii wykonania pali

2 Parametry geotechniczne Charakterystyczne wartości parametroacutew geotechnicznych ustalono metodą korelacyjną na

podstawie rodzaju i stanu gruntoacutew oraz tabel zawartych w normie PN-83B-02482 bdquoNośność pali i

fundamentoacutew palowychrdquo

bull opoacuter graniczny pod podstawą pala PN-83B-02482 tab1

bull opoacuter graniczny na pobocznicy pala PN-83B-02482 tab2

Wartości charakterystyczne i obliczeniowe parametroacutew geotechnicznych zestawiono w tabeli nr 1

przyjmując wg PN-83B-02482 pkt2221 oraz PN-81B-03020 pkt32 wspoacutełczynnik materiałowy

γm=09

Jednostkowy opoacuter pod podstawą q dla gruntu warstwy III

Pospoacutełka stan gruntu ID = 07 wg PN tab1

(na głębokości krytycznej hci i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 10

Ćwiczenia

Wyznaczenie jednostkowych oporoacutew pobocznicy pala t wg PN tab2

Rozpatrujemy warunki ktoacutere pozwalają na pojawienie się tarcia negatywnego

Warstwa I torf h1 = 250 m

grunt nienośny t(n)

= 00 kPa

tarcie negatywne

t1(r)

= - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II glina stan gruntu IL = 03 h2 = 300 m

dla IL = 000 t(n)

= 50 kPa

dla IL = 050 t(n)

= 31 kPa

dla IL = 030 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )300000500000

315050 minus

minus

minusminus = 386 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Warstwa III pospoacutełka stan gruntu ID = 07 h3 = 250 m

dla ID = 100 t(n)

= 165 kPa

dla ID = 067 t(n)

= 110 kPa

dla ID = 070 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )670700670001

110165110 minus

minus

minus+ = 1150 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t

(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t

(r) [kPa]

T - 00divide25 - - - - -100

G IL = 03 25divide55 - 386 09 - 347

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

3 Założenia obliczeniowe Zebranie obciążeń

31 Schemat fundamentu

Przyjęto fundament z oczepem troacutejkątnym o wysokości 06m i wymiarach w rzucie jak na rys3

Obciążenia zostaną przeniesione na nośne podłoże za pomocą trzech pionowych pali wbijanych Vibro z

betonu zbrojonego o średnicy 052 m (średnica rury) i długości 8 m Założono że pale zostaną

zagłębione w drugiej warstwie nośnej na długości 80 ndash 55 = 25m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 11

Ćwiczenia

60

14

21

71

500

300100 100

Rys2 Przyjęte wymiary oczepu (plan troacutejkąta roacutewnobocznego)

32 Obciążenia osiowe pali

Charakterystyczne wartości sił pionowych w oparciu o średnie ciężary objętościowe materiałoacutew oraz ich

objętości zestawiono w tab2 Do wyznaczenia wartości obciążeń obliczeniowych zastosowano

wspoacutełczynniki wg PN-82B-02001 bdquoObciążenia budowli - obciążenia stałerdquo

Tab2 Obciążenia

Obciążenie Materiał γγγγ

[kNm3] Objętość V [m3] Gn [kN] γγγγf Gr [kN]

Ciężar oczepu

Go Beton na kruszywie

kamiennym

zbrojony

250

06times(05times50times50timessin60 -

3times05times10times10timessin60) = 4936 12341

11

13575

Ciężar pala

Gp 025timesπtimes0522times80 = 1699 4247 4672

Założono że fundament zostanie umiejscowiony w taki sposoacuteb aby moment skupiony i siła pionowa

działały w środku geometrycznym oczepu (całego układu) Środek geometryczny pokrywa się ze

środkiem okręgu opisującego troacutejkąt roacutewnoboczny na planie ktoacuterego wycięto kształt oczepu

60sin2

05

times=R = 2887 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 12

Ćwiczenia

Rys3 Schemat do obliczenia położenia środkoacutew ciężkości przekrojoacutew pali

Maksymalna siła w palu (pal nr 1)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

1max =

222 )710()710(4211

42115004742

3

75135900

minus+minus+

times++

+=

= 34525+4247+23469 = 62241 kN

Minimalna siła w palu (pal nr 2 i 3)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

2min =

222 )710()710(4211

)710(5004742

3

75135900

minus+minus+

minustimes++

+=

= 34525+4247-11726 = 27046 kN

W założonym układzie statycznym żadna podpora palowa nie jest obciążona siłą wyciągającą

4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

głębokość na ktoacuterej opoacuter jednostkowy gruntu pod podstawą pala osiąga wartość normową q (wg PN

tab1) należy skorygować ze względu na przyjętą średnicę D=052 m ktoacutera jest większa od wzorcowej

D0=04m

Dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

60

2887

1421

711230

pal 1

pal 2pal 3

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 13

Ćwiczenia

Zgodnie z powszechnie uznanym i stosowanym Komentarzem do normy PN-83B-02482

autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985) w przypadku występowania gruntoacutew nienośnych

od powierzchni terenu wartości q i t należy interpolować liniowo od obliczeniowego poziomu terenu

(pi - poziom interpolacji) leżącego w poziomie stropu warstwy zastępczej

Rys 4 Poziomy interpolacji jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t) dla gruntoacutew

uwarstwionych

W przypadku możliwości wystąpienia tarcia negatywnego

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej

powyżej warstwy nośnej określa się następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

gdzie

γrsquo ndash wartość charakterystyczna ciężaru objętościowego gruntu nośnego z

uwzględnieniem wyporu wody

γirsquo ndash wartości charakterystyczne ciężaroacutew objętościowych gruntoacutew z

uwzględnieniem wyporu wody w warstwach zalegających powyżej stropu

gruntu nośnego

hi ndash miąższość poszczegoacutelnych warstw gruntoacutew zalegających powyżej stropu gruntu nośnego

Przyjmując dla warstwy I (torf) γ1 = 12 kNm3

dla warstwy II (glina) γ2 = 21 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

2

11650γ

γ hhz

sdot= =065

21

5212 sdot= 093 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 14

Ćwiczenia

Rys 5 Interpolacja jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t)

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

5710884806

minus= 27745 kPa

Warstwa I T h1 = 250 m

Tarcie negatywne

t1(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II G IL = 03 h2 = 30 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 347 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy II czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

093 + 05times30 = 243 m t2(r)

= 347times2435 = 1686 kPa

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

80 m ppt

657 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

25 m

30 m

25 m

G IL=030

q=27745 kPa

hci=1114 m

Z

t2=1686 kPa

q=48068 kPa

pi = 157 m ppt (25 - 093)

hz=093m

t2=347 kPa t3=1035 kPa

25 m ppt

1271 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 15

Ćwiczenia

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 107 + 143 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 107 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r)

= 9243 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 143 m t31(r)

= 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie II nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

43 Charakterystyki geometryczne pala

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2291 pal powinien być zagłębiony

ndash przynajmniej 10m w grunt drugiej warstwy nośnej (zagęszczona Po)

ndash przynajmniej 15m w grunt drugiej warstwy jeżeli spełniony jest warunek

SP q(r)

AP gt 05Nt

ndash co najmniej 25D=25 052 = 130 m ponad stropem warstwy gruntu spoistego jeżeli pal

posadowiony jest w gruntach uwarstwionych na przemian niespoistych i spoistych a podstawa pala

znajduje się w warstwie gruntu niespoistego (w naszym przypadku nie ma warstwy spoistej poniżej

drugiej warstwy niespoistej)

80 ndash 55 = 25 m gt 15 m wszystkie warunki są spełnione

44 Nośność pala pojedynczego

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt221 nośność obliczeniową pala wciskanego Nt wyznacza się ze wzoru

