Współpraca fundamentu płytowo-palowego z podłożem gruntowym

Współpraca fundamentu płytowo-palowego z podłożem gruntowym

rok wydania: 2018
ilość stron: 266
ISBN: 978-83-7814-855-5
oprawa: miękka

Opis

Okres ostatnich dwudziestu pięciu lat to czas istotnego rozwoju fundamentów płytowo-palowych. Rozwinięto wówczas wiele nowych metod analizy zachowania FPP z wykorzystaniem coraz szerzej dostępnych narzędzi do modelowania współpracy ośrodka gruntowego z konstrukcją, danych z obserwacji osiadań zrealizowanych obiektów, jak również wszelkiego rodzaju eksperymentów w skali naturalnej i laboratoryjnej.

Autorzy prezentowanego opracowania podjęli próbę kompleksowego ujęcia problematyki współpracy fundamentu płytowo-palowego z podłożem gruntowym. Dotyczy to fundamentu płytowo-palowego poddanego działaniu obciążenia pionowego. Podstawę rozważań stanowią badania własne, obserwacje i pomiary, koncepcje, analizy teoretyczne oraz zweryfikowane wyniki modelowania numerycznego.

Praca składa się z 11 rozdziałów. W pierwszych siedmiu uwzględniono aktualny stan wiedzy w zakresie zachowania fundamentu płytowo-palowego. Kolejne cztery stanowią analizę wyników własnych badań doświadczalnych i modelowych, mającą na celu weryfikację wniosków przedstawionych w pierwszej części pracy i lepsze poznanie zjawisk towarzyszących współpracy fundamentu płytowo-palowego z ośrodkiem gruntowym.

Wykonane wcześniej analizy numeryczne i badania modelowe zostały uzupełnione w rozdziale XI wnioskami z długoterminowych (ok. 800 dni) pomiarów in-situ zmian wartości naprężeń w podłożu pod fundamentem, jak również pomiarów odkształceń na kierunku pionowym w kolumnach betonowych, umożliwiających obserwację zmiany w czasie dystrybucji siły wzdłuż kolumny. Badania tego typu niewątpliwie stanowią duże osiągnięcie badawcze autora, gdyż zostały zaprojektowane i zrealizowane po raz pierwszy w Polsce. Po raz kolejny w pracy przeprowadzono analizę numeryczną, tym razem fragmentu opomiarowanego fundamentu. Następnie, otrzymane wyniki porównano z wynikami z pomiarów rzeczywistych. Celem badawczo-aplikacyjnym porównania była weryfikacja numerycznego modelu współpracy konstrukcji z ośrodkiem gruntowym, jak również uzupełnienie i jednocześnie zwiększenie liczby wyników badań w skali rzeczywistej. Dzięki temu możliwe było przeprowadzenie analizy naukowej mającej na celu lepsze poznanie zachowania elementów fundamentu płytowo-palowego oraz zrozumienie złożonych efektów interakcji między nimi.

Spis treści

Wykaz skrótów i oznaczeń / 9
Wstęp / 17
Cel i zakres pracy / 19

Rozdział I. Zasada działania fundamentu płytowo-palowego / 23

Rozdział II. Stany graniczne fundamentu płytowo-palowego / 29
1. Możliwe mechanizmy utraty nośności / 292.Nośność fundamentu płytowo-palowego określona na podstawie charakterystyki obciążenie–osiadanie / 30
2.1. Analogia do fundamentu palowego / 30
2.2. Wartości współczynników efektywności elementów fundamentu płytowo-palowego / 33
3. Stany graniczne fundamentu płytowo-palowego wg stanowiska ISSMGE / 36
3.1. Stan graniczny nośności / 36
3.2. Stan graniczny użytkowalności / 40

Rozdział III. Zależność obciążenie–osiadanie fundamentu bezpośredniego / 43
1. Informacje podstawowe / 43
2. Osiadania całkowite fundamentów posadowionych bezpośrednio / 47

Rozdział IV. Zależność obciążenie–osiadanie pala pojedynczego / 56
1. Informacje podstawowe / 56
2. Sztywność pala według IBDiM / 56
3. Zmodyfikowana metoda Randolpha i Wrotha / 57
4. Funkcje transformacyjne dla pali pojedynczych wg Gwizdały / 63
5. Funkcje transformacyjne według podejścia holenderskiego / 66
6. Funkcje transformacyjne według podejścia francuskiego / 67
7. Zależność obciążenie–osiadanie według Poulosa / 69
8. Zależność obciążenie–osiadanie według Meyera / 70
9. Wpływ konsolidacji gruntu na całkowite osiadanie pala pojedynczego / 70

