Fundatie indirecta pentru infrastructura unui pod
TEMA 5 PROIECT FUNDATII
Sa se dimensioneze fundatia indirecta a unei infrastructuri de pod. Se dau urmatoarele date:
q stratificatia terenului conform fisei forajului din figura 1 (se precizeaza caracteristicile fizico -
mecanice ale terenului de fundare - stratelor - determinate prin încercari de laborator),
q tipul pilotilor utilizati - piloti forati (piloti flotanti - de dislocuire) de diametru mare, Benotto,
d=1.08m, Mcap = 1000kNm (momentul capabil al sectiunii de beton a pilotului), piloti încastrati
în radier,
q înaltimea radierului 1.50m; cota fundare radier -2.10m fata de cota terenului natural,
q actiunile de calcul în planul talpii radierului:
Nf = (11000 + 10N)kN=11060kN
Hf = (1000 + 10N)kN= 1060kN
Mf = (2000 + 10N)kNm= 2060kNm
Proiectul va cuprinde:
I. PIESE SCRISE:
1. Calculul capacitatii portante a pilotului flotant izolat la forte axiale,
2. Calculul capacitatii portante a pilotului flotant izolat la forte orizontale,
3. Determinarea numarului de piloti necesari fundarii indirecte a infrastructurii de pod,
4. Calculul capacitatii portante a pilotului în grup,
5. Determinarea eforturilor sectionale la încastrarea în radier pentru fiecare pilot si verificarea
acestora
6. Calculul tasarii grupului de piloti folosind metoda tasarilor stratelor elementare (calculul la
deformatii al fundatiilor pe piloti).
7. Armarea radierului.
II. PIESE DESENATE:
Vedere în plan si sectiune transversala pentru fundatia pe piloti forati de diametru mare. Armare
radier si detalii de armare pentru zona de legatura între radier si piloti.
REZOLVARE
Stabilirea valorii lungimii conventionale de încastrare
l0 - adâncimea de încastrare a pilotilor în
stratul portant
l0 = f(tipul pamântului, diametrul pilotuluide datele din fisa forajului
stratul 5 este stratul de încastrare conform fisei forajului
Estimarea capacitatii portante a pilotilor solicitati axial piloti flotanti executati pe loc
Conform STAS 2561/3-
în care:
k este un coeficient egal cu 0.70,
m3 si m4 sunt coeficienti ai conditiilor de lucru dati în tabelele 2 si 3 în functie de tipul
pamântului, tehnologia de betonare si de executie a pilotului
m3 = 1.0 si respectiv m4 = 1.0
U este perimetrul sectiunii transversale a pilotilor
Rn este rezistenta normata a pamâmtului sub nivelul vârfului pilotului
q a este un coeficient ce depinde de valoarea gradului de îndesare ID al pamântului de la baza pilotului
q g este valoarea de calcul a greutatii volumice a pamântului de sub baza pilotului în kN/m3
q db este diametrul pilotului la nivelul bazei, în m; db = 1.08m,
q g1 este valoarea medie ponderata prin grosimile straturilor, a valorilor de calcul ale greutatilor volumice ale straturilor strabatute de pilot, în kN/m3
q Dc este fisa de calcul a pilotului, în m, care se stabileste astfel:
Daca D ł bdb se considera Dc = bdb
Daca D < bdb se considera Dc = D,
unde D este fisa reala a pilotului (adâncimea la care
se gaseste baza pilotului, masurata de la nivelul terenului natural sau - pentru infrastructura podurilor - de la nivelul fundului albiei tinând seama de adâncimea de afuiere), în m
b este un coeficient functie de gradul de îndesare al pamântului de la
baza pilotului
cf tab 4 : b = 15, D = 15.5m, db = 1.08m, bdb = 16.2m
deci Dc = 16.2m
OBSERVATIE: Cand deasupra stratului de pamânt în care patrunde baza pilotului se afla un strat de umplutura recenta, necompactata sau de pamânt coeziv plastic moale sau plastic curgator, sau
un strat de turba, drept fisa D se considera doar adâncimea pe care patrunde pilotul în stratul
portant iar la expresia lui Rn se adauga termenul g2h în care g2 este valoarea de calcul a greutatii
volumice a stratului slab, în kN/m3 iar h este grosimea stratului slab în m,
q Ng si Nq sunt factori de capacitate portanta, dati în tabelul 5, în functie de valoarea de calcul a unghiului de frecare interioara f' al stratului de la baza pilotului;
q fI reprezinta rezistenta conventionala pe suprafata laterala a pilotului pentru stratul de calcul i în kPa
q lI reprezinta lungimea pilotului în contact cu stratul I, în m,
OBSERVATII
q Valorile f se adopta, pentru adâncimile medii, corespunzatoare distantei de la mijlocul
stratului i pâna la suprafata terenului; adâncimea de înfigere se masoara de la nivelul
terenului natural pâna la vârful pilotului când umplutura sau decaparile nu depasesc 3m;
când umpluturile sau decaparile sunt mai mari de 3m adâncimea de înfigere se masoara
de la un nivel superior respectiv inferior cu 3m nivelului terenului natural (figura 2); în
cazul unor straturi cu grosimi mai mari de 2 m, determinarea valorilor f se face prin
împartirea în orizonturi de maxim 2 m,
q Pentru valori intermediare ale adâncimilor sau consistentei valorile f se obtin prin
interpolare liniara,
q Daca în limitele lungimii pilotului exista o intercalatie de pamânt puternic compresibil,
de consistenta redusa (turba, mâl, namol etc.) de cel putin 30 cm grosime, iar suprafata
terenului urmeaza a fi încarcata (în urma sistematizarii sau din alte cauze) valorile f
pentru stratul puternic compresibil si pentru cele de deasupra lui se determina astfel:
când supraîncarcarea este pâna la 30kPa, pentru toate straturile situate pâna la
limita inferioara a stratului puternic compresibil (inclusiv umpluturile) se ia f = 0;
cand supraîncarcarea este cuprinsa între 30 si 80kPa, pentru straturile situate
deasupra stratului foarte compresibil(inclusiv umpluturile) se ia f din tabel multiplicat
cu 0.4 si cu semn negativ, iar pentru stratul puternic compresibil f = -5kPa;
când supraîncarcarea este mai mare de 80 kPa, pentru straturile situate deasupra
stratului foarte compresibil se ia f din tabel cu semn negativ, iar pentru stratul
puternic compresibil se ia f = -5 kPa;
q Daca pilotul strabate umpluturi recente, straturi argiloase în curs de consolidare sau straturi macroporice sensibile la umezire, cu grosimi mai mari de 5 m, valorile f se iau din tabel cu semn negativ.
Calculul capacitatii portante a unui pilot solicitat la încarcari orizontale
Capacitatea portanta la încarcari orizontale a pilotilor verticali în radiere joase se poate stabili¸în
mod aproximativ, cu ajutorul valorii lungimii convenntionale de încastrare l0, masurata începand de
la talpa radierului (figura 2), valoarea data în tabelul 1 în functie de categoria pamântului de sub
radier si de diametrul pilotului, cunoscându-se momentul încovoietor capabil (Mcap) al sectiunii
pilotului. Lungimea conventionala de încastrare l0 reprezinta lungimea unei console la care
momentul încovoietor de încastrare sub încarcare orizontala este acelasi cu momentul maxim care
se dezvolta în pilot.
Forta critica orizontala Rcr or a unui pilot vertical cu radier jos se determina cu relatiile:
- în cazul pilotului considerat încastrat în radier:
În cazul fundatiilor pe piloti supusi la solicitari axiale de smulgere sau la forte orizontale mari care impun preluarea acestora prin piloti considerati încastrati în radier, pilotii trebuie sa patrunda în radier cu capetele intacte pe o lungime de 15 cm, iar armaturile longitudinale ale pilotilor trebuie sa
se înglobeze în radier pe o lungime determinata prin calcul, dar nu mai putin de 40 de ori diametrul barelor cu sectiune constanta sau de 20 de ori diametrul barelor cu profil periodic.
-în cazul pilotului considerat articulat în radier:
l
Capacitatea portanta la încarcari orizontale a pilotului vertical se determina cu relatia:
OBSERVATII:
1. Relatiile pot fi utilizate în cazul când fisa pilotului D>5l0,
2. În cazul unei stratificatii neomogene, l0 se stabileste ca medie ponderata (prin grosimile straturilor) ale valorilor corespunzatoare straturilor întâlnite pe o adâncime egala cu 1.5l'0,
în care l'0 reprezinta valoarea corespunzatoare stratului de
la suprafata.
Capacitatea portanta a unui pilot solicitat la compresiune, care lucreaza în grup
în care
R-capacitatea portanta a pilotului izolat, în kN,
mu este un coeficient al conditiilor de lucru al pilotilor în grup (coeficient de utilizare)
Calculul capacitatii portante a unui pilot solicitat la smulgere
Conform STAS 2561/3-90 în fazele preliminare de proiectare, capacitatea portanta a pilotilor pentru toate tipurile de constructii se poate determina cu ajutorul unor formule empirice de calcul.
Alcatuirea grupei de piloti
Determinarea numarului de piloti
Asezarea pilotilor sub radier (elemente constructive)
Distanta minima între axele pilotilor este
Repartizarea pilotilor sub radierul fundatiei se face în rânduri paralele sau radial, unii în dreptul celor vecini, sau în sah, respectând distantele minime dintre piloti.
Distanta minima între fata exterioara a pilotilor marginali si extremitatea radierului trebuie sa fie de
minimum 1d, dar nu mai mica de 25 cm.
Predimensionare radier
Calculul eforturilor în pilotii fundatiei
La calculul fundatiilor pe piloti se considera ca încarcarile de la constructie se transmit terenului prin intermediul pilotilor.
Nf este efortul vertical de calcul, în kN,
Mx si My sunt momentele de calcul, fata de axele principale ale grupului de piloti, în kNm,
xi si yI sunt distantele de la axa pilotului i din grup, la axele principale ale grupului de piloti,
în metri,
x si y sunt distantele de la axa pilotului considerat, la axele principale ale grupului de piloti, în
metri
np este numarul pilotilor în grup,
Gp este greutatea pilotului, tinând seama de variabilitatea geometriei pilotului si a greutatii
specifice a materialului constituent,
Verificarea la forte orizontale a fundatiei
Htot este componenta orizontala a efortului total de calcul care actioneaza asupra radierului,
Ror este capacitatea portanta a pilotilor verticali la solicitari orizontale,
N este numarul pilotilor verticali,
M este un coeficient al conditiilor de lucru egal cu 0.9.
Verificarea la strapungere a radierului
STAS 10107/0-90 prescrie pentru forta capabila la strapungere centrica a dalelor fara armatura de forfecare relatia:
|
