+ All Categories
Home > Documents > Dimensionarea Fundatiei Indirecte A Unei Infrastructuri De Pod

Dimensionarea Fundatiei Indirecte A Unei Infrastructuri De Pod

Date post: 10-Jul-2015
Category:
Upload: badulescu-gabriel
View: 215 times
Download: 3 times
Share this document with a friend

of 18

Transcript

Sa se dimensioneze fundatia indirecta a unei infrastructuri de pod. Se dau urmatoarele date:

stratificatia terenului conform fisei forajului din figura 1 (se precizeaza caracteristicile fizico mecanice ale terenului de fundare stratelor determinate prin ncercari de laborator), tipul pilotilor utilizati piloti forati (piloti flotanti - de dislocuire) de diametru mare, Benotto, d=1.08m, Mcap = 1000kNm (momentul capabil al sectiunii de beton a pilotului), piloti ncastrati n radier, naltimea radierului 1.50m; cota fundare radier 2.10m fata de cota terenului natural, actiunile de calcul n planul talpii radierului: Nf = 11050 kN, Hf = 1050 kN, Mf = 2050 kNm.

Figura 1

Proiectul cuprinde: I. PIESE SCRISE:

1. Calculul capacitatii portante a pilotului flotant izolat la forte axiale, 2. Calculul capacitatii portante a pilotului flotant izolat la forte orizontale, 3. Determinarea numarului de piloti necesari fundarii indirecte a infrastructurii de pod, 4. Calculul capacitatii portante a pilotului n grup, 5. Determinarea eforturilor sectionale la ncastrarea n radier pentru fiecare pilot si verificarea acestora, 6. Calculul tasarii grupului de piloti folosind metoda tasarilor stratelor elementare (calculul la deformatii al fundatiilor pe pilo 919e421j 55;i). 7. Armarea radierului. II. PIESE DESENATE:

Vedere n plan si sectiune transversala pentru fundatia pe piloti forati de diametru mare. Armare radier si detalii de armare pentru zona de legatura ntre radier si piloti.

REZOLVAREStabilirea valorii lungimii conventionale de ncastrare l0 - adncimea de ncastrare a pilotilor n stratul portant este l0 = f(tipul pamntului, diametrul pilotului); Conform tabelului 1 si tinnd cont de datele din fisa forajului (stratul 5 este stratul de ncastrare conform fisei forajului) se determina .

Tabelul 1

Denumirea pamntuluiNisipuri afnate si pamnturi coezive avnd IC < 0.5 Nisipuri de ndesare medie si pamnturi coezive avnd 0.5 < IC < 0.75 Nisipuri si pietrisuri ndesate, pamnturi coezive avnd 0.75 < IC < 1.0 Pamnturi coezive tari avnd IC = 1

l0 4d 3d 2d 1.5d

Estimarea capacitatii portante a pilotilor solicitati axial piloti flotanti executati pe loc Conform STAS 2561/3-90 n fazele preliminare de proiectare, capacitatea portanta a pilotilor pentru toate tipurile de constructii se poate determina cu ajutorul urmatoarei formule empirice de calcul:

(1)

n care: k este un coeficient egal cu 0.70, m3 si m4 sunt coeficienti ai conditiilor de lucru dati n tabelele 2 si 3 n functie de tipul pamntului, tehnologia de betonare si de executie a pilotului; se determina m3 = 1.0 si respectiv m4 = 1.0,

Tabelul 2 Tehnologia de betonare a pilotului

Betonare n uscat Betonare sub apa: - cu injectie la baza - fara injectie la baza Betonare sub noroi: - cu injectie la baza - fara injectie la baza Tabelul 3

Categoria pamntului de la baza pilotului coeziva necoeziva m3 1.0 1.0 0.9 1.0 0.8 0.8 0.6 0.9 0.9 0.8

Categoria pamntului de la baza pilotului coeziva necoeziva m4 Pilot cu mantaua introdusa prin batere si betonul 1.0 1.0 compactat prin batere Pilot cu mantaua introdusa prin vibrare si 0.7 0.6 betonul compactat prin vibrare(n extragerea coloanei) Pilot forat n uscat si netubat 0.6 0.7 Pilot forat sub noroi 0.5 0.6 Pilot forat cu tubaj recuperabil 0.6 0.7 Pilot forat cu tubaj nerecuperabil 0.6 0.8

