Doc. Dr. Sc. Mensur Mulabdić, dipl inž. građ. GF OSIJEK 2004. TEMELJENJE

PREDAVANJE

TEMELJENJE NA PILOTIMA

� PROBLEM I PRIMJENA PILOTA

� VRSTE PILOTA

� NOSIVOST PILOTA

� SLIJEGANJE PILOTA

� DJELOVANJE HORIZONTALNOG

OPTEREĆENJA

� KONTROLA I ISPITIVANJA

� PILOTI U GRUPI

� NOSIVOST

� SLIJEGANJE

EC 7 – PILOTI

EC7 regulira provjeru nosivosti pilota putem faktora nosivosti za ukupnu otpornost pilota tako da se

nosivost pilota izračunata sa parametrima tla dijeli s nekim faktorom sigurnsti. Ne predviđa se uporaba faktora

sigurnosti za parametre tla, kao kod plitkog temeljenja. Također, vrlo je važno da se projektranje pilota oslanja na

rezultate pokusa ispitivanja nosivosti pilota in situ. Djelovanja za koja treba provjereiti pilote su opterećenja i

pomaci, kao vrlo važan aspekt dimenzioniranja pilota.

Dozvoljeno je da se projektiranje pilota temelji na slijedećim modelima proračuna:

• pokusu statičke nosivosti, za koje treba pokazati da su sukladna vrijednostima po numeričkom proračunu i

iskustvu

• empirijskom i analitičkom proračunu koji su potvrđeni u pokusima statičkog opterećenja za slične uvjete

• dinamičko ispitivanje pilota, koje je potvrđeno u pokusima statičkog opterećenja za slične uvjete

Za pilote pod tlačnim opterećenjem potrebno je provjeriti slijedeća granična stanja:

• gr. stanje za opći problem sloma zbog nestabilnosti

• gr. stanje nosivosti temelja na pilotu

• gr. stanje sloma ili ozbiljnih oštećenja građevine usljed deformacije temelja na pilotima

• stanje funkcionalnosti građevine usljed pomaka pilota

Nosivost pilota u grupi provjerava se za slom pojedinačnog pilota i za grupu pilota. Grupa pilota može se tretirati kao

veliki pilot.

Nosivost pilota određena na temelju karakterističnih vrijednosti parametara čvrstoće tla umanjuje se za faktor

FS=1,5.

DUBOKI TEMELJI

• KESONI

• BUNARI

PILOTI

Kada?

• mala nosivost tla pri površini

• velika slijeganja

Kakvi mogu biti?

a) materijali:

• drveni

• metalni

• betonski

• šljunčani

b) način izvedbe:

• bušeni

• zabijani

• izvedeni betoniranjem na mjestu

c) prema djelovanju:

• pojedinačni

• u grupi

d) prema načinu prijenosa opterećenja (funkciji)

NOSIVOST POJEDINAČNOG PILOTA

wQQQ fvfpf −+=

w – težina pilota; zanemariva osim za velike betonske pilote

NOSIVOST NA PLAŠTU

( ) ( ) ϕστ tgc zvz ⋅′+′=

( ) →⋅= zfp k ττ ∫ ⋅⋅⋅=D

fpp dzBQ0

πτ

1<k dB =

δγατ tgDKc sfp ⋅⋅⋅+′⋅= ; (Meyerhof 1951., 1961.)

1<α (prosječno = 0,5)

07,0 KK S ⋅= ( 0K -uz bazu)

δγτ tgDKcfp ⋅⋅⋅⋅+⋅= 07,05,0

5,00 =K S,G

0,10 =K C,M

ϕδ tg⋅=3

2

NEDRENIRANO STANJE – zabijeni piloti

( )ufp cf=τ uc - ovisi o dubini

- uzmi srednju vrijednost ( )uufp cca ⋅=⋅= 5,0;τ 0,13,0 −=a (faktor adhezije)

ovisi o: -vrsti tla -uslojenosti tla (odnos dubine mekog i tvrdog tla prema D)

∫ ⋅=D

fpfp dzQ0

τ

NOSIVOST NA VRHU PILOTA

Analogno izrazu za nosivost tla ispod plitkog temelja:

qvcv NNBNcq ⋅′+⋅⋅′⋅+⋅= σγ γ5,0 (1)

(Neki uzimaju umjesto )0 DKv ⋅⋅→′ γσ

B – promjer pilota

D – dubinavrha pilota

Ako se uzmu utjecaji krutosti tla, dubine i oblika:

qqqqvccccv dsNrdsNBrdsNcq γσγ γγγγ ⋅⋅⋅⋅′+⋅⋅⋅⋅′⋅⋅+⋅⋅⋅⋅= 5,0 (2)

(Kullhawy Efall, 1983.)

qc NNN ,, γ - faktori nosivosti (Meyerhof), ovisni o ϕ ′

Postupak prema izrazu (1):

- odredi c i ϕ

- odredi qc NNN ,, γ ( qN za duboki temelj)

- izračunaj vq

- primjeni faktor sigurnosti, npr.

2=SF (ili 3) za dopq

S

vdop F

qq = , 32 −=SF

- alternativno (naš pravilnik):

koristi 5,2

cc = ;

5,1

ϕϕ tgtg =′

dopv qq =

Vpilotavdopv QAq =⋅ ..

)( PVU QQQ +=

Postupak prema izrazu (2).

1. Pilot u saturiranoj glini:

ucc = ; 0=γN ; 1=⋅⋅⋅ qqqq rdsN ;

9=⋅⋅⋅ cccc rdsN , za pilote 4>B

D

tada je

vuv cq σ+⋅= 9 ( vσ - totalni napon, nedrenirano stanje)

ili ukupna nosivost pilota

vvvuvvvv AAcQAqQ ⋅+⋅⋅=⋅⋅= σ9

4

2πdAv =

≈⋅ vv Aσ težina pilota

pa je

vufv AcQQ ⋅== 9

uc - nedrenirana čvrstoća tla blizu vrha pilota

2. Pilot u nekoherentnom tlu (S,G):

qqqqvv rdsNq ⋅⋅⋅⋅′= σ (za 54 −=B

D)

qqqq rdsN ⋅⋅⋅ - iz dijagrama preko ϕ ′

uz ( ) ϕσµ ′′⋅+=

tg

EI

v

Sr 12

rahli pijesak: ϕσ ′′

=tg

Iv

r

30

zbijeni pijesak: ϕσ ′′

=tg

Iv

r

110

vq i pq preko in situ pokusa

SPT (N = broj udaraca) (Meyerhof 1976.)

samo za pijesak i neplastični prah (ML)

lcor

v qB

DNq ≤

⋅⋅=

4,0 [ ]2/ cmKp ili [ ]2/100 mkN=× (3)

NNv

cor ⋅

′=

σ20

log77,0 10 [ ]2/ cmKp

vN σ ′, - oko vrha pilota

corl Nq 4= , za pijesak [ ]2/ cmKp ili corl Nq 400= [ ]2/ mkN

corl Nq 3= , za ML [ ]2/ cmKp ili corl Nq 300= [ ]2/ mkN

Napomena!

U izrazu (3) smatra se da vq raste linearno s dubinom, s odnosom D/B do kritične vrijednosti D/B=10 (pijesak),

D/B=7,5 (ML), kada ostaje konstantan na nivou lq .

Što ako je tlo uslojeno oko vrha pilota?

(Meyerhof): N se određuje u zoni 5d

Ako je tlo uslojeno: tvrdo nad mekim

0q - granični tlak ( lq ) za donji mekši sloj

lq - granični tlak ( lq ) za gornji tvrđi sloj

Za H<10 d

( )l

lv q

d

Hqqqq ≤

−+=

100

0 (Meyerhof, 1976.)

NOSIVOST NA PLAŠTU

SPT (trenje):

50

Nq p = [ ]2/ cmKp → zabijeni piloti koji istiskuju tlo

100

Nq p = [ ]2/ cmKp → piloti koji ne istiskuju tlo (npr. «H» čelični piloti)

N =prosječni N na dubini D

1cq = minimum od (1) prosjeka cq na dionici ba →

(2) prosjeka cq na dionici cb →

tako da uzmeš minimalne vrijednosti na putu od cb →

2cq = također na 8d

221 cc

v

qqq

+= ( pvv AqQ ⋅= )

trenje:

( )

+= ∑ ∑

= =

d

L

z

dLpspSfp

f f

afafDLKQ8

0 8

8/

→K dijagram, odvojeno za S i C

(faktor korelacije)

fL - promatrana dubina

sf - trenje na plaštu iz CPT

pa - opseg pilota

z - duljina pilota

Slijeganje pilota:

∑∑′∆

=∆= iv

v zM

wwσ

- korekcije zbog dubine – dijagram OXF (vidi iz prošlog semstra)

IZVIJANJE PILOTA

2

24

eq

PPCR

L

IEP

π=

2

22

eq

PPCR

L

IEP

π=

2

2

eq

PPCR

L

IEP

π=

2

2

4 eq

PPCR

L

IEP

π=

za dulji pilot:

