Meyer Z, Chruściewicz S - Ocena zmian projektowych warunków posadowienia sztywnego.pdf - Fundamenty(1) - s.o.n.y

hp://geotechnika.zut.edu.pl/o_nas/publikacje/pub_zm/Oz_upp_wkk_2003.htm

[ Wykaz publikacji ]

Awarie Budowlane 2003

prof. dr hab. inż. Zygmunt Meyer

mgr inż. Sebasan Chruściewicz

Politechnika Szczecińska

Katedra Geotechniki

OCENA ZMIAN PROJEKTOWYCH WARUNKÓW POSADOWIENIA SZTYWNEGO USTROJU PŁYTOWO‐

PALOWEGO WSPIERAJĄCEGO KONSTRUKCJĘ KOMINA

ESTIMATION OF PROJECT CONDITIONS OF THE FOUNDATION OF STIFF PILED RAFT SYSTEM SUPPORTING

CONSTRUCTION OF THE CHIMNEY

Streszczenie

Przedmiotem pracy jest analiza nośności wykonanych pali. Pierwotny projekt posadowienia komina zakładał

wykonanie pali CFA. Po wykonaniu próbnych obciążeń stwierdzono, że pale te mają mniejszą nośność niż

projektowano. Zalecono więc wykonanie dodatkowych pali TUBEX. Autorzy przeprowadzili analizę osiadania

sztywnego ustroju płytowo‐palowego podtrzymującego konstrukcję komina. Model zaprezentowany we

wcześniejszych pracach[1,2,3,4], zakłada obliczanie naprężeń w przestrzeni gruntu z uwzględnieniem wskaźnika

koncentracji κ Fröhlicha oraz niejednorodności gruntu rodzimego i zasypki pod płytą. Przeprowadzona analiza pod

kątem określenia wysiłków w palach jak i osiadania całkowitego ustroju wskazuje, że wysiłki w palach w grupie są

znacznie mniejsze niż udźwig pojedynczego pala przy tym samym osiadaniu. Przeprowadzone obliczenia osiadania

proponowaną metodą mają bardzo dużą zgodność z wynikami z pomiarów geodezyjnych.

Abstract

The object of work is to analyse the carrying capacity of made piles . The orginal project concerning the foundaons

of a chimney assumed realizaon of CFA piles. Aer the realizaon of the piles loading test it was a = rmed, that the

piles have smaller carrying capacity then the one stated in the project. It was recommended to made addional

TUBEX piles. The authors carried the analysis of the selement of s A piled ra system supporng the construcon of

the chimney. The model which had been presented in earlier works[1,2,3,4] takes into accound tensions founds in

space of soil with regard of coe = cient of concentraon κ Fröhlich tensions as well as inhomogeneies of nave soil

and back B ll under the ra. The analysis aiming at esmaon of e A ors in the piles as well as the selement of the

whole system shows that the e A ors in the group piles are much lower then depression liing copacity of a single pile

provided that they have the same selement. The calculaon of the selement with the proposed method

compable with the geodesic measurements results.

1. Wstęp

Tematem opracowania jest fundament pod komin zlokalizowany na terenie zespołu elektrowni „DOLNA ODRA” S.A. w

Nowym Czarnowie. Na podstawie przeprowadzonej analizy nośności pali wierconych CFA stwierdzono, że istnieje

uzasadniona obawa wyboczenia zagłębionego zbrojenia pala i pęknięcia dolnej betonowej części przy podstawie

hp://geotechnika.zut.edu.pl/o_nas/publikacje/pub_zm/Oz_upp_wkk_2003.htm

pala. Na podstawie wykonanych próbnych obciążeń stwierdzono, iż istniejące pale CFA mają mniejszą nośność niż

projektowano. Po przeprowadzeniu dodatkowych badań terenowych stwierdzono, iż w podłożu gruntowym poniżej

16 m od poziomu terenu znajdują się grunty luźnie i średnio zagęszczone o szacunkowym współczynniku zagęszczenia

I D w granicach 0.4 do 0.3. Taki stan powoduje, że zaprojektowane wielkośrednicowe pale wiercone typu CFA

przenoszą obciążenia głównie poprzez pobocznicę przy minimalnym udziale stopy pala. Oznacza to, że schemat

styczny pracy pala uległ zmianie na pal zawieszony. Na podstawie wniosków z wykonanej ekspertyzy stwierdzono, że

należy zaprojektować posadowienie komina ze wzmocnieniem podłoża gruntowego w sposób umożliwiający

bezpieczne i pewne przeniesienie obciążeń poprzez wykonanie:

dodatkowych pali typu TUBEX z wykorzystaniem iniekcji pobocznicy poszczególnych pali wraz z ich podstawami

zapewniających zagęszczenie podłoża gruntowego,

całkowicie odmiennego posadowienia komina z iniekcją wzmacniającą podłoże gruntowe; wykonane

wielkośrednicowe pale wiercone CFA należy potraktować jedynie jako wzmocnienie podłoża gruntowego,

zwiększenie sztywności fundamentu komina wraz z powiększeniem jego powierzchni podstawy, z

zastosowaniem dodatkowych skośnych wielkośrednicowych sztywnych pali wierconych, umieszczonych po

zewnętrznym obrysie fundamentu.

Na podstawie wykonanej opinii geotechnicznej podłoże gruntowe komina zbudowane jest z plejstoceńskich i młodo

plejstoceńskich osadów rzecznych, generalnie piasków średnich, podrzędnie z pospółek. Te niespoiste grunty

charakteryzują się bardzo zróżnicowanym stopniem zagęszczenia, wobec czego uwzględniając także niejednorodne

uziarnienie wydzielono w nich VI warstw geotechnicznych.

warstwa I – piaski średnie, wilgotne i nawodnione, luźne o charakterystycznej wartości stopnia zagęszczenia

I D =0,26; są to grunty słabonośne;

warstwa II – piaski średnie, wilgotne i nawodnione, średniozagęszczone, o charakterystycznej wartości stopnia

zagęszczenia I D =0,45; są to grunty o ograniczonej nośności dla posadowienia pośredniego;

warstwa III – piaski średnie, wilgotne i nawodnione, średniozagęszczone o charakterystycznej wartości stopnia

zagęszczenia I D =0,61;

warstwa IV – piaski średnie, nawodnione, bardzo zagęszczone o uogólnionej wartości stopnia zagęszczenia

I D =0,90;

warstwa V – pospółki nawodnione, średnio zagęszczone o uogólnionej wartości stopnia zagęszczenia I D =0,4;

warstwa VI – pospółki nawodnione, zagęszczone o uogólnionej wartości stopnia zagęszczenia I D =0,8;

hp://geotechnika.zut.edu.pl/o_nas/publikacje/pub_zm/Oz_upp_wkk_2003.htm

Rys 2. Przekrój geotechniczny.

Tablica 1. Parametry geotechniczne.

Edmoetryczny

moduł

ściśliwości

pierwotnej

M o [kPa]

Wartość

oporu gruntu

Moduł

odkształcenia

pierwotnego

E o [kPa]

Gęstość

objętościowa

r [tm ‐3 ]

Stopień

zagęszczenia

I D

Wilgotność

naturalna

W n [%]

Kąt tarcia

wewnętrznego

f u [°]

Symbol gruntu

PN‐86/B‐02482

warstwy

geote‐

chnicznej

[kPa]

