Funderingen voor bruggen (met diagram)
A. Ondiepe stichtingen:
Ondiepe stichtingen worden normaal gedefinieerd als die waarvan de diepten minder zijn dan hun breedte. De fundamenten voor metselwerk, massaconcementen of RC-pieren en aanslagen van kleinere hoogten die relatief kleinere overspanningen ondersteunen en die geen enkele mogelijkheid tot schuren hebben, worden gewoonlijk ondiep gemaakt.
In gevallen waarin de funderingsmaterialen zodanig zijn dat de veilige draagcapaciteit binnen de ondiepe diepte zeer laag is, is dit soort funderingen, hoewel anderszins geschikt, niet raadzaam en kan een diepe fundering worden overwogen.
Ontwerp van de basis :
Als de funderingsvoet alleen wordt onderworpen aan directe belasting, kan de funderingsdruk worden verkregen door de belasting te delen door het oppervlak van het vlot.
Als het echter wordt onderworpen aan een moment naast de directe belasting, worden de maximale en minimale fundatiedrukken als volgt berekend:
Voor een rechthoekige voet zal er geen spanning in de fundering ontstaan als het resultaat van het gecombineerde effect van directe belasting en moment binnen het middelste derde deel van de basis blijft. Als het resultaat alleen op de middelste derde lijn valt, is de maximale gronddruk in dat geval gelijk aan tweemaal de directe druk en het minimum gelijk aan nul.
Wanneer het resultaat de middelste derde lijn overschrijdt, ontwikkelt zich spanning en daarom blijft het gehele funderingsgebied niet effectief in het ondersteunen van de belasting die eroverheen komt.
Vergelijking (21.1) blijft niet langer geldig bij het schatten van de maximale funderingsdruk die kan worden gedaan zoals hieronder wordt uitgelegd:
Het punt van toepassing van het resultaat is op een afstand van "a" van de teen. Om geen spanningstoestand te ontwikkelen op de gewijzigde effectieve breedte, moet het resultaat door de middelste derde lijn gaan en daarom moet de effectieve breedte gelijk zijn aan "3a" om te voldoen aan de middelste derde voorwaarde.
De totale funderingsdruk per meter lengte van de voet moet gelijk zijn aan de verticale belasting P, dwz de belasting die op de voet komt per meter lengte.
Uitgaande van een meter lengte van de muur
Over het algemeen is in grondslagen die op grond rusten geen spanning toegestaan. Wanneer de fundering op steen steunt, kan spanning worden toegestaan, op voorwaarde dat de maximale funderingsdruk wordt berekend op basis van het werkelijke oppervlak dat de belasting draagt zoals aangegeven in vergelijking (21.3). Het funderingsvlot heeft in dit geval een adequate verankering nodig met de funderingsrots door deuvelstaven.
De stabiliteit van de constructie met betrekking tot glijden en kantelen moet worden gecontroleerd in verband met de ontwerpoverwegingen voor abutments. De geschiktheid van de voet kan worden gecontroleerd met betrekking tot momenten en scharen waarbij de grondreactie aan de basis wordt beschouwd zoals bepaald door de eerder vermelde methode en het gewicht van de grond boven de grond als de laatste overweging het ontwerp bepaalt.
De wapening kan dienovereenkomstig worden verschaft als deze van gewapend beton is.
Voorbeeld 1:
Ontwerp het fundament van een brugpier met een directe belasting van 270 ton en een moment van 110 ton meter over een langere as aan de voet van de pier. Het fundamentvlot rust op steen met een veilige lagerdruk van 65 ton per vierkante meter. De lengte van het vlot is 7, 5 m:
Aangezien het fundamentvlot op steen rust, kan spanning worden toegestaan, mits het vlot voldoende verankerd is met het fundamentgesteente met ankerstangen en de maximale gronddruk wordt berekend op basis van het effectieve oppervlak dat de belasting ondersteunt.
Staaloppervlak dat nodig is om de opheffing te weerstaan = 97, 700 / 200 = 490 mm2
Gebruik 4 Nos. 20 Θ aan elke langere zijde van de voet.
De details van de verankering van het fundamentvlot worden getoond in Fig. 21.4:
B. Deep Foundation:
1. Stapelfunderingen:
Waar ondiepe verspreiding of vlotstichting ongeschikt wordt bevonden uit de overweging van de draagkracht van de grond en waar de mogelijkheid van schuren van de ondiepe fundering wordt aangehouden, hoewel de funderingsgrond anderszins geschikt is voor het opnemen van de last, wordt diepe fundering gebruikt.
Als de diepteschuur niet merkbaar is en als de onderliggende grond voor paalfundering geschikt is om de ontwerpbelasting te nemen, worden paalfunderingen geadopteerd. De paalfunderingen verzenden de belasting naar de onderliggende grond op een zodanige wijze dat de afzetting van de funderingen niet excessief is en de afschuifspanningen in de grond binnen de toegestane limieten liggen nadat rekening is gehouden met voldoende veiligheidsfactor.
Palen kunnen in twee groepen worden ingedeeld, afhankelijk van de manier waarop ze de lading in de bodem brengen, namelijk:
(1) Wrijvingspalen en
(2) Eindlagerpalen.
De eerste groep palen brengt de lading over in de grond door de wrijving die is ontwikkeld tussen het gehele pooloppervlak van effectieve lengte en de omringende grond, terwijl de laatste groep, als ze door zeer zwakke grond worden gereden maar op een zeer stevige afzetting rusten, zoals als grind of gesteente aan de onderkant, kan de lading alleen door het eindlager overbrengen.
Over het algemeen wordt aan het uiteinde van de palen enige belasting door wrijving ook in de grond overgebracht. Evenzo wordt in wrijvingspalen enige belasting overgedragen naar de grond door ook een eindlager.
Soort palen:
Palen zijn van verschillende vormen en van verschillende materialen. De meest voorkomende soorten stapels die worden gebruikt bij de aanleg van snelwegbruggen zijn:
(a) Houtstapels
(b) Betonnen palen
(i) Prefab
(ii) In-situ gegoten
(c) stalen palen
(i) Buispaal, hetzij leeg, hetzij gevuld met beton.
(ii) Schroef palen.
een. Houtpalen:
Houtstapels zijn stammen van bomen die zeer groot en recht zijn en waarvan de takken worden afgestroopt. Ronde palen van 150 tot 300 mm. de diameter wordt over het algemeen gebruikt, maar vierkante palen die worden gezaagd uit het kernhout van grotere houtblokken worden soms gebruikt.
Voor betere prestaties tijdens het rijden, mogen de lengtes van houtpalen niet meer dan 20 keer de diameter (of breedte) zijn. Veel voorkomende soorten Indiaas hout die geschikt zijn voor stapels zijn Sal, Teak, Deodar, Babul, Khair etc.
Houtpalen zijn goedkoper dan andere soorten palen, maar ze hebben geen duurzaamheid onder bepaalde gebruiksomstandigheden waarbij variatie in waterpeil, waardoor de palen afwisselend worden gedroogd en bevochtigd, verantwoordelijk is voor snel verval van houtpalen.
Als ze permanent ondergedompeld blijven, kunnen deze heipalen eeuwen duren zonder enig verval. Houtstapels kunnen onbehandeld of behandeld met chemicaliën zoals creosoot worden gebruikt om vernietiging door verschillende bacteriën of organismen of verval te voorkomen. Houtstapels worden aangetast door zout water uit zoutwater.
b. Betonnen palen:
Prefabbetonpalen:
Prefab betonnen heipalen kunnen een vierkante, zeshoekige of achthoekige vorm hebben, waarbij de eerste vaak wordt gebruikt voor hun voordeel van eenvoudig vormen en rijden. Bovendien bieden vierkante palen meer wrijvingsoppervlakte, wat helpt bij het nemen van meer belasting.
Zeshoekige of achthoekige palen hebben daarentegen het voordeel dat ze in alle richtingen een gelijke buigsterkte bezitten en dat de zijdelingse versterking kan worden verschaft in de vorm van een continue spiraal. Bovendien is een speciale afkanten van de hoeken niet vereist, zoals in vierkante stapels. Prefab-heipalen kunnen taps toelopen of evenwijdig aan één kant met taps toelopen aan het aandrijfuiteinde, de laatste heeft in het algemeen de voorkeur.
Secties van vierkante palen variëren met de lengte van de palen. Enkele veelgebruikte secties zijn:
300 mm vierkant voor lengtes tot 12 m.
350 mm vierkant voor lengtes van meer dan 12 m tot 15 m.
Vierkant van 400 mm voor lengtes van meer dan 15 m tot 18 m.
450 mm vierkant voor lengtes van meer dan 18 m tot 21 m.
Normaal gesproken worden de lengtes van vierkante palen 40 keer de kant gehouden voor wrijvingspalen en 20 keer de zijde voor einddragende palen.
De prefab heipalen zijn gemaakt van een rijke betonsamenstelling van 1: 1 ½: 3, waarbij de heipaal wordt gemaakt met een rijkere mix van 1: 1: 2 om weerstand te bieden aan de dynamische spanningen tijdens het rijden.
Langswapening @ 1, 5% tot 3% van het oppervlak van de dwarsdoorsnede van de palen, afhankelijk van de lengte / breedte-verhouding en beugels of laterale banden van niet minder dan 0, 4 volumeprocent zijn aanwezig. Langsstaven moeten op de juiste manier worden vastgebonden door de laterale banden, waarvan de afstand niet meer dan de helft van de minimale breedte mag zijn.
De afstand van de laterale banden aan de boven- en onderkant van de palen moet in de buurt zijn en in het algemeen de helft van de normale afstanden. De versteviging die wordt verschaft in geprefabriceerde palen wordt verschaft voor het weerstaan van hanterings- en aandrijfspanningen, tenzij deze einddragende palen zijn, in welk geval de in de palen verschafte versterking de belasting overdraagt zoals in RC kolommen.
Hanteren en hijsen van palen:
Wanneer geprefabriceerde palen worden opgetild, wordt het buigmoment in de palen geïnduceerd als gevolg van het eigen gewicht van de palen waarvoor versterking in de palen vereist is om rekening te houden met deze behandelingsspanningen.
Om de hoeveelheid van dergelijke wapening in palen te minimaliseren, dient het hijsen op een zodanige manier te worden uitgevoerd dat de aldus ontwikkelde buigmomenten op een zo laag mogelijke waarde moeten worden gebracht. Tweepunts heffen van de palen is zeer gebruikelijk, hetgeen als volgt kan worden uiteengezet.
Voor de hefopstelling zoals getoond in Fig. 21.6 (a) moet het positieve moment bij C gelijk zijn aan het negatieve moment bij B. Op dezelfde manier moet voor de hijsopstelling zoals in Fig. 21.6 (b) het positieve moment bij F gelijk zijn aan de negatief op D en E. Om aan deze momentvoorwaarde te voldoen, moeten de afmetingen van de hijspunten zijn zoals in de afbeelding.
Betonnen palen ter plaatse gestort (gedreven of verveeld):
Er zijn veel variëteiten van in de grond gestapelde palen, maar het hoofdprincipe van het maken van de palen is dezelfde, een stalen holle pijp wordt ofwel in de grond gedreven of geboord waardoor een holle cilindrische ruimte ontstaat waarin het beton wordt gepureerd om de ter plaatse gestorte palen te vormen.
In de grond gestapelde palen zijn cirkelvormige palen met variabele grootte, afhankelijk van het type en het draagvermogen. Simplex-palen hebben normaal een diameter van 350 tot 450 mm met een draagvermogen van 40 ton tot 80 ton. Franki-palen hebben daarentegen een diameter van 500 mm en dragen een belasting van ongeveer 100 ton.
In Simplex-betonpalen, afb. 21.7 (a), wordt een gietijzeren schoen gebruikt aan de onderkant van de verbuizingbuis om het aandrijven van de pijp te vergemakkelijken door met een ijzeren hamer boven op een houten dolly te slaan. Wanneer het eindniveau is bereikt, wordt de verstevigingskooi verlaagd en wordt het beton in de buis gestort en gedeeltelijk gevuld.
De buis wordt iets verhoogd en er wordt weer beton gestort. Dit proces wordt voortgezet, nihil wordt het betonneren van de ruimte voltooid en de mantelbuis wordt teruggetrokken, waarbij de voltooide ter plaatse gestorte paal achterblijft. Deze stapel is hoofdzakelijk een wrijvingsstapel, maar er wordt ook wat belasting ingenomen door de punt van de stapel.
De rijprocedure van de mantelbuis in Franki-palen [Fig. 21.7 (b)] is iets anders dan in Simplex-stapel. Wat droog beton wordt in de pijp gestort die op de grond wordt gehouden. Dit droge beton vormt een plug die wordt geramd door een hamer die cilindrisch van vorm is en zich in de pijp verplaatst.
Het plugbeton grijpt de wand zo stevig vast dat de hamer de buis samen met het plugbeton naar beneden duwt totdat het gewenste niveau is bereikt.
Op dit niveau wordt de plug gebroken, vers beton gestort en het wordt grondig geramd, waardoor het beton wordt verspreid om een gloeilamp te vormen die het draagoppervlak van de stapel aan de onderkant vergroot en helpt bij het opnemen van meer belasting door te dragen.
Aangezien de buis gedeeltelijk is gevuld boven de bol na het laten zakken van de wapeningskooi, wordt de buis omhoog gebracht en wordt het beton opnieuw geramd maar met minder geweld dan ten tijde van het vormen van de bol. Dit aanstampen maakt het oppervlak van de stapel onregelmatig in de vorm van een golf die opnieuw de huidwrijving van de stapel verhoogt.
Het proces wordt voortgezet totdat de stapel is voltooid. Dit soort paal geeft de lading door zowel wrijving als eindlager.
Vibro-palen lijken sterk op het Simplex-type en de pijpmantel wordt in de grond gedreven door deze bovenaan te hameren en door onderaan een CI-schoen te voorzien. Het belangrijkste verschil in deze stapel is dat in plaats van de buis in trappen in beton te vullen, deze volledig is gevuld met beton met een tamelijk vloeibare consistentie.
Tijdens het heffen van de mantelbuis wordt een speciaal type hamer gebruikt dat een bevestiging van de pijp naar boven raakt. De trilling die wordt veroorzaakt door de hamer in de pijp en de statische kop van het vloeibare beton helpt om de pijp terug te trekken en om een continu getrilde schacht van de paal te maken. Het oppervlak van dit soort heipalen is glad en er ontstaat geen golving.
Bored palen worden nuttig gevonden op plaatsen waar de trillingen die worden veroorzaakt door het aandrijven van de verbuizingbuis schadelijk kunnen zijn voor de naburige constructies. Deze palen worden gegoten in de holle ruimte gemaakt door verwijdering van de aarde door middel van boring.
Voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen om te voorkomen dat de aarde in de behuizing komt. Boringen moeten ook worden beschermd tegen insnoering veroorzaakt door zachte grond of palen moeten tijdens het gieten worden beschermd tegen verlies van cement als gevolg van beweging van het grondwater.
c. Buisvormige stalen palen:
Buispalen kunnen met een open uiteinde of met gietijzeren schoenen worden aangedreven, zoals in de mantelbuis van in situ gegoten betonpalen. De palen wanneer ze open worden aangedreven, worden tijdens het rijden automatisch met aarde gevuld. De palen met gesloten uiteinde mogen leeg worden gehouden of worden gevuld met beton.
Schroefpalen:
Een schroefpaal bestaat uit een cirkelvormige stalen as met verschillende diameters variërend van 75 tot 250 mm en eindigend in een schroefblad met grote diameter aan de onderkant. De schroef is een volledige draai, de diameter van het blad is 150 mm tot 450 mm.
Het basisgebied van de schroefpalen wordt geïnstalleerd door ze vast te schroeven met behulp van Kaapstander met lange staven die aan de bovenzijde van de palen zijn aangebracht met behulp van mankracht. Hiervoor worden tegenwoordig elektromotoren gebruikt, maar het gebruik van schroefpalen wordt steeds zeldzamer.
Pile Spacing:
De aanbevolen minimumafstand van wrijvingspalen is 3 d, waarbij d de diameter is van ronde palen of de lengte van de diagonaal voor vierkante, zeshoekige of achthoekige palen. Verdere nauwe afstand van de wrijvingspalen verlaagt het draagvermogen van de individuele stapel en is daarom niet economisch.
Eindpalen kunnen dichterbij worden geplaatst. Er is geen limiet vastgesteld voor de maximale afstand van de palen, maar deze overschrijdt in het algemeen niet 4 d.
Hoe lading wordt overgebracht via stapels:
Wrijving palen:
Wanneer een lading op de bovenkant van een wrijvingspaal wordt geplaatst die in korrelige of samenhangende grond wordt gedreven, neigt het om verder te doordringen. Deze neiging tot neergaande beweging van de paal wordt weerstaan door de huidwrijving tussen het paaloppervlak en de grond.
De grootte van de huidwrijving per oppervlakte-eenheid van het pooloppervlak hangt af van de waarde van de normale gronddruk p en de wrijvingscoëfficiënt tussen de grond en het pooloppervlak; beide waarden zijn weer afhankelijk van de aard van het pooloppervlak en de aard van de grond.
Einddragende palen:
Eindlagerpalen worden door een zeer slechte soort grond gereden om op een stevige ondergrond te rusten, zoals verdicht zand of grindafzettingen of steen. Daarom is de wrijving die wordt ontwikkeld tussen het pooloppervlak en de grond praktisch praktisch klein en wordt de gehele belasting door de paal doorheen het lager overgebracht. Deze stapels fungeren als kolommen en moeten daarom als zodanig worden ontworpen.
Evaluatie van de uiteindelijke draagcapaciteit van heipalen uit grondtestgegevens - Statische formule:
Stapels in korrelige bodems:
Het maximale draagvermogen Q u van palen in korrelige grond kan worden verkregen met de volgende formule. Een veiligheidsfactor van 2, 5 wordt gebruikt voor het ramen van het veilige draagvermogen van palen.