RLL ueq 4,1+= SE - konstantna po dubini (glina)

uL - duljina iznad površine terena

25,0

=

S

PP

E

IER

TLL ueq 8,1+=

2,0

=

h

PP

n

IET

hn - gradijent porasta SE po dubini

,z

En S

h = z – dubina

PILOT OPTEREĆEN HORIZONTALNOM SILOM

Analizira se kao (beskonačno) utisnuta u elastični medij (modul reakcije podloge)

Riješiti sustav jednadžbi za momente u čvorovima + ∑H

Horizontalni pomak pojedinačnog pilota

(prema Evans i Duncan, 1982.)

Psp – horizontalna sila

Ysp – horizontalni pomak pilota

D – promjer (širina) pilota

→ koristi dijagrame za pijesak i glinu

Postupak:

1. Odredi Ep i Ip za pilot promjera D

2. Pretpostavi (izračunaj) prosječnu cu za glinu, ϕ ′ za pijesak, u dubini D⋅γ ispod površine tla (γ ′ - za

uronjeni pijesak)

3. Odredi karakterističnu vrijednost Pc

Glina: ( )( ) 683,02 /34,7 IpuIpc REcREDP ⋅=

Pijesak: ( )( ) 57,02 /57,1 IppIpc REKDREDP ϕγ ′′⋅=

I

IR p

I = ; 64

4DI

π= ;

′+=

2452 ϕ

tgK p

4. Izračunaj csp PP /

5. Iz dijagrama 5.1 i 5.2 (C→S) odredi Ysp/D

6. Izračunaj ( )DYDY spsp /=

Određivanje maksimalnog momenta savijanja u pilotu od horizontalne sile

Slično kao za defleksiju (pomak);

(prema Evans i Duncan, 1982.)

Dijagram 5.8 i 5.9

hγ - faktor sigurnosti za silu 1≥

Postupak:

Ponovi korake 1 – 4

5. Odredi csp MM /

Glina: ( )( ) 46,03 /86,3 IpuIpc REcREDM ⋅=

Pijesak: ( )( ) 4,03 /33,1 IppIpc REKDREDM ϕγ ′′⋅=

6. Izračunaj ( )cspcsp MMMM /=

Napomena!

Kod djelovanja horizontalne sile na pilot manje je važna tehnika proračuna; dominantno utječe na rezultat model tla,

tj. Raspodjela čvrstoće i krutosti tla po dubini, te posebno krutost pri površini tla.

DJELOVANJE PILOTA U GRUPI

( ) Dsnmp 422 +−+=

nosivost grupe ×⋅< nm nosivost pilota

(efikasnost grupe 1≤ )

Nosivost grupe pilota

Pijesak

Nosivos grupe = ×⋅ nm nosivost pilota (pojedinog)

(ne uzima se u obzir djelovanje naglavne ploče)

Glina

Uzima se u obzir djelovanje naglavne ploče

ucugrupe cNYXczYXQ ⋅⋅⋅+⋅⋅+⋅= )22(

uc - prosječna na Z

uc - pri vrhu

( )( )XZYXN c /2,01/2,015 ++= , za 5,2/ ≤XZ

( )YXN c /2,015,7 += , za 5,2/ >XZ

Ako naglavna ploča u glini nije u kontaktu s tlom, tada:

- izračunaj nosivost pojedinog pilota

η×Q , 7,0=η za s=3D

0,1=η za s=6D

η⋅⋅⋅= QnmQgr

- izračunaj nosivost grupe (vidi prethodni račun)

- odaberi manju nosivost kao mjerodavnu

( ){ η⋅⋅⋅= QnmYXgrupenosivostgrQ ,min

Slijeganje grupe pilota

SPT:

corrN

IXq ⋅⋅= 2ρ ;

q – opterećenje (zajedno s negativnim trenjem) kg/m

X – širina grupe pilota

( ) 5,08/1 ≥⋅′−= XDI

bDD3

2=′

corrN - na oko X udaljenosti ispod bD3

2

Napomena!

Za praškasti pijesak (SM – MS); pomnoži ρ sa 2: →⋅= ρρ 2* iskustvo

CPT:

cq

qXI

2=ρ

Gline

Slijeganje preko ekvibalentnog temelja kao za plitki temelj

Ako slijeganje grupe pilota prelazi dopušteno → povećaj broj pilota ili smanji s, ili povećaj D, (ili sve) te ponovi

račun.