Mezní stavy základové půdy

Transkript

1 Mezní stavy záklaové půy Eurokó a norma ČSN přeepisuje pro posuzování záklaové půy pro návrh záklaů metou mezních stavů. Mezním stavem nazýváme stav, při kterém ochází k takovým kvalitativním změnám v záklaové půě (mezní stav únosnosti) anebo na konstrukci (mezní stav použitelnosti), že stavba přestává vyhovovat klaeným požaavkům.

2 I. skupina mezních stavů (I. MS) - MEZNÍ STAV ÚNOSNOSTI stav ztráty stability záklau stav porušení záklaové půy II. skupina mezních stavů (II. MS) - MEZNÍ STAV PŘETVOŘENÍ zahrnuje mezní stavy, které ztěžují běžné používání konstrukcí nebo záklaů Cílem výpočtu je zabránit ( se stanovenou statistickou zárukou) vzniku mezních stavů během prováění a po celou obu trvání konstrukce.

3 ÚNOSNOST - NAMÁHÁNÍ ZÁKLADOVÉ PŮDY (stabilita záklaů staveb) Za mezní stav únosnosti se pokláá stav osažený při namáhání, které v záklaové půě vyvolá vznik souvislých smykových ploch, na nichž je pevnost ve smyku právě vyčerpána, anebo oje k porušení záklaové půy přechoem velkých oblastí záklaové půy o plastického stavu. Tím oje ke zhroucení konstrukce, nepřípustnému zaboření, naklonění a vytlačení zeminy na půvoní terén.

4 klín zeminy neporušené ve smyku izočáry stejných smykových napětí vznikají po hranami záklau, ke je rozíl hlavních napětí největší

5 Rkrit (σ krit ) - kritické zatížení R - výpočtová únosnost Rm - mezní únosnost propojení plastických oblastí, vznikají smykové plochy (vyčerpána smyková pevnost zemin) zemina je vytlačena, zákla se zaboří nebo nakloní

6 Působí-li zatížený zákla na zeminu, mění se v položí stav napjatostí, roste svislá i voorovná složka napětí i napětí smykové. Svislá složka napětí způsobuje seání (příště), voorovná složka eformaci ve voorovném směru, není postatná, poku smykové napětí neosáhne pevnosti ve smyku. Z inženýrského hleiska je ůležitá otázka, za jakých okolností oje ke ztrátě stability nějakého záklau. Úlohu řešíme za přepoklau vzniku mezního stavu rovnováhy v záklaové půě.

7 Principy řešení 1. Metoa vycházející ze začínajícího porušení kritické zatížení nes jen výjimečně, opovíá meznímu stavu trhlin na betonových konstrukcích σ max = σ krit 2. Zemina po záklaem se ostala v celém rozsahu o stavu mezní rovnováhy σ max = R m F Maximální napětí je rovno mezní únosnosti ělené stupněm stability (bezpečnosti) F, pohybuje se v rozmezí 1,8 3. Přístup užívaný říve.

8 3. Naše norma ČSN vychází z výpočtové únosnosti R (přípaně R t ) pomocí výpočtových charakteristik (zaváí součinitele spolehlivosti γ m ). Tím je zajištěno, že mezního zatížení nebue osaženo s požaovanou pravěpoobností Posouzení pro1. geotechnickou kategorii σ s R t Posouzení pro 2. a 3. geotechnickou kategorii σ e R

9 4. Numerické řešení MKP zaveením nelineárního vztahu napětí a eformace. Spolehlivost závisí na vhonosti a výstižnosti použitých konstitučních vztahů.

10 Přepokla tvaru smykových ploch pole Pranla Přepokla tvaru smykových ploch pole Terzaghiho

11

12

13 Pranl uvažuje po záklaem vytvoření aktivního klínu po úhlem 45+ϕ/2, který vytlačuje okolní zeminu o stran. Druhá oblast omezená logaritmickou spirálou je plastická oblast a III. je tzv. pasivní Rankinova oblast. Terzaghi přepokláá vytvoření aktivního klínu po úhlem vnitřního tření ϕ. Hloubku smykové plochy z s po záklaovou spárou a její voorovný osah l s o osy záklau můžeme orientačně uvažovat z s = 2b l s = 6b pro tříy S1 a S3 a G1 až G3 z s = b l s = 2,5b pro všechny ostatní tříy b -šířka záklau

14 Výpočtová únosnost R pro 2. a 3. GK nebo mezní výpočtová únosnost je honota zatížení záklaové půy, která nám zaručuje, že s přeepsanou pravěpoobností nebue osažen mezní stav únosnosti. Výpočtová únosnost R se pro zákla s voorovnou záklaovou spárou stanoví z obecného vzorce, který vychází ze vzorce Brinch-Hansena b b b b c c c c i s N b i s N i s N c R γ + γ + =

15 R svislá výpočtová únosnost (kpa) γ1, γ2 objemová tíha na a po záklaovou spárou b efektivní šířka nebo průměr záklau N c, N, N b c s c, s, s b c,, b i c, i, i b součinitelé únosnosti závisející na výpočtovém úhlu vnitřního tření hloubka založení výpočtová honota souržnosti součinitelé vyjařující tvar záklau součinitelé vyjařující vliv hloubky založení součinitelé vyjařující vliv šikmosti zatížení

16 Zjenoušeně můžeme napsat R = c. N c. K c + γ 1.. N. K + γ 2. b 2. N b. K b V rovnici uvažujeme výpočtové parametry zeminy c, ϕ, které se stanoví vyělením normových honot součiniteli záklaové půy γ m. Pro normový úhel vnitřního tření 0 < ϕ 12 o γ mϕ = 1,5 Pro normový úhel vnitřního tření ϕ>12 o γ mϕ =ϕ/(ϕ-4) Pro normovou souržnost γ mc = 2

17 ϕ = γ ϕ m ϕ c = γ c mc Excentrické zatížení

18 Posouzení na I. MS R σ e

19 Obilní silo v Transkoně v Kanaě Silo 23,5m.59m Hmotnost sila t tj. 42,5% celk.zatížení Při 94% naplnění sila překročení únosnosti -zaboření7,20m -nazvižení1,5m Nová záklaová spára 10,2m, to je o 6,6m hlouběji než půvoní

20 Nárž na olej ve Freerikstau Průměr nárží 25m, obsah 6000m

21 Ztráta únosnosti položí vyhloubením rýhy

22

23 Poruchy způsobené změnami v položí 1. Změny vlastností zemin Klimatické vlivy přeevším srážky ůsleek změněná smyková pevnost stlačitelnost Turček, Lečbychová testovali závislost vlhkosti na smykovou pevnost pole Bishopa hlína w L = 37,6 %; w p = 27,2 % zvýšení vlhkosti o 10 % pokles souržnosti o 4 kpa úhel vnitřního tření o 1,5 nasycené jíly zvýšení vlhkosti o 1 % pokles bezpečnosti konstrukce z 1,5 na 1 písčité zeminy zvýšení vlhkosti o 5 % na w opt snížení úhlu ϕ o %

24 Výpočtem z rovnice R patka b = 2 m; = 1,5 m písčitá zemina pokles ϕ o 10 snížení únosnosti o 31 % patka b = 2 m; = 1,5 m hlinitá zemina pokles souržnosti o 4 kpa pokles ϕ o 1,5 snížení únosnosti o 49 %

25 Japonsko Kobe 1995

26 Japonsko Kobe 1995

27 Japonsko Kobe 1995

28

29

30 Turecko 1999

31 Japonsko Kobe 1995

32 Turecko 1999