Rozdział V. Zależność obciążenie–osiadanie pali w fundamencie płytowo-palowym / 74
1. Wzajemny wpływ pali – informacje ogólne / 74
2. Wzajemny wpływ pali w odniesieniu do osiadań / 79
2.1. Według badań Tejchmana / 80
2.2. Według zestawienia Gwizdały i Dyki / 81
2.3. Według Fleminga / 82
2.4. Według normy PN-83/B-02482 / 83
3. Wzajemny wpływ pali w odniesieniu do oporu / 84
3.1. Według Recommendation on piling / 84
3.2. Według Hanischa i in. / 88
4. Wzajemny wpływ płyty i pali / 89

Rozdział VI. Zależność obciążenie–osiadanie płyty w fundamencie płytowo-palowym / 97

Rozdział VII. Uproszczona procedura szacowania zależności obciążenie–osiadanie fundamentu płytowo-palowego / 104
1. Zmodyfikowana metoda Poulosa i Davisa / 104
2. Zmodyfikowana metoda Borela / 107

Rozdział VIII. Analiza numeryczna osiadania budynku wysokościowego / 109
1. Praktyczne wykorzystanie wzorów empirycznych do oceny osiadania budynku wysokościowego w programie ARSA / 109
1.1. Warunkigruntowo-wodne / 110
1.2. Sztywności baret, ścian szczelinowych i podłoża gruntowego / 111
1.3. Model MES 3D w ARSA / 114
1.4. Wyniki analizy obliczeniowej w ARSA / 117
2. Oszacowanie osiadań budynku wysokościowego w ZSoil / 118
2.1. Parametryzacja podłoża gruntowego / 121
2.2. Model MES 3D w ZSoil / 124
2.3. Wyniki analizy obliczeniowej w ZSoil / 125
3. Analiza porównawcza wyników z ARSA i z ZSoil / 127
3.1. Przemieszczenia pionowe płyty fundamentowej / 127
3.2. Naprężenia w gruncie pod płytą fundamentową / 129
3.3. Siły osiowe w baretach / 130
3.4. Sztywność podłoża gruntowego pod płytą fundamentową / 132
3.5. Sztywność wybranych grup baret w układzie płytowo-palowym / 133
3.6. Wyznaczenie współczynnika interakcji ℵ FPP dla baret / 138

Rozdział IX. Badania modelowe / 143
1. Wstęp / 143
2. Informacje ogólne na temat gytii / 145
3. Przygotowanie podłoża gruntowego w stanowiskach badawczych / 148
4. Przygotowanie modeli płyty i fundamentów płytowo-palowych na stanowiskach badawczych / 154
5. Przebieg badania / 156
6. Wyniki badań / 160
7. Analiza wyników pomiarów / 164
7.1. Osiadania konsolidacyjne / 164
7.2. Naprężenie prekonsolidacji σ'c/ 175
7.3. Nośność fundamentu na podstawie krzywej obciążenie–osiadanie / 176

Rozdział X. Analiza numeryczna wielkowymiarowych próbnych obciążeń fundamentów płytowo-palowych / 182
1. Układy geometryczne / 182
2. Modelośrodka gruntowego / 183
3. Porównanie wyników badań modelowych z wynikami analizy MES / 186
4. Analiza zachowania kolumn na podstawie analizy MES / 188
5. Analiza mechanizmów utraty stateczności fundamentu płytowo-palowego / 191

Rozdział XI. Ocena współpracy elementów fundamentu płytowo-palowego na podstawie długoterminowych pomiarów / 202
1. Przykłady pomiarów – na obiektach rzeczywistych / 202
2. Informacje ogólne na temat pomiarów własnych / 207
3. Warunki gruntowo-wodne / 208
4. Konstrukcja budynku / 209
5. Pomiar naprężeń w gruncie pod płytą fundamentową / 210
5.1. Czujniki pomiarowe / 211
5.2. Sposób instalacji / 212
5.3. Wpływ ciśnienia atmosferycznego na pomiary / 213
6. Pomiary odkształceń kolumn betonowych / 213
6.1. Sposób pomiaru odkształceń / 214
6.2. Oszacowanie sił ściskających w kolumnach / 217
7. Analiza pomiarów / 218
7.1. Warunki gruntowe w sąsiedztwie kolumn / 218
7.2. Pomiary zerowe kolumn / 220
7.3. Obciążenie próbne kolumn / 222
7.4. Wpływ temperatury na pomiar odkształceń kolumn / 227
7.5. Rozkład siły na elementy fundamentu płytowo-palowego / 228
7.6. Analiza zachowania kolumn jako elementu fundamentu płytowo-palowego / 230
7.7. Analiza szczegółowa pracy kolumny P2 na podstawie pomiarów terenowych obliczeń MES (ZSoil) / 235
7.7.1. Model MES (ZSoil) / 235
7.7.2. Analiza wyników / 238

Podsumowanie i wnioski / 243
Bibliografia / 249
Spis rysunków / 256
Spis tabel / 265