Tehnologia de executie a pilotului

A este aria sectiunii transversale a pilotilor; U este perimetrul sectiunii transversale a pilotilor:

, ,

Rn este rezistenta normata a pammtului sub nivelul vrfului pilotului; OBSEVAIE: Rn se mai noteaza si cu pv n normativele romnesti n vigoare; pentru cazul analizat (piloti de dislocuire care reazema cu baza pe straturi necoezive) Rn se calculeaza cu relatia: unde:

este un coeficient ce depinde de valoarea gradului de ndesare ID al pamntului de la baza pilotului, coeficient dat n tabelul 4; = 0.4, este valoarea de calcul a greutatii volumice a pamntului de sub baza pilotului n kN/m3, ,

db este diametrul pilotului la nivelul bazei, n m; db = 1.08m, 1 este valoarea medie ponderata prin grosimile straturilor, a valorilor de calcul ale greutatilor volumice ale straturilor strabatute de pilot, n

kN/m3; ;

,

Dc este fisa de calcul a pilotului, n m, care se stabileste astfel:

Daca D db se considera Dc = db, Daca D < db se considera Dc = D, unde D este fisa reala a pilotului (adncimea la care se gaseste baza pilotului, masurata de la nivelul terenului natural sau pentru infrastructura podurilor de la nivelul fundului albiei tinnd seama de adncimea de afuiere), n m, iar este un coeficient functie de gradul de ndesare al pamntului de la baza pilotului (tabelul 4); n cazul analizat = 15, D = 15.5m, db = 1.08m, db = 16.2m deci Dc = 16.2m, OBSERVAIE: Cand deasupra stratului de pamnt n care patrunde baza pilotului se afla un strat de umplutura recenta, necompactata sau de pamnt coeziv plastic moale sau plastic curgator, sau un strat de turba, drept fisa D se considera doar adncimea pe care patrunde pilotul n stratul portant iar la expresia lui Rn se adauga termenul g2h n care g2 este valoarea de calcul a greutatii volumice a stratului slab, n kN/m3 iar h este grosimea stratului slab n m,

N si Nq sunt factori de capacitate portanta, dati n tabelul 5, n functie de valoarea de calcul a unghiului de frecare interioara al stratului de la baza pilotului; valorile acestor factori sunt date n tabelul 6; N = 29.5 si Nq = 54.75; n baza datelor obtinute se determina:

Tabelul 4

Valoarea gradului de ndesare ID0.000.33

0.5

10

0.340.66 0.671.00 Tabelul 5

0.4 0.3 26 9.5 18.6 28 12.6 24.8 30 17.3 32.8 32 24.4 45.5 34 34.6 64.0 36 48.6 87.6

15 20 38 71.3 127.0 40 108.0 185.0

()N Nq

reprezinta capacitatea portanta preluata prin frecare pe manta, unde: fI reprezinta rezistenta conventionala pe suprafata laterala a pilotului pentru stratul de calcul i n kPa; valorile pentru rezistenta conventionala sunt date n tabelul 6, lI reprezinta lungimea pilotului n contact cu stratul I, n m, ,

Pentru cazul analizat Ca urmare capacitatea portanta la forte axile are valoarea:

Tabelul 6 Adncimeamedie stratului (m) 1 2 3 4 5 7 10 15 20 25 30 35

Pamnturi necoezive mari si fine prafoase a medii fi (kPa) 35 42 48 53 56 60 65 72 79 86 93 100 23 30 35 38 40 43 46 51 56 61 66 70 15 20 25 27 29 32 34 38 41 44 47 50

Pamnturi coezive cu IC: 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4

0.3

35 42 48 53 56 60 65 72 79 86 93 100

23 30 35 38 40 43 46 51 56 61 66 71

15 20 25 27 29 32 34 38 41 44 47 50

12 17 20 22 24 25 26 28 30 32 34 36

5 7 8 9 10 11 12 14 16 18 20 22

2 3 4 5 6 7 8 10 12 -

OBSERVAII:

Valorile f se adopta, pentru adncimile medii, corespunzatoare distantei de la mijlocul stratului i pna la suprafata terenului; adncimea de nfigere se masoara de la nivelul terenului natural pna la vrful pilotului cnd umplutura sau decaparile nu depasesc 3m; cnd umpluturile sau decaparile sunt mai mari de 3m adncimea de nfigere se masoara de la un nivel superior respectiv inferior cu 3m nivelului terenului natural (figura 2); n cazul unor straturi cu grosimi mai mari de 2 m, determinarea valorilor f se face prin mpartirea n orizonturi de maxim 2 m, Pentru valori intermediare ale adncimilor sau consistentei valorile f se obtin prin interpolare liniara, Daca n limitele lungimii pilotului exista o intercalatie de pamnt puternic compresibil, de consistenta redusa (turba, ml, namol etc.) de cel putin 30 cm grosime, iar suprafata terenului urmeaza a fi ncarcata (n urma sistematizarii sau din alte cauze) valorile f pentru stratul puternic compresibil si pentru cele de deasupra lui se determina astfel:

cnd suprancarcarea este pna la 30kPa, pentru toate straturile situate pna la limita inferioara a stratului puternic compresibil (inclusiv umpluturile) se ia f = 0; cand suprancarcarea este cuprinsa ntre 30 si 80kPa, pentru straturile situate deasupra stratului foarte compresibil(inclusiv umpluturile) se ia f din tabel multiplicat cu 0.4 si cu semn negativ, iar pentru stratul puternic compresibil f = -5kPa; cnd suprancarcarea este mai mare de 80 kPa, pentru straturile situate deasupra stratului foarte compresibil se ia f din tabel cu semn negativ, iar pentru stratul puternic compresibil se ia f = -5 kPa;

Daca pilotul strabate umpluturi recente, straturi argiloase n curs de consolidare sau straturi macroporice sensibile la umezire, cu grosimi mai mari de 5 m, valorile f se iau din tabel cu semn negativ.

Figura 2

Calculul capacitatii portante a unui pilot solicitat la ncarcari orizontaleCapacitatea portanta la ncarcari orizontale a pilotilor verticali n radiere joase se poate stabilin mod aproximativ, cu ajutorul valorii lungimii convenntionale de ncastrare l0, masurata ncepand de la talpa radierului (figura 2), valoarea data n tabelul 1 n functie de categoria pamntului de sub radier si de diametrul pilotului, cunoscndu-se momentul ncovoietor capabil (Mcap) al sectiunii pilotului. Lungimea conventionala de ncastrare l0 reprezinta lungimea unei console la care momentul ncovoietor dencastrare sub ncarcare orizontala este acelasi cu momentul maxim care se dezvolta n pilot. Forta critica orizontala Rcr or a unui pilot vertical cu radier jos se determina cu relatiile: - n cazul pilotului considerat ncastrat n radier:

(2) n cazul fundatiilor pe piloti supusi la solicitari axiale de smulgere sau la forte orizontale mari care impun preluarea acestora prin piloti considerati ncastrati n radier, pilotii trebuie sa patrunda n radier cu capetele intacte pe o lungime de 15 cm, iar armaturile longitudinale ale pilotilor trebuie sa se nglobeze n radier pe o lungime determinataprin calcul, dar nu mai putin de 40 de ori diametrul barelor cu sectiune constanta sau de 20 de ori diametrul barelor cu profil periodic. -n cazul pilotului considerat articulat n radier:

(3) n cazul fundatiilor pe piloti supusi la solicitari axiale de compresiune si la forte orizontale reduse, care pot fi preluate de pilotii considerati articulati n radier, pilotii trebuie sa patrunda n radier cu capetele intacte pe o lungime de 5 cm, iar armaturile longitudinale ale pilotilor sa se nglobeze n radier pe minimum 25 cm.

Pentru cazul analizat Capacitatea portanta la ncarcari orizontale a pilotului vertical se determina cu relatia: (kN) (4) n care k = m = 0.7.

OBSERVAII: 1. 2. Relatiile 2, 3 si 4 pot fi utilizate n cazul cnd fisa pilotului D>5l0, n cazul unei stratificatii neomogene, l0 se stabileste ca medie ponderata (prin grosimile straturilor) ale valorilor corespunzatoare straturilor ntlnite pe o adncime egala cu 1.5l0, n care l0 reprezinta valoarea corespunzatoare stratului de la suprafata.

Pentru cazul analizat

Capacitatea portanta a unui pilot solicitat la compresiune, care lucreaza n grup (7) n care R-capacitatea portanta a pilotului izolat, n kN, mu este un coeficient al conditiilor de lucru al pilotilor n grup (coeficient de utilizare) care pentru piloti purtatori pe vrf si n cazul fundatiilor cu radierngropat si piloti forati este egal cu 1.0; la fundatii cu radier nalt si piloti flotanti, mu se stabileste conform tabelului 7, exceptnd cazul pilotilor de ndesare avnd fisa integral cuprinsa n pamnturi necoezive, pentru care mu=1.

Tabelul 7 r/r0 2 mu 1.00unde:

1.8 0.95

1.6 0.9

1.4 0.85

1.2 0.8

1.0 0.7

0.8 0.6

r este distanta minima ntre fetele alaturate(lumina) ale pilotilor nvecinati (figura 3), n metri, r0 este raza de influenta a pilotului izolat, n planul vrfului, n metri:

li este grosimea stratului i prin care trece pilotul, n metri: i este valoarea de calcul a unghiului de frecare interioara al stratului i. OBSERVAII: 1. Valorile subunitare din tabelul 7 pot fi sporite pna la maximum mu = 1, n cazul n care tasarea probabila calculata a fundatiei ramne n limitele admisibile pentru constructia respectiva, n straturile n care se considera frecarea negativa pe suprafata laterala a pilotului se ia = 0.

2.

Figura 3

Calculul capacitatii portante a unui pilot solicitat la smulgereConform STAS 2561/3-90 n fazele preliminare de proiectare, capacitatea portanta a pilotilor pentru toate tipurile de constructii se poate determina cu ajutorul unor formule empirice de calcul. La constructiile obisnuite (ncadrate conform 10100/0-75 n clasele de importanta II, IV si V) se admite ca si n faza finala de proiectare determinarea capacitatii portante a unui pilot solicitat la smulgere sa se faca cu ajutorul formulei:

(3) n care k, U, li conform formulei de determinafre a capacitatii portante la forte axiale, fi-conform tabelului 6, care n toate situatiile se ia cu valoare pozitiva, m este un coeficient al conditiilor de lucru egal cu m2 (tabelul 8) pentru piloti prefabricati, respectiv egal cu m4 pentru piloti executati pe loc.

Tabelul 8 Modul de executie a pilotului m2 Piloti batuti 1.0 Piloti introdusi cu subspalare la pamnturi nisipoase, cu conditia baterii pe 0.6 ultimul metru farasubspalare

Piloti introdusi prin vibrare, n pamnturi: a) a) nisipoase saturate, de ndesare medie: mijlocii si mari fine prafoase b) argiloase cu indicele de consistenta 0.51

1.0 1.0 1.0

0.9 0.9 0.9

1

Alcatuirea grupei de piloti

Determinarea numarului de piloti

, dar nu mai putin de 4 piloti. Nf reprezinta actiunea verticala de calcul iar Rg reprezinta capacitatea portanta a unui pilot solicitat la compresiune, pilot care lucreaza n grup. Numarul de piloti ales trebuie sa fie acoperitor si din punct de vedere al actiunii de calcul orizontale Hf n sensul ca trebuie ndeplinita conditiaAsezarea pilotilor sub radier (elemente constructive)

.

Distanta minima ntre axele pilotilor este data n tabelul 9, n m. Din cele doua valori indicate se va alege distanta cea mai mare.

Tabelul 9 Tipul de pilotiPiloti de ndesareToate tipurile de piloti cu bulb

Distante minime ntre piloti, n m n planul radierului n planul vrfurilor 3d 1.5d 1.5d sau d+1 1.6db

OBSERVAIE: d este diametrul sectiunii circulare sau dimensiunea maxima a sectiunii dreptunghiulare iar db este diametrul bulbului. Repartizarea pilotilor sub radierul fundatiei se face n rnduri paralele sau radial, unii n dreptul celor vecini, sau n sah, respectnd distantele minime dintre piloti.