Stapels in samenhangende grond:
Het uiteindelijke draagvermogen, Q u 'van palen in zuiver cohesieve bodems, kan worden bepaald aan de hand van de volgende formule. Een veiligheidsfactor van 2, 5 moet worden toegepast om de veilige lading op palen te krijgen.
Q u 1 = A b .N c .C b + α. C .A s (21.7)
Waar, A b = Plan gebied van de basis van stapels
N c = Lagercapaciteitsfactor meestal genomen als 9.0
C b = Gemiddelde cohesie bij paalpunt in kg / cm2
α = Reductiefactor zoals gegeven in tabel 21.2
C = Gemiddelde cohesie over de effectieve lengte van de stapel in kg / cm2
A s = oppervlak van de paalschacht in cm 2
Voorbeeld 2:
Evalueer de veilige draagkracht van de geboorde palen 500 mm. dia en 22, 0 m lengte ingebed in een gemengde type bodem onder een viaductstructuur. Het boorlog op de werklocatie wordt hieronder weergegeven:
Evaluatie van veilige en ultieme draagcapaciteit van steigers door rijweerstand - dynamische formule:
Deze methode houdt rekening met het werk van de palen bij het overwinnen van de weerstand van de grond tijdens het rijden en als zodanig stelt deze de energie van de hamerslag gelijk. Bij sommige realistische methoden worden ook correcties voor verlies aan energie als gevolg van de elastische samendrukking van de palen en de grond gemaakt.
Formules voor het bepalen van veilige belasting R, op palen (Engineering News Formulas) :
Spacing of Piles:
In het geval van palen die zijn gefundeerd op een zeer harde laag en die hun draagvermogen hoofdzakelijk van het eindlager afleiden, moet de afstand tussen deze palen minimaal 2, 5 keer de diameter van de palen bedragen.
Wrijvingspalen ontlenen hun draagvermogen hoofdzakelijk aan wrijving en moeten als zodanig voldoende uit elkaar worden geplaatst, aangezien de verspreidingskegels of de druklampen van aangrenzende stapels elkaar overlappen zoals getoond in Fig. 21.11. Over het algemeen moet de afstand tussen de wrijvingspalen minimaal 3 keer de diameter van de palen zijn.
Rangschikking van stapels in een groep-Typische rangschikking van stapels in een groep is getoond in figuur 21.10. De afstand S aangegeven in Fig. 21.10 moet zijn zoals aanbevolen.
Groepsactie van palen:
(a) Poolgroepen in Sands and Gravels:
Wanneer palen in los zand en grind worden gereden, wordt de grond rond de palen tot een straal van ten minste drie keer de diameter van de palen gecomprimeerd. In een dergelijk geval is de efficiëntie van de poolgroep meer dan één.
Voor praktisch doel is het belastingsvermogen van een poolgroep met N-aantal palen echter N. Qu, waarbij Qu de capaciteit van individuele paal is. In het geval van verveelde palen in dergelijke grondlagen, hoewel er geen verdichtingseffect is, wordt de efficiëntie van de groep ook als eenheid beschouwd.
(b) Stapelgroepen in Clayey Soils:
In een groep wrijvingspalen in kleiachtige of samenhangende grond overlappen de verspreidingskegels of de druklampen van de aangrenzende palen elkaar (figuur 21.11-a) en vormen zo een nieuwe kegel van verdeling ABCDE (figuur 21.11-b) het basisgebied waarvan veel minder is dan de som van de gebieden van de kegels van verdeling van de individuele stapel vóór overlapping.
Het draaggebied waarop de belastingen van de palen worden overgedragen door de kegel van verdeling is daarom minder waardoor het belastingsvermogen van de individuele paal als gevolg van groepsactie wordt verminderd. Als de palen worden aangedreven met een bredere tussenruimte, zal de overlapping van de verspreidingskegels kleiner zijn en daarom zal de efficiëntie van de individuele stapel in die groep toenemen.
Het blijkt daarom dat toename in de nrs. van palen in een paalgroep waarin de kegels van verdeling elkaar overlappen, zal niets toevoegen aan het draagvermogen van de paalgroep omdat de grond reeds de "verzadigde" toestand heeft bereikt. Wrijvingspalen in kleiachtige grond kunnen daarom hetzij individueel, hetzij als een blok uitvallen. De ultieme belastbaarheid Q gu van het blok (Fig. 21.12) wordt gegeven door:
Aangezien het blok zijn eigen gewicht moet behouden naast de belastingen van de palen, moet de veilige belasting van het blok worden berekend na aftrek van het eigen gewicht van het blok. Normaal gesproken is een veiligheidsfactor van 3 toegestaan boven Q'G u om de veilige lading van het blok te krijgen. Daarom is het veilige draagvermogen van de paalgroep
Voorbeeld 3:
Een pijlerstichting voor een brug met gemiddelde overspanning wordt ondersteund op een groep ter plaatse gestorte palen, zoals weergegeven in figuur 21.13, die door kleiachtige grond worden aangedreven. De relevante gegevens worden hieronder weergegeven:
(i) Lengte van de stapel onder de maximale schuurbeurt (die in dit geval erg klein is) = 25 m.
(ii) Diameter van palen, d = 500 mm.
(iii) Gemiddelde cohesie over de lengte van de palen, C = 0, 45 kg / cm2
(iv) Gemiddelde cohesie bij poolpunt, Cb = 0, 5 kg / cm2
(v) Hoek van interne wrijving, ǿ = 0
Bepaal of de individuele capaciteit van palen of de blokcapaciteit het ontwerp bepaalt als de paalafstand (a) 3d en (b) 2, 5 d is.
Dit is minder dan de totale capaciteit van alle palen, namelijk 700 ton. Vandaar dat in dit geval de capaciteit van het blok het ontwerp bepaalt. De efficiëntie van de groep is in dit geval 630/700 x 100 = 90 procent. Daarom is door het verminderen van de paalafstand in kleiige gronden van 3d tot 2, 5d in dit specifieke geval, de efficiëntie van de individuele stapel in de paalgroep 90 procent.
Laterale weerstand van palen:
Palen die onder de abutments of keerwanden worden aangedreven, worden altijd onderworpen aan horizontale krachten naast de verticale belastingen daarop. Deze horizontale krachten worden weerstaan door de laterale weerstand van de palen.
Mislukken van de structuur als gevolg van de horizontale krachten kan te wijten zijn aan:
(i) Afschuiving van de stapel zelf
(ii) Falen van de stapel door te buigen
(iii) Falen van de grond voor de palen en aldus het kantelen van de constructie als geheel veroorzaken.
Het gedeelte en de versterking voor de palen moeten zodanig zijn dat zowel de afschuiving als de buiging op de palen wordt weerstaan. Neiging van kantelen van de constructie als geheel wordt weerstaan door de passieve weerstand geboden door de grond voor de heipalen.
Er is waargenomen dat de afstand tussen de buitenste stapels in de voorste rij van de poolgroep plus enige extra afstand ten gevolge van het dispersie-effect (die kan worden opgevat als 20 ° tot 25 'zoals getoond in Fig. 21.14) effectief is in het aanbieden van de passieve weerstand tegen de beweging van de palen samen met de structuur ondersteund op hen.
Dus uit Fig. 21.14, kan de breedte BC voor de paalgroep die passieve weerstand biedt worden gegeven door de formule:
Waar, n = nrs. van stapels op de eerste rij.
Over het algemeen 3, 0 m. tot 4, 5 m. de bovenste lengte van de palen onder het niveau wordt betrouwbaar beschermd of de maximale of schuurdiepte is effectief bij het bieden van de passieve weerstand. Dus, wanneer de heigroep wordt onderworpen aan horizontale krachten, het gebied aan de voorkant zoals aangegeven door de breedte BC en een diepte van ongeveer 3, 0 m. tot 4, 5 m. biedt de passieve weerstand tegen beweging van de structuur.
Bovendien kan de horizontale weerstand van de paalkap, indien deze in contact blijft met de grond, ook worden overwogen.
Slagpennen:
In hoge landhoofden, keerwanden enz. Waar de grootte van de horizontale kracht die op de palen inwerkt zodanig is dat de laterale weerstand van verticale palen onvoldoende is om weerstand te bieden, zijn batteriepalen of schoorsteenpalen het juiste antwoord op dergelijke problemen. Nadeel is dat voor het rijden met dergelijke stapels speciale vaardigheden en speciale soorten rij-uitrusting benodigd zijn.
De horizontale component van de beslagstapel neemt de horizontale belasting samen met de horizontale weerstand van de voet van de paalkap als deze in contact blijft met de grond en daarom verhoogt het gebruik van beslagpalen de veiligheidsfactor tegen glijden en kantelen. Met betrekking tot de verticale draagcapaciteit van beslagpalen, is het over het algemeen zeker dat de beslagpalen dezelfde hoeveelheid verticale belastingen dragen als verticale palen.
Evaluatie van belastingen op palen:
Als de fundering alleen wordt onderworpen aan directe belasting, wordt de belasting op de stapel verkregen door de belasting te delen door het aantal heipalen. Wanneer de fundering naast de directe belasting wordt onderworpen aan een moment, kan de belasting op heipalen worden bepaald volgens de vergelijking 21.18 hieronder die vrij analoog is aan de vergelijkingen 21.1 en 21.2.
Waarbij W = totale belasting
N = nos. van stapels
Y = afstand van de stapel in beschouwing van de cg de poolgroep.
I = Traagheidsmoment van de poolgroep rond een as door het cg van de poolgroep.
Bij het berekenen van het traagheidsmoment van de poolgroep worden palen verondersteld als eenheden die geconcentreerd zijn in hun longitudinale middenlijnen, waarbij het traagheidsmoment van de palen om hun eigen centrum verwaarloosd wordt.
Voorbeeld 4:
Een groep geprefabriceerde palen wordt onderworpen aan een excentrische resulterende belasting van 1125 ton zoals getoond in Fig. 21.16 (b). Bereken de maximale en minimale belasting gedragen door de palen:
De belastingen gedragen door de heipalen op de teen en de hielkant zijn verschillend omdat, hoewel door excentrische belasting van de bovenbouw, de reactie van de grond per oppervlakte-eenheid aan de teenzijde meer is dan die aan de hielzijde, het gebied van de fundering waarop elke stapel betrekking heeft is dezelfde en daarom is de totale grondreactie van het gebied dat door elke stapel wordt bedekt, dat wil zeggen, belasting die door elke stapel aan de teenzijde wordt gedragen, meer dan die aan de hielzijde.
Uit zowel praktische als grondlagenoverwegingen is het moeilijk om verschillende lengtepalen voor de teen- en hielkant te maken. Maar de toepassing van dezelfde afstand van stapels voor de hielzijde als die voor de teenkant is oneconomisch wanneer de lengte van de palen hetzelfde blijft.
Uit overwegingen van zuinigheid is het wenselijk om de paalafstanden zodanig in te stellen dat de belasting gedeeld door elke stapel in paalfunderingen onderworpen aan directe belasting en moment dat wil zeggen onderworpen aan excentrische belasting gelijk is. Een grafische methode hiervoor wordt hieronder beschreven in Illustratief Voorbeeld 21.5.
Voorbeeld 5:
In een 10 m lange keermuur werkt een resulterende verticale belasting van 800 ton met een excentriciteit van 033 m. van de middellijn van de paalkap naar de teenkant. Bepaal de paalafstand om een gelijke belasting op elke stapel te krijgen. Er mag worden aangenomen dat de palen een belasting van 25 ton per stapel hebben:
Oplossing :
Belasting per strekkende meter muur = 800 / 10.0 = 80 ton. Excentriciteit = 0, 33 m.
. . . Moment over de middenlijn van de paalkap per meter = 80 x 0, 33 = 26, 4 tm.
Sectiemodulus van de paalkap per meter lengte van de muur = 1 x (5, 0) 2/6 = 4, 17 m 3
. . . Maximale en minimale gronddruk = P / A ±
= 22, 33 t / m2 of 9, 67 t / m2
Het funderingsdrukdiagram ACDB wordt op schaal getekend met de bovenstaande waarden van maximale en minimale fundatiedrukken [Fig. 21, 17 (b)]. AB en CD worden geproduceerd om te voldoen aan E. Met AE als diameter wordt de halve cirkel AHIJGE getekend. De boog BG wordt getekend met E als middelpunt. Vanaf G wordt FG loodrecht op AE getekend. AF is verdeeld in "n" gelijke lengten waarbij n de nrs is. van rijen palen vereist binnen de breedte AB.
In het voorbeeld is de totale belasting per meter = 80 ton. Uitgaande van een afstand van 1, 1 m in de lengterichting, laadt per wand van 1, 1 m lengte = 80 x 1, 1 = 88 ton
. . . Aantal palen per rij vereist = - = 3.52, zeg 4.
Daarom is AF verdeeld in vier gelijke lengten, namelijk AM, ML, LK en KF. Van deze punten op AF vallen loodlijnen op de halve cirkel bij H, I en J. Met E als middelpunt en EH, EI, EJ als straal, worden bogen getrokken om te voldoen aan de lijn AB die het drukdiagram opdeelt in toergedeelten in het gebied waarvan hetzelfde is en daarom zal de stapel die wordt verschaft voor het verzorgen van de funderingsdruk van elk van deze gebieden gelijke belasting dragen.
De paalhartlijn is de lijn door het midden van de bovenstaande trapeziumvormige drukdiagrammen. De afstanden van de palen om gelijke belasting te hebben, zijn geschaald en worden getoond in Fig. 21, 17 (a). De feitelijke belasting gedeeld door elke stapel met de bovenstaande afstand wordt hieronder berekend om de nauwkeurigheid van de methode te tonen.
Afstand van zwaartepunt van de poolgroep van A = (1 x 0, 45 + 1 x 1, 45 + 1 x 2, 67 + 1 x 4, 10) / 4 = 2, 17 m.
Plaats van aanbrenging van de resulterende belasting van A = 2, 5 - 0, 33 = 2, 17 m.
De excentriciteit van het resultaat ten opzichte van het zwaartepunt van de poolgroep is derhalve nul en de belasting gedeeld door elke stapel is gelijk, waarbij de belasting per stapel 800/36 = 22, 22 ton per stapel is.
Rijden van palen:
Palen worden aangedreven door middel van een valhamer of een stoomhamer. De hamer wordt ondersteund door een speciaal frame dat bekend staat als heimachine en bestaat uit een paar geleiders. De hamer beweegt binnen de geleiders en valt van de bovenkant van de geleider op de bovenkant van de te rijden palen.
De hamer die wordt opgetild door handarbeid of door mechanische kracht en vervolgens wordt vrijgegeven om vrij door de zwaartekracht te vallen, is bekend als val-hamer. Tegenwoordig worden stoomhamers gebruikt voor heien.
De stoombush die wordt opgetild door de; stoomdruk en mag dan vrij vallen is een enkelwerkende stoompijp, maar ook die waarop de stoomdruk tijdens neerwaartse beweging inwerkt en voegt daaraan toe: o de aandrijfenergie die bekend staat als dubbelwerkende stoombush.
Laadtest op stapels:
De paalformules, zowel statisch als dynamisch, gegeven in de vorige artikelen, voorspellen ongeveer de veilige belasting die de palen zullen dragen, maar het is altijd wenselijk om het draagvermogen van de palen te verifiëren door belastingtests.
Initiële tests en routinetests:
Er zijn twee categorieën teststapels, namelijk initiële tests en routinetests. Initieel testen worden verdiend op teststapels aan het begin voorafgaand aan het rijden van werkpalen om de lengte van de palen te bepalen om de ontwerpbelasting te ondersteunen, de eerste test zal worden uitgevoerd op minimaal twee palen.
Routine testen worden verdiend op werkpalen om de capaciteit van palen te verifiëren zoals verkregen door de eerste testen. Terwijl de eerste testen op een enkele stapel kunnen worden uitgevoerd, kunnen de routinetests worden uitgevoerd op een enkele stapel of een groep stapels, twee tot drie in aantal.
Dit laatste heeft de voorkeur, omdat het lastdragend vermogen van palen in een groep minder speciaal is in kleiige gronden en gemengde gronden. Routinematige tests worden uitgevoerd op 2 procent van de palen die in de fundering worden gebruikt.
Procedure voor verticale belastingtests:
De testbelasting kan in stappen rechtstreeks over een laadplatform worden aangebracht zoals weergegeven in Fig. 21.18 of door middel van een hydraulische krik met manometer en afstandsbedieningspomp, die reageert tegen een laadplatform vergelijkbaar met Fig. 21.18.
Het verschil tussen de eerste en de laatste methode is dat, terwijl alle testbelasting op het platform wordt overgedragen op de testpalen in de eerstgenoemde methode, de reactie van de krik alleen wordt overgedragen als belasting op de palen in de laatste methode, hoewel de belasting op het platform overschrijdt normaal gesproken de vereiste reactie.
Het testen van de paal volgens de reactiewerkwijze kan ook worden uitgevoerd door gebruik te maken van de aangrenzende palen die de vereiste krikreactie door negatieve wrijving geven. Voor het testen van heipalen door middel van een directe laadmethode, worden meestal stapelmappen op de bovenkant van palen verschaft voor gebruik als laadplatform en voor het gelijkmatig overbrengen van de belasting op de palen.
Procedure voor laterale belastingtests op bestanden:
Laterale belastingtests kunnen worden uitgevoerd door middel van een hefboomreactiemethode met de hydraulische krik en tussenruimte tussen twee palen of twee groepen palen. De reactie van de krik zoals aangegeven door de meter is de laterale weerstand van de stapel van de paalgroep.
Toepassing van testlasten, meting van verplaatsingen en beoordeling van veilige belastingen voor verticale belastingtests:
(a) Voor initiële belastingtest:
De testbelastingen worden in stappen van ongeveer 10% van de testbelastingen uitgeoefend en de verplaatsingen worden gemeten met behulp van drie meetklokken voor één stapel en vier meetklokken voor een groep stapels. Elke fase van het laden moet worden gehandhaafd totdat de bezinksnelheid meer dan 0, 1 mm per uur bedraagt in zandige bodems en 0, 02 mm per uur in kleiachtige grond of een maximum van 2 uur naargelang wat hoger is.
Het laden moet worden voortgezet tot de testbelasting die tweemaal de veilige veilige lading van de lading is, zoals geschat aan de hand van de statische formule of de belasting waarbij de totale verplaatsing van de pooltop gelijk is aan de volgende gespecificeerde waarde:
De veilige lading op een enkele stapel is de minste van de volgende:
(i) Tweederde van de eindbelasting waarbij de totale verrekening een waarde van 12 mm bereikt.
(ii) Vijftig procent van de eindbelasting waarbij de totale afzetting gelijk is aan 10 procent van de pooldiameter.
De veilige belasting van groepen is de minste van de volgende:
(i) Eindbelasting waarbij de totale verrekening een waarde van 25 mm bereikt.
(ii) Tweederde deel van de anale last waarbij de totale zetting een waarde van 40 mm bereikt.
(b) Voor routine loadtests:
De belading wordt uitgevoerd tot anderhalf keer de veilige lading of tot aan de afleiding bij een lier, de totale verrekening bereikt een waarde van 12 mm voor een enkele stapel en 4 C mm voor een stapel palen, welke eerder is.
De veilige lading wordt als volgt aangegeven:
(i) Tweederde van de eindbelasting waarbij de totale verrekening een waarde van 12 bereikt, is gericht op een enkele stapel.
(ii) Tweederde van de eindbelasting waarbij de totale verrekening een waarde van 40 mm bereikt voor een groep palen.
Laden etc. voor laterale belastingtests:
De belasting moet worden geheven in stappen van ongeveer 20% van de geschatte veilige lading nadat de verplaatsingssnelheid 0, 5 mm per uur bedraagt in zandige bodems en 0, 02 mm in kleiachtige grond of 2 uur naargelang welk tijdstip eerder valt.
De veilige zijwaartse belastingen worden als de minste van de volgende beschouwd:
(a) 50% van de totale belasting waarbij de totale verplaatsing op het afsnijdiveau 12 mm bedraagt.
(b) Totale belasting waarbij de totale verplaatsing 5 mm is op het grensniveau.
Uittrekproeven op palen:
Voor deze test wordt clausule 4.4 van "1S: 2911 (Deel IV) -1979: Praktijkcode voor het ontwerp en de bouw van paalfunderingen - Laadtests op palen" verwezen.
Cyclische belastingtests en constante penetratiesnelheidstests:
Pile-Cap:
RC-paal - Er moeten doppen van voldoende dikte op de bovenzijde van de palen worden aangebracht om de belasting van de structuur op de palen over te brengen.
De paalkappen zijn ontworpen volgens de volgende principes:
(i) Ponssnijding als gevolg van belasting op de pijlers of kolommen of op de afzonderlijke stapels.
(ii) Afschuiving bij pijler- of kolomgezicht.
(iii) Het buigen van de paalkap om het pier- of kolomvlak.
(iv) Vereffening van een rij palen en de daaruit voortvloeiende buiging en afschuiving van de paalkap.
Een offset van 150 mm moet worden aangebracht voorbij de buitenzijden van de buitenste palen in de groep. Wanneer de paalkap op de grond rust, moet een matbeton (1: 4: 8) met een dikte van 80 mm aan de voet van de paalkap worden aangebracht.
De bovenkant van de paal moet van beton worden ontdaan en de versterking van de paal moet voldoende in de paalkap worden verankerd voor een effectieve overdracht van de lasten en momenten op de grond door de palen. Minstens 50 mm lengte van de pooltop nadat beton is gestript, wordt ingebed in de poolkap. De doorzichtige afdekking voor de hoofdwapening mag niet minder dan 60 mm bedragen.
Paalversterking:
Het gebied van langswapening in voorgestapelde palen moet zijn zoals hieronder om de spanningen te weerstaan die het gevolg zijn van heffen, stapelen en transport.
(i) 1, 25% voor palen met een lengte minder dan 30 maal de kleinste breedte.
(ii) 1, 5 procent voor palen met een lengte groter dan 30 en tot 40 maal de minste breedte.
(iii) 2, 0 procent voor palen met een lengte van meer dan 40 maal de kleinste breedte.
Het gebied van langswapening in aangedreven ter plaatse gestorte en ter plaatse gestorte ter plaatse gestorte heipalen mag niet minder dan 0, 4% van het oppervlak van de as bedragen.
De zijdelingse wapening in de palen mag niet minder zijn dan 0, 2% van het brutovolume in de paallichamen en 0, 6% van het brutovolume aan elk uiteinde van de paal over een afstand van ongeveer 3 maal de kleinste breedte of diameter van de palen. palen. De minimale dia. van de zijdelingse versterking moet 6 mm zijn.
2. Well Foundations:
Waar paalfunderingen ongeschikt zijn vanwege de omstandigheden ter plaatse, de aard van de grondlagen of vanwege de relatief diepe uitslag, worden er goede fundamenten gebruikt. De componenten van een put worden getoond in Fig. 21.19.
Cutting Edge en Well Curb:
Aan de onderkant zijn putten voorzien van een stalen snijrand gemaakt van MS-platen en hoeken geklonken of aan elkaar gelast en verankerd in de putrand door middel van ankerstangen. Betonnen puttermuren zijn driehoekig in doorsnede om te helpen bij het verwijderen van de aarde door vastgrijpen en om gemakkelijk zinken van de putjes te helpen.
De helling van de putrand mag de 35 graden niet overschrijden met de verticaal. Deze stoepranden zijn behoorlijk versterkt om het sterk genoeg te maken om de spanningen te weerstaan tijdens zinken. Gewoonlijk wordt versteviging zowel in de vorm van beugels als langsstaven voorzien van niet minder dan 72 kg. per cu. m. exclusief verbindingsstaven van steining.
Verbindingsstaven worden gebruikt om de langsstaven en beugels in positie te houden. Het beton dat in de putlammen wordt gebruikt, moet in het algemeen van klasse M20 zijn.
Wanneer pneumatisch zinken moet worden aangenomen, moet de inwendige hoek van de boorkammen steil genoeg zijn om het pneumatisch gereedschap gemakkelijk toegankelijk te maken. Ingeval stralen wordt gebruikt om de putten te laten zinken, moet de volledige hoogte van het interne vlak en de halve hoogte van de buitenzijde van de stoeprand worden beschermd met een plaat van 6 mm dikte die op de juiste wijze door ankerstangen aan de stoeprand is verankerd.
Steining:
De steining is gemaakt van baksteen of steenmetselwerk of van massaconcreet. Nominale wapening mag niet minder zijn dan 0, 12% van het bruto doorsnedeoppervlak van steining om bestand te zijn tegen de trekspanning die kan worden ontwikkeld bij het putten in het geval dat het bovenste deel van de uitharding wordt gehecht aan een laag stijve klei en het resterende gedeelte wordt opgehangen van boven. Twee lagen verticale steiningstaven met bindmiddelen hebben de voorkeur boven slechts één centrale laag.
In het geval van baksteenuitsterfing, moeten verticale verbindingsstaven worden aangebracht in het midden van het steining met een snelheid van niet minder dan 0, 1 procent van het bruto steining oppervlak. Deze staven worden omhuld met beton van klasse M20 in een kolom van 150 x 150.
Deze kolommen worden gebruikt met R C.-banden met een geschikte breedte van ten minste 300 mm en een diepte van 150 mm. De afstand tussen deze banden moet 3 m of 4 keer de dikte van de steining zijn, welke van de twee het minst is (Fig 21.20).
Bottom Plug:
Wanneer het zinken voltooid is en het grondniveau is bereikt, worden de putten na het maken van de noodzakelijke put gevuld met 1: 2: 4 beton. Dit gebeurt meestal onder water waarvoor speciale apparatuur moet worden gebruikt om te voorkomen dat het beton wordt weggespoeld wanneer het door water wordt gehaald. Voor dit doel worden gewoonlijk twee methoden gebruikt.
De eerste methode staat bekend als "Chute-methode" of "Contractantsmethode" waarbij sommige stalen buizen die gewoonlijk bekend staan als triëmie met een diameter van 250 mm tot 300 mm met een trechter aan de bovenkant in de wells worden geplaatst. De bovenkant van deze buizen wordt boven het waterniveau gehouden en de onderkant op het laagste niveau van de put.
Het beton wanneer het in de trechter wordt gegoten, beweegt naar beneden als gevolg van de zwaartekracht en bereikt de bodem. De pijpen worden zijdelings verschoven als het betonneren voortgaat.
Bij de tweede methode wordt een min of meer waterdichte doos gebruikt voor betonnering onder water. De onderkant van de doos is zodanig gemaakt dat wanneer de doos het verstoppingsniveau bereikt, de onderkant van de doos naar beneden wordt geopend door een touw van boven los te laten en het beton op de bodem van de put te plaatsen. Deze methode staat bekend als de "Skip box" -methode.
De functie van de plug onderaan is om de belasting van de pijlers en abutments naar de grondlagen onder de put te verdelen. De belasting van de pijlers en landhoofden verdeeld over de putdop en vervolgens naar de put steining bereikt uiteindelijk de putrand.
