Pilótové základy Cvičenie č. 10

Zadanie č. 10a Navrhnite pre investičný zámer potrebný počet, priemer a rozmiestnenie vŕtaných pilót v skupine centricky zaťaženej silou Vd = 2,25 MN s pätou pilót v siltoch triedy F5 konzistencie Ic = 0,80 s dĺžkou votknutia pilót lf = 4 m. Návrh vykonajte podľa tabuľkových hodnôt únosnosti pilót. Výpočet vykonáme podľa STN 73 1002 Pilótové základy a STN 73 1002/Z1. Z  tabuliek v norme vyberieme vhodnú tabuľku podľa druhu zeminy v základovej pôde.

Pre náš prípad je vhodná tabuľka Tab. 6 Pre náš prípad je vhodná tabuľka Tab. 6. pre vŕtané pilóty a zeminy triedy F1 až F6. Pre zistenie zvislej tabuľkovej únosnosti Uv,tab je potrebné navrhnúť priemer pilóty.

Počet pilót nutných na prenesenie zaťaženia určíme nasledovne: Pre centrické zaťaženie je vhodné navrhnúť symetrický základ. Minimálny rozmer základu určíme na základe doporučených vzájomných vzdialeností pilót a vzdialeností pilót od okraja základu. Rozmiestnenie pilót je zrejmé z obr. Najmenšia vzájomná osová vzdialenosť pilót (priemer ≤ 600 mm) je 2,5d; pre d > 600 mm je 1,5d Minimálna osová vzdialenosť pilóty od okraja roznášacieho základu je 1,5d.

Zadanie č. 10b Určite zvislú únosnosť vŕtanej pilóty priemeru d = 0,6 m, dĺžky L = 6 m – zhotovená je pod ochranou výpažnice – vrt suchý Geologický profil ±0,0 – 3,0 m íl s nízkou plasticitou F6=CL, gk = 20,5 kN.m-3; φ'k = 18°; c'k = 16 kPa, konzistencia tuhá až mäkká 3,0 – 8,0 m piesok s prímesou jemnozrnnej zeminy S3=S-F, gk = 17,5 kN.m-3; φ'k = 28°; c'k = 0 kPa stredne uľahnutý 8,0 – 10,0 m íl s nízkou plasticitou F6=CL, gk = 21 kN.m-3; φ'k = 18°; c'k = 20 kPa, konzistencia pevná

Únosnosť pilóty (medzný stav GEO) budeme určovať podľa návrhového postupu 2. Pilótu navrhujeme s nasledujúcou kombináciou parciálnych súčiniteľov "A1 + M1 + R2". Vzhľadom na to, že pilóta je navrhovaná vo vrstvách ílu a piesku, ide o pilótu plávajúcu podľa STN 73 1002, podľa EC7 ide o  "displacement pile" tzn. zemina je z priestoru budúcej pilóty odstránená. Uvažujeme s únosnosťou na päte pilóty a s plášťovým trením v únosnej vrstve piesku S3. Keďže neuvažujeme s negatívnym plášťovým trením, použijeme skupinu parciálnych súčiniteľov pre parametre zeminy M1. Parciálne súčinitele pre tento návrhový postup sú označené v nasledujúcich tabuľkách farebne.

Zaťaženia Symbol Skupina A1 A2 trvalé nepriaznivé gG 1,35 1,0 priaznivé premenné gQ 1,5 1,3 Parameter zeminy Symbol Skupina M1 M2 uhol vnútorného trenia * gφ' 1,0 1,25 efektívna súdržnosť gc' šmyková pevnosť za neodvodnených podmienok gcu 1,4 jednoosová pevnosť gqu objemová tiaž gg * tento súčiniteľ sa aplikuje na tg φ'

Návrhové charakteristiky zeminy F6: Únosnosť Symbol Skupina R1 R2 R3 R4 päty gb 1,25 1,1 1,0 1,6 plášťa (v tlaku) gs 1,3 celková/kombinovaná (v tlaku) gt 1,15 1,5 plášťa v ťahu gs,t Návrhové charakteristiky zeminy F6: Návrhové charakteristiky zeminy S3:

Únosnosť päty pilóty: kde Rb,d je návrhová únosnosť päty pilóty k1 súčiniteľ závislý od dĺžky pilóty L k1 L ≤ 2 1,00 2 < L ≤ 4 1,05 4 < L ≤ 6 1,10 L > 6 1,15 Ab plocha päty pilóty

Únosnosť základovej pôdy pod pätou pilóty Rd gb parciálny súčiniteľ únosnosti pre pätu pilóty, gb = 1,1 Súčinitele únosnosti, závislé od návrhovej hodnoty uhla šmykovej pevnosti:

Objemová tiaž zeminy nad pätou pilóty: Uvažujeme hĺbku šmykovej plochy pod pätou pilóty zs = 2B ≈ 2d pre zeminy S1 - S3 a G1 - G3. V danej zóne medzi pätou pilóty a šmykovou plochou sa nachádza len zemina S3 takže potom: Objemová tiaž zeminy pod pätou pilóty:

Únosnosť na plášti pilóty vo vrstve piesku S3: kde: Rs,d je návrhová únosnosť na plášti pilóty vplyvom trenia medzi pilótou a zeminou u obvod pilóty hi výška vrstvy zeminy pre výpočet plochy na plášti pilóty Lp výška vzniku plastickej deformácie pilóty, ktorú odčítame od vrstiev, kde uvažujeme plášťové trenie podľa Caquot-Kérisela hi' = L – hi – Lp fsi trenie na plášti pilóty v i-tej (únosnej) vrstve gs parciálny súčiniteľ únosnosti pre únosnosť na plášti pilóty, gs = 1,1

Trenie na plášti: kde gr1 je súčiniteľ podmienok pôsobenia, vyjadrujúci vplyv technológie zhotovovania pilót gr1 = 1 betonáž pilóty bez ochrany výpažnice gr1 = 1,1 betonáž pilóty do suchého vrtu bez výpažnice špeciálne do nesúdržných zemín a poloskalných hornín gr1 = 1,2 betonáž pilóty do vrtu bez výpažnice po vyčerpaní vody; betonáž do vrtu chráneného oceľovou výpažnicou pri oddelenej betonáži gr1 = 1,25 betonáž pilóty do vrtu chráneného suspenziou, do vrtu chráneného fóliou PVC, PE hr. < 0,25mm gr1 = 1,5 betonáž pilóty do vrtu fóliou PVC, PE hr. viac ako 0,25mm; betonáž do vrtu chráneného oceľovou výpažnicou gr1 = 1,6 betonáž pilóty do vrtu pod ochranou suspenzie spolu s fólií PVC, PE; betonáž pilóty s d > 2m chráneného suspenziou

gr2 súčiniteľ podmienok pôsobenia s ohľadom na hĺbku vrstvy súdržnej zeminy z ≤ 1m gr2 = 1,3 1 < z ≤ 2 gr2 = 1,2 2 < z ≤ 3 gr2 = 1,1 z > 3 m gr2 = 1,0 kde: sor, i je zvislé geostatické napätie v strede príslušnej i-tej (únosnej) vrstvy zeminy k2 súčiniteľ horizontálneho tlaku v závislosti na hĺbke stredu i-tej (únosnej) vrstvy pod terénom pre z ≤ 10,0 m k2 = 1,0 pre z > 10,0 m k2 = 1,2

Výsledná zvislá únosnosť jednej pilóty: