ÚNOSNOST A SEDÁNÍ MIKROPILOT TITAN STANOVENÉ 3D MODELEM MKP

Transkript

1 Dr.Ing. Hyne Lahuta VŠB-TU Ostrava, Faulta stavební, atedra geotechniy Prof.Ing. Josef Aldorf, DrSc. VŠB-TU Ostrava, Faulta stavební, atedra geotechniy ÚNOSNOST A SEDÁNÍ MIKROPILOT TITAN STANOVENÉ 3D MODELEM MKP Abstract The contribution describes the load displacement behaviour of miro-pilot TITAN placed in different types of soils. The research was conducted on 3D numerical model by program PLAXIS 3D. 1. Úvod Tento příspěve se zabývá chováním miropilot TITAN v různých typech zemin a při různých osových zatíženích z hledisa závislosti mezi jejich zatížením a sedáním. Toto chování bylo zjišťováno pomocí 3D modelu s využitím programového systému Plaxis 3D [2]. 2. Stručný popis miropiloty TITAN Parametry miropiloty vycházejí ze standardního návrhu používané firmou Ischebec. Veliost proinjetované části zeminy ja závislá na typu zeminy ve teré jsou piloty apliovány (viz. tab.3). Při průměru piloty 32 a 38 mm je tedy průměr proinjetované oblasti D = d x 1,5 pro zeminy třídy G a S D = d x 1,4 mm pro zeminy třídy F, de d - průměr vrtné oruny (pro uvažované průměry tyčí d mm) Pro výpočet byly v dolní ořenové části průměry D zvětšeny u jílů na 100 mm, pro štěry a písy na 200 mm. Tento úse měl délu 500 mm od paty piloty. Parametry materiálu vyplňující ořenovou část jsou uvedeny v tab.4. detaily o miropilotách TITAN firmy Ischebec jsou popisovány v jiném referátu a proto se něj odvoláváme. [1] 3. Výpočet zatížení miropilot TITAN dle firmy Ischebec Při návrhu se uvažují různá plášťová tření q s pro typy zemin dle tab. 1. Typ zeminy q s /Pa/ píse a štěropíse 200 soudržný jíl (jíl, slín) 150 zvětralý písovec 100 Tab. 1. dle DIN

2 V závislosti na veliosti penetračního odporu dle SPT (Standard Penetration Test) je možno uvažovat s veliostí q s dle tab. 2. N (SPT) q s /Pa/ N 5 0 N < 10 7,2 x N + 6 N > 10 4,1 x N + 37 pro jíly a hlíny, N počet úderů SPT Tab. 2. Příladem pro návrh miropiloty je výpočet plášťového tření v prostředí hlín, u terých je N=12 (Bustamante) q s = 4, = 86 Pa dle DIN (tab. 1) q s = 100 Pa při průměru oruny (pro TITAN 30/11) d = 0, 075 m, pa průměr injetované oblasti D = 0,075 1,4 = 0, 105 m (viz tab.3) Typ zeminy hrubo a střednězrnné ameny píse a štěropíse soudržný jíl (jíl, slín) zvětralý písovec, fylit, břidlice Tab. 3. Průměr injetované zóny /m/ D 2 d D D D 1, 5 d 1, 4 d 1, 0 d pa pracovní zatížení piloty F w π D qs π 0, Fw = = = 16, 5 N/m de S 2 S globální fator bezpečnosti, S=2 dle DIN 4128 Potřebnou délu piloty lze stanovit z působícího zatížení na pilotu, teré nesmí přeročit únosnost tyče. Pro tyč TITAN 30/11 činí tato únosnost na mezi luzu R 150 N 150 a potřebná déla piloty L = 9 m. 16,5 4. Model MKP Pro stanovení závislosti zatížení a sedání miropiloty byl použit výpočtový model MKP ve formě 3D modelu. Parametry a typy zemin ve terých byly apliovány miropiloty jsou uvedeny v tab.4.

3 materiál objemová tíha [N/m 3 ] modul pružnosti [MPa] poissonovo číslo soudržnost [Pa] úhel vnitřního tření [ ] úhel dilatance [ ] ocel ,2 3 x ořenová část , měá 2 6 jíl, onzistence tuhá , pevná 8 20 píse 18,5 20 0, štěr , Dále jao proměnné vystupovaly: - průměry pilot 38 a 32 mm - zatížení pilot 10, 50, 100, 200, 300 N - dély pilot 3, 5, 7 m 150 Tab. 4. Výpočtem byly sledovány tyto veličiny: - maximální sedání piloty - horizontální posuny pro stanovení vlivu štíhlosti piloty na její únosnost - smyová napětí na ontatu pilota-zemina Obr.1. Modely použité pro různé dély otev (rozměry v mm) 5. Výsledy a závěry Uáza z celé řady zísaných pracovních diagramů v přílohách č.1. až 3. Zobrazené závislosti zatížení sedání lze považovat za výpočtový zatěžovací diagram miropiloty (mezní zatěžovací řiva) a z něj je možno onvenčním způsobem stanovit hodnotu výpočtové únosnosti. Např. pro s con =25 mm lze z grafů stanovit celovou únosnost miropiloty R con a výpočtovou únosnost

4 Rcon Rdp = γ r de součinitel spolehlivosti zatížení γ r lze přijmout ve veliosti 1,4-1,5. Lze rovněž postupovat ta, že veliost sedání (posunu) hlavy piloty stanovíme z její přípustné hodnoty z hledisa stavební onstruce. Vliv štíhlosti piloty byl sledován stanovením řivy horizontálních posunů piloty (obr.č.2) a závislostí zatížení max. horizontální posun (příloha č. 1-3). Pro hodnoty výpočtové únosnosti R dp bylo zjištěno, že vliv vzpěru miropilot je zanedbatelný a snížení únosnosti vlivem přídatných ohybových momentů při R dp je nižší než 1-3 %. Vzpěr miropilot lze tedy výpočtově zanedbat. Srovnáme-li hodnoty únosnosti (N/m) stanovené v uváděném příladě (apitola 3), pa 65 21,6 pro tuhý jíl při s con =25 mm bude únosnost R con = = 21, 6 N/m a R dp = = 14, 4 3 1,5 N/m což je o cca 12% méně než uvádí firemní výpočet. Při tomto zatížení bude veliost smyového napětí na plášti cca 25 Pa což je hodnota srovnatelná s veliostí totální soudržnosti c u. Hodnoty únosnosti stanovené matematicým modelem 3D jsou tedy poněud onzervativnější než postupy zjednodušené. Umožňují ale stanovit únosnost spolehlivěji pro zadané parametry sedání, vycházející z jeho přípustné nebo normové hodnoty. Obr. 2. Horizontální deformace v ose piloty (F = 300 N) Literatura [1] Injetionsaner Ischebe Titan, 2000 [2] J.Bringreve, A.Vermeer: Plaxix 3D manual, Balema, 2001 [3] Hulla, J.- Šime, J.- Hulman, R.- Trávníče, I.-Štěpáne, Z.: Zaladanie stavieb, Alfa Bratislava - SNTL Praha, 1987

5

6

7