Doc. Dr. Sc. Mensur Mulabdić, dipl inž. građ. GF OSIJEK 2004. TEMELJENJE
PREDAVANJE
TEMELJENJE NA PILOTIMA
� PROBLEM I PRIMJENA PILOTA
� VRSTE PILOTA
� NOSIVOST PILOTA
� SLIJEGANJE PILOTA
� DJELOVANJE HORIZONTALNOG
OPTEREĆENJA
� KONTROLA I ISPITIVANJA
� PILOTI U GRUPI
� NOSIVOST
� SLIJEGANJE
EC 7 – PILOTI
EC7 regulira provjeru nosivosti pilota putem faktora nosivosti za ukupnu otpornost pilota tako da se
nosivost pilota izračunata sa parametrima tla dijeli s nekim faktorom sigurnsti. Ne predviđa se uporaba faktora
sigurnosti za parametre tla, kao kod plitkog temeljenja. Također, vrlo je važno da se projektranje pilota oslanja na
rezultate pokusa ispitivanja nosivosti pilota in situ. Djelovanja za koja treba provjereiti pilote su opterećenja i
pomaci, kao vrlo važan aspekt dimenzioniranja pilota.
Dozvoljeno je da se projektiranje pilota temelji na slijedećim modelima proračuna:
• pokusu statičke nosivosti, za koje treba pokazati da su sukladna vrijednostima po numeričkom proračunu i
iskustvu
• empirijskom i analitičkom proračunu koji su potvrđeni u pokusima statičkog opterećenja za slične uvjete
• dinamičko ispitivanje pilota, koje je potvrđeno u pokusima statičkog opterećenja za slične uvjete
Za pilote pod tlačnim opterećenjem potrebno je provjeriti slijedeća granična stanja:
• gr. stanje za opći problem sloma zbog nestabilnosti
• gr. stanje nosivosti temelja na pilotu
• gr. stanje sloma ili ozbiljnih oštećenja građevine usljed deformacije temelja na pilotima
• stanje funkcionalnosti građevine usljed pomaka pilota
Nosivost pilota u grupi provjerava se za slom pojedinačnog pilota i za grupu pilota. Grupa pilota može se tretirati kao
veliki pilot.
Nosivost pilota određena na temelju karakterističnih vrijednosti parametara čvrstoće tla umanjuje se za faktor
FS=1,5.
DUBOKI TEMELJI
• KESONI
• BUNARI
PILOTI
Kada?
• mala nosivost tla pri površini
• velika slijeganja
Kakvi mogu biti?
a) materijali:
• drveni
• metalni
• betonski
• šljunčani
b) način izvedbe:
• bušeni
• zabijani
• izvedeni betoniranjem na mjestu
c) prema djelovanju:
• pojedinačni
• u grupi
d) prema načinu prijenosa opterećenja (funkciji)
NOSIVOST POJEDINAČNOG PILOTA
wQQQ fvfpf −+=
w – težina pilota; zanemariva osim za velike betonske pilote
NOSIVOST NA PLAŠTU
( ) ( ) ϕστ tgc zvz ⋅′+′=
( ) →⋅= zfp k ττ ∫ ⋅⋅⋅=D
fpp dzBQ0
πτ
1<k dB =
δγατ tgDKc sfp ⋅⋅⋅+′⋅= ; (Meyerhof 1951., 1961.)
1<α (prosječno = 0,5)
07,0 KK S ⋅= ( 0K -uz bazu)
δγτ tgDKcfp ⋅⋅⋅⋅+⋅= 07,05,0
5,00 =K S,G
0,10 =K C,M
ϕδ tg⋅=3
2
NEDRENIRANO STANJE – zabijeni piloti
( )ufp cf=τ uc - ovisi o dubini
- uzmi srednju vrijednost ( )uufp cca ⋅=⋅= 5,0;τ 0,13,0 −=a (faktor adhezije)
ovisi o: -vrsti tla -uslojenosti tla (odnos dubine mekog i tvrdog tla prema D)
∫ ⋅=D
fpfp dzQ0
τ
NOSIVOST NA VRHU PILOTA
Analogno izrazu za nosivost tla ispod plitkog temelja:
qvcv NNBNcq ⋅′+⋅⋅′⋅+⋅= σγ γ5,0 (1)
(Neki uzimaju umjesto )0 DKv ⋅⋅→′ γσ
B – promjer pilota
D – dubinavrha pilota
Ako se uzmu utjecaji krutosti tla, dubine i oblika:
qqqqvccccv dsNrdsNBrdsNcq γσγ γγγγ ⋅⋅⋅⋅′+⋅⋅⋅⋅′⋅⋅+⋅⋅⋅⋅= 5,0 (2)
(Kullhawy Efall, 1983.)
qc NNN ,, γ - faktori nosivosti (Meyerhof), ovisni o ϕ ′
Postupak prema izrazu (1):
- odredi c i ϕ
- odredi qc NNN ,, γ ( qN za duboki temelj)
- izračunaj vq
- primjeni faktor sigurnosti, npr.
