Formularz wyszukiwania

Obciążenia fundamentu palowego i pala

Baza wiedzy

Tagi:  przykłady obliczeń Zbrojenie pala Siły przekrojowe

Przykład wyznaczenia sił przekrojowych i zbrojenia pala prefabrykowanego przy użyciu programu PaleKx.


Program PaleKx pakietu ForGeo ForGeo umożliwia przeprowadzenie analizy geotechnicznej pala zagłębionego w gruncie obciążonego siłą poziomą i pionową oraz momentem zginającym. Program jest powszechnie używany w Polsce do określania sił przekrojowych, przemieszczenia oraz zbrojenia pali fundamentowych. W obliczeniach uwzględniana jest sprężysto plastyczna współpraca pala z ośrodkiem gruntowym oraz wpływ sąsiednich pali na parametry gruntu.

Poniżej omówiono przykładową procedurę wyznaczania sił przekrojowych i zbrojenia pala prefabrykowanego wbitego w podłoże uwarstwione przy użyciu programu PaleKx.

W zakładce Podłoże w polu:

Alt

Tytuł obliczeń – wpisać opis fundamentu widoczny na wydrukach;

Rzędna terenu – wpisać dane w m n.p.m, np. 125m n.p.m.;

Uzupełnić tabelę Parametry podłoża gruntowego opisem kolejnych warstw gruntu;

1. Nr: numer kolejnej warstwy gruntu;

2. Nazwa gruntu: wybrać z rozwijalnej listy rodzaj gruntu, np. piasek średni

3. Z: wpisać głębokość spodu warstwy w metrach pod poziomem terenu, np. 10.5m;

4. ID/IL: wpisać stan gruntu, np. dla piasku średniego stopień zagęszczenia ID=0.55;

5. Geneza: geneza określana jest tylko dla gruntu spoistego (zgodnie z normą PN-81/B-03020), dla gruntu niespoistego wpisujemy „ - ”

Alt

 

Poniżej tabeli z opisem warstw gruntu należy określić:

6. Współczynniki materiałowe - możliwa jest modyfikacja domyślnych współczynników materiałowych dla kąta tarcia wewnętrznego gruntu, spójności gruntu oraz ciężaru objętościowego (zaleca się pozostawić domyślne współczynniki materiałowe jak w przykładzie);

7. Współczynniki globalne - możliwa jest modyfikacja domyślnych współczynników globalnych dla sztywności poziomej gruntu, reakcji granicznej gruntu oraz współczynnika odporu (zaleca się pozostawić domyślne współczynniki globalne jak w przykładzie);

8. Woda gruntowa - poziom względny wody gruntowej w metrach poniżej poziomu terenu, np. 2.15m p.p.t.

Alt

9. Parametry pala:
 a. Rodzaj pala: żelbetowy prefabrykowany
 b. Technologia wykonania: wbijany
 c. Wartość kąta tarcia gruntu o pobocznicę pala - możliwa jest modyfikacja domyślnych współczynników dla kąta tarcia gruntu spoistego i niespoistego o pobocznicę pala (zaleca się pozostawić domyślne współczynniki jak w przykładzie);
 d. Konstrukcja tymczasowa – opcję tą należy zaznaczyć w przypadku konstrukcji tymczasowej;
 e. Szerokość boku pala – należy podać wymiar przekroju poprzecznego pala, np. 0.25m;
 f. Długość pala – należy określić długość prefabrykatu od spodu zwieńczenia pala: np. 8.4m (prefabrykat o długości całkowitej 9.0m z rozkuciem 0.6m);
 g. Rzędna spodu zwieńczenia – należy podać rzędną spodu zwieńczenia w metrach pod poziomem terenu (w przykładzie przyjęto stopę fundamentową): np. 1.10m
 h. Beton – należy określić klasę betonu pala: np. C40/50, po czym program wyświetli wartość fck
 i. Stal – należy określić klasę stali zbrojeniowej: np. S500, po czym program wyświetli wartość fyk

Alt

Po naciśnięciu przycisku współczynniki materiałowe wyświetlane są współczynniki dla stali i betonu. Możliwa jest modyfikacja współczynników.

Alt

Po prawej stronie w zakładce oknie Podłoże widoczny jest wprowadzany w tabeli Parametry podłoża gruntowego profil: np. jedna warstwa z piasku średniego o stopniu zagęszczenia ID=0.55 zalegająca do 10.5m pod poziomem terenu.

