PROIECT FUNDATII

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 incercari de laborator),

q       tipul pilotilor utilizati - piloti forati (piloti flotanti - de dislocuire) de diametru mare, Benotto, d=1,08m, M_cap=1000kN·m (momentul capabil al sectiunii de beton a pilotului), piloti incastrati in radier,

q       inaltimea radierului 1,50m; cota fundare radier -2,10m fata de cota terenului natural,

q       actiunile de calcul in planul talpii radierului:

Þ    N_f = (11000+10·N) kN,

Þ    H_f = (1000+10·N) kN,

Þ    M_f = (2000+10·N) kN·m.

Figura 1

Proiectul va cuprinde:

I.            PIESE SCRISE:

Calculul capacitatii portante la forte axiale a pilotului flotant izolat;

Calculul capacitatii portante la forte orizontale a pilotului flotant izolat;

Calculul capacitatii portante a pilotului in grup;

Determinarea numarului de piloti necesari fundarii indirecte a infrastructurii de pod;

Determinarea eforturilor sectionale la incastrarea in radier pentru fiecare pilot si verificarea acestora;

Calculul tasarii grupului de piloti folosind metoda tasarilor stratelor elementare (calculul la deformatii al fundatiilor pe piloti).

II.         PIESE DESENATE:

Vedere in plan si sectiune transversala pentru fundatia pe piloti forati de diametru mare;

Armare radier si detalii de armare pentru zona de legatura intre radier si piloti.

REZOLVARE

Adancimea de patrundere a pilotului in stratul portant trebuie sa fie de cel putin 2·d la pilotii cu d<1,20m si 1,5·d la pilotii cu d≥1,20m, unde d este diametrul pilotului.

Determinarea capacitatii portante

Conform STAS 2561/4-90, in fazele preliminare de proiectare, capacitatea portanta a pilotilor pentru toate tipurile de constructii se poate determina cu ajutorul formulelor empirice de calcul.

1. Capacitatea portanta la compresiune R a pilotilor flotanti se calculeaza cu relatia:

(kN)

OBSERVATII:

1. Valorile f se adopta pentru adancimile medii, corespunzatoare distantei de la mijlocul stratului i pana la suprafata terenului.

Cand umpluturile sau decaparile sunt mai mari de 3m, adancimea se masoara de la un nivel superior, respectiv inferior, cu 3m nivelului terenului natural (figura 2).

In cazul unor straturi cu grosimi mai mari de 2m, determinarea valorilor f se face prin impartirea in orizonturi de maximum 2m.

2. Pentru valori intermediare ale adancimilor sau consistentei, f se interpoleaza liniar.
3. Daca in limitele lungimii pilotului exista o intercalatie de pamant puternic compresibil, de consistenta redusa (turba, mal, namol etc.) de cel putin 30cm grosime, iar suprafata terenului urmeaza a fi supraincarcata (in urma sistematizarii sau din alte cauze), valorile f pentru stratul puternic compresibil si pentru cele de deasupra lui se determina astfel:

cand supraincarcarea este pana la 30kPa, pentru toate straturile situate pana la limita inferioara a stratului puternic compresibil (inclusiv umpluturile) se ia f=0;

cand supraincarcarea este cuprinsa intre 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;

cand supraincarcarea este mai mare de 80kPa, pentru straturile situate deasupra stratului foarte compresibil se ia f din tabel cu semn negativ, iar pentru stratul puternic compresibil se ia f=-5kPa;

4. Daca pilotul strabate umpluturi recente, straturi argiloase in curs de consolidare sau straturi macroporice sensibile la umezire, cu grosimi mai mari de 5m, valorile f se iau din tabel cu semn negativ.

Figura 2

Capacitatea portanta a unui pilot solicitat la smulgere se calculeaza cu relatia:

(kN)

2. Capacitatea portanta a unui pilot solicitat la incarcari orizontale

Capacitatea portanta la incarcari orizontale a pilotilor verticali in radiere joase se poate stabili, in mod aproximativ, cu ajutorul valorii lungimii conventionale de incastrare l₀, masurata incepand de la talpa radierului. Valori pentru l₀ sunt date in tabelul 7 in functie de categoria pamantului de sub radier si de diametrul pilotului, cunoscandu-se momentul incovoietor capabil al sectiunii pilotului.

Lungimea conventionala de incastrare l₀ reprezinta lungimea unei console la care momentul incovoietor de incastrare sub incarcare orizontala este acelasi cu momentul maxim care se dezvolta in pilot.

Forta critica orizontala a unui pilot vertical cu radier jos se determina cu relatia:

(kN)

Capacitatea portanta la incarcari orizontale a pilotului vertical se determina cu relatia:

(kN)

OBSERVATII:

Relatia pentru poate fi utilizata in cazul cand fisa pilotului ;

In cazul unei stratificatii neomogene, l₀ se stabileste ca medie ponderata (prin grosimile straturilor) ale valorilor corespunzatoare straturilor intalnite pe o adancime egala cu in care reprezinta valoarea corespunzatoare stratului de la suprafata.

trebuiesc precizate conditiile de incastrare!