2=SF (ili 3) za dopq
S
vdop F
qq = , 32 −=SF
- alternativno (naš pravilnik):
koristi 5,2
cc = ;
5,1
ϕϕ tgtg =′
dopv qq =
Vpilotavdopv QAq =⋅ ..
)( PVU QQQ +=
Postupak prema izrazu (2).
1. Pilot u saturiranoj glini:
ucc = ; 0=γN ; 1=⋅⋅⋅ qqqq rdsN ;
9=⋅⋅⋅ cccc rdsN , za pilote 4>B
D
tada je
vuv cq σ+⋅= 9 ( vσ - totalni napon, nedrenirano stanje)
ili ukupna nosivost pilota
vvvuvvvv AAcQAqQ ⋅+⋅⋅=⋅⋅= σ9
4
2πdAv =
≈⋅ vv Aσ težina pilota
pa je
vufv AcQQ ⋅== 9
uc - nedrenirana čvrstoća tla blizu vrha pilota
2. Pilot u nekoherentnom tlu (S,G):
qqqqvv rdsNq ⋅⋅⋅⋅′= σ (za 54 −=B
D)
qqqq rdsN ⋅⋅⋅ - iz dijagrama preko ϕ ′
uz ( ) ϕσµ ′′⋅+=
tg
EI
v
Sr 12
rahli pijesak: ϕσ ′′
=tg
Iv
r
30
zbijeni pijesak: ϕσ ′′
=tg
Iv
r
110
vq i pq preko in situ pokusa
SPT (N = broj udaraca) (Meyerhof 1976.)
samo za pijesak i neplastični prah (ML)
lcor
v qB
DNq ≤
⋅⋅=
4,0 [ ]2/ cmKp ili [ ]2/100 mkN=× (3)
NNv
cor ⋅
′=
σ20
log77,0 10 [ ]2/ cmKp
vN σ ′, - oko vrha pilota
corl Nq 4= , za pijesak [ ]2/ cmKp ili corl Nq 400= [ ]2/ mkN
corl Nq 3= , za ML [ ]2/ cmKp ili corl Nq 300= [ ]2/ mkN
Napomena!
U izrazu (3) smatra se da vq raste linearno s dubinom, s odnosom D/B do kritične vrijednosti D/B=10 (pijesak),
D/B=7,5 (ML), kada ostaje konstantan na nivou lq .
Što ako je tlo uslojeno oko vrha pilota?
(Meyerhof): N se određuje u zoni 5d
Ako je tlo uslojeno: tvrdo nad mekim
0q - granični tlak ( lq ) za donji mekši sloj
lq - granični tlak ( lq ) za gornji tvrđi sloj
Za H<10 d
( )l
lv q
d
Hqqqq ≤
−+=
100
0 (Meyerhof, 1976.)
NOSIVOST NA PLAŠTU
SPT (trenje):
50
Nq p = [ ]2/ cmKp → zabijeni piloti koji istiskuju tlo
100
Nq p = [ ]2/ cmKp → piloti koji ne istiskuju tlo (npr. «H» čelični piloti)
N =prosječni N na dubini D
1cq = minimum od (1) prosjeka cq na dionici ba →
(2) prosjeka cq na dionici cb →
tako da uzmeš minimalne vrijednosti na putu od cb →
2cq = također na 8d
221 cc
v
qqq
+= ( pvv AqQ ⋅= )
trenje:
( )
+= ∑ ∑
= =
d
L
z
dLpspSfp
f f
afafDLKQ8
0 8
8/
→K dijagram, odvojeno za S i C
(faktor korelacije)
fL - promatrana dubina
sf - trenje na plaštu iz CPT
pa - opseg pilota
z - duljina pilota
Slijeganje pilota:
∑∑′∆
=∆= iv
v zM
wwσ
- korekcije zbog dubine – dijagram OXF (vidi iz prošlog semstra)
IZVIJANJE PILOTA
2
24
eq
PPCR
L
IEP
π=
2
22
eq
PPCR
L
IEP
π=
2
2
eq
PPCR
L
IEP
π=
2
2
4 eq
PPCR
L
IEP
π=
za dulji pilot:
RLL ueq 4,1+= SE - konstantna po dubini (glina)
uL - duljina iznad površine terena
25,0
=
S
PP
E
IER
TLL ueq 8,1+=
2,0
=
h
PP
n
IET
hn - gradijent porasta SE po dubini
,z
En S
h = z – dubina
PILOT OPTEREĆEN HORIZONTALNOM SILOM
Analizira se kao (beskonačno) utisnuta u elastični medij (modul reakcije podloge)
Riješiti sustav jednadžbi za momente u čvorovima + ∑H
Horizontalni pomak pojedinačnog pilota
(prema Evans i Duncan, 1982.)
