17. számú mérnöki kézikönyv Frissítve: 2016. 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
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 73 1001 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 1997-1 (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
Ebben a számításban az eyedi cölöpszámításnál használttal meeyező analitikus számítási módszereket (NAVFAC DM 7.2, Hatékony feszültsé és CSN 73 1002) 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
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
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 73 1002 szerinti cölöpcsoport hatékonysái tényezővel számítva, a cölöpcsoport füőlees teherbírásának eredménye a következő: La Barré (CSN 73 1002): 0. 84. 5
7491.90 kn Vd 6991. 86 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 3-220-01A és a Seiler-Keeney. : 6
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 73 1002): 0. 84, UFC 3-220-01A: 0. 80, Seiler-Keeney: 0. 99. 7
EN 1997-1, DA2 (kohéziómentes talaj) Számítási módszer NAVFAC DM 7.2 HATÉKONY FESZÜLTSÉG Cölöpcsoport hatékonysáa Eyedi cölöp füőlees teherbírása kn c Cölöpcsoport teherbírása kn 0.84 7491.90 0.80 2219.06 7100.98 0.99 8829.18 0.84 20 840.41 6172.80 0.80 19 572.96 0.99 24 560.34 0.84 19 501.36 CSN 73 1002 5776.18 0.80 18 483.79 0.99 22 982.28 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
Cölöpcsoport füőlees teherbírásának számítási módszere Teher a köpenysúrlódás mobilizációjának kn kezdetén yu Cölöpcsoport süllyedése s mm V 4000 kn teherre NAVFAC DM 7.2 3184,47 34,8 HATÉKONY FESZ. 7274,43 15,3 CSN 73 1002 8057,77 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