Met een taps toelopende zijde in contact met de bodemplug wordt de belasting van de stoep uiteindelijk overgebracht naar de onderste plug en vervolgens naar de onderliggende grond. Voor betere prestaties moet de bodemplug voldoende dik zijn, zoals weergegeven in Fig. 21.20 (c)
Zandvulling:
De putzakken zijn meestal gevuld met zand of zandige klei, maar soms worden de zakken leeg gehouden om de lege lading van de fundering te verminderen. Het is wenselijk dat ten minste het gedeelte van de holtes onder het maximale schuurniveau wordt opgevuld met zand voor de stabiliteit van de putten. In elk geval is een topplug voorzien over de zandvulling.
Well-Cap:
Belasting vanaf de pijlers en abutments worden overgedragen naar de putten door de putdoppen die daarom voldoende moeten worden versterkt om de resulterende spanningen te weerstaan die worden veroorzaakt door de opgelegde belastingen en momenten.
Shapes of Wells:
Wells van verschillende vormen worden gebruikt, afhankelijk van het type grond waardoor ze moeten worden gezonken, het type pier dat moet worden ondersteund en de omvang van de belastingen en momenten waarvoor ze moeten worden ontworpen. De volgende vormen, zoals getoond in Fig. 21.21 zijn heel gebruikelijk:
Dubbel-D achthoekige of stomporgelvormige bronnen hebben over het algemeen dubbele holten of baggergaten waardoor meer controle over de verschuivingen en kantelingen van putten mogelijk is.
Bovendien bieden stomporgelvormige putten een grotere weerstand tegen kantelen in de lengterichting, maar terwijl baksteen of beton kan worden gebruikt in de constructie van putten in zowel de dubbele D- als achthoekige putten, zijn de loonkosten meer als baksteen-steining is gebruikt in stompe putten.
Enkele cirkelvormige putten zijn het meest economisch wanneer de momenten in zowel de longitudinale als transversale richtingen min of meer gelijk zijn. Bovendien hebben deze putten voor hetzelfde basisoppervlak een kleiner wrijvingsoppervlak, waardoor minder totale zinkinspanning vereist is om de putten te laten zinken.
Twin-circulaire wells zijn min of meer vergelijkbaar met enkele ronde wells, maar deze zijn geschikt waar de lengte van de pier meer is, maar twincirkelvormige wells zijn niet favoriet waar de mogelijkheid van differentiële afzetting tussen de twee wells niet overheersend is. Zowel baksteen als beton kunnen worden gebruikt bij het uitstorten van cirkelvormige putten
Putten met meerdere boorgaten of monolieten worden geadopteerd in ondersteunende pijlers of torens van bruggen met lange overspanningen. Deze zoon van monolieten werd gebruikt ter ondersteuning van de hoofdtorens van Howrah Bridge in Calcutta. De afmeting van de monoliet was 55, 35 mx 24, 85 m met 21 baggerassen elk 6, 25 m vierkant.
Diepte van putten:
Bij het bepalen van de grondlagen van putten, moeten de volgende punten worden overwogen:
(i) De minimale diepte van de put is bepalend voor de overwegingen van maximale schuring om de minimale grijplengte onder het maximale schuurniveau voor de stabiliteit van de put te verkrijgen.
(ii) De fundering moet mogelijk nog verder worden getrokken als de grond op het grondniveau niet geschikt is om de ontwerpbelasting te dragen.
(iii) Passieve weerstand van de aarde aan de buitenzijde van de put wordt benut door weerstand te bieden aan zo veel mogelijk de externe momenten die inwerken op de put als gevolg van longitudinale kracht, waterstroming, seismisch effect enz. De aarde onder het maximale scourniveau is alleen effectief in het aanbieden van de passieve weerstand.
Waar grotere externe momenten moeten worden weerstaan door de passieve gronddruk, is een grotere grijplengte onder het maximale schuivend niveau vereist en daarom is om dit te bereiken verder zinken van de put noodzakelijk.
Ontwerp Overwegingen:
De externe momenten die op de putten werken als gevolg van verschillende horizontale krachten en de excentrische directe belasting worden door het moment weerstaan door passieve aardedruk gedeeltelijk afhankelijk van de grootte van de beschikbare passieve druk die weer gerelateerd is aan het gebied en de aard van de bodem het aanbieden van de passieve weerstand. Het externe evenwichtsmoment als er iets is, komt naar de basis.
De funderingsdruk aan de basis van de put kan daarom worden berekend aan de hand van de formule:
Waarbij, W = Totale verticale directe belasting aan de basis van goed na voldoende rekening gehouden met de huidwrijving aan de zijkanten van putten.
A = basisgebied van de put.
M = Moment aan de basis.
Z = sectiemodulus van de basis.
De funderingsdruk is maximaal als zowel W als M maximaal zijn. Deze toestand wordt bereikt wanneer de live belastingreactie op de pier maximaal is en geen drijfvermogen inwerkt op de put en de pier.
Aan de andere kant kunnen de minimale funderingsdruk en de mogelijkheid van spanning of opdrijving worden verwacht wanneer de minimale belastingreactie minimaal is en het volledige drijfvermogen optreedt, waardoor het eigengewicht van pier en put wordt verminderd. De gronddruk moet zodanig zijn dat deze binnen de toelaatbare draagkracht van de grond blijft.
De huidwrijving die op de zijkanten van de putjes inwerkt, wordt in aanmerking genomen bij het balanceren van een deel van de directe belasting. Bij het schatten van de steining dikte, is het noodzakelijk om het maximale moment te weten te komen evenals de maximale en minimale directe belasting op de steining.
De steiningdikte moet zodanig zijn dat zowel de maximale als de minimale spanningen binnen de toegestane waarde blijven. Bij het verkrijgen van de maximale en minimale spanningen, moeten de overwegingen die zijn gemaakt in het geval van funderingsdruk zoals hierboven geschetst hier ook worden geprobeerd.
De steiningspanningen worden verkregen door de volgende formule te gebruiken:
Waarbij, W = Totale verticale belasting op de bestudeerde sectie.
A = Area of steining.
M = Moment in de steiningsectie.
Z = sectiemodulus van de steiningsectie.
De stabiliteit van putfunderingen moet worden gecontroleerd, rekening houdend met alle mogelijke beladingscombinaties inclusief drijfvermogen of niet-drijvend vermogen. Funderingen voor pierputten in samenhang minder bodem zullen worden ontworpen op basis van de "Aanbevelingen voor het schatten van het weerstandsvermogen van bodems onder het maximale schaalniveau bij het ontwerp van putfunderingen van bruggen".
Ontwerp van aanlegputten in alle soorten bodems en pierputten in samenhangende bodems moet worden uitgevoerd in overeenstemming met de aanbevelingen "Funderingen en onderstructuur". Methode voor het controleren van de stabiliteit van putten in overwegend kleiachtige grond wordt hieronder toegelicht aan de hand van de aanbevelingen.
De actieve en passieve gronddruk op elke diepte Z onder het maximale schuurniveau voor een gemengde bodem wordt gegeven door:
Fig. 21.22 (a) toont een put onderworpen aan een verticale concentrische belasting W (= W1 + W 2 + W 3 ) en een horizontale kracht Q die werkt op een afstand H van het maximale uitwasniveau. Fig. 21.22 (b) toont de actieve en passieve drukdiagrammen op basis van vergelijkingen 21.20 en 21.21 en ook rekening houdend met rotatie aan de basis zoals aanbevolen.
Moment aan de basis van de put door externe horizontale kracht, Q = Q (H + Z) (21.27)
Reliëf van moment aan de basis van put dankzij actieve en passieve druk van de aarde uit vergelijkingen 21.25 en 21.26
Vergelijking 21.28 geeft het ultieme netto moment van passieve aardedruk. Om te komen tot het toelaatbare moment van passieve aardedruk vanaf het ultieme moment (M p - M a ) zoals gegeven in vergelijking 21.28, wordt een veiligheidsfactor zoals hieronder gegeven slak toegepast, dwz. Toegestaan moment van passieve weerstand = (M p -M a ) / FOS
FOS voor samenhangende grond voor belastingcombinatie exclusief wind of seismische krachten is 3, 0 en voor belastingcombinatie inclusief wind of seismische moet 2, 4 zijn. De methode voor het schatten van de basisdruk van een fundering van de put wordt geïllustreerd door het volgende voorbeeld.
Voorbeeld 6:
Bereken de fundatiedrukken aan de basis van de cirkelvormige put met de volgende gegevens:
(a) Diepte van de put - 25, 0 m
(b) Dia van Well = 8, 0 m
(c) Diepte onder max schuren = 12, 0 m
(d) Q = 100 t. acteren a; 37, 0 m boven de basis van put onder seismische omstandigheden.
(e) W 1, = Gewicht van de bovenbouw = 850 ton.
(f) W 2 = gewicht van de pier = 150 ton.
(g) W 3 = gewicht van de put = 900 ton.
(h) De bodem rond de put is van het gemengde type met (i) C = 0, 2 kg / cm2 (ii) Φ = 15 ° (iii) ƴ (droog) = 1.800 kg / m 3
(i) Toelaatbare fundatiedrukken onder seismische omstandigheden zijn 50 ton / m 2 en geen spanning.