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times27745times025timesπtimes0522 = 64815 kN

Nośność pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 7: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 7

Ćwiczenia

Wartości t podane w tablicy 2 należy przyjmować dla głębokości 5 m i większej mierząc od

poziomu terenu lub wyznaczonego uprzednio poziomu interpolacji Na głębokościach mniejszych niż

5 m wartości t należy wyznaczać przez interpolację między wartościami z tablicy 2 a wartością zero

przyjmowaną dla poziomu interpolacji Wartości t należy przyjmować bez względu na średnicę pala

Tablica 2 Wartości charakterystyczne jednostkowego granicznego oporu gruntu

wzdłuż pobocznicy pala t [kPa]

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 8

Ćwiczenia

Przykład obliczeniowy

W oparciu o załączone wyniki badań laboratoryjnych zaprojektować posadowienie pośrednie podpory

obiektu budowlanego na palach fundamentowych dla podanych niżej danych

Dane do projektu

bull wartości obliczeniowe obciążeń na fundament słupa

bull Nr = 900 [kN] Mr = 500 [kNm]

bull rodzaj pali wbijane Vibro

bull warunki geotechniczne w podłożu

Warstwa I II III

Rodzaj gruntu T (torf) G (glina) Po (pospoacutełka)

Stan gruntu - IL = 03 ID = 07

Głębokość ppt [m] 25 55 -

Projekt powinien zawierać

1 Opis techniczny z opisem technologii wykonania pali

2 Zwymiarowanie fundamentu palowego wg I stanu granicznego (PN-83B-02482)

3 Rzut poziomy (plan palowania) oraz przekroacutej pionowy fundamentu wraz z profilem

geotechnicznym

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 9

Ćwiczenia

00 m

25 m

55 m

T

G I =03L

Po I =07D

Rys1 Założenia zadania projektowego

1 Opis techniczny

Opis technologii wykonania pali

2 Parametry geotechniczne Charakterystyczne wartości parametroacutew geotechnicznych ustalono metodą korelacyjną na

podstawie rodzaju i stanu gruntoacutew oraz tabel zawartych w normie PN-83B-02482 bdquoNośność pali i

fundamentoacutew palowychrdquo

bull opoacuter graniczny pod podstawą pala PN-83B-02482 tab1

bull opoacuter graniczny na pobocznicy pala PN-83B-02482 tab2

Wartości charakterystyczne i obliczeniowe parametroacutew geotechnicznych zestawiono w tabeli nr 1

przyjmując wg PN-83B-02482 pkt2221 oraz PN-81B-03020 pkt32 wspoacutełczynnik materiałowy

γm=09

Jednostkowy opoacuter pod podstawą q dla gruntu warstwy III

Pospoacutełka stan gruntu ID = 07 wg PN tab1

(na głębokości krytycznej hci i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 10

Ćwiczenia

Wyznaczenie jednostkowych oporoacutew pobocznicy pala t wg PN tab2

Rozpatrujemy warunki ktoacutere pozwalają na pojawienie się tarcia negatywnego

Warstwa I torf h1 = 250 m

grunt nienośny t(n)

= 00 kPa

tarcie negatywne

t1(r)

= - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II glina stan gruntu IL = 03 h2 = 300 m

dla IL = 000 t(n)

= 50 kPa

dla IL = 050 t(n)

= 31 kPa

dla IL = 030 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )300000500000

315050 minus

minus

minusminus = 386 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Warstwa III pospoacutełka stan gruntu ID = 07 h3 = 250 m

dla ID = 100 t(n)

= 165 kPa

dla ID = 067 t(n)

= 110 kPa

dla ID = 070 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )670700670001

110165110 minus

minus

minus+ = 1150 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t

(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t

(r) [kPa]

T - 00divide25 - - - - -100

G IL = 03 25divide55 - 386 09 - 347

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

3 Założenia obliczeniowe Zebranie obciążeń

31 Schemat fundamentu

Przyjęto fundament z oczepem troacutejkątnym o wysokości 06m i wymiarach w rzucie jak na rys3

Obciążenia zostaną przeniesione na nośne podłoże za pomocą trzech pionowych pali wbijanych Vibro z

betonu zbrojonego o średnicy 052 m (średnica rury) i długości 8 m Założono że pale zostaną

zagłębione w drugiej warstwie nośnej na długości 80 ndash 55 = 25m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 11

Ćwiczenia

60

14

21

71

500

300100 100

Rys2 Przyjęte wymiary oczepu (plan troacutejkąta roacutewnobocznego)

32 Obciążenia osiowe pali

Charakterystyczne wartości sił pionowych w oparciu o średnie ciężary objętościowe materiałoacutew oraz ich

objętości zestawiono w tab2 Do wyznaczenia wartości obciążeń obliczeniowych zastosowano

wspoacutełczynniki wg PN-82B-02001 bdquoObciążenia budowli - obciążenia stałerdquo

Tab2 Obciążenia

Obciążenie Materiał γγγγ

[kNm3] Objętość V [m3] Gn [kN] γγγγf Gr [kN]

Ciężar oczepu

Go Beton na kruszywie

kamiennym

zbrojony

250

06times(05times50times50timessin60 -

3times05times10times10timessin60) = 4936 12341

11

13575

Ciężar pala

Gp 025timesπtimes0522times80 = 1699 4247 4672

Założono że fundament zostanie umiejscowiony w taki sposoacuteb aby moment skupiony i siła pionowa

działały w środku geometrycznym oczepu (całego układu) Środek geometryczny pokrywa się ze

środkiem okręgu opisującego troacutejkąt roacutewnoboczny na planie ktoacuterego wycięto kształt oczepu

60sin2

05

times=R = 2887 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 12

Ćwiczenia

Rys3 Schemat do obliczenia położenia środkoacutew ciężkości przekrojoacutew pali

Maksymalna siła w palu (pal nr 1)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

1max =

222 )710()710(4211

42115004742

3

75135900

minus+minus+

times++

+=

= 34525+4247+23469 = 62241 kN

Minimalna siła w palu (pal nr 2 i 3)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

2min =

222 )710()710(4211

)710(5004742

3

75135900

minus+minus+

minustimes++

+=

= 34525+4247-11726 = 27046 kN

W założonym układzie statycznym żadna podpora palowa nie jest obciążona siłą wyciągającą

4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

głębokość na ktoacuterej opoacuter jednostkowy gruntu pod podstawą pala osiąga wartość normową q (wg PN

tab1) należy skorygować ze względu na przyjętą średnicę D=052 m ktoacutera jest większa od wzorcowej

D0=04m

Dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

60

2887

1421

711230

pal 1

pal 2pal 3

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 13

Ćwiczenia

Zgodnie z powszechnie uznanym i stosowanym Komentarzem do normy PN-83B-02482

autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985) w przypadku występowania gruntoacutew nienośnych

od powierzchni terenu wartości q i t należy interpolować liniowo od obliczeniowego poziomu terenu

(pi - poziom interpolacji) leżącego w poziomie stropu warstwy zastępczej

Rys 4 Poziomy interpolacji jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t) dla gruntoacutew

uwarstwionych

W przypadku możliwości wystąpienia tarcia negatywnego

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej

powyżej warstwy nośnej określa się następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

gdzie

γrsquo ndash wartość charakterystyczna ciężaru objętościowego gruntu nośnego z

uwzględnieniem wyporu wody

γirsquo ndash wartości charakterystyczne ciężaroacutew objętościowych gruntoacutew z

uwzględnieniem wyporu wody w warstwach zalegających powyżej stropu

gruntu nośnego

hi ndash miąższość poszczegoacutelnych warstw gruntoacutew zalegających powyżej stropu gruntu nośnego

Przyjmując dla warstwy I (torf) γ1 = 12 kNm3

dla warstwy II (glina) γ2 = 21 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

2

11650γ

γ hhz

sdot= =065

21

5212 sdot= 093 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 14

Ćwiczenia

Rys 5 Interpolacja jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t)

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

5710884806

minus= 27745 kPa

Warstwa I T h1 = 250 m

Tarcie negatywne

t1(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II G IL = 03 h2 = 30 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 347 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy II czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

093 + 05times30 = 243 m t2(r)

= 347times2435 = 1686 kPa

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

80 m ppt

657 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

25 m

30 m

25 m

G IL=030

q=27745 kPa

hci=1114 m

Z

t2=1686 kPa

q=48068 kPa

pi = 157 m ppt (25 - 093)

hz=093m

t2=347 kPa t3=1035 kPa

25 m ppt

1271 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 15

Ćwiczenia

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 107 + 143 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 107 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r)

= 9243 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 143 m t31(r)

= 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie II nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

43 Charakterystyki geometryczne pala

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2291 pal powinien być zagłębiony

ndash przynajmniej 10m w grunt drugiej warstwy nośnej (zagęszczona Po)

ndash przynajmniej 15m w grunt drugiej warstwy jeżeli spełniony jest warunek

SP q(r)

AP gt 05Nt

ndash co najmniej 25D=25 052 = 130 m ponad stropem warstwy gruntu spoistego jeżeli pal

posadowiony jest w gruntach uwarstwionych na przemian niespoistych i spoistych a podstawa pala

znajduje się w warstwie gruntu niespoistego (w naszym przypadku nie ma warstwy spoistej poniżej

drugiej warstwy niespoistej)

80 ndash 55 = 25 m gt 15 m wszystkie warunki są spełnione

44 Nośność pala pojedynczego

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt221 nośność obliczeniową pala wciskanego Nt wyznacza się ze wzoru

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times27745times025timesπtimes0522 = 64815 kN

Nośność pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 8: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 8

Ćwiczenia

Przykład obliczeniowy

W oparciu o załączone wyniki badań laboratoryjnych zaprojektować posadowienie pośrednie podpory

obiektu budowlanego na palach fundamentowych dla podanych niżej danych

Dane do projektu

bull wartości obliczeniowe obciążeń na fundament słupa

bull Nr = 900 [kN] Mr = 500 [kNm]

bull rodzaj pali wbijane Vibro

bull warunki geotechniczne w podłożu

Warstwa I II III

Rodzaj gruntu T (torf) G (glina) Po (pospoacutełka)

Stan gruntu - IL = 03 ID = 07

Głębokość ppt [m] 25 55 -

Projekt powinien zawierać

1 Opis techniczny z opisem technologii wykonania pali

2 Zwymiarowanie fundamentu palowego wg I stanu granicznego (PN-83B-02482)

3 Rzut poziomy (plan palowania) oraz przekroacutej pionowy fundamentu wraz z profilem

geotechnicznym

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 9

Ćwiczenia

00 m

25 m

55 m

T

G I =03L

Po I =07D

Rys1 Założenia zadania projektowego

1 Opis techniczny

Opis technologii wykonania pali

2 Parametry geotechniczne Charakterystyczne wartości parametroacutew geotechnicznych ustalono metodą korelacyjną na

podstawie rodzaju i stanu gruntoacutew oraz tabel zawartych w normie PN-83B-02482 bdquoNośność pali i

fundamentoacutew palowychrdquo

bull opoacuter graniczny pod podstawą pala PN-83B-02482 tab1

bull opoacuter graniczny na pobocznicy pala PN-83B-02482 tab2

Wartości charakterystyczne i obliczeniowe parametroacutew geotechnicznych zestawiono w tabeli nr 1

przyjmując wg PN-83B-02482 pkt2221 oraz PN-81B-03020 pkt32 wspoacutełczynnik materiałowy

γm=09

Jednostkowy opoacuter pod podstawą q dla gruntu warstwy III

Pospoacutełka stan gruntu ID = 07 wg PN tab1

(na głębokości krytycznej hci i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 10

Ćwiczenia

Wyznaczenie jednostkowych oporoacutew pobocznicy pala t wg PN tab2

Rozpatrujemy warunki ktoacutere pozwalają na pojawienie się tarcia negatywnego

Warstwa I torf h1 = 250 m

grunt nienośny t(n)

= 00 kPa

tarcie negatywne

t1(r)

= - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II glina stan gruntu IL = 03 h2 = 300 m

dla IL = 000 t(n)

= 50 kPa

dla IL = 050 t(n)

= 31 kPa

dla IL = 030 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )300000500000

315050 minus

minus

minusminus = 386 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Warstwa III pospoacutełka stan gruntu ID = 07 h3 = 250 m

dla ID = 100 t(n)

= 165 kPa

dla ID = 067 t(n)

= 110 kPa

dla ID = 070 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )670700670001

110165110 minus

minus

minus+ = 1150 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t

(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t

(r) [kPa]

T - 00divide25 - - - - -100

G IL = 03 25divide55 - 386 09 - 347

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

3 Założenia obliczeniowe Zebranie obciążeń

31 Schemat fundamentu

Przyjęto fundament z oczepem troacutejkątnym o wysokości 06m i wymiarach w rzucie jak na rys3

Obciążenia zostaną przeniesione na nośne podłoże za pomocą trzech pionowych pali wbijanych Vibro z

betonu zbrojonego o średnicy 052 m (średnica rury) i długości 8 m Założono że pale zostaną

zagłębione w drugiej warstwie nośnej na długości 80 ndash 55 = 25m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 11

Ćwiczenia

60

14

21

71

500

300100 100

Rys2 Przyjęte wymiary oczepu (plan troacutejkąta roacutewnobocznego)

32 Obciążenia osiowe pali

Charakterystyczne wartości sił pionowych w oparciu o średnie ciężary objętościowe materiałoacutew oraz ich

objętości zestawiono w tab2 Do wyznaczenia wartości obciążeń obliczeniowych zastosowano

wspoacutełczynniki wg PN-82B-02001 bdquoObciążenia budowli - obciążenia stałerdquo

Tab2 Obciążenia

Obciążenie Materiał γγγγ

[kNm3] Objętość V [m3] Gn [kN] γγγγf Gr [kN]

Ciężar oczepu

Go Beton na kruszywie

kamiennym

zbrojony

250

06times(05times50times50timessin60 -

3times05times10times10timessin60) = 4936 12341

11

13575

Ciężar pala

Gp 025timesπtimes0522times80 = 1699 4247 4672

Założono że fundament zostanie umiejscowiony w taki sposoacuteb aby moment skupiony i siła pionowa

działały w środku geometrycznym oczepu (całego układu) Środek geometryczny pokrywa się ze

środkiem okręgu opisującego troacutejkąt roacutewnoboczny na planie ktoacuterego wycięto kształt oczepu

60sin2

05

times=R = 2887 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 12

Ćwiczenia

Rys3 Schemat do obliczenia położenia środkoacutew ciężkości przekrojoacutew pali

Maksymalna siła w palu (pal nr 1)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

1max =

222 )710()710(4211

42115004742

3

75135900

minus+minus+

times++

+=

= 34525+4247+23469 = 62241 kN

Minimalna siła w palu (pal nr 2 i 3)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

2min =

222 )710()710(4211

)710(5004742

3

75135900

minus+minus+

minustimes++

+=

= 34525+4247-11726 = 27046 kN

W założonym układzie statycznym żadna podpora palowa nie jest obciążona siłą wyciągającą

4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

głębokość na ktoacuterej opoacuter jednostkowy gruntu pod podstawą pala osiąga wartość normową q (wg PN

tab1) należy skorygować ze względu na przyjętą średnicę D=052 m ktoacutera jest większa od wzorcowej

D0=04m

Dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

60

2887

1421

711230

pal 1

pal 2pal 3

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 13

Ćwiczenia

Zgodnie z powszechnie uznanym i stosowanym Komentarzem do normy PN-83B-02482

autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985) w przypadku występowania gruntoacutew nienośnych

od powierzchni terenu wartości q i t należy interpolować liniowo od obliczeniowego poziomu terenu

(pi - poziom interpolacji) leżącego w poziomie stropu warstwy zastępczej

Rys 4 Poziomy interpolacji jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t) dla gruntoacutew

uwarstwionych

W przypadku możliwości wystąpienia tarcia negatywnego

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej

powyżej warstwy nośnej określa się następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

gdzie

γrsquo ndash wartość charakterystyczna ciężaru objętościowego gruntu nośnego z

uwzględnieniem wyporu wody

γirsquo ndash wartości charakterystyczne ciężaroacutew objętościowych gruntoacutew z

uwzględnieniem wyporu wody w warstwach zalegających powyżej stropu

gruntu nośnego

hi ndash miąższość poszczegoacutelnych warstw gruntoacutew zalegających powyżej stropu gruntu nośnego

Przyjmując dla warstwy I (torf) γ1 = 12 kNm3

dla warstwy II (glina) γ2 = 21 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

2

11650γ

γ hhz

sdot= =065

21

5212 sdot= 093 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 14

Ćwiczenia

Rys 5 Interpolacja jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t)

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

5710884806

minus= 27745 kPa

Warstwa I T h1 = 250 m

Tarcie negatywne

t1(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II G IL = 03 h2 = 30 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 347 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy II czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

093 + 05times30 = 243 m t2(r)

= 347times2435 = 1686 kPa

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

80 m ppt

657 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

25 m

30 m

25 m

G IL=030

q=27745 kPa

hci=1114 m

Z

t2=1686 kPa

q=48068 kPa

pi = 157 m ppt (25 - 093)

hz=093m

t2=347 kPa t3=1035 kPa

25 m ppt

1271 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 15

Ćwiczenia

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 107 + 143 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 107 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r)

= 9243 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 143 m t31(r)

= 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie II nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

43 Charakterystyki geometryczne pala

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2291 pal powinien być zagłębiony

ndash przynajmniej 10m w grunt drugiej warstwy nośnej (zagęszczona Po)

ndash przynajmniej 15m w grunt drugiej warstwy jeżeli spełniony jest warunek

SP q(r)

AP gt 05Nt

ndash co najmniej 25D=25 052 = 130 m ponad stropem warstwy gruntu spoistego jeżeli pal

posadowiony jest w gruntach uwarstwionych na przemian niespoistych i spoistych a podstawa pala

znajduje się w warstwie gruntu niespoistego (w naszym przypadku nie ma warstwy spoistej poniżej

drugiej warstwy niespoistej)

80 ndash 55 = 25 m gt 15 m wszystkie warunki są spełnione

44 Nośność pala pojedynczego

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt221 nośność obliczeniową pala wciskanego Nt wyznacza się ze wzoru

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times27745times025timesπtimes0522 = 64815 kN

Nośność pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 9: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 9

Ćwiczenia

00 m

25 m

55 m

T

G I =03L

Po I =07D

Rys1 Założenia zadania projektowego

1 Opis techniczny

Opis technologii wykonania pali

2 Parametry geotechniczne Charakterystyczne wartości parametroacutew geotechnicznych ustalono metodą korelacyjną na

podstawie rodzaju i stanu gruntoacutew oraz tabel zawartych w normie PN-83B-02482 bdquoNośność pali i

fundamentoacutew palowychrdquo

bull opoacuter graniczny pod podstawą pala PN-83B-02482 tab1

bull opoacuter graniczny na pobocznicy pala PN-83B-02482 tab2

Wartości charakterystyczne i obliczeniowe parametroacutew geotechnicznych zestawiono w tabeli nr 1

przyjmując wg PN-83B-02482 pkt2221 oraz PN-81B-03020 pkt32 wspoacutełczynnik materiałowy

γm=09

Jednostkowy opoacuter pod podstawą q dla gruntu warstwy III

Pospoacutełka stan gruntu ID = 07 wg PN tab1

(na głębokości krytycznej hci i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 10

Ćwiczenia

Wyznaczenie jednostkowych oporoacutew pobocznicy pala t wg PN tab2

Rozpatrujemy warunki ktoacutere pozwalają na pojawienie się tarcia negatywnego

Warstwa I torf h1 = 250 m

grunt nienośny t(n)

= 00 kPa

tarcie negatywne

t1(r)

= - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II glina stan gruntu IL = 03 h2 = 300 m

dla IL = 000 t(n)

= 50 kPa

dla IL = 050 t(n)

= 31 kPa

dla IL = 030 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )300000500000

315050 minus

minus

minusminus = 386 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Warstwa III pospoacutełka stan gruntu ID = 07 h3 = 250 m

dla ID = 100 t(n)

= 165 kPa

dla ID = 067 t(n)

= 110 kPa

dla ID = 070 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )670700670001

110165110 minus

minus

minus+ = 1150 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t

(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t

(r) [kPa]

T - 00divide25 - - - - -100

G IL = 03 25divide55 - 386 09 - 347

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

3 Założenia obliczeniowe Zebranie obciążeń

31 Schemat fundamentu

Przyjęto fundament z oczepem troacutejkątnym o wysokości 06m i wymiarach w rzucie jak na rys3

Obciążenia zostaną przeniesione na nośne podłoże za pomocą trzech pionowych pali wbijanych Vibro z

betonu zbrojonego o średnicy 052 m (średnica rury) i długości 8 m Założono że pale zostaną

zagłębione w drugiej warstwie nośnej na długości 80 ndash 55 = 25m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 11

Ćwiczenia

60

14

21

71

500

300100 100

Rys2 Przyjęte wymiary oczepu (plan troacutejkąta roacutewnobocznego)

32 Obciążenia osiowe pali

Charakterystyczne wartości sił pionowych w oparciu o średnie ciężary objętościowe materiałoacutew oraz ich

objętości zestawiono w tab2 Do wyznaczenia wartości obciążeń obliczeniowych zastosowano

wspoacutełczynniki wg PN-82B-02001 bdquoObciążenia budowli - obciążenia stałerdquo

Tab2 Obciążenia

Obciążenie Materiał γγγγ

[kNm3] Objętość V [m3] Gn [kN] γγγγf Gr [kN]

Ciężar oczepu

Go Beton na kruszywie

kamiennym

zbrojony

250

06times(05times50times50timessin60 -

3times05times10times10timessin60) = 4936 12341

11

13575

Ciężar pala

Gp 025timesπtimes0522times80 = 1699 4247 4672

Założono że fundament zostanie umiejscowiony w taki sposoacuteb aby moment skupiony i siła pionowa

działały w środku geometrycznym oczepu (całego układu) Środek geometryczny pokrywa się ze

środkiem okręgu opisującego troacutejkąt roacutewnoboczny na planie ktoacuterego wycięto kształt oczepu

60sin2

05

times=R = 2887 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 12

Ćwiczenia

Rys3 Schemat do obliczenia położenia środkoacutew ciężkości przekrojoacutew pali

Maksymalna siła w palu (pal nr 1)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

1max =

222 )710()710(4211

42115004742

3

75135900

minus+minus+

times++

+=

= 34525+4247+23469 = 62241 kN

Minimalna siła w palu (pal nr 2 i 3)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

2min =

222 )710()710(4211

)710(5004742

3

75135900

minus+minus+

minustimes++

+=

= 34525+4247-11726 = 27046 kN

W założonym układzie statycznym żadna podpora palowa nie jest obciążona siłą wyciągającą

4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

głębokość na ktoacuterej opoacuter jednostkowy gruntu pod podstawą pala osiąga wartość normową q (wg PN

tab1) należy skorygować ze względu na przyjętą średnicę D=052 m ktoacutera jest większa od wzorcowej

D0=04m

Dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

60

2887

1421

711230

pal 1

pal 2pal 3

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 13

Ćwiczenia

Zgodnie z powszechnie uznanym i stosowanym Komentarzem do normy PN-83B-02482

autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985) w przypadku występowania gruntoacutew nienośnych

od powierzchni terenu wartości q i t należy interpolować liniowo od obliczeniowego poziomu terenu

(pi - poziom interpolacji) leżącego w poziomie stropu warstwy zastępczej

Rys 4 Poziomy interpolacji jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t) dla gruntoacutew

uwarstwionych

W przypadku możliwości wystąpienia tarcia negatywnego

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej

powyżej warstwy nośnej określa się następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

gdzie

γrsquo ndash wartość charakterystyczna ciężaru objętościowego gruntu nośnego z

uwzględnieniem wyporu wody

γirsquo ndash wartości charakterystyczne ciężaroacutew objętościowych gruntoacutew z

uwzględnieniem wyporu wody w warstwach zalegających powyżej stropu

gruntu nośnego

hi ndash miąższość poszczegoacutelnych warstw gruntoacutew zalegających powyżej stropu gruntu nośnego

Przyjmując dla warstwy I (torf) γ1 = 12 kNm3

dla warstwy II (glina) γ2 = 21 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

2

11650γ

γ hhz

sdot= =065

21

5212 sdot= 093 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 14

Ćwiczenia

Rys 5 Interpolacja jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t)

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

5710884806

minus= 27745 kPa

Warstwa I T h1 = 250 m

Tarcie negatywne

t1(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II G IL = 03 h2 = 30 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 347 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy II czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

093 + 05times30 = 243 m t2(r)

= 347times2435 = 1686 kPa

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

80 m ppt

657 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

25 m

30 m

25 m

G IL=030

q=27745 kPa

hci=1114 m

Z

t2=1686 kPa

q=48068 kPa

pi = 157 m ppt (25 - 093)

hz=093m

t2=347 kPa t3=1035 kPa

25 m ppt

1271 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 15

Ćwiczenia

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 107 + 143 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 107 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r)

= 9243 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 143 m t31(r)

= 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie II nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

43 Charakterystyki geometryczne pala

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2291 pal powinien być zagłębiony

ndash przynajmniej 10m w grunt drugiej warstwy nośnej (zagęszczona Po)

ndash przynajmniej 15m w grunt drugiej warstwy jeżeli spełniony jest warunek

SP q(r)

AP gt 05Nt

ndash co najmniej 25D=25 052 = 130 m ponad stropem warstwy gruntu spoistego jeżeli pal

posadowiony jest w gruntach uwarstwionych na przemian niespoistych i spoistych a podstawa pala

znajduje się w warstwie gruntu niespoistego (w naszym przypadku nie ma warstwy spoistej poniżej

drugiej warstwy niespoistej)

80 ndash 55 = 25 m gt 15 m wszystkie warunki są spełnione

44 Nośność pala pojedynczego

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt221 nośność obliczeniową pala wciskanego Nt wyznacza się ze wzoru

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times27745times025timesπtimes0522 = 64815 kN

Nośność pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 10: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 10

Ćwiczenia

Wyznaczenie jednostkowych oporoacutew pobocznicy pala t wg PN tab2

Rozpatrujemy warunki ktoacutere pozwalają na pojawienie się tarcia negatywnego

Warstwa I torf h1 = 250 m

grunt nienośny t(n)

= 00 kPa

tarcie negatywne

t1(r)

= - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II glina stan gruntu IL = 03 h2 = 300 m

dla IL = 000 t(n)

= 50 kPa

dla IL = 050 t(n)

= 31 kPa

dla IL = 030 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )300000500000

315050 minus

minus

minusminus = 386 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Warstwa III pospoacutełka stan gruntu ID = 07 h3 = 250 m

dla ID = 100 t(n)

= 165 kPa

dla ID = 067 t(n)

= 110 kPa

dla ID = 070 należy interpolować liniowo t(n)

= ( )670700670001

110165110 minus

minus

minus+ = 1150 kPa (na

głębokości 5 m licząc od poziomu interpolacji)

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t

(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t

(r) [kPa]

T - 00divide25 - - - - -100

G IL = 03 25divide55 - 386 09 - 347

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

3 Założenia obliczeniowe Zebranie obciążeń

31 Schemat fundamentu

Przyjęto fundament z oczepem troacutejkątnym o wysokości 06m i wymiarach w rzucie jak na rys3

Obciążenia zostaną przeniesione na nośne podłoże za pomocą trzech pionowych pali wbijanych Vibro z

betonu zbrojonego o średnicy 052 m (średnica rury) i długości 8 m Założono że pale zostaną

zagłębione w drugiej warstwie nośnej na długości 80 ndash 55 = 25m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 11

Ćwiczenia

60

14

21

71

500

300100 100

Rys2 Przyjęte wymiary oczepu (plan troacutejkąta roacutewnobocznego)

32 Obciążenia osiowe pali

Charakterystyczne wartości sił pionowych w oparciu o średnie ciężary objętościowe materiałoacutew oraz ich

objętości zestawiono w tab2 Do wyznaczenia wartości obciążeń obliczeniowych zastosowano

wspoacutełczynniki wg PN-82B-02001 bdquoObciążenia budowli - obciążenia stałerdquo

Tab2 Obciążenia

Obciążenie Materiał γγγγ

[kNm3] Objętość V [m3] Gn [kN] γγγγf Gr [kN]

Ciężar oczepu

Go Beton na kruszywie

kamiennym

zbrojony

250

06times(05times50times50timessin60 -

3times05times10times10timessin60) = 4936 12341

11

13575

Ciężar pala

Gp 025timesπtimes0522times80 = 1699 4247 4672

Założono że fundament zostanie umiejscowiony w taki sposoacuteb aby moment skupiony i siła pionowa

działały w środku geometrycznym oczepu (całego układu) Środek geometryczny pokrywa się ze

środkiem okręgu opisującego troacutejkąt roacutewnoboczny na planie ktoacuterego wycięto kształt oczepu

60sin2

05

times=R = 2887 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 12

Ćwiczenia

Rys3 Schemat do obliczenia położenia środkoacutew ciężkości przekrojoacutew pali

Maksymalna siła w palu (pal nr 1)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

1max =

222 )710()710(4211

42115004742

3

75135900

minus+minus+

times++

+=

= 34525+4247+23469 = 62241 kN

Minimalna siła w palu (pal nr 2 i 3)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

2min =

222 )710()710(4211

)710(5004742

3

75135900

minus+minus+

minustimes++

+=

= 34525+4247-11726 = 27046 kN

W założonym układzie statycznym żadna podpora palowa nie jest obciążona siłą wyciągającą

4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

głębokość na ktoacuterej opoacuter jednostkowy gruntu pod podstawą pala osiąga wartość normową q (wg PN

tab1) należy skorygować ze względu na przyjętą średnicę D=052 m ktoacutera jest większa od wzorcowej

D0=04m

Dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

60

2887

1421

711230

pal 1

pal 2pal 3

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 13

Ćwiczenia

Zgodnie z powszechnie uznanym i stosowanym Komentarzem do normy PN-83B-02482

autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985) w przypadku występowania gruntoacutew nienośnych

od powierzchni terenu wartości q i t należy interpolować liniowo od obliczeniowego poziomu terenu

