Skupina pilot. Osová únosnost skupiny pilot Sedá nískupiny pilot

Transkript

1 Skupina pilot Osová únosnost skupiny pilot Sedá nískupiny pilot

2 Minimá lníosová vzdá lenost 2,5.d piloty maloprofilové (d 0,6m) (1,5 až1,7).d piloty velkoprů měrové (d > 0,6 m) d prů mě r piloty

3 Ú koly při ná vrhu skupiny pilot posoudit mezní únosnost skupinového pilotového zá kladu (posoudit 1. MS) stanovit velikosti přísluš ných deformacísedá ní, pootočení, nakloně ní, prů hyb (posoudit 2.MS) stanovit velikosti pů sobících sil do jednotlivých pilot a to za účelem jejich dimenzová ní

4 Za skupinu pilot se obyčejně nepovaž uje uspořá dá ní pilot v jedné řadě, které je obvyklé pod základovými pasy nosných stě n bytových a občanských staveb, nebo pod opě rami menších mostů. Piloty se pod zá klady rozmisťují tak, aby kaž dá pilota byla osově a přibliž ně stejně zatíž ena, tzn., že tě žiště skupiny pilot by se mě lo co nejvíce shodovat s působiště m svislé výslednice R.

5 Prakticky to však nelze zajistit, neboť: zatížení se obyčejně sklá dá ze stá lého a nahodilého, přičemžnahodilá slož ka mění své pů sobiště rozdě lení sil do jednotlivých pilot je výrazně ovlivně no tuhostí systé mu a tedy tuhostí spojujícíkonstrukce i malá nepřesnost v poloze piloty (výrobní tolerance) může způ sobit významnou změ nu sil do jednotlivých pilot z prostorových dů vodů nelze vždy uspořá dat piloty pod zá kladem nejvýhodně ji

6 Je-li výslednice vně jšího zatíženíšikmá ve vztahu k ose pilot, vzniká téžpříčná složka zatížení, ježnamá há piloty ve skupině vodorovnou silou. Ty lze sice navrhovat jako šikmé (u velkoprů mě rových pilot lze zajistit sklon např. 8:1), to však bývá s ohledem na velikosti pů sobících sil nedostatečné a navíc piloty jsou schopny přená šet příčná zatíženízcela bě žně.

7 Z toho dů vodu se šikmé piloty navrhují ve skupinězřídka a vě tšinou tehdy, je-li třeba zajistit jejich vě tšíosovou vzdá lenost v níže položených únosných vrstvá ch zemin.

8 Míra ovlivň ová nípilot ve skupině je dá na zhruba ná sledujícími faktory: počtem pilot, prů měry, uspořádáním a dé lkou (čím jsou osové vzdá lenosti menší a piloty v homogennízemině delší, tím je ovlivň ová nívýznamně jší) vlastnostmi základové pů dy podél dříků pilot a pod jejich patami (přičemžčím je zá kladová pů da v oblasti pat pilot pevně jší, tím je ovlivň ová ní menší a naopak)

9 celkovou prů mě rnou velikostí sedání skupiny pilot (čím je větší, tím je i větší ovlivň ová nía naopak) tuhostí spojující základové konstrukce (patky, desky) a kvalitou základové pů dy v zá kladové spá ře této konstrukce

10 Teoretická analýza vzá jemného spolupů sobení pilot ve skupině není snadná (chybí výsledky měření-potřeba velkých zatížení) jimiž by bylo možné teoretické vývody verifikovat. Tato analýza je založena na vytvá ření matematických 3D modelů v pružném poloprostoru, kde se uplatní především vlivy geometrického uspořá dá nía prostých tuhostíjednotlivých komponentů ovlivně ných zvolenými deformačními (pružnostními) moduly kontinua.

11 Mezní únosnost skupinové ho základu svisle zatíž ené ho V případě centricky zatížené skupiny pilot opřených o skalní podloží (R1, R2), nebo vetknutých do poloskalního podloží(r3, R4, popř. i R5) a do ulehlých písků či š těrků (I D 0,7) je mezní výpočtová únosnost skupiny pilot (1.MS) dá na součtem únosností jednotlivých pilot pů sobících jako osamě lé.