1.80/1.95

31.5

0.26

16/25

0.9

61600

51600

0.77

1.62/176

28.4

30.8

1.83/1.97

32.7

2700

0.45

15/23

0.9

86700

73200

0.9

1.65/1.77

29.4

2430

49.5

1.87/2.03

33.7

3300

III

0.61

13/21

0.9

114200

96200

0.9

1.68/1.83

30.3

2970

62.1

2.05

35.5

5200

115

0.9

178700

149100

0.9

1.84

31.9

4680

103.5

2.05

37.7

3400

0.4

0.9

133400

120200

0.9

1.84

33.9

3060

hp://geotechnika.zut.edu.pl/o_nas/publikacje/pub_zm/Oz_upp_wkk_2003.htm

2.10

40.6

6200

132

0.8

0.9

219700

197100

0.9

1.89

36.6

5580

118.8

2. Opis modelu matematycznego.

W pracy założono, że obciążenia zewnętrzne działają osiowo i wywołują odpór gruntu pod płytą oraz nacisk na pale i

dalej reakcje podłoża na ostrza pali. Siły te wywołują stan naprężeń i odkształceń w gruncie.

Celem pracy jest określenie rozkładu odporu gruntu R i pod powierzchnią sztywnej płyty oraz udźwigów pali U i przy

założeniu, że układ płyta‐pale jest sztywny i osiadanie płyty oraz ostrzy pali jest takie same. Założono, że płyta

obciążona jest obciążeniem zewnętrznym równomiernie rozłożonym na powierzchni. Analizę rozkładu naprężeń w

gruncie przyjęto według wcześniejszych prac autorów [3]. W celu uproszczenia analizy autorzy przyjęli, że nośność pala

wynika jedynie z nośności podstawy pala. Przypadek wpływu tarcia o pobocznicę na osiadanie ustroju przedstawiono

w poprzednich pracach [4]. W obliczeniach osiadania uwzględniono jedynie pionową składową naprężeń w gruncie

(metoda jednoosiowego osiadania). Jako warunek brzegowy przyjęto, że naprężenia krawędziowe płyty są zadane i

mogą być przyjmowane dowolnie ( na przykład zero ).

Wzory na osiadanie pali od obciążenia sąsiednimi palami otrzymano na podstawie wzorów Boussinesqa przez

odpowiednie całkowanie rozkładu naprężeń [1].

W pracy przyjęto następujące założenia dotyczące konstrukcji i podłoża :

‐ płyta z palami tworzy sztywną konstrukcję,

‐ podłoże jest jednorodne i sprężyste o uśrednionych parametrach gruntowych. Metoda pozwala

uwzględnić rozluźnienie gruntu bezpośrednio pod płytą, jeżeli wykonano zasypkę,

‐ model pozwala na uwzględnienie w analizie naprężeń w gruncie rodzaju gruntu poprzez

wprowadzenie współczynnika koncentracji naprężeń k Fröhlicha.

Dla tak przyjętych założeń można napisać układ równań opisujący całkowite osiadanie w poszczególnych pro B lach.

Ostatnim, zamykającym równaniem jest suma sił pionowych działających na konstrukcję.

hp://geotechnika.zut.edu.pl/o_nas/publikacje/pub_zm/Oz_upp_wkk_2003.htm

W celu uwzględnienia niejednorodności modułów ściśliwości gruntu pod płytą, wprowadzono do układu równań

współczynnik M. Pozwala on na uwzględnienie różnicy modułów ściśliwości gruntu przy obliczaniu osiadania gruntu

w pionach obliczeniowych. Współczynnik M reprezentuje zredukowany moduł ściśliwości gruntu. W pracy nośność

poszczególnych pali zestawiono z nośnością teoretyczną, to znaczy z udźwigiem pojedynczego pala wynikającym z

osiadania.

3. Obliczenia numeryczne.

3.1. Schemat konstrukcji przyjęty do obliczeń.

Komin żelbetowy o wysokości 170 m posadowiony jest na fundamencie pierścieniowym, pokazanym na rys 2. o

grubości 2.65m. Zewnętrzna średnica pierścienia wynosi 22m, a wewnętrzna 8m. Fundament ten wsparty jest na 75

palach TUBEX długości 16.3m i średnicy buta 0.56m i średnicy rury 0.406 m. Pale rozłożone są na czterech okręgach.

Meyer Z, Chruściewicz S - Ocena zmian projektowych warunków posadowienia sztywnego.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: