Inženýrský manuál č. 13 Aktualizace: 06/2018 Výočet svislé únosnosti osamělé iloty Program: Soubor: Pilota Demo_manual_13.gi Cílem tohoto inženýrského manuálu je vysvětlit oužití rogramu GEO 5 PILOTA ro výočet svislé únosnosti osamělé iloty ro zadanou raktickou úlohu. Secifikace zadání úlohy Obecné zadání úlohy je osáno v ředchozí kaitole (12. Pilotové základy úvod). Veškeré výočty ro svislou únosnost osamělé iloty roveďte odle EN 1997-1 (Návrhový řístu 2). Výslednice složek zatížení N 1, M y,1, H x, 1 ůsobí v úrovni hlavy iloty. Schéma zadání úlohy osamělá ilota Řešení K výočtu této úlohy oužijeme rogram GEO 5 PILOTA. V následujícím textu ostuně oíšeme řešení říkladu o jednotlivých krocích. V tomto výočtu budeme osuzovat osamělou ilotu odle různých analytických metod výočtu (NAVFAC DM 7.2, EFEKTIVNÍ NAPĚTÍ a ČSN 73 1002) a zaměříme se na vstuní arametry, které ovlivňují celkové výsledky. 1
Postu zadání V rámu Nastavení klikneme na tlačítko Vybrat nastavení (v levé sodní části obrazovky) a oté zvolíme nastavení výočtu Standardní EN 1997 DA2. Dále zde nastavíme zůsob výočtu svislé únosnosti iloty omocí analytického řešení. V našem říadě budeme osuzovat ilotu v odvodněných odmínkách. Dialogové okno Seznam nastavení výočtu Pro toto nastavení výočtu je metoda výočtu svislé únosnosti NAVFAC DM 7.2 výchozí. Podle ní rovedeme úvodní osouzení iloty (viz obrázek). V tomto manuálu nebudeme očítat vodorovnou únosnost, tudíž zaškrtneme možnost Neočítat vodorovnou únosnost. Rám Nastavení V dalším kroku se řesuneme do rámu Profil, kde řidáme nové rozhraní v hloubce 6,0 m. 2
Rám Profil zadání nového rozhraní Dále řejdeme do rámu Zeminy, kde definujeme ostatní arametry zemin ro výočet a řiřadíme je do rofilu. Pro metodu NAVFAC DM 7.2 nejrve musíme definovat ty zeminy, tj. zda se jedná o soudržnou nebo nesoudržnou vrstvu zeminy. Všechny následně vyjmenované arametry ovlivňují velikost lášťového tření R s kn. Zemina (secifikace, zatřídění) Objemová tíha 3 kn m Úhel vnitřního tření ef c Soudržnost zeminy ef / c u kpa Součinitel adheze Součinitel únosnosti iloty F4, tuhá konzistence 18,5 24,5 - / 50 0,60 0,30 S3, středně ulehlá 17,5 29,5 0 / - - 0,45 Tabulka s arametry zemin Svislá únosnost iloty (analytické řešení) Pro 1. vrstvu, kterou uvažujeme jako neodvodněnou soudržnou zeminu (třída F4, tuhá konzistence),. Tento musíme navíc zadat totální soudržnost zeminy kpa c u a dále tzv. součinitel adheze součinitel se určuje v závislosti na konzistenci zeminy, materiálu iloty a totální soudržnosti zeminy (více informací v náovědě F1). 3
Rám Zeminy řidání nových zemin zemina F4 Pro 2. vrstvu, kterou uvažujeme jako nesoudržnou zeminu (třída S3, středně ulehlá), se navíc zadává třecí úhel na lášti iloty, který závisí na materiálu iloty. Dále musíme definovat součinitel bočního tlaku zeminy K, který je ovlivněn zůsobem namáhání (tah tlak) a technologií rovádění iloty (více informací v náovědě k rogramu F1). Pro zjednodušení úlohy zvolíme u obou těchto veličin možnost doočítat. 4
Dialogové okno Přidání nových zemin Poté řiřadíme zeminy do rofilu v rámu Přiřazení. Rám Přiřazení řiřazení zemin do rofilu 5
Následně v rámu Zatížení definujeme zatížení iloty. Pro výočet svislé únosnosti iloty se uvažuje návrhové (výočtové) zatížení, ro výočet sedání ak užitné (rovozní). Nyní tedy zadáme návrhové zatížení dle obrázku. Dialogové okno Nové zatížení V rámu Geometrie zadáme kruhový růřez iloty a určíme její základní rozměry, tj. růměr a délku. Následně definujeme ty technologie rovedení iloty. Rám Geometrie V rámu Materiál zadáme materiálové charakteristiky iloty objemovou tíhu konstrukce 3 = 23,0 kn m. 6
Rám Materiál Rám HPV + odloží řeskočíme. V rámu Nastavení fáze onecháme trvalou návrhovou situaci a oté řejdeme k osouzení iloty omocí rámu Svislá únosnost. Výočet svislé únosnosti osamělé iloty metoda výočtu NAVFAC DM 7.2 V rámu Svislá únosnost nejrve musíme zadat arametry výočtu, které ovlivňují velikost R kn únosnosti aty iloty b k. Nejrve definujeme součinitel výočtu kritické hloubky dc, který se určí z tzv. kritické hloubky závisející na ulehlosti zeminy (více informací v náovědě F1). Tento součinitel budeme uvažovat jako k dk = 1,0. Dalším důležitým údajem je součinitel únosnosti tření zeminy ef N q, který se určí odle velikosti úhlu vnitřního v závislosti na technologii rovádění iloty (více informací v náovědě F1). V tomto říadě budeme uvažovat N = 10, 0. q 7
Rám Svislá únosnost osouzení odle NAVFAC DM 7.2 Návrhová svislá únosnost centricky zatížené iloty R c kn se skládá ze součtu lášťového tření R s a odoru aty iloty ůsobícího návrhového zatížení V d kn. R b. Pro slnění odmínky solehlivosti musí být její hodnota větší než velikost NAVFAC DM 7.2: R = 2219,06 kn V = 1450, kn VYHOVUJE c d 0 Výočet svislé únosnosti osamělé iloty metoda výočtu EFEKTIVNÍ NAPĚTÍ Nyní se vrátíme zět k zadávání vstuních dat a rovedeme výočet svislé únosnosti iloty ro ostatní metody výočtu (Efektivní naětí a ČSN 73 1002). V rámu Nastavení klikneme na tlačítko Uravit. V záložce Piloty u výočtu ro odvodněné odmínky vybereme možnost Efektivní naětí. Ostatní arametry se nezmění. 8
Dialogové okno Úrava nastavení ro aktuální úlohu Poté řejdeme do rámu Zeminy, kde ro tuto metodu výočtu navíc definujeme součinitel únosnosti iloty kn. Tento arametr se určí, který ovlivňuje velikost lášťového tření R s odle velikosti úhlu vnitřního tření zeminy a odle tyu zeminy (více informací v náovědě F1). ef Dialogové okno Úrava vlastností zeminy 9
Dialogové okno Úrava vlastností zeminy S3 Ostatní rámy zůstávají beze změn. Nyní se vrátíme zět do rámu Svislá únosnost. Pro metodu Efektivních naětí musíme nejrve zadat hodnotu součinitele únosnosti ovlivňuje únosnost aty iloty R b kn zeminy a odle tyu zeminy (více informací v náovědě F1). ef N, který výrazně. Tento arametr se určí odle velikosti úhlu vnitřního tření Značný vliv tohoto arametru na výsledek demonstruje následující tabulka: ro N = 10 (ata iloty v jílovité zemině): R b = 1542, 24 kn, ro N = 30 (ata iloty v ísčité zemině): R b = 4626, 71 kn, ro N = 60 (ata iloty ve štěrkovité zemině): R b = 9253, 42 kn. Pro naše zadání uvažujeme součinitel únosnosti N = 30 (ata iloty v ísčité zemině). Orientační hodnoty N lze nalézt v náovědě k rogramu F1. 10
Rám Svislá únosnost osouzení odle metody efektivních naětí EFEKTIVNÍ NAPĚTÍ: R = 6172,8 kn V = 1450, kn VYHOVUJE c d 0 Výočet svislé únosnosti osamělé iloty metoda výočtu ČSN 73 1002 Nyní se vrátíme zět do rámu v rámu Nastavení, kde v dialogovém okně Úrava nastavení ro aktuální úlohu změníme metodu výočtu ro odvodněné odmínky na ČSN 73 1002. Veškeré ostatní vstuní arametry zůstávají beze změn. 11
Dialogové okno Úrava nastavení ro aktuální úlohu Poznámka: Postu výočtu uvádí ublikace Pilotové základy Komentář k ČSN 73 1002 (kaitola 3: Navrhování, oddíl B Obecné řešení odle teorie 1. skuiny mezních stavů, str. 15). Veškeré ostuy v rogramu vycházejí ze zde uvedených vztahů ale bez výočtových koeficientů ty se řídí zvolenou metodikou osouzení (více informací v náovědě F1). 12
Nyní se vrátíme do rámu Zeminy, kde musíme ro každou zeminu definovat její soudržnost. Rám Zeminy úrava zeminy F4 Rám Zeminy úrava zeminy S3 13
Následně ilotu znovu osoudíme v rámu Svislá únosnost. Součinitel vlivu technologie onecháme roven 1,0 (výočet svislé únosnosti iloty bez redukce vlivem technologie rovádění). Rám Svislá únosnost osouzení odle ČSN 73 1002 ČSN 73 1002: R = 5776,18 kn V = 1450, kn VYHOVUJE c d 0 Výsledky výočtu svislé únosnosti osamělé iloty: Hodnoty celkové svislé únosnosti iloty metod a vstuních arametrů zemin, které metody uvažují: R c se liší na základě oužití různých výočetních NAVFAC DM 7.2: součinitel adheze, třecí úhel na lášti iloty, součinitel bočního tlaku zeminy K, součinitel výočtu kritické hloubky k, součinitel únosnosti N. q dc EFEKTIVNÍ NAPĚTÍ: součinitel únosnosti iloty, 14
součinitel únosnosti N. ČSN 73 1002: soudržnost zeminy c ef kpa, úhel vnitřního tření zeminy. ef Výsledky výočtu svislé únosnosti osamělé iloty v odvodněných odmínkách v závislosti na oužité metodě výočtu jsou uvedeny v následující tabulce: EN 1997-1, DA2 (odvodněné odmínky) Metoda výočtu Únosnost láště iloty R s kn Únosnost aty iloty R b kn Celková svislá únosnost R c kn NAVFAC DM 7.2 676,82 1542,24 2219,06 EFEKTIVNÍ NAPĚTÍ 1546,09 4626,71 6172,80 ČSN 73 1002 1712,58 4063,60 5776,18 Souhrnný řehled výsledků Svislá únosnost iloty v odvodněných odmínkách Celková svislá únosnost centricky zatížené osamělé iloty návrhového zatížení návrh iloty vyhovuje. R c je větší, než hodnota ůsobícího V d. Základní odmínka solehlivosti ro mezní stav únosnosti je slněna, Závěr: Z výsledků výočtu vylývá, že celková svislá únosnost iloty se liší. Tento fakt je zůsoben jednak rozdílnými vstuními arametry a dále také zvolenou metodou výočtu. Posouzení ilot je závislé ředevším na zvolené metodě výočtu a vstuních arametrech oisujících zeminu. Projektant by měl oužívat vždy takové výočetní ostuy, ro které má k disozici otřebné arametry zemin z výsledků inženýrsko-geologického růzkumu a které odovídají místním zvyklostem. Určitě není srávné osuzovat ilotu na všechny metody výočtu obsažené v rogramu a vybírat nejleší, res. nejhorší výsledek. 15
Pro Českou a Slovenskou reubliku autoři rogramu GEO 5 dooručují očítat svislou únosnost osamělé iloty dvěma zůsoby: Výočtem s ohledem na hodnotu říustného sedání slim = 25 mm (ostu odle doc. Masousta, který vychází z řešení rovnic regresních křivek). Výočtem odle ČSN 73 1002. Postu výočtu iloty zůstává stejný jako v ČSN, ale zatížení a výočtové součinitele redukující arametry zemin, res. odor iloty jsou stanoveny odle EN 1997-1. Tento výočet je tedy lně v souladu s EN 1997-1. 16