Cölöpcsoport függőleges teherbírásának és süllyedésének számítása

Átírás

1 17. számú mérnöki kézikönyv Frissítve: április Cölöpcsoport füőlees teherbírásának és süllyedésének számítása Proram: Fájl: Cölöpcsoport Demo_manual_17.sp Ennek a mérnöki kézikönyvnek a célja, a GEO 5 Cölöpcsoport proram használatának bemutatása. Bevezetés A Cölöpcsoport proram számításait két csoportra lehet osztani: uós módszer, Analitikus módszerek. A ruós módszerrel a teljes cölöpalapozás elmozdulásait számítjuk, és eyes cölöpök iénybevételeit határozzuk me külön-külön, azok hossza mentén. A terhelést N, M, M, M, H, H hatások kombinációjából határozzuk me. A cölöp vasalásának x y z x y méretezéséhez fontos tényező a cölöpfej elmozdulása és elfordulása. A ruós módszert a következő, 18. fejezetben Cölöpcsoport elmozdulás-számítása és méretezése táryalunk. Az analitikus számítás célja a kizáróla füőlees normálerővel terhelt cölöpcsoport füőlees teherbírásának és süllyedésének kiszámítása. A számítás eredményei maukba folalják a cölöpalapozás füőlees teherbírását és a cölöpök átlaos süllyedését. Az analitikus számítások talajtípus szerint két csoportra bonthatók: kötött talajokat vizsáló, szemcsés talajokat vizsáló. Kötött talajban lévő cölöp füőlees teherbírás-vizsálatakor drénezetlen körülményeket veszünk fiyelembe. A füőlees teherbírást ey a FHWA előírásai szerint a cölöpcsoport köré rajzolt talajhasáb teherbírásaként vizsáljuk. A számításhoz csak a teljes kohéziót (drénezetlen nyírószilárdsá) c u kell meadnunk. A kötött talajba (drénezetlen körülmények) tervezett cölöpcsoport süllyedését helyettesítő sávalap süllyedésvizsálatával (ún. cölöpcsoport konszolidációs süllyedése, röviden kettő az eyben módszer) véezzük. 1

2 Ebből a célból a cölöpcsoport süllyedésének vizsálatakor, a síkalap süllyedésszámítási módszeréhez hasonlóan, fiyelembe vesszük az alapozási mélyséet és az alakváltozott zóna vastasáának hatását. A Cseh Köztársasában és Szlovákiában lehetsées a CSN Síkalapozás alatti talaj szerint véezni a cölöpcsoport süllyedésszámítását. Cölöpcsoport teherbírás-számítását kohéziómentes talajkörnyezet esetén uyanúy véezzük mint a szemcsés talajban lévő eyedi cölöp vizsálatát (13. fejezet Eyedi cölöp füőlees teherbírásának számítása). Az eyetlen különbsé a cölöpcsoport hatásfoka, amivel csökkentjük cölöpalapozás füőlees teherbírásának értékét. A szemcsés talajba tervezett cölöpcsoport terhelési örbéit az eyedi cölöpével azonos módon, Prof. H. G. Poulos szerinti módon számítjuk (14. fejezet: Eyedi cölöp süllyedésszámítása). Ez alól kivétel a cölöpcsoport teljes süllyedése, amit meszorzunk ey csoportos süllyedési tényezővel f, ami fiyelembe veszi az eyedi cölöpök csoporthatását. Ennek a paraméternek a naysáa fü a cölöpcsoport eometriájától. Feladat meadása A feladat általános leírását ey korábbi fejezetben meadtuk (12. Cölöpalapozások - Bevezető). A cölöpcsoport füőlees teherbírását az EN (DA 2) szerint véezzük, hasonlóan 13. Eyedi cölöp füőlees teherbírásának számítása feladatban bemutatottakhoz. A terhek a cölöpfej felső síkjában, annak közepén hatnak. Feladat meadása - cölöpcsoport Meoldás A feladat számításához a GEO5 Cölöpcsoport proramot fojuk használni. A feladat leeyszerűsítése, és a yors paraméter beállítás (kialakítás, talaj, hozzárendelés és talajkörnyezet) céljából a 13. fejezet Eyedi cölöp füőlees teherbírásának számítása feladatából importáljuk az adatokat. 2

3 Ebben a számításban az eyedi cölöpszámításnál használttal meeyező analitikus számítási módszereket (NAVFAC DM 7.2, Hatékony feszültsé és CSN ) alkalmazzuk. Fiyelemmel kísérjük, hoy a bemenő paraméterek hoy befolyásolják a kapott eredményt. Feltételek meadása A Beállítások menüben kattintsunk a Beállítások listája ombra, és válasszuk ki a Szabvány EN 1997 DA2 számítási beállítást. A számítás módjára állítsuk be az analitikus meoldás lehetőséet. Mivel esetünkben szemcsés talajt vehetünk fiyelembe, a cölöpöt drénezett körülmények közt vizsáljuk. Beállítások listája párbeszédablak Beállítások menü Elkerülve az adatok újbóli meadását, importálni fojuk azokat. Menyitjuk a 13. Eyedi cölöp füőlees teherbírásának számítása feladatot GEO 5 - Cölöp proramban, majd a felső eszközsoron menyomjuk a Szerkesztés ombot és kiválasztjuk az Adat másolása lehetőséet. Ezután, a már menyitott GEO 5 Cölöpcsoport proramban, újra rákattintunk a Szerkesztés ombra, majd kiválasztjuk az Adat beillesztése lehetőséet. Ezzel a lépéssel a számításhoz szüksées adatokat átvittük a proramba, lényeesen mekönnyítve ezzel a feladat meadását. 3

4 Adat beillesztése párbeszédablak Ezután átlépünk a Szerkezet menübe. Meadjuk az alaplemez (cölöpfej) méreteit, a cölöpcsoport cölöpjeinek számát, azok átmérőjével és tenelyeik távolsáával (cölöpök közti x, illetve y irányban). Szerkezet menü Ezután a Geometria menüben meadjuk az alapsík mélyséét a terepszinttől mérve, a cölöpfej külpontossáát, vastasáát, valamint a csoport összes cölöpjének hosszát. Az eyes cölöpök átmérője és hossza azonos. 4

5 Az anya menüben meadjuk a szerkezet térfoatsúlyát 23.0 kn m 3. Ezután meadjuk a terheket. A cölöpcsoport füőlees teherbírásának számításához a tervezési terhet, a süllyedésszámításához az üzemi terhet használjuk. Új teher Tervezési (számítási) teher párbeszédablak Új teher Üzemi teher párbeszédablak Lefuttatjuk a cölöpcsoport ellenőrzését a Füőlees teherbírás menüben. A mebízhatósá iazolásához az értéknek nayobbnak kell lennie a tervezési teher V d értékénél (további részletek a Súóban F1). A NAVFAC DM 7.2 számítási módszerre, a La Barré (CSN szerinti cölöpcsoport hatékonysái tényezővel számítva, a cölöpcsoport füőlees teherbírásának eredménye a következő: La Barré (CSN ):

6 kn Vd kn Mefelel Füőlees teherbírás menü Mejeyzés: A cölöpcsoport számított füőlees teherbírását szemcsés talajban muszáj csökkentenünk, mivel a cölöpök statikai szempontból befolyásolják eymás viselkedését. A proram több számítási módot tartalmaz a cölöpcsoport hatásfokának számítására. Ez a mértékeysé nélküli tényező (melynek értéke általában 0,5 és 1 között változik), a következő paraméterektől füően csökkenti a cölöpcsoport füőlees teherbírását cölöpök száma a csoportban n x, n y ; cölöpök tenelye közti távolsá s x, s y ; cölöpök átmérője d. A cölöpcsoport hatásfoka eyedül a eometriától fü, a választott számítási módszertől nem. Továbbá ellenőrizhetjük a füőlees teherbírást a cölöpcsoport hatásfokának más módszer szerint való meadásával. Visszatérünk a Beállítások menübe. A képernyő bal alsó sarkában lévő Szerkesztés ombra kattintva, a Cölöpcsoport fülön kiválaszthatjuk a többi beállítási lehetőséet, mint az UFC A és a Seiler-Keeney. : 6