Psp – horizontalna sila
Ysp – horizontalni pomak pilota
D – promjer (širina) pilota
→ koristi dijagrame za pijesak i glinu
Postupak:
1. Odredi Ep i Ip za pilot promjera D
2. Pretpostavi (izračunaj) prosječnu cu za glinu, ϕ ′ za pijesak, u dubini D⋅γ ispod površine tla (γ ′ - za
uronjeni pijesak)
3. Odredi karakterističnu vrijednost Pc
Glina: ( )( ) 683,02 /34,7 IpuIpc REcREDP ⋅=
Pijesak: ( )( ) 57,02 /57,1 IppIpc REKDREDP ϕγ ′′⋅=
I
IR p
I = ; 64
4DI
π= ;
′+=
2452 ϕ
tgK p
4. Izračunaj csp PP /
5. Iz dijagrama 5.1 i 5.2 (C→S) odredi Ysp/D
6. Izračunaj ( )DYDY spsp /=
Određivanje maksimalnog momenta savijanja u pilotu od horizontalne sile
Slično kao za defleksiju (pomak);
(prema Evans i Duncan, 1982.)
Dijagram 5.8 i 5.9
hγ - faktor sigurnosti za silu 1≥
Postupak:
Ponovi korake 1 – 4
5. Odredi csp MM /
Glina: ( )( ) 46,03 /86,3 IpuIpc REcREDM ⋅=
Pijesak: ( )( ) 4,03 /33,1 IppIpc REKDREDM ϕγ ′′⋅=
6. Izračunaj ( )cspcsp MMMM /=
Napomena!
Kod djelovanja horizontalne sile na pilot manje je važna tehnika proračuna; dominantno utječe na rezultat model tla,
tj. Raspodjela čvrstoće i krutosti tla po dubini, te posebno krutost pri površini tla.
DJELOVANJE PILOTA U GRUPI
( ) Dsnmp 422 +−+=
nosivost grupe ×⋅< nm nosivost pilota
(efikasnost grupe 1≤ )
Nosivost grupe pilota
Pijesak
Nosivos grupe = ×⋅ nm nosivost pilota (pojedinog)
(ne uzima se u obzir djelovanje naglavne ploče)
Glina
Uzima se u obzir djelovanje naglavne ploče
ucugrupe cNYXczYXQ ⋅⋅⋅+⋅⋅+⋅= )22(
uc - prosječna na Z
uc - pri vrhu
( )( )XZYXN c /2,01/2,015 ++= , za 5,2/ ≤XZ
( )YXN c /2,015,7 += , za 5,2/ >XZ
Ako naglavna ploča u glini nije u kontaktu s tlom, tada:
- izračunaj nosivost pojedinog pilota
η×Q , 7,0=η za s=3D
0,1=η za s=6D
η⋅⋅⋅= QnmQgr
- izračunaj nosivost grupe (vidi prethodni račun)
- odaberi manju nosivost kao mjerodavnu
( ){ η⋅⋅⋅= QnmYXgrupenosivostgrQ ,min
Slijeganje grupe pilota
SPT:
corrN
IXq ⋅⋅= 2ρ ;
q – opterećenje (zajedno s negativnim trenjem) kg/m
X – širina grupe pilota
( ) 5,08/1 ≥⋅′−= XDI
bDD3
2=′
corrN - na oko X udaljenosti ispod bD3
2
Napomena!
Za praškasti pijesak (SM – MS); pomnoži ρ sa 2: →⋅= ρρ 2* iskustvo
CPT:
cq
qXI
2=ρ
Gline
Slijeganje preko ekvibalentnog temelja kao za plitki temelj
Ako slijeganje grupe pilota prelazi dopušteno → povećaj broj pilota ili smanji s, ili povećaj D, (ili sve) te ponovi
račun.