Nośność pali prefabrykowanych stalowych i betonowych na podstawie oporu pod podstawąstożka sondy CPT wg PN‐EN‐1997‐1 

(dr inż. Dariusz Sobala w oparciu o normę francuską Fascicule 62 (2004) wykorzystującą adaptację metody LCPCBustamante M., Gianeselli L. (1982), v. 20100925)

Metoda pozwala na  wyznaczenie nośności pali przemieszczeniowych betonowych i stalowychw gruntach sypkich i spoistych.  

Dane ogólne

 Obciążenia ‐ podejście obliczeniowe 2:

Obciążenie stałe charakterystyczne: PGk 300 kN

Współczynnik obciążenia dla obciążeń stałych: γG 1.35

Obciażenia zmienne charakterystyczne: PQk1180 kN

Współczynnik jednoczesności obciażenia: ψ1 1.0

Podstawa PobocznicaWspółczynnik obciążenia dla obciążeń zmiennych: γQ 1.5

Obciążenie charakterystyczne: Fck PGk1

1

i

PQkiψi

480 kN

Rurowy/skrzynkowy z dnem otwartym

Obciążenie obliczeniowe: Fcd γG PGk γQ1

1

i

PQkiψi

675 kN

 Założenia dotyczące pali:Stalowy typu H

Wymiar boku/średnica pala: a 300 mm

Pole powierzchni podstawy pala: Ap a2 0.09m2

Rurowy/skrzynkowy z dnem otwartymPowierzchnia pobocznicy pala: pp 1.2

m2

m

Rzędna spodu zwieńczenia: x1 0.6 m

Długość pala: Lp 7 m 8 m 15 mGrodziceDługość pala w zwieńczeniu:

(długość technologiczna)Lz 0.6 m

Rodzaj_palaPrefabrykowany betonowyStalowy skrzynkowy/rurowy z dnem zamkniętymStalowy skrzynkowy/rurowy z dnem otwartymStalowy typu HGrodzice

b1

b

1

1

1

1

1

75

120

120

120

120

1

150

150

150

150

150

300

300

300

300

150

300

300

300

300

150

300

300

300

300

ρc

1

1

0.5

0.5

0.5

1

1

1

1

1

qs

0.015

0.015

0.015

0.015

0.015

0.080

0.040

0.040

0.040

0.040

0.080

0.080

0.080

0.080

0.080

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0.12

0.12

0.12

0.12

0.12

ρs

1

1

0.5

0.75

0.3

1

1

1

1

0.5

qs1

Wyniki badania sondą CPT

hCPT

qCPT

IDp

Gł [m] qc [MPa] ID [ - ]

0,8 0,84 01 0,63 0

1,2 0,56 01,4 0,35 0

Przypisanie jednostek wartościom pomiarów uzyskanym w trakcie sondowania CPT:

h hCPT m qc qCPT MPa

Liczba odczytów sondy CPT: n length h 72 i 1 n

Skok pomiarowy sondy CPT: Δh h2 h1 0.2m

Maksymalna głebokość rozpoznania: hmax max h 15m

hmin h1 0.8m

Zakres głębokości rozpoznania:(określania nośności pala)

x 0 m Δh hmax

Wyznaczenie nośności pala na podstawie badania sondą CPT

Funkcja ciągła oporu pod podstawą stożka sondy CPT:Zależność przedłużająca warunkigruntowe z ostatniej warstwy

qcc x 0 MPa x hminif

qcceil

hmax hmin

Δh

x hmaxif

qcceil

x hmin

Δh

hmin x hmaxif

Zależność bez przedłużania warunkówgruntowych

qcc2 x 0 MPa x hminif

qcceil

hmax hmin

Δh

x hif

qcceil

x hmin

Δh

hmin xif

qcc1 x 0 MPa x hminif

0 MPa x hmaxif

qcceil

x hmin

Δh

hmin x hmaxif

Funkcja stopnia zagęszczenia: (pomocnicza pozwalająca na rozróżnienie rodzaju gruntu)

ID x 0 x hminif

0 x hmaxif

IDpceil

x hmin

Δh

hmin x hmaxif

Funkcja opisująca średni opór stożka sondy CPT pod podstawą pala:

qcm x 14 a

x a

x 3 a

xqcc x

d

Funkcja opisująca zredukowany opór stożka sondy CPT pod podstawą pala:

qce x qcc x qcc x 1.3 qcm x if

1.3 qcm x qcc x 1.3 qcm x if

Współczynnik nośności podstawy pala: 

kc x 0.55 ID x 0=if

0.50 otherwise

Opór graniczny pod podstawą pala:

qu x 14 a

x a

x 3 a

xqce x

d kc x

Pominięcie stref w których opór stożka jest < 1MPa

qcs x 0 MPa qcc x 1 MPaif

qcc x otherwise

Współczynnik redukcyjny do oporu pod podstawą sondy CPTβ x bRodzaj_pala 6 ID x 0if

bRodzaj_pala 1 qcc x 3 MPaif

bRodzaj_pala 2 3 MPa qcc x 6 MPaif

bRodzaj_pala 3 otherwise

otherwise

Maksymalne opory graniczne na pobocznicyqsmax x

qsRodzaj_pala 6 MPa qcc x 15 MPaif

qcc x otherwise

ID x 0if

qsRodzaj_pala 1 MPa qcc x 3 MPaif

qsRodzaj_pala 2 MPa 3 MPa qcc x 6 MPaif

qsRodzaj_pala 3 MPa otherwise

otherwise

ρp x ρsRodzaj_pala 1 ID x 0if

ρcRodzaj_pala 1 otherwise

ρs x ρsRodzaj_pala 2 ID x 0if

ρcRodzaj_pala 2 otherwise

Opór graniczny na pobocznicy pala:

qs x minqcs x β x

qsmax x

0 0.2 0.4 0.6 0.815

10

5

0

x

x

ρp x( ) ρs x( )

Nośność graniczna pala wciskanego:

Rbu Lp qu x1 Lp Lz ρp x1 Lp Lz Ap

Rsu Lp ppx1

x1 Lp Lz

xqs x ρs x

d

Rcu Lp Rbu Lp Rsu Lp

Nosność graniczna pala wyciąganego:

Rtu Lp Rsu Lp

 Podejście obliczeniowe 2:

Przyjęty współczynnik modelu: γRd 1.4

Nośność charakterystyczna pala:

‐ przy wciskaniu: Rck Lp Rcu Lp

γRd

‐ przy wyciąganiu: Rtk Lp Rtu Lp

γRd

Współczynnik bezpieczeństwa dla nośnosci pala wciskanego: γt 1.1

Współczynnik bezpieczeństwa dla nośnosci pala wciskanego: γst 1.15

Nośność obliczeniowa pala:

‐ wciskanie: Rcd Lp Rck Lp

γt

‐ wyciąganie: Rtd Lp Rtk Lp

γst

Wyznaczone nośności graniczne:

‐ długość pala: ‐ wciskanie: ‐ wyciąganie:

Lp

7

8

9

10

11

12

13

14

15

m Rcu Lp

0.681

0.92

1.167

1.486

1.191

0.903

1.001

1.092

1.148

MN Rtu Lp

0.253

0.337

0.444

0.567

0.696

0.769

0.809

0.877

0.946

MN

Wyznaczone nośności charakterystyczne:‐ długość pala: ‐ wciskanie: ‐ wyciąganie:

Lp

7

8

9

10

11

12

13

14

15

m Rck Lp

0.486

0.657

0.834

1.062

0.851

0.645

0.715

0.78

0.82

MN Rtk Lp

0.181

0.24

0.317

0.405

0.497

0.55

0.578

0.626

0.675

MN

Wyznaczone nośności obliczeniowe:

‐ długość pala: ‐ wciskanie: ‐ wyciąganie:

Lp

7

8

9

10

11

12

13

14

15

m Rcd Lp

0.442

0.598

0.758

0.965

0.773

0.587

0.65

0.709

0.746

MN Rtd Lp

0.157

0.209

0.276

0.352

0.432

0.478

0.502

0.545

0.587

MN

Nośności graniczne pala przy wciskaniu w MN:

0 0.5 1 1.516

14

12

10

8

6

PodstawaPobocznicaPal

Nosności pala przy wyciąganiu w MN:

0 0.2 0.4 0.6 0.8 116

14

12

10

8

6

Lp

Lp

Lp

Rtu Lp MN

Rtk Lp MN

Rtd Lp MN

Wyniki obliczeń i sprawdzenie stanu granicznego nośności

Ostatecznie przyjęto pal o długości: Lp 15 m

Obciążenie charakterystyczne pala: Fck 480 kN

Obciążenie obliczeniowe pala: Fcd 675 kN

Nośność graniczna: Rcu Lp 1148 kN

Nośność charakterystyczna: Rck Lp 820 kN

Nośność obliczeniowa: Rcd Lp 746 kN

Sprawdzenie stanu granicznego nośności: Rcd Lp Fcd 1

Współczynnik bezpieczeństwa po stronie nośności: SFRRcu Lp Rcd Lp 1.54

Współczynniok bezpieczeństwa po stronie obciążeń: SFFFcdFck

1.406

Globalny współczynnik bezpieczeństwa: SFRcu Lp Fck

2.392

Wynik próbnego obciażenia statycznego pala

st

Qt

Osiadanie [cm] Siła [kN]

0 00,017 590,032 152

st st cm

Qtc st Qt kN

x 0 mm 1 mm 30 mm

 Nośność na podstawie jednego testu statycznego:Nośność graniczna: RPOS1

1090 kN

Nośność graniczna średnia Rmean mean RPOS 1090 kN

Nośność graniczna minimalna: Rmin min RPOS 1090 kN

dla średniej dla minimalnej

Współczynnik bezpieczeństwa dla liczby testów:

ξ1 1.4 ξ2 1.4

Nośność charakterystyczna: Rk minRmean

ξ1

Rminξ2

779 kN

Nośność obliczeniowa: RdRkγt

708 kN

0 0.5 1 1.530

20

10

0

Wynik próbnego obciążeniaNośność graniczna pomierzonaNośność obliczeniowa z próbnego obciążeniaObciążenie charakterystyczneObciążenie obliczenioweNośność graniczna obliczonaNośność charakterystyczna obliczonaNośność obliczeniowa obliczona

Porównanie wyników obliczeń i próbnego obciążenia

Opór [MN]

Przemieszczen

ie [m

m]