(pi - poziom interpolacji) leżącego w poziomie stropu warstwy zastępczej

Rys 4 Poziomy interpolacji jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t) dla gruntoacutew

uwarstwionych

W przypadku możliwości wystąpienia tarcia negatywnego

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej

powyżej warstwy nośnej określa się następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

gdzie

γrsquo ndash wartość charakterystyczna ciężaru objętościowego gruntu nośnego z

uwzględnieniem wyporu wody

γirsquo ndash wartości charakterystyczne ciężaroacutew objętościowych gruntoacutew z

uwzględnieniem wyporu wody w warstwach zalegających powyżej stropu

gruntu nośnego

hi ndash miąższość poszczegoacutelnych warstw gruntoacutew zalegających powyżej stropu gruntu nośnego

Przyjmując dla warstwy I (torf) γ1 = 12 kNm3

dla warstwy II (glina) γ2 = 21 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

2

11650γ

γ hhz

sdot= =065

21

5212 sdot= 093 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 14

Ćwiczenia

Rys 5 Interpolacja jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t)

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

5710884806

minus= 27745 kPa

Warstwa I T h1 = 250 m

Tarcie negatywne

t1(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II G IL = 03 h2 = 30 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 347 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy II czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

093 + 05times30 = 243 m t2(r)

= 347times2435 = 1686 kPa

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

80 m ppt

657 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

25 m

30 m

25 m

G IL=030

q=27745 kPa

hci=1114 m

Z

t2=1686 kPa

q=48068 kPa

pi = 157 m ppt (25 - 093)

hz=093m

t2=347 kPa t3=1035 kPa

25 m ppt

1271 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 15

Ćwiczenia

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 107 + 143 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 107 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r)

= 9243 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 143 m t31(r)

= 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie II nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

43 Charakterystyki geometryczne pala

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2291 pal powinien być zagłębiony

ndash przynajmniej 10m w grunt drugiej warstwy nośnej (zagęszczona Po)

ndash przynajmniej 15m w grunt drugiej warstwy jeżeli spełniony jest warunek

SP q(r)

AP gt 05Nt

ndash co najmniej 25D=25 052 = 130 m ponad stropem warstwy gruntu spoistego jeżeli pal

posadowiony jest w gruntach uwarstwionych na przemian niespoistych i spoistych a podstawa pala

znajduje się w warstwie gruntu niespoistego (w naszym przypadku nie ma warstwy spoistej poniżej

drugiej warstwy niespoistej)

80 ndash 55 = 25 m gt 15 m wszystkie warunki są spełnione

44 Nośność pala pojedynczego

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt221 nośność obliczeniową pala wciskanego Nt wyznacza się ze wzoru

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times27745times025timesπtimes0522 = 64815 kN

Nośność pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 11: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 11

Ćwiczenia

60

14

21

71

500

300100 100

Rys2 Przyjęte wymiary oczepu (plan troacutejkąta roacutewnobocznego)

32 Obciążenia osiowe pali

Charakterystyczne wartości sił pionowych w oparciu o średnie ciężary objętościowe materiałoacutew oraz ich

objętości zestawiono w tab2 Do wyznaczenia wartości obciążeń obliczeniowych zastosowano

wspoacutełczynniki wg PN-82B-02001 bdquoObciążenia budowli - obciążenia stałerdquo

Tab2 Obciążenia

Obciążenie Materiał γγγγ

[kNm3] Objętość V [m3] Gn [kN] γγγγf Gr [kN]

Ciężar oczepu

Go Beton na kruszywie

kamiennym

zbrojony

250

06times(05times50times50timessin60 -

3times05times10times10timessin60) = 4936 12341

11

13575

Ciężar pala

Gp 025timesπtimes0522times80 = 1699 4247 4672

Założono że fundament zostanie umiejscowiony w taki sposoacuteb aby moment skupiony i siła pionowa

działały w środku geometrycznym oczepu (całego układu) Środek geometryczny pokrywa się ze

środkiem okręgu opisującego troacutejkąt roacutewnoboczny na planie ktoacuterego wycięto kształt oczepu

60sin2

05

times=R = 2887 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 12

Ćwiczenia

Rys3 Schemat do obliczenia położenia środkoacutew ciężkości przekrojoacutew pali

Maksymalna siła w palu (pal nr 1)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

1max =

222 )710()710(4211

42115004742

3

75135900

minus+minus+

times++

+=

= 34525+4247+23469 = 62241 kN

Minimalna siła w palu (pal nr 2 i 3)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

2min =

222 )710()710(4211

)710(5004742

3

75135900

minus+minus+

minustimes++

+=

= 34525+4247-11726 = 27046 kN

W założonym układzie statycznym żadna podpora palowa nie jest obciążona siłą wyciągającą

4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

głębokość na ktoacuterej opoacuter jednostkowy gruntu pod podstawą pala osiąga wartość normową q (wg PN

tab1) należy skorygować ze względu na przyjętą średnicę D=052 m ktoacutera jest większa od wzorcowej

D0=04m

Dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

60

2887

1421

711230

pal 1

pal 2pal 3

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 13

Ćwiczenia

Zgodnie z powszechnie uznanym i stosowanym Komentarzem do normy PN-83B-02482

autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985) w przypadku występowania gruntoacutew nienośnych

od powierzchni terenu wartości q i t należy interpolować liniowo od obliczeniowego poziomu terenu

(pi - poziom interpolacji) leżącego w poziomie stropu warstwy zastępczej

Rys 4 Poziomy interpolacji jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t) dla gruntoacutew

uwarstwionych

W przypadku możliwości wystąpienia tarcia negatywnego

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej

powyżej warstwy nośnej określa się następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

gdzie

γrsquo ndash wartość charakterystyczna ciężaru objętościowego gruntu nośnego z

uwzględnieniem wyporu wody

γirsquo ndash wartości charakterystyczne ciężaroacutew objętościowych gruntoacutew z

uwzględnieniem wyporu wody w warstwach zalegających powyżej stropu

gruntu nośnego

hi ndash miąższość poszczegoacutelnych warstw gruntoacutew zalegających powyżej stropu gruntu nośnego

Przyjmując dla warstwy I (torf) γ1 = 12 kNm3

dla warstwy II (glina) γ2 = 21 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

2

11650γ

γ hhz

sdot= =065

21

5212 sdot= 093 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 14

Ćwiczenia

Rys 5 Interpolacja jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t)

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

5710884806

minus= 27745 kPa

Warstwa I T h1 = 250 m

Tarcie negatywne

t1(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II G IL = 03 h2 = 30 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 347 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy II czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

093 + 05times30 = 243 m t2(r)

= 347times2435 = 1686 kPa

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

80 m ppt

657 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

25 m

30 m

25 m

G IL=030

q=27745 kPa

hci=1114 m

Z

t2=1686 kPa

q=48068 kPa

pi = 157 m ppt (25 - 093)

hz=093m

t2=347 kPa t3=1035 kPa

25 m ppt

1271 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 15

Ćwiczenia

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 107 + 143 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 107 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r)

= 9243 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 143 m t31(r)

= 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie II nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

43 Charakterystyki geometryczne pala

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2291 pal powinien być zagłębiony

ndash przynajmniej 10m w grunt drugiej warstwy nośnej (zagęszczona Po)

ndash przynajmniej 15m w grunt drugiej warstwy jeżeli spełniony jest warunek

SP q(r)

AP gt 05Nt

ndash co najmniej 25D=25 052 = 130 m ponad stropem warstwy gruntu spoistego jeżeli pal

posadowiony jest w gruntach uwarstwionych na przemian niespoistych i spoistych a podstawa pala

znajduje się w warstwie gruntu niespoistego (w naszym przypadku nie ma warstwy spoistej poniżej

drugiej warstwy niespoistej)

80 ndash 55 = 25 m gt 15 m wszystkie warunki są spełnione

44 Nośność pala pojedynczego

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt221 nośność obliczeniową pala wciskanego Nt wyznacza się ze wzoru

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times27745times025timesπtimes0522 = 64815 kN

Nośność pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 12: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 12

Ćwiczenia

Rys3 Schemat do obliczenia położenia środkoacutew ciężkości przekrojoacutew pali

Maksymalna siła w palu (pal nr 1)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

1max =

222 )710()710(4211

42115004742

3

75135900

minus+minus+

times++

+=

= 34525+4247+23469 = 62241 kN

Minimalna siła w palu (pal nr 2 i 3)

sum

times++

+=

n

rp

orr

iy

yMG

n

GNQ

2

2min =

222 )710()710(4211

)710(5004742

3

75135900

minus+minus+

minustimes++

+=

= 34525+4247-11726 = 27046 kN

W założonym układzie statycznym żadna podpora palowa nie jest obciążona siłą wyciągającą

4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

głębokość na ktoacuterej opoacuter jednostkowy gruntu pod podstawą pala osiąga wartość normową q (wg PN

tab1) należy skorygować ze względu na przyjętą średnicę D=052 m ktoacutera jest większa od wzorcowej

D0=04m

Dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

60

2887

1421

711230

pal 1

pal 2pal 3

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 13

Ćwiczenia

Zgodnie z powszechnie uznanym i stosowanym Komentarzem do normy PN-83B-02482

autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985) w przypadku występowania gruntoacutew nienośnych

od powierzchni terenu wartości q i t należy interpolować liniowo od obliczeniowego poziomu terenu

(pi - poziom interpolacji) leżącego w poziomie stropu warstwy zastępczej

Rys 4 Poziomy interpolacji jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t) dla gruntoacutew

uwarstwionych

W przypadku możliwości wystąpienia tarcia negatywnego

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej

powyżej warstwy nośnej określa się następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

gdzie

γrsquo ndash wartość charakterystyczna ciężaru objętościowego gruntu nośnego z

uwzględnieniem wyporu wody

γirsquo ndash wartości charakterystyczne ciężaroacutew objętościowych gruntoacutew z

uwzględnieniem wyporu wody w warstwach zalegających powyżej stropu

gruntu nośnego

hi ndash miąższość poszczegoacutelnych warstw gruntoacutew zalegających powyżej stropu gruntu nośnego

Przyjmując dla warstwy I (torf) γ1 = 12 kNm3

dla warstwy II (glina) γ2 = 21 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

2

11650γ

γ hhz

sdot= =065

21

5212 sdot= 093 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 14

Ćwiczenia

Rys 5 Interpolacja jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t)

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

5710884806

minus= 27745 kPa

Warstwa I T h1 = 250 m

Tarcie negatywne

t1(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II G IL = 03 h2 = 30 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 347 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy II czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

093 + 05times30 = 243 m t2(r)

= 347times2435 = 1686 kPa

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

80 m ppt

657 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

25 m

30 m

25 m

G IL=030

q=27745 kPa

hci=1114 m

Z

t2=1686 kPa

q=48068 kPa

pi = 157 m ppt (25 - 093)

hz=093m

t2=347 kPa t3=1035 kPa

25 m ppt

1271 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 15

Ćwiczenia

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 107 + 143 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 107 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r)

= 9243 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 143 m t31(r)

= 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie II nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

43 Charakterystyki geometryczne pala

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2291 pal powinien być zagłębiony

ndash przynajmniej 10m w grunt drugiej warstwy nośnej (zagęszczona Po)

ndash przynajmniej 15m w grunt drugiej warstwy jeżeli spełniony jest warunek

SP q(r)

AP gt 05Nt

ndash co najmniej 25D=25 052 = 130 m ponad stropem warstwy gruntu spoistego jeżeli pal

posadowiony jest w gruntach uwarstwionych na przemian niespoistych i spoistych a podstawa pala

znajduje się w warstwie gruntu niespoistego (w naszym przypadku nie ma warstwy spoistej poniżej

drugiej warstwy niespoistej)

80 ndash 55 = 25 m gt 15 m wszystkie warunki są spełnione

44 Nośność pala pojedynczego

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt221 nośność obliczeniową pala wciskanego Nt wyznacza się ze wzoru

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times27745times025timesπtimes0522 = 64815 kN

Nośność pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 13: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 13

Ćwiczenia

Zgodnie z powszechnie uznanym i stosowanym Komentarzem do normy PN-83B-02482

autorstwa M Kosseckiego (PZIiTB Szczecin 1985) w przypadku występowania gruntoacutew nienośnych

od powierzchni terenu wartości q i t należy interpolować liniowo od obliczeniowego poziomu terenu

(pi - poziom interpolacji) leżącego w poziomie stropu warstwy zastępczej

Rys 4 Poziomy interpolacji jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t) dla gruntoacutew

uwarstwionych

W przypadku możliwości wystąpienia tarcia negatywnego

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej

powyżej warstwy nośnej określa się następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

gdzie

γrsquo ndash wartość charakterystyczna ciężaru objętościowego gruntu nośnego z

uwzględnieniem wyporu wody

γirsquo ndash wartości charakterystyczne ciężaroacutew objętościowych gruntoacutew z

uwzględnieniem wyporu wody w warstwach zalegających powyżej stropu

gruntu nośnego

hi ndash miąższość poszczegoacutelnych warstw gruntoacutew zalegających powyżej stropu gruntu nośnego

Przyjmując dla warstwy I (torf) γ1 = 12 kNm3

dla warstwy II (glina) γ2 = 21 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

2

11650γ

γ hhz

sdot= =065

21

5212 sdot= 093 m

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 14

Ćwiczenia

Rys 5 Interpolacja jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t)

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

5710884806

minus= 27745 kPa

Warstwa I T h1 = 250 m

Tarcie negatywne

t1(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II G IL = 03 h2 = 30 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 347 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy II czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

093 + 05times30 = 243 m t2(r)

= 347times2435 = 1686 kPa

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

80 m ppt

657 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

25 m

30 m

25 m

G IL=030

q=27745 kPa

hci=1114 m

Z

t2=1686 kPa

q=48068 kPa

pi = 157 m ppt (25 - 093)

hz=093m

t2=347 kPa t3=1035 kPa

25 m ppt

1271 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 15

Ćwiczenia

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 107 + 143 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 107 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r)

= 9243 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 143 m t31(r)

= 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie II nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

43 Charakterystyki geometryczne pala

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2291 pal powinien być zagłębiony

ndash przynajmniej 10m w grunt drugiej warstwy nośnej (zagęszczona Po)

ndash przynajmniej 15m w grunt drugiej warstwy jeżeli spełniony jest warunek

SP q(r)

AP gt 05Nt

ndash co najmniej 25D=25 052 = 130 m ponad stropem warstwy gruntu spoistego jeżeli pal

posadowiony jest w gruntach uwarstwionych na przemian niespoistych i spoistych a podstawa pala

znajduje się w warstwie gruntu niespoistego (w naszym przypadku nie ma warstwy spoistej poniżej

drugiej warstwy niespoistej)

80 ndash 55 = 25 m gt 15 m wszystkie warunki są spełnione

44 Nośność pala pojedynczego

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt221 nośność obliczeniową pala wciskanego Nt wyznacza się ze wzoru

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times27745times025timesπtimes0522 = 64815 kN

Nośność pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 14: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 14

Ćwiczenia

Rys 5 Interpolacja jednostkowych oporoacutew granicznych pod podstawą (q) oraz na pobocznicy pala (t)

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

5710884806

minus= 27745 kPa

Warstwa I T h1 = 250 m

Tarcie negatywne

t1(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa II G IL = 03 h2 = 30 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 347 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy II czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

093 + 05times30 = 243 m t2(r)

= 347times2435 = 1686 kPa

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

80 m ppt

657 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

25 m

30 m

25 m

G IL=030

q=27745 kPa

hci=1114 m

Z

t2=1686 kPa

q=48068 kPa

pi = 157 m ppt (25 - 093)

hz=093m

t2=347 kPa t3=1035 kPa

25 m ppt

1271 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 15

Ćwiczenia

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 107 + 143 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 107 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r)

= 9243 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 143 m t31(r)

= 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie II nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

43 Charakterystyki geometryczne pala

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2291 pal powinien być zagłębiony

ndash przynajmniej 10m w grunt drugiej warstwy nośnej (zagęszczona Po)

ndash przynajmniej 15m w grunt drugiej warstwy jeżeli spełniony jest warunek

SP q(r)

AP gt 05Nt

ndash co najmniej 25D=25 052 = 130 m ponad stropem warstwy gruntu spoistego jeżeli pal

posadowiony jest w gruntach uwarstwionych na przemian niespoistych i spoistych a podstawa pala

znajduje się w warstwie gruntu niespoistego (w naszym przypadku nie ma warstwy spoistej poniżej

drugiej warstwy niespoistej)

80 ndash 55 = 25 m gt 15 m wszystkie warunki są spełnione

44 Nośność pala pojedynczego

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt221 nośność obliczeniową pala wciskanego Nt wyznacza się ze wzoru

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times27745times025timesπtimes0522 = 64815 kN

Nośność pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 15: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 15

Ćwiczenia

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 107 + 143 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 107 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r)

= 9243 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 143 m t31(r)

= 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie II nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

43 Charakterystyki geometryczne pala

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2291 pal powinien być zagłębiony

ndash przynajmniej 10m w grunt drugiej warstwy nośnej (zagęszczona Po)

ndash przynajmniej 15m w grunt drugiej warstwy jeżeli spełniony jest warunek

SP q(r)

AP gt 05Nt

ndash co najmniej 25D=25 052 = 130 m ponad stropem warstwy gruntu spoistego jeżeli pal

posadowiony jest w gruntach uwarstwionych na przemian niespoistych i spoistych a podstawa pala

znajduje się w warstwie gruntu niespoistego (w naszym przypadku nie ma warstwy spoistej poniżej

drugiej warstwy niespoistej)

80 ndash 55 = 25 m gt 15 m wszystkie warunki są spełnione

44 Nośność pala pojedynczego

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt221 nośność obliczeniową pala wciskanego Nt wyznacza się ze wzoru

Nt = NS + NP

Ns = ΣΣΣΣSsiti(r)Asi Np = Spq(r)Ap

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times27745times025timesπtimes0522 = 64815 kN

Nośność pobocznicy

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 16: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 16

Ćwiczenia

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [10 times -100 times 25 + 09 times 1686 times 30 + 10 times (9243 times 107+ 1035 times 143)] =

= 43688 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 43688 + 64815 = 108503 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times108503 = 97653 kN

Warunek SGN spełniony

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 17: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 17

Ćwiczenia

Wariant II 4 Sprawdzenie nośności pali fundamentowych

41 Rozkład oporoacutew jednostkowych w podłożu

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt2222 w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych

dla D = 052 m hci = 1040

520= 1114 m

Miąższość warstwy zastępczej (wysokość zastępcza) leżącej powyżej warstwy nośnej określa się

następująco

650

γ

γ ii

z

hh

sum=

Przyjmując dla warstwy I (glina) γ2 = 21 kNm3

dla warstwy II (torf) γ2 = 12 kNm3

dla warstwy III (pospoacutełka) γ3 = 18 kNm3

oraz brak wody gruntowej otrzymujemy

3

2211650γ

γγ hhhz

sdot+sdot= =065

18

52120321 sdot+sdot= 335 m

80 m ppt

715 m ppt

55 m ppt

00 m ppt Qrmax=62241 kN

Torf

Po ID=070

30 m

25 m

25 m

G IL=030

Z

pi = 215 m ppt (55 - 335)

hz=335m

t1= -1275 kPa

t1= -425 kPa

hci=1114 m

q=25242 kPa

q=48068 kPa

t3=1035 kPa

30 m ppt

1329 m ppt

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 18: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 18

Ćwiczenia

Tab1 Parametry geotechniczne

Rodzaj

gruntu Stan Przelot q

(n) [kPa] t(n) [kPa] γm q

(r) [kPa] t(r) [kPa]

G IL = 03 00divide30 - -386 11 - -425

T - 30divide55 - - - - -100

Po ID = 07 55divide200 53409 1150 09 48068 1035

Podstawa pala znajduje się powyżej głębokości krytycznej więc należy wyznaczyć wartość oporu

jednostkowego q na poziomie podstaw pali

q(r) (L=8m) = ( )

1411

1520884806

minus= 25242 kPa

Warstwa I G IL = 03 h1 = 30 m

Tarcie negatywne

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= -425 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Nas interesuje średni opoacuter w obrębie warstwy I czyli w połowie tej warstwy tzn na głębokości z =

05times30 = 150 m t1(r) = 425times155 = -1275 kPa

Warstwa II T h2 = 250 m

Tarcie negatywne

t2(r) = - 100 kPa (wartość odczytana z tablicy 3 PN-83B-024820)

Warstwa III Po ID = 07 h3 = 25 m

Zgodnie z tabelą 1 t(r)

= 1035 kPa (na głębokości 5 m i głębiej licząc od poziomu interpolacji)

Warstwę III dzielimy na dwie części h31 + h32 = 165 + 085 = 25 m

Wartość średnia oporu granicznego dla miąższości h31 = 165 m z uwzględnieniem poziomu

interpolacji

t31(r) = 8642 kPa

Dla pozostałej miąższości warstwy III h = 085 m t31(r) = 1035 kPa

42 Wspoacutełczynniki technologiczne

Zgodnie z PN-83B-02482 pkt227 PN tab4 przyjęto następujące wartości wspoacutełczynnikoacutew

technologicznych dla pali wbijanych Vibro

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie I nośnej (G) SS = 09

ndash dla oporoacutew tarcia na pobocznicy pala w warstwie III nośnej (Po) SS = 10

ndash dla oporoacutew pod podstawą pala w drugiej warstwie nośnej (Po) SP = 11

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony

Page 19: ćwiczenia Kierunek studiów: Budownictwo Rok III, sem. V 1pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka/fundament_pliki/pale-2016.pdf · Powy ższe oznaczenia s ą zgodne z PN-83/B-02482 „Fundamenty

FUNDAMENTOWANIE ndash ćwiczenia Kierunek studioacutew Budownictwo

Rok III sem V 19

Ćwiczenia

Nośność podstawy

NP = SP times q( r) times AP = 11times25242times025timesπtimes0522 = 58968 kN

Nośność pobocznicy

NS = Σ[SSi times t( r)i times ASi] = SS1 times t( r)

1 times AS1 + SS2 times t( r)2 times AS2 + SS3 times t( r)

3 times AS3 =

= πD[SS1 times t( r)1 times h1 + SS2 times t( r)

2 times h2 + SS3 times (t( r)31 times h31+ t( r)

32 times h32)] =

= πtimes052times [09 times (-1275) times 30+10 times -100 times 25 + 10 times (8642 times 165+ 1035 times 085)] =

= 27958 kN

Całkowita nośność na wciskanie

Nt = NS + NP = 27958 + 58968 = 86926 kN

Według PN-83B-02482 pkt21 warunkiem spełnienia I SGN jest

Qr le m times N

Ponieważ fundament jest oparty na 3 palach m=09

Warunek nośności dla pala pojedynczego Qr = 62241 kN le 09times86926 = 78224 kN

Warunek SGN spełniony