12 Výpočtová únosnost skupiny pilot v soudržných zeminá ch je dá na: a) součtem únosnostípilot ve skupině pů sobících jako osamě lé b) únosnostízemního tě lesa ve tvaru hranolu opsaného skupině pilot dle vztahu: Zg = 0,5.(2.(B + B ).L.c us + B.B.c u.n cs

13 c us je prů mě rná velikost neodvodně né koheze zemin podél dříků pilot c u je neodvodně ná koheze zeminy v ose zemního tě lesa v hloubce 0,67.L pod jeho dolnípodstavou N cs je koeficient únosnosti dle rovnice: N cs = 5.(1 + L/(5.B)).(1 + L/(5.B )) Pozn.: Rozhoduje vždy menš ízobou únosnostístanovených dle a), b)

14 L B B d d d d B B Schéma pro výpočet mezníúnosnosti pilotové skupiny

15 Sedání skupinové ho základu svisle zatíž ené ho Přibližně lze sedá nípravidelné skupiny pilot spojených dostatečně tuhou patkou určit: v případě centricky zatížené skupiny pilot opřených o skalnípodloží(r1, R2) nebo vetknutých do hornin R3, R4, popřípadě i nesoudržných zemin s I D > 0,7 jako sedá ní osamělé piloty nachá zejícíse ve stejném prostředí.

16 V případě centricky zatížené skupiny pilot v ostatních typech zemin lze použít jednu z ná sledujících metod: a) jako sedá ní fiktivního plošného základu v hloubce 0,67.L šířky B a délky B (dle obr.), přičemž do výpočtu je třeba zahrnout vliv hloubky založení a mocnosti deformační zóny dle metodiky výpočtu sedá níplošných zá kladů

17 b) sedá ní skupiny pilot se vypočte ze vztahu: s = s y + s p s y je sedá ní osamě lé piloty na mezi mobilizace plá šťového tření odečtené z mezní zatě žovací křivky osamě lé piloty

18 s p je sedá ní fiktivního plošného základu v úrovni pat pilot, jehožrozmě ry jsou dá ny obvodem tě chto pilot. Fiktivní plošný zá klad je zatížen silou rovnající se součtu sil působících v patá ch pilot uvažovaných jako osamě lé, přičemž podíl síly přená šené plá štěm a patou piloty se odečte z mezní zatě žovací křivky.

19 Pilotová skupina. Schéma pro výpočet sedá ní

20 Výpočet sil v jednotlivých pilotách pilotové skupiny V nejjednodušším případě pilotové skupiny zavedeme ná sledujícípředpoklady: a) piloty jsou v hlavá ch spojeny dostatečně tuhou deskou (patkou), jež se neprohýbá, pouze se posunuje a otá čí; v prostoru lze tedy stanovit 6 složek deformace posuny ve smě ru souřadných os: v x, v y, v z - pootočení kolem souřadných os: v a, v b, v c

21 b) tuhost pilot je s ohledem na tuhost desky tak malá a deformace jsou tak nepatrné, že lze ve statickém schématu uvažovat s kloubovým spojením pilot v hlavě i v patě, tudíž piloty jsou schopny přená šet pouze osové síly N i

22 c) velikost osové síly N i v i-té pilotě je přímo úmě rná deformaci této piloty v i ve smě ru její osy, tudíž N i = s i.v i, přičemž koeficient úmě rnosti s i /kn.m -1 / může být (po čá stech) konstantní, čímž lze modelovat (přírů stkovou metodou) pracovnídiagram piloty d) vliv skupinové ho účinku na sedá ní pilot je zanedbá n, resp. lze jej modelovat pouze vhodnou volbou parametru (pérové konstanty) s i

23 Obecné řešeníviz Masopust, J.: Vrtané piloty, Praha 1994 Masopust, J.: Speciá lní zaklá dá ní staveb, 1. díl, CERM Brno, 2004 V praxi se často setká vá me se skupinou pouze svislých pilot zatížených svislou silou R x pů sobící mimostředně s excentricitami e y a e z.

24 Rx y e y x e z z Statické schéma skupiny pouze svislých pilot

25 Vychá zíme-li striktně z kloubového uložení pilot je zřejmé, že systém může přená šet pouze mimostřednou svislou sílu R, resp. jejísložky R x, momenty R b = R x.e z, R c = R x.e y. Soustava šesti lineá rních rovnic o šesti nezná mých složká ch deformace (R = s.v) degraduje na soustavu 3 lineá rních rovnic:

26

27

28 Pootočíme-li souřadný systém kolem osy x o úhel α, kdy osa y přejde do osy y, můžeme docílit toho, že matice tuhosti bude diagoná lní, neboli S bc = S cb = 0 Platí:

29 Nové koeficienty tuhosti v matici jsou: Potom R x =R x =R; R b =z r.r; R c =y r.r Osové síly v pilotá ch přímo:

30 Poznámka: Jedná -li se o velkoprů mě rové piloty vetknuté do zá kladové desky, nenípředpoklad o kloubové m spojeníhlav pilot s deskou přijatelný!!! Příslušný způ sob výpočtu je popsá n v monografii J.Masopust: Vrtané piloty, Havá rie jeřá bu v akvaparku Čestlice

31

32

33