FOS voor zanderige en kleiachtige bodems onder seismische omstandigheden zijn respectievelijk 1.6 en 2.4. Voor een gemengde grond zoals in het illustratieve voorbeeld kan FOS worden genomen als 2, 0.
Dus veilig, omdat er geen spanning optreedt en de maximale funderingsdruk lager is dan de toegestane gronddruk van 50, 0 ton / m 2
Dikte van Well-Steining:
De dikte van putten moet zodanig zijn dat deze bestand is tegen de spanningen die zijn ontstaan door belastingen en momenten tijdens het gebruik van de brug. Deze spanningen kunnen worden berekend volgens de eerder gegeven procedure.
Er wordt vaak waargenomen dat hoewel de steiningdikte voldoet aan alle belastingscondities tijdens het gebruik, maar het problemen geeft tijdens het zinken van de put. In dergelijke gevallen, wordt ofwel de steining te licht om een zinkende inspanning te geven zonder toevoeging van kentledge over het steining of falen van de steining optreedt tijdens het zinken.
"Dalende inspanning" kan worden gedefinieerd als het gewicht van de steining inclusief kentledge, indien aanwezig, per oppervlakte-eenheid van de periferie van de put die huidwrijving door de omringende aarde biedt.
Waarbij, r = straal van de middellijn van de steining.
t = dikte dikte.
w = Eenheidsgewicht van steining.
R = Buitenstraal van putten.
Tenzij de zinkende inspanning groter is dan de huidwrijving die per oppervlakte-eenheid van het steining oppervlak wordt geboden, is het zinken van de putten niet mogelijk en daarom moet de steining-dikte zodanig worden gemaakt dat door toevoeging van een kleine hoeveelheid kentledge, indien nodig, de vereiste hoeveelheid zinkend inspanning is beschikbaar in het zinken van de putten.
Om economie in de put te maken, heeft het soms de voorkeur van sommige ontwerpers om de in steining dikte te gebruiken volgens de theoretische berekening net voldoende om ontwerpbelastingen te nemen tijdens het onderhoud van de brug, maar deze economie of besparing in het steineren wordt meer dan gecompenseerd door de extra kosten van laden en lossen van de kentledge, hogere kosten van aanlegkosten als gevolg van vertraging bij het zinken van de putten, enz.
Volgens Salberg, een praktische spoorwegingenieur, is dit soort economie dat bedoeld is om de steining dikte te verminderen een verkeerde economie. Zijn advies is -
"De echt belangrijke factor bij goed ontwerp is de dikte van het steining. Het is betreurenswaardig dat in de meeste ontwerpen de steining-dikte wordt teruggebracht tot wat de ontwerper graag verbeeldt, is iets heel goedkoops; geld wordt op papier bespaard en in de schatting van de vermindering van aanzienlijk metselwerk, maar in het echte werk wordt het allemaal weggegooid in de toegenomen kosten van zinken. Een put die te licht is, moet worden geladen en de kosten en vertraging van een put die moet worden afgezonken, is verschrikkelijk. U hebt niets permanents voor al het geld dat u hebt uitgegeven aan het laden en lossen van een waterput. Steek je geld in de steining en je hebt goed besteed geld en een solider en zwaarder goed voor altijd onder je pier. De kans is groot dat u geld bespaart op het werk als geheel, u zult tijd besparen en beide belangrijke functies uitoefenen, met name de eerste, wanneer u bedenkt dat de periode waarin goed kan worden gewerkt beperkt is tot de lage duur van het werk. de rivier".
De empirische formule voor het bepalen van de dikte van steining voor cirkelvormige putten zoals vereist uit overwegingen voor het wegzinken, wordt hieronder gegeven. Deze formule kan ook van toepassing zijn op dubbele D- of haltervormige putten, ook als wordt aangenomen dat de individuele holte een cirkelvormige put is met een equivalente diameter.
Notitie 1:
Voor keileemlagen of voor putten die op rotsen rusten, waar stralen kan worden vereist, kan een hogere dikte van steining worden aangenomen.
Opmerking 2:
Voor putten die door zeer zachte kleiachtige lagen gaan, kan de steining-dikte worden verminderd op basis van lokale ervaring.
Sinking of Wells:
De belangrijkste kenmerken van het zinken van putten zijn:
(a) De grond voorbereiden voor het leggen van de snijkant.
(b) Om de put te boren na het leggen van de snijkant.
(c) Om steining te bouwen over de putrand.
(d) Om de aarde uit de bronzak te verwijderen door handarbeid of door vastgrijpen en aldus een opvangbak onder het snijrandniveau te creëren. De put zal langzaam naar beneden gaan
(e) Het proces van het opbouwen van steining en het baggeren in afwisselende fasen voortzetten. Dus de put zakt tot het uiteindelijke niveau is bereikt.
(f) Indien nodig kan de kentloadbelasting op de putten worden geplaatst om de zinkinspanning voor het gemakkelijk zinken van de putten te vergroten.
Bij het voorbereiden van de grond voor de snijkant, is het geen probleem wanneer de locatie van de put zich op een land of op een droge rivierbedding bevindt, maar wanneer de put met enige diepte van water op de rivierbedding moet worden geplaatst, er moeten voorzieningen worden getroffen voor het leggen van de snijkant afhankelijk van de waterdiepte.
Dit zijn:
(a) Open eilanden.
(b) Eilanding met bullah kofferdam.
(c) Eilanding met damwandkisterdam.
(d) Drijvende caisson.
(a) Open Islanding (Fig. 21, 24-a):
Wanneer de diepte van het water klein is, zeg dan 1, 0 m tot 1, 2 m. aarde wordt gedumpt en een eiland wordt zodanig gemaakt dat het afgewerkte niveau op ongeveer 0, 6 m tot 1, 0 m hoger blijft dan de WL en er voldoende werkruimte (zeg 1, 5 m tot 3, 0 m) rond de snijkant beschikbaar is.
(b) Bullah Cofferdam (Fig. 21.24-b):
Wanneer de diepte van het water i.2 m overschrijdt maar binnen 2.0 m tot 2.5 m blijft, wordt de kofferdam gemaakt door dichte salbullah-palen aan te leggen en na het plaatsen van een of twee lagen durmatap, wordt de binnenkant gevuld met zand of zandige aarde.
Soms worden twee rijen bullah-palen op een afstand van ongeveer 0, 6 m tussen de rijen gebruikt en wordt de ringvormige ruimte gevuld met plaslei. De eenheid van de binnen- en buitenrijen die aan elkaar zijn gebonden geeft meer stijfheid. Dit soort eilandvorming wordt in relatief diep water overgenomen.
(c) Damwand Kofferdam (Fig. 21, 24-c):
Eilanding met damwandkisterdam wordt gebruikt wanneer putten zich in de rivier bevinden, waar de waterdiepte aanzienlijk is en Bullah-stapelkofferdamden niet geschikt zijn om weerstand te bieden aan de druk van de opgevulde aarde in de kofferdam. De damwandkistdammen zijn verstijfd met ronde ringverstijvers.
(d) Drijvende Caissons (Fig. 21.24-d):
In zeer diep water is de damwandkisterdam geen oplossing, omdat de hoepelspanning die wordt ontwikkeld als gevolg van de gronddruk van het vulmateriaal enorm is. In dergelijke gevallen worden meestal drijvende caissons gebruikt. De putrand en de steigerende boog zijn tot op zekere hoogte gemaakt met stalen platen die van binnen zijn vastgemaakt met de juiste bevestigingen.
De ruimte tussen het binnen- en buitenoppervlak wordt ongeldig gehouden. De caisson wordt bewogen en naar de daadwerkelijke locatie gebracht. Het "lanceren" van de caisson wordt gedaan door de ringvormige lege ruimte in stappen in beton te vullen.
Vóór het vullen met beton wordt de caisson zorgvuldig gecentreerd op de juiste positie. Vanwege het gewicht van het opgevulde beton daalt de caisson langzaam omlaag en raakt uiteindelijk het bed aan en het is geaard. Het zinken gebeurt zoals gebruikelijk door steining boven de caisson en uitbaggeren te bouwen.
De aarding van de caisson in de juiste positie is soms niet mogelijk, vooral in rivieren met hoge snelheid. In dergelijke gevallen worden de caissons opnieuw gelaten door het water te pompen dat wordt bewaard in sommige cellen van de meercellige bronnen of in watertanks die de caissons vormen en vervolgens opnieuw in de juiste positie worden geaard.
Methode om te zinken:
Open Sinking:
Putten kunnen worden gezonken door het open zinken (figuur 21, 25-a) of door de pneumatische zinkmethode (figuur 21.25-b). In de eerste methode worden aarde, zand, losse grind enz. Verwijderd van het onderste niveau van de put. snijkant door middel van vastgrijpen of baggeren en de put daalt als gevolg van zijn eigen gewicht.
Als ik steiner is lichter of als de huid-wrijving rond de omtrek van de put steining groter is, kan extra knetledge belasting worden toegepast om het zinken te vergemakkelijken.
Luchtstralen in de buurt van de snijkant of stralen met water aan de buitenzijde van de putrand wordt toegepast wanneer de put vastzit aan een laag stijve klei en het is buitengewoon moeilijk gebleken de put verder te laten zakken ondanks het creëren van een diepe put. zink onder de snijkant of plaats een zware kentledge op de put.
Als de straalbuizen in secties worden gelegd zoals weergegeven in Fig. 21.26 (b) met een verticale buis met een diameter van 100 mm verbonden met 3 nrs. 50 mm dia-straalbuizen door een horizontale buis met een diameter van 100 mm, deze helpen ook bij het corrigeren van de kanteling, omdat elk deel aan de hoge kant kan worden gebruikt om de wrijving aan die kant los te maken. Afwisselend beitelen en baggeren levert putten in harde lagen weg.
Soms worden de putten gedeeltelijk ontwaterd om de wrijving van de huid los te maken of om de stijve laag klei te doorboren, maar er kan aan worden herinnerd dat het ontwateren van de put een zeer risicovol proces is, aangezien de boorput kan; zinkt plotseling, wat kan leiden tot zware kantelingen en verschuivingen of scheuren in de steining kan veroorzaken.
Daarom mag normaal gesproken niet worden geprobeerd de putten te verwijderen, tenzij de omstandigheden dit vereisen. Als er überhaupt moet worden ontwaterd, moet dit heel langzaam en voorzichtig gebeuren om een ongemakkelijke situatie te voorkomen.
Pneumatisch zinken:
Waar open put zink waarschijnlijk met veel moeilijkheden zal worden geconfronteerd, zoals de aanwezigheid van een zeer harde laag, losse rotsblokken, hellende rots enz. Of waar de boorput op enige afstand in de rots moet worden gezonken, wordt pneumatisch zinken toegepast, in deze methode, een staal of een betonnen luchtsluis wordt gebruikt aan de onderkant van de sluier Perslucht gepompt in het luchtsluis verplaatst het water en werklieden kunnen probleemloos in de luchtsluis werken.
Twee afzonderlijke sloten, bekend als de man-lock en de muck-lock, worden aan de bovenkant van de wells geleverd. Deze zijn via een luchtschacht verbonden met het luchtslot en de werkmannen, gereedschappen en installaties en de uitgegraven materialen worden via deze manlock of de muck-lock in of uitgenomen.
Er moet een voorziening voor de installatie van de pneumatische zinking worden getroffen in gevallen waarin open zinken normaal gesproken de doelen kan dienen, maar de mogelijkheid van zinkende gevaren is aanwezig en mogelijk moet worden gekeken naar de pneumatische zinkput. Normaal gesproken is pneumatisch zinken duurder dan open zinken.
De verhouding van de kosten hangt af van de moeilijkheid of anderszins van de open zinkmethode. Er wordt geschat dat pneumatisch zinken twee keer duurder is dan het open zinken wanneer de zinkomstandigheden van de laatste zeer gunstig of matig gunstig zijn.
De eerstgenoemde kan zelfs goedkoper zijn wanneer het zinken door de laatste methode mogelijk te veel moeilijkheden heeft en het werk moet worden voortgezet gedurende een langere periode onder de meest ongunstige omstandigheden.
Kantelt en verschuift:
De lagen waardoor de putjes zijn verzonken zijn zeer zelden uniform en daarom is de weerstand die deze lagen bieden voor het zinken verschillend in de verschillende delen van de putten, waardoor de helling in de putten optreedt. Soms varieert de stuwkracht op de putten als gevolg van de aarddruk in grootte, wat resulteert in het verschuiven van de putten in een bepaalde richting ten opzichte van de oorspronkelijke positie.
Het effect van de kanteling op de put is om extra funderingsdruk te veroorzaken, terwijl het effect van de verschuiving is om de locatie van de pier te veranderen. De verschuiving van de put in de longitudinale richting veroorzaakt verandering in de overspanningslengten en de verschuiving in de transversale richting veroorzaakt het verschuiven van de middellijn van de brug.
Als de pierpositie niet wordt verschoven, veroorzaakt de verschuiving van de put ook extra fundatiedruk als gevolg van de excentriciteit van de resulterende verticale belasting op de putten. Om het effect van kantelen tegen te gaan, is het altijd raadzaam om de pier aan de hoge kant te verschuiven, zodat de resulterende directe belasting zo ver mogelijk door de CG van het basisgebied gaat.
Over het algemeen is de toegestane limiet voor kantelen 1 op 80. Toegestane verschuiving in elke richting is 150 mm. Bij het zinken van putten door kleiachtige bodems is het zeer moeilijk om de kanteling binnen de bovengenoemde limiet van 1 op 80 te houden en hogere kantels moeten worden aanvaard vanuit praktische overwegingen na overeenkomstige aanpassing van de ontwerpen dienovereenkomstig.
Om de kanteling (en bijbehorende verschuiving) recht te zetten, worden in het algemeen de volgende corrigerende maatregelen genomen:
(i) Om te baggeren in de buurt van de snijkant aan de hogere kant, indien nodig na het beitelen. Afwisselend beitelen en baggeren levert over het algemeen resultaten op.
(ii) Voor het aanbrengen van luchtstralen of stralen met water op de buitenste hoge zijde om de huidwrijving te verminderen (Fig. 21.26).
(iii) Aan de hoge kant excentrische kentekens toepassen (met positieve eccentriciteit ten opzichte van de basis van de put) (Fig. 21.28- a).
(iv) Om de put bovenaan aan de hoge kant te trekken (Fig. 21.28-b en 21.28-c).
(v) Om de put bovenaan aan de lage kant te duwen (Fig. 21.28-d en 21.28-e).
(vi) Om blokken of obstakels onder de snijrand aan de lage kant te plaatsen en verder te baggeren aan de hoge kant onder de snijkant (Fig. 21.28-f).
Als ondanks dat de bovengenoemde corrigerende maatregelen zijn genomen, de kanteling niet kan worden verholpen tot de toegestane limieten en als de werkelijke gronddruk de toegestane waarde overschrijdt, is het niet veilig om de putten op het ontwerpniveau aan te sluiten, zoals oorspronkelijk werd overwogen en als zodanig. putten worden verder naar beneden gebracht om meer reliëf te krijgen als gevolg van passieve druk van de aarde en dus om de feitelijke funderingsdruk inclusief de extra funderingsdruk als gevolg van kantelen en verschuiven binnen de toegestane limieten te brengen. Dieper zinken zal normaliter de toelaatbare gronddruk verhogen.
Voorbeeld 7:
Als de put in Illustratief Voorbeeld 21.6 wordt onderworpen aan een uiteindelijke helling van 1 op 50 en een echte verschuiving (naast verschuiving als gevolg van kanteling) van 0, 3 m in de lengterichting, zoals getoond in Figuur 21.29 (a), bereken dan de extra en totale funderingsdrukken aan de basis van de put. Hoeveel verplaatsing van de pier aan de hoge kant is nodig om de funderingsdruk binnen de toegestane limieten te houden?
Oplossing:
Van vorig voorbeeld 6:
Gewicht bovenbouw = 850 ton; Gewicht van de pier = 150 ton
Gewicht goed na rekening te houden met huidwrijving = 482 ton
Diepte van de put = 25, 0 m; Z van putbasis = 50, 27 m 3
Max. funderingsdruk bereikt = 43, 17 t / m 2 ; Toegestane gronddruk = 50.0 t / m 2
Als gevolg van een helling van 1 op 50, verschuift de putbasis = 25, 0 / 50 = 0, 5 m
Uit figuur 21.29 (a) kan worden opgemerkt dat als gevolg van het effect van lilt en werkelijke verschuiving de belasting van de pier een excentriciteit heeft van (0, 5 + 0, 3) = 0, 8 m en het eigengewicht van de put werkt op zijn CG ie, 12, 5 m boven de basis heeft een excentriciteit van 12, 5 / 50 van = 0, 25 m.
Extra moment bij putbasis als gevolg van kantelen en verschuiven = (850 + 150) x 0.8 + 482 x 0.25 = 800+ 120.5 = 920.5 tm.
Om de funderingsdruk binnen de toegestane limiet te verlagen, wordt voorgesteld om de put aan de hoge kant met 0, 6 m te verschuiven zoals weergegeven in Fig. 21.29 (b), waardoor een verminderde excentriciteit van 0, 2 m voor de belasting van de pier, de excentriciteit wordt bereikt van zelfgew. van goed blijft ongewijzigd.
Dit valt binnen de toegestane limiet van 50.0 t / m 2 . Vandaar veilig. Dus, door de pier met 0.6 m aan de hoge kant van de put te verschuiven, is reductie van het moment als gevolg van kantelen en verschuiven (850 + 150) x 0.6 = 600 tm, wat de funderingsdruk met 600 / 50.27 vermindert, dwz 11, 93 t / m2, waardoor de overmatige funderingsdruk van 61, 48 tot (61, 48 - 11, 93) = 49, 55 t / m2 zoals hierboven verkregen, wordt verlaagd.
Het is overbodig om te vermelden dat door het verschuiven van de pier zoals hierboven, de oorspronkelijke overspanning is gewijzigd. De overspanning aan de linkerkant neemt toe met 0.6 m en dezelfde aan de rechterkant vermindert met 0.6 m.