3. Capacitatea portanta a unui pilot solicitat la compresiune, care lucreaza in grup, se determina cu relatia:

(kN)

Figura 3

4. Alcatuirea grupei de piloti

Determinarea numarului de piloti

Numarul de piloti verticali necesari preluarii incarcarii de compresiune axiala se calculeaza cu urmatoarea formula:

, dar nu mai putin de 4 piloti.

N_f reprezinta actiunea verticala de calcul, iar R_g reprezinta capacitatea portanta a unui pilot solicitat la compresiune, pilot care lucreaza in grup.

Numarul de piloti ales trebuie sa fie acoperitor si din punct de vedere al actiunii de calcul orizontale, H_f, in sensul ca trebuie indeplinita si conditia:

Asezarea pilotilor sub radier (elemente constructive)

Distanta minima intre axele pilotilor unei fundatii se ia egala cu , in care d este diametrul pilotului iar D este fisa reala a pilotului. Relatia se aplica la radiere joase si pe zona de pilot cuprinsa in teren la radierele de tip inalt.

Repartizarea pilotilor sub radierul fundatiei se face in randuri paralele sau radial, unii in dreptul celor vecini, sau in sah, respectand distantele minime dintre piloti.

Distanta minima intre fata exterioara a pilotilor marginali si extremitatea radierului trebuie sa fie de minimum 1·d, dar nu mai mica de 25cm.

Predimensionare radier

Repartizand pilotii conform punctului anterior obtinem lungimea L si latimea B a radierului. Se considera cunoscute dimensiunile stalpului acestea fiind l₀ = 60cm iar b₀ = 40cm.

H=0.3L,

H₁=(1/3..1/2)H (figura 4).

Inaltimea radierului nu va fi mai mica de 30 cm iar clasa betonului trebuie sa fie minim Bc10.

Figura 4

Calculul eforturilor in pilotii fundatiei

La calculul fundatiilor pe piloti se considera ca incarcarile de la constructie se transmit terenului prin intermediul pilotilor. Efortul intr-un pilot al unei fundatii cu radier jos si piloti verticali, solicitata la incarcari verticale si momente, se poate calcula cu relatia:

(kN) (8)

in care:

Þ    N_f este efortul vertical de calcul, in kN,

Þ    M_x si M_y sunt momentele de calcul, fata de axele principale ale grupului de piloti, in kNm,

Þ    x_i si y_I sunt distantele de la axa pilotului i din grup, la axele principale ale grupului de piloti, in metri,

Þ    x si y sunt distantele de la axa pilotului considerat, la axele principale ale grupului de piloti, in metri,

Þ    n_p este numarul pilotilor in grup,

Þ    G_p este greutatea pilotului, tinand seama de variabilitatea geometriei pilotului si a greutatii specifice a materialului constituent, precum si de efectul de submersare al apei subterane, in kN,

Þ    N, M_x si M_y se iau cu valorile rezultate din incarcarile din grupa speciala.

Conditiile care trebuie indeplinite sunt:

S_max£R_g - verificarea pilotilor la compresiune,

S_min£R_sm - verificarea pilotilor la smulgere.

Verificarea la forte orizontale a fundatiei

La radiere joase pe piloti, solicitate la incarcari orizontale, se verifica conditia:

(kN)

in care:

Þ    H_tot este componenta orizontala a efortului total de calcul care actioneaza asupra radierului,

Þ    H_in este suma tuturor componentelor orizontale ale eforturilor axiale care actioneaza in pilotii inclinati, in kN,

Þ    R_or este capacitatea portanta a pilotilor verticali la solicitari orizontale,

Þ    N este numarul pilotilor verticali,

Þ    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:

(kN) (9)

in care:

Þ    P_cr este perimetrul teoretic al suprafetei de forfecare situat la distanta h₀/2 la exteriorul zonei incarcate,

Þ    h₀ este inaltimea utila a sectiunii de beton,

Þ    R_t este rezistenta la intindere a betonului din corpul radierului.

Conform figurii 5, p_cr=2a+2b, iar h₀=h₀^*. Conditia care trebuie indeplinita devine in care reprezinta suma fortelor axiale din pilotii grupului a caror axa este situata in afara perimetrului critic.

Figura 5

Armarea radierului

Armarea radierului se face conform STAS 10107/0-90. In figura 6, sectiunea 1-1 reprezinta sectiunea fata de care se calculeaza momentul M_x (A_{a x}) , iar sectiunea 2-2 sectiunea fata de care se calculeaza M_y (A_{a y}).

Determinarea ariei de armatura A_{a x} (figurile 6 si 7)

Pentru sensul actiunilor exterioare ca in figura 7, se calculeaza momentul tuturor fortelor axiale din piloti fata de linia punctata (forte din pilotii situati la dreapta liniei punctate). Aria de armatura A_{a x} va rezulta din relatia:

in care h₀ = H - a (a este acoperirea cu beton a armaturii; a = 10cm) iar R_a este rezistenta de calcul a armaturii (PC52 sau OB37).

Determinarea ariei de armatura A_{a y} (figurile 6 si 8)

Calculul se face analog ca in cazul determinarii ariei A_{a x}.

Figura 6

Figura 7

Figura 8