Po uzupełnieniu zakładki Podłoże (po lewej stronie) należy przejść do kolejnej zakładki Fundament

Alt

W tabeli Parametry gruntu i pala wyświetlana jest tabela warstw gruntu wprowadzona uprzednio w zakładce Dane zawierająca domyślne parametry i współczynniki dla gruntu oraz pala w poszczególnych warstwach, takie jak:
• ciężar objętościowy gruntu suchego oraz z uwzględnieniem wyporu wody γ i γ
• kąt tarcia wewnętrznego gruntu Φ
• kąt tarcia gruntu o pobocznice pala δ
• spójność gruntu c
• moduł odkształcenia pierwotnego gruntu E0
• współczynnik technologii wykonywania pala Sn
• współczynnik wpływu obciążeń długotrwałych lub powtarzalnych φ

Alt

Znajdujący się poniżej schemat fundamentu palowego odwzorowuje układu pali w projektowanym fundamencie. W ramach definiowania fundamentu palowego należy określić:

10. Liczbę kolumn i liczbę rzędów pali w fundamencie: np. stopa fundamentowa składająca się z 4 szt. pali – tj. 2 kolumny i 2 rzędy pali

11. Rozstaw osiowy pomiędzy sąsiednimi kolumnami i rzędami pali: np. równy rozstaw osiowy pali wynoszący 1.20m

Kształt przekroju pala oraz współczynniki κ i n3 zależne od kształtu przekroju określane są automatycznie w oparciu o rodzaj pala. Na przykład dla żelbetowego pala prefabrykowanego o przekroju kwadratowym współczynnik κ =1.40 natomiast n3=1.00.

Alt

Po uzupełnieniu zakładki Fundament należy przejść do kolejnej zakładki Obliczenia

Alt

Następnie należy zdefiniować obciążenia działające na pojedynczy pal. Określamy wartości obliczeniowe obciążeń przyłożone do głowicy pala zgodnie z prezentowaną konwencją znaków:

12. Moment zginający: np. 0 kNm (przy złożeniu przegubowego schematu zamocowania pala w fundamencie)

13. Obciążenie poziome: np. 50 kN

14. Obciążenie pionowe: np. 200 kN

Alt

Po naciśnięciu przycisku współczynniki obciążeń wyświetlane są domyśle wartości współczynników obciążeń. Współczynniki te służą do wyznaczenia wartości charakterystycznej obciążeń wykorzystywanej w obliczeniach przemieszczenia pala.

Alt

Poniżej należy określić sposób obliczania sił przekrojowych w palu w odniesieniu do efektu uplastycznienia gruntu. Należy wybrać jedną z opcji:

15. Obliczenia z uwzględnieniem uplastycznienia gruntu – rzeczywista współpraca pala z podłożem

16. Obliczenia z pominięciem uplastycznienia gruntu
Zaleca się wykonywanie obliczeń sił przekrojowych z uwzględnieniem efektu uplastycznienia gruntu, które odwzorowują rzeczywistą współpracę pala z podłożem gruntowym – jest to domyśle ustawienie programu. Wówczas obliczenia wykonywane są iteracyjnie – tj. w poszczególnych węzłach (rozmieszczonych wzdłuż osi pala) dokonywana jest analiza porównawcza reakcji poziomej z granicznym odporem gruntu.

Alt

Kolejno należy określić zakres obliczeń zbrojenia pala. Zakres obliczeń może obejmować:

17. Obliczenia pełne – szczegółowe parametry zbrojenia

18. Obliczenia podstawowe – przekrój zbrojenia

Zaleca się wykonywanie pełnych obliczeń zbrojenia pala, które są domyślnym ustawieniem programu. Wówczas oprócz wykresu nośności konstrukcyjnej trzonu pala wraz z graniczną wartością momentu zginającego i siły normalnej obliczenia obejmują także szczegółowe wyniki dla zbrojenia oraz betonu (naprężenia i odkształcenia).

Alt

W zakresie parametrów geometrycznych zbrojenia należy określić:

19. Otulina zbrojenia: np. 40mm

20. Średnica strzemion (spirali): np. 6mm

21. Rozstaw prętów w narożach (prześwit pomiędzy prętami): np. 20mm

Alt

Ostatecznie wybieramy sposób wyznaczania przekroju zbrojenia. Należy wybrać jeden z następujących wariantów obliczeń:

22. Wyznacz automatycznie liczbę prętów – wówczas obliczenia zbrojenia przeprowadzane są wariantowo dla różnych średnic prętów zbrojeniowych (12, 16, 20, 25 i 32mm) i określana jest wymagana liczba prętów dla danej średnicy

23. Definiuj liczbę prętów – w wariancie tym użytkownik określa zarówno liczbę oraz średnicę prętów zbrojeniowych, dla których przeprowadzone zostaną obliczenia nośności konstrukcyjnej trzonu pala

Alt

Po uzupełnieniu danych w zakładacie Obliczenia należy nacisnąć przycisk „Wykonaj obliczenia” Program automatycznie przejdzie do zakładki Wyniki, w której

Alt

Na schemacie fundamentu prezentowane są wartości maksymalnego momentu zginającego na długości pala w zależności od kierunku działania obciążenia poziomego. W omawianym przykładzie, gdy obciążenie poziome działa „na zewnątrz fundamentu” maksymalny moment zginający wynosi 24.4kNm natomiast „do wewnątrz” fundamentu 25.6 kNm. Wynika to z różnej sztywności gruntu spowodowanej wzajemnym oddziaływaniem sąsiednich pali.

Alt

Poniżej znajduje się zestawienie obejmujące maksymalne i minimalne wartości momentu zginającego, siły poprzecznej w palu oraz przemieszczenia głowicy. Wyświetlany jest także informacja o rodzaju współpracy pala z gruntem.

Alt

Po prawej stronie od zakładki Wyniki widoczne są zakładki zawierające graficzną prezentacją przeprowadzonych obliczeń :

• Moment zginający
• Siła poprzeczna
• Przemieszczenie pala
• Przekrój pala

Prezentacja graficzna w powyższych zakładkach jest wersją skróconą. Po kliknięciu na poszczególne zakładki wyświetlana jest prezentacja graficzna w wersji szczegółowej – pełnoekranowej.

Alt Alt

Po kliknięciu na poszczególne zakładki wyświetlana jest szczegółowa prezentacja graficzna:

W zakładce Podłoże gruntowe prezentowane są parametry gruntu wraz z rozkładem modułu reakcji poziomej gruntu oraz rozkładem oporu granicznego gruntu:

Alt

Zakładka Wykresy sił przekrojowych przedstawia rozkład momentu zginającego, siły poprzecznej oraz przemieszczenia pala:

Alt

W zakładce Tabela sił przekrojowych zestawiono wyniki w poszczególnych węzłach rozmieszczonych wzdłuż osi pala. Stopień wykorzystania odporu gruntu prezentowany jest graficznie i odzwierciedla sposób współpracy pala z gruntem. W omawianym przykładzie reakcja gruntu na charakter sprężysty.

Alt

Zakładka Nośność przekroju zawiera wykres nośności konstrukcyjnej trzonu pala. Graniczny moment zginający dla pala ze zbrojeniem w postaci 4 prętów Ф 12mm wynosi 38.1 kNm. Na wykresie podano także graniczne siły osiowe: minimalna 55.2 kN oraz maksymalna 1691.8 kN.

Alt

Podsumowanie:

W omówionym przykładzie przeanalizowano nośność konstrukcyjną pala prefabrykowanego o przekroju 250x250mm, długości całkowitej Lc=9.0m i długości czynnej w gruncie Lg=8.4m pogrążonego w jednorodnej warstwie piasku średniego o stopniu zagęszczenia ID=0.55. Posadowienie analizowanej stopy fundamentowej stanowią 4 pale prefabrykowane w rozstawie osiowym 1.20m. Spód fundamentu przyjęto na głębokości 1.10m pod poziomem terenu. Przewidziano rozkucie głowicy pala na odcinku 0.6m i zakotwienie zbrojenia w zwieńczeniu. Obciążenie w głowicy pojedynczego pala wynosi odpowiednio: obciążenie poziome 50kN, obciążenie pionowe 200kN.

Wyznaczony maksymalny moment zginający w palu wynosi Mmax=25.6kNm, maksymalna siła poprzeczna Tmax=47.3kN natomiast przemieszczenie głowicy pala δmax=3.4mm. Graniczny moment zginający dla pala prefabrykowanego ze zbrojeniem w postaci 4 prętów Ф 12mm wynosi Mult=38.1kNm przy osiowej sile ściskającej 200kN.

 

Zostaw komentarz

SZUKAJ

BAZA WIEDZY

BĄDŹ NA BIEŻĄCO

Zapisz się do naszego newslettera, zdobywaj wiedzę i umiejętności

TAGI