7 Jelenlei beállítások szerkesztése párbeszédablak A számítás többi része meeyezik a 13. fejezet Eyedi cölöp teherbírásának vizsálata feladatában használtakkal. A szemcsés talajban lévő (drénezett körülmények közti) cölöpcsoport füőlees teherbírása, a cölöpcsoport hatásfokának számítása szerint, a következő táblázatban látható: La Barré (CSN ): 0. 84, UFC A: 0. 80, Seiler-Keeney:

8 EN , DA2 (kohéziómentes talaj) Számítási módszer NAVFAC DM 7.2 HATÉKONY FESZÜLTSÉG Cölöpcsoport hatékonysáa Eyedi cölöp füőlees teherbírása kn c Cölöpcsoport teherbírása kn CSN Eredmények összefolalása Cölöpcsoport füőlees teherbírása drénezett körülmények közt Következtetések (cölöpcsoport füőlees teherbírása) A cölöpcsoport számított füőlees teherbírását szemcsés talajban muszáj csökkentenünk (a cölöpcsoport hatékonysái tényezőjével ), mivel a cölöpök statikai szempontból befolyásolják eymás viselkedését. Ennek következtében minél kisebb a cölöpök közti távolsá, annál erősebben hatnak eymásra. A mérnöknek mindi ondosan kell meválasztania, hoy drénezett, vay drénezetlen esetet vesz fiyelembe a cölöpcsoport füőlees teherbírásának vizsálatához. A két számítási mód jelentősen különbözik. Cölöpcsoport süllyedésvizsálata A cölöpcsoport süllyedésvizsálata teljesen meeyezik az eyedi cölöpnél alkalmazottal, azzal kieészülve, hoy a számított süllyedést ey csoportos süllyedési tényezővel me kell szorozni. f Mejeyzés: A csoportos süllyedési tényező f értéke fü a cölöpcsoport eometriai kialakításától, úymint a cölöpök átmérője, valamint a cölöpfej szélessée. A számítás eredményeit a következő táblázatban mutatjuk: 8

9 Cölöpcsoport füőlees teherbírásának számítási módszere Teher a köpenysúrlódás mobilizációjának kn kezdetén yu Cölöpcsoport süllyedése s mm V 4000 kn teherre NAVFAC DM ,47 34,8 HATÉKONY FESZ. 7274,43 15,3 CSN ,77 15,3 Eredmények összefolalása Cölöpcsoport süllyedése Poulos szerint Következtetések (cölöpcsoport süllyedése): Az eredményekből látszik, hoy ahoy a cölöpcsoport füőlees teherbírása változik, úy változik annak teljes süllyedése is. A szemcsés talajban vizsált (drénezett körülmények közt) cölöpcsoport süllyedését lineáris süllyedésszámítással számítjuk, melynek lefőbb bemenő adatai a köpenysúrlódás s, és a cölöp talpellenállása b. Ezzel szemben a kötött talajban (drénezett körülmények között) lévő cölöpcsoport süllyedésének vizsálata, helyettesítő síkalap számítására alapszik. Ezt a számítási módszer másképp úy nevezik, hoy cölöpcsoport konszolidációs süllyedésszámítása, vay Kettő az eyben módszer. Ebben az esetben a cölöpcsoport süllyedését befolyásolja az alapozási sík mélysée és az alakváltozott zóna vastasáa, melyet síkalapozások süllyedésszámításával meeyező módon számítunk. A két számítási mód lényeesen eltér, és teljesen eltérő eredményeket ad. A GEO 5 proram alkotói ajánlják a cölöpcsoport teherbírás, és süllyedésszámítását a helyi yakorlatnak mefelelő módon elvéezni. 9