Distanta minima ntre fata exterioara a pilotilor marginali si extremitatea radierului trebuie sa fie de minimum 1d, dar nu mai mica de 25 cm. Predimensionare radier Repartiznd pilotii conform punctului anterior obtinem lungimea L si latimea B a radierului. Se considera cunoscute dimensiunile stlpului acestea fiind l0 = 60cm iar b0 = 40cm. H=0.3L, H1=(1/3..1/2)H (figura 4). naltimea radierului nu va fi mai mica de 30 cm iar clasa betonului trebuie sa fie minim Bc10.

Figura 4

Calculul eforturilor n pilotii fundatieiLa calculul fundatiilor pe piloti se considera ca ncarcarile de la constructie se transmit terenului prin intermediul pilotilor. Efortul ntr-un pilot al unei fundatii cu radier jos si piloti verticali, solicitata la ncarcari verticale si momente, se poate calcula cu relatia:

(kN) (8) n care: Nf este efortul vertical de calcul, n kN,

Mx si My sunt momentele de calcul, fata de axele principale ale grupului de piloti, n kNm, xi si yI sunt distantele de la axa pilotului i din grup, la axele principale ale grupului de piloti, n metri, x si y sunt distantele de la axa pilotului considerat, la axele principale ale grupului de piloti, n metri, np este numarul pilotilor n grup, Gp este greutatea pilotului, tinnd seama de variabilitatea geometriei pilotului si a greutatii specifice a materialului constituent, precum si de efectul de submersare al apei subterane, n kN, N, Mx si My se iau cu valorile rezultate din ncarcarile din grupa speciala. Conditiile care trebuie ndeplinite sunt: Smax Rg verificarea pilotilor la compresiune, Smin Rsm verificarea pilotilor la smulgere.

Verificarea la forte orizontale a fundatieiLa radiere joase pe piloti, solicitate la ncarcari orizontale, se verifica conditia: (kN) n care: Htot este componenta orizontala a efortului total de calcul care actioneaza asupra radierului, Hin este suma tuturor componentelor orizontale ale eforturilor axiale care actioneaza n pilotii nclinati, n kN, Ror este capacitatea portanta a pilotilor verticali la solicitari orizontale, N este numarul pilotilor verticali, M este un coeficient al conditiilor de lucru egal cu 0.9.

Verificarea la strapungere a radieruluiSTAS 10107/0-90 prescrie pentru forta capabila la strapungere centrica a dalelor fara armatura de forfecare relatia:

(kN) n care:

(9)

Pcr este perimetrul teoretic al suprafetei de forfecare situat la distanta h0/2 la exteriorul zonei ncarcate, h0 este naltimea utila a sectiunii de beton, Rt este rezistenta la ntindere a betonului din corpul radierului. Conform figurii 5, pcr=2a+2b, iar h0=h0*. Conditia care suma

trebuie ndeplinita devine n care reprezinta fortelor axiale din pilotii grupului a caror axa este situata n afara perimetrului critic.

Figura 5

Armarea radierului

Armarea radierului se face conform STAS 10107/0-90. n figura 6, sectiunea 1-1 reprezinta sectiunea fata de care se calculeaza momentul Mx (Aa x) , iar sectiunea 2-2 sectiunea fata de care se calculeaza My (Aa y). Determinarea ariei de armatura Aa x (figurile 6 si 7) Pentru sensul actiunilor exterioare ca n figura 7, se calculeaza momentul tuturor fortelor axiale din piloti fata de linia punctata (forte din pilotii situati la dreapta liniei punctate). Aria de armatura Aa x va rezulta din relatia:

n care h0 = H - a (a este acoperirea cu beton a armaturii; a = 10cm) iar R a este rezistenta de calcul a armaturii (PC52 sau OB37). Determinarea ariei de armatura Aa y (figurile 6 si 8) Calculul se face analog ca n cazul determinarii ariei Aa x.

Figura 6

Figura 7

Figura 8


Recommended