Manuál Návrh piloty [metoda NEN]
Scia Engineer
Informace obsažené v tomto dokumentu mohou podléhat změnám bez předchozího upozornění. Žádnou část tohoto dokumentu není dovoleno reprodukovat, přenášet ani uložit do systému pro načítání dat, a to částečně ani v celku, v žádné podobě a žádnými prostředky, elektronickými ani mechanickými, a k žádnému účelu bez výslovného písemného souhlasu vydavatele. Společnost SCIA Software nenese odpovědnost za žádné přímé ani nepřímé škody vzniklé v důsledku nepřesností v dokumentaci nebo softwaru. © Copyright 2009 Nemetschek Scia. Všechna práva vyhrazena.
1
Scia Engineer
Úvod................................................................................................................................................3 Servisy pro geotechniku...............................................................................................................4 Půdní profil PZJ ....................................................................................................................... 4 Nastavení geotechniky ........................................................................................................... 8 Plán rozmístění pilot ............................................................................................................. 10 Posudek – návrh plánu rozmístění pilot ............................................................................. 16 Posudek – ověření plánu rozmístění pilot .......................................................................... 18 Výstupní tabulky..........................................................................................................................21 Omezení .......................................................................................................................................25
2
Scia Engineer
Úvod Funkce návrhu piloty je nový nástroj v prostředí produktu SCIA Engineer. Umožňuje uživateli provádět návrh a ověření nosných pilot v souladu s NEN 6740 a NEN 6743. Tato funkce je k dispozici pro standardy NEN a EC-EN. Piloty jsou definovány jako nový typ podpory a integrovány s modelem a půdními profily. Půdní profily jsou generovány z dat penetrační zkoušky jehlou (soubory .GEF – formát výměny geotechnických dat, kódování ASCII). K dispozici je odkaz pro import dat PZJ ze sítě. Uživatel tak může vybírat data PZJ (soubor GEF) dostupná v určeném umístění. Pro generování půdního profilu se používá automatický interpretační nástroj (pravidlo NEN). Využívá přitom předdefinované půdy. Piloty jsou definovány jako nový typ podpory a plně propojeny s modelem. K definování pilot se používají předdefinované tvary. Všechny významné parametry vyžadované pro pilotu jsou definovány podle pokynů daných holandskými standardy. Půdní profily získané z dat PZJ jsou propojeny s plánem rozmístění pilot a použity při návrhu a ověřování. Piloty jsou znázorněny v prostorovém modelu a jejich zobrazení se řídí nastavením parametrů zobrazení. Funkce návrhu piloty umožní uživateli vyhodnotit úroveň paty piloty a únosnost na úrovni paty. Možnost ověřování dovoluje generovat křivky závislosti sednutí na zatížení u MSÚ a MSP a vypočítávat sedání pilot. Program dále uživateli umožňuje odvozovat nelineární funkce z křivek závislosti sednutí na zatížení. Vygenerované funkce lze přidružit k podporám.
3
Scia Engineer
Servisy pro geotechniku Do prostředí SEN byl zaveden nový servis „Geotechnika“. Jedná se o společný servis pro návrh pilot a základové patky. Tento servis je k dispozici jen tehdy, je-li vybrána funkce Návrh pilot nebo Základová patka.
Půdní profil PZJ Půdní profil PZJ je nová knihovna v systému SEN, která uživateli umožňuje generovat půdní profily z dat PZJ. Vygenerované půdní profily se používají při návrhu a ověřování plánu rozmístění pilot. Následující obrázek ukazuje dialogové okno v uživatelském rozhraní:
Uživatel vybírá soubor GEF po stisknutí tlačítka. Program uživateli umožňuje také načíst soubor GEF pomocí odkazu „Import from Dino“ (Importovat z databáze DINO). Program vygeneruje půdní profil z dat PZJ. V tomto dialogovém okně jsou zakresleny dva půdní profily. Profil vlevo je výsledkem interpretace dat PZJ s daty PZJ zakreslenými vlevo a druhý profil udává upravenou geometrii. Interpretace vychází z modelu NEN (závislost na napětí) založeného na normě NEN 6740. Výchozí minimální tloušťka vrstvy je 0,5 m. Program umožňuje uživateli upravit interpretovaný půdní profil. Interpretovaný půdní profil se skládá pouze ze zemin definovaných modelem NEN. Uživatel může upravit interpretovanou geometrii půdního profilu tím, že ji doplní o uživatelem definované zeminy. Zeminy používané v modelu NEN jsou k dispozici v databázi knihovny zemin a uživatel může definovat nové zeminy.
4
Scia Engineer Interpretovanou geometrii lze kdykoli načíst pomocí možnosti „Copy interpreted geometry to (Zkopírovat interpretovanou geometrii do upravené geometrie). edited geometry“ Půdní profil bude použit jako vstup pro návrh/ověření plánu rozmístění pilot. Po vygenerování půdního profilu je do knihovny půdních profilů PZJ přidán objekt knihovny (PZJ). Objekt PZJ je reprezentován graficky v prostorovém modelu jako objekt vrtu prostředí SEN. K zakreslení PZJ do modelu slouží uživateli možnost „Vykreslit penetrační zkoušku v okně modelu“.
Pozice dat PZJ pochází ze vstupních dat. Souřadnice XY definuje uživatel a horní úroveň odpovídá úrovni zkoušky. Úroveň zkoušky byla načtena z dat PZJ.
Další data půdního profilu, která jsou zapotřebí během návrhu nebo ověřování, musí zadat uživatel.
Výchozí hodnoty jsou určeny vlastnostmi. Hodnoty Horní okraj kladné zóny povrchového tření a Spodní okraj záporné zóny povrchového tření zadá uživatel. Phreatic level (Úroveň podzemní vody) Úroveň rozhraní suché a mokré zeminy OCR (Stupeň překonsolidace) Hodnota Stupeň překonsolidace nosné vrstvy určuje, zda má být snížena maximální únosnost paty piloty v rámci překonsolidace či nikoli. Překonsolidaci obvykle způsobují zátěže, které dlouhodobě působí na nosnou vrstvu. Rozsah a dopad stupně překonsolidace na únosnost paty piloty je následující: OCR <= 2 2 < OCR < 4 OCR > 4
– bez vlivu na únosnost paty piloty – maximální únosnost paty piloty je snížena o 33 %. – maximální únosnost paty piloty je snížena o 50 %.
Top of PSFZ (Horní okraj kladné zóny povrchového tření) Horní okraj kladné zóny povrchového tření – dolní okraj zóny je totožný s úrovní paty piloty. U prefabrikované piloty s rozšířenou patou nesmí být horní okraj zóny nikdy umístěn nad rozšíření. Bottom of NSFZ (Spodní okraj záporné zóny povrchového tření) Spodní okraj záporné zóny povrchového tření – horní okraj zóny je totožný s povrchem nebo úrovní výkopu. Existuje silná závislost mezi povrchovým třením a vrstvami zeminy. Zóny povrchového tření jsou vždy tvořeny úplnými vrstvami. Expected GL settle (Očekávané sednutí povrchu)
5
Scia Engineer Očekávané sednutí povrchu určuje, jakým způsobem má být do výpočtů zakalkulováno záporné povrchové tření. Při očekávaném sednutí 0,02 m je záporné povrchové tření zanedbatelné a nebude bráno v úvahu. U hodnot v rozsahu od 0,02 m do 0,10 m je účinek záporného povrchového tření zakalkulován přímo do vypočteného sednutí piloty přičtením poloviny očekávaného sednutí povrchu k celkovému sednutí piloty. U hodnot > 0,10 m jsou vypočteny maximální síly vyvolané záporným povrchovým třením. Tyto síly jsou poté použity k určení záporného povrchového tření pro sednutí piloty.
Data PZJ Soubor GEF obsahuje relevantní data PZJ. Tato data zahrnují úroveň, qc, tření, tlak vody a třecí číslo. Dostupnost uvedených údajů závisí na souboru GEF. Program identifikuje vstupní data a vygeneruje půdní profil na základě vstupních dat a modelu NEN (pravidlo interpretace). Import from Dino (Importovat z databáze DINO): Tato možnost dovoluje uživateli importovat soubory GEF z mapy. V uživatelském rozhraní se zobrazí dostupná data PZJ v oblasti a uživatel vybere požadovaná data PZJ. Program vygeneruje půdní profil pro vybraná data PZJ.
6
Scia Engineer
Model NEN (závislost na napětí) Pravidlo NEN je považováno za obecnější a používá se k interpretaci půdního profilu. Tento model používá 14 různých pravidel a je založen na holandském standardu NEN 6740. Každé pravidlo popisuje určité typy zeminy definováním vztahu mezi únosností PZJ a třecím poměrem. Třecí poměr je definován jako smyková únosnost v procentech únosnosti PZJ. Zeminy využívané v modelu NEN a jejich vlastnosti jsou definovány v knihovně zemin. Typy zemin využívané v modelu NEN: Štěrk, lehce prachovitý, střední Písek, čistý, tuhý Písek, lehce prachovitý, střední Písek, velmi prachovitý, volný Jílovitá půda, velmi písčitá, tuhá Jílovitá půda, lehce písčitá, slabá Jíl, velmi písčitý, tuhý Jíl, lehce písčitý, střední Jíl, čistý, tuhý Jíl, čistý, slabý Jíl, organický, střední Jíl, organický, slabý Rašelina, středně předem zatížená, střední Rašelina, ne předem zatížená, slabá
Knihovna zemin Knihovna zemin je nová standardní knihovna v prostředí SEN. V této knihovně jsou uloženy údaje o půdních materiálech a jejich vlastnostech. Databáze zemin využívaná v modelu NEN je vytvořena ve formátu souboru DB4 a načítá se automaticky. Program rovněž uživateli umožňuje definovat nové zeminy. Uživatelem definované zeminy se používají k úpravě interpretované geometrie půdního profilu.
Popis Popis zeminy Typ zeminy Zeminy mohou být následujících typů: štěrk, písek, jílovitá půda, jíl, rašelina
7
Scia Engineer Gama nesaturovaná Jednotková hmotnost suché zeminy Gama saturovaná Jednotková hmotnost saturované zeminy Třecí úhel Úhel vnitřního tření zeminy – hodnota musí být v intervalu od 0 do 90 stupňů. Medián Tato vlastnost se týká půdních typů písek a štěrk. Velikost mediánu ovlivní hodnotu S, která se používá ke stanovení kladného povrchového tření. U písku s mediánem > 0,6 mm budou hodnoty S sníženy o 25 % a u štěrku s mediánem > 2 mm o 50 %. Min./max. číslo pórovitosti Minimální a maximální čísla pórovitosti slouží k vyjádření kompaktnosti zemin. Hodnoty musí být v intervalu od 0 do 1. Pro holandské podmínky se doporučují výchozí hodnoty 0,4 a 0,8.
Nastavení geotechniky Do prostředí SEN bylo zavedeno nové nastavení „Geotechnika“. Jedná se o společné nastavení pro návrh pilot a základové patky. Parametry základové patky jsou podrobně popsány v jiné kapitole.
Parametry popsané v nastavení jsou vyžadovány pro návrh a ověřování plánu rozmístění pilot.
8
Scia Engineer Typ vrchní konstrukce Z rozevíracího seznamu lze vybrat typy konstrukce „Dům“ a „Ostatní“. Na základě typu konstrukce jsou stanoveny požadavky na mezní stavy a počet zkoušek PZJ. Tuhost vrchní konstrukce Vrchní konstrukci lze definovat jako tuhou nebo netuhou. Tento parametr má vliv na výpočet. Na tuhosti konstrukce závisí součinitel sigh. Použít všechny penetrační zkoušky pro všechny plány rozmístění pilot Je-li vybrána tato možnost, všechny půdní profily budou automaticky přidruženy ke všem plánům rozmístění pilot. Přeje-li si uživatel přidružit data PZJ k plánům rozmístění pilot ručně, nesmí být tato možnost zaškrtnuta. Max. povolené sednutí Uživatel může zadat maximální povolené hodnoty sednutí pro mezní stavy. Přepsat parametry Parametry uvedené v této části lze přepsat. Pokud nejsou přepsány, budou jejich hodnoty určeny podle standardu nebo vypočteny. Uživatel se musí ujistit, zda lze přepsání parametrů povolit. Součinitel sigh Tento součinitel závisí na počtu dat PZJ a na počtu pilot pod tuhou vrchní konstrukcí. Odvozuje se z tabulky 1 normy NEN 6743. Součinitel spolehlivosti pro materiály Součinitel spolehlivosti pro materiály se odvozuje z tabulky 3 normy NEN 6740. Součinitel spolehlivosti pro záporné povrchové tření Součinitel spolehlivosti pro záporné povrchové tření se odvozuje z normy NEN 6740 11.5.1. Plocha Oblast účinnosti pro pilotu, která se používá ve výpočtech záporného povrchového tření ve skupinách pilot. Není-li tato možnost přepsána, oblast účinnosti vypočte program. K tomu účelu se používá výpočet průměrné vzdálenosti pilot ve skupině pilot (Davg). Plocha = Davg * Davg Použít skupinu pilot Výpočet záporného povrchového tření závisí na tom, zda mají být piloty uvažovány jednotlivě nebo jako skupina. Piloty v dosahu 5 m tvoří skupinu pilot, vzdálenější piloty jsou považovány za jednotlivé piloty. Přepsat výkop Pokud je tato možnost zaškrtnuta, nebude brán ohled na úroveň výkopu. Trajektorie Trajektorie je určena počáteční a koncovou mezí nad/pod referenční úrovní. Interval trajektorie určuje počet prováděných výpočtů. Horní a dolní mez trajektorie musí splňovat následující požadavky. Počátek trajektorie se musí nacházet alespoň 5*dmin pod nejnižší úrovní terénu, úrovní výkopu a úrovní paty piloty (dmin = nejmenší rozměr průřezu piloty). Konec trajektorie se musí nacházet alespoň 4*Deq nad nejhlubší úrovní mělké PZJ (Deq = ekvivalentní průměr). Interval je nutné vybrat tak, aby maximální počet výpočtů nepřekročil 151.
9
Scia Engineer
Plán rozmístění pilot Knihovna plánu rozmístění pilot je nová standardní knihovna v prostředí SEN. V této knihovně jsou definovány piloty a přidruženy k podporám.
Půdní profil PZJ Půdní profil vygenerovaný z dat PZJ musí být přidružen k plánu rozmístění pilot. Ke každému plánu rozmístění pilot musí být přidružen alespoň jeden půdní profil. Na jeho základě lze provést návrh/ověření rozmístění pilot. Je-li na stránce Nastavení geotechniky zaškrtnuta volba „Použít všechny penetrační zkoušky pro všechny plány rozmístění pilot“, budou všechny půdní profily přímo přidruženy ke všem plánům rozmístění pilot. Přeje-li si uživatel přidružit půdní profily ručně, nesmí být tato možnost zaškrtnuta. Vlevo se zobrazuje standardní nástroj pro výběr se seznamem dostupných PZJ a vpravo jsou uvedeny přidružené PZJ. Výběrové dialogové okno obsahuje také odkaz na knihovnu půdních profilů PZJ.
10
Scia Engineer Definice piloty Vlastnosti piloty a příslušné parametry se definují ve speciálním dialogovém okně. Toto dialogové okno otevřete pomocí tlačítka . Obsah dialogového okna je nezávislý na nastaveném jazyku. Všechny parametry jsou pouze v angličtině.
Shape of Pile (Tvar piloty) Uživatel může určit tvar piloty výběrem jednoho z tvarů, které jsou graficky znázorněny v levé části dialogového okna. Vybraný tvar se zobrazí v dialogovém okně Tvar piloty. Dimensions (Rozměry) Podle zvoleného tvaru piloty uživatel zadá její rozměry. Rozměry se zadávají v metrech. Obdélník Base width, Base length (šířka a délka základny piloty) Obd. s rozš. základnou Base width, length, height (šířka, délka, výška základny), shaft width, length (šířka a délka dříku) Ocelový profil Base width, Base length (šířka a délka základny piloty) Válcová pilota Pile diameter (průměr piloty) Kuželová pilota Tip diameter, diameter increase (průměr paty a přírůstek průměru) Válcová pilota s dutinou Internal diameter, external diameter (vnitřní a vnější průměr) Válec s rozšíř. zákl. Base diameter, Base height, Pile diameter (průměr a výška základny, průměr piloty) Válec se ztracenou patou Base diameter, Base height, Pile diameter (průměr a výška základny, průměr piloty) Válec s injekt. zákl. Base diameter, Base height, Pile diameter (průměr a výška základny, průměr piloty) Pile type (Typ piloty) Program zobrazuje předdefinované typy pilot, které lze vybrat pro zvolený tvar piloty, v rozevíracím seznamu. Uživatel vybere požadovaný typ piloty ze seznamu. Po výběru předdefinovaného typu budou automaticky vyplněna odpovídající data piloty a nebude je možné změnit. Je-li vybrán uživatelem definovaný typ, může uživatel zadat data ručně.
11
Scia Engineer s Součinitel piloty pro tření dříku. U soudržných zemin se hodnota tohoto součinitele stanoví podle NEN 6743-1:2006 a závisí na půdním materiálu. U nesoudržných zemin (písek, štěrk) závisí hodnota s na typu piloty. Lze ji tedy určit výběrem některého z předdefinovaných typů pilot z rozevíracího seznamu. V poli aktuální hodnoty se pak zobrazí výsledná hodnota s. Je-li vybrán uživatelem definovaný subtyp, zadává se pouze hodnota parametru a vztah mezi subtypem a pilotou se již neuplatní. To má následující důsledky: Zadaná hodnota s platná pro písčité a štěrkové vrstvy NEBUDE nastavena pro žádnou instanci hrubého štěrku (NEN 6743-1:2006, tabulka 3). Výjimku pro stanovení součinitele tvaru paty piloty ß nelze uplatnit, protože nelze určit, že je použita na místě betonovaná pilota se zaráženou ocelovou trubkou (NEN 6743-1:2006 5.4.2.2.3). Posudek dL (délka kladné zóny povrchového tření) nelze provést, je-li použita zatížená pata, protože v tom případě nelze určit, že má být použita prefabrikovaná pilota (NEN 6743-1:2006 5.4.2). U soudržných zemin (jíl, rašelina, jílovitá půda) součinitel podle standardu závisí na hloubce a nemá tedy jedinou hodnotu. V poli aktuální hodnoty se proto místo hodnoty zobrazuje text N.A. (Není k dispozici). Je-li vybrán uživatelem definovaný podtyp, zadává se pouze hodnota parametru. Tato hodnota se zobrazí jako aktuální hodnota. p p je součinitel piloty pro hrot piloty. Podobně jako s u písku a štěrku závisí hodnota součinitele p na typu piloty. Lze ji tedy určit výběrem některého ze standardních typů pilot ve výběrové položce. V poli aktuální hodnoty se pak zobrazí výsledná hodnota p. Chcete-li zadat jinou hodnotu p, vyberte možnost User defined (Definováno uživatelem). Je-li pro součinitel piloty p pro hrot piloty vybrána možnost User defined, nelze brát v úvahu výjimku pro průběžné spirálové piloty pro snížení hodnot qc při určování hodnot qc;III;mean. Důvodem je skutečnost, že při použití průběžné spirálové piloty je nelze určit (NEN 6743-1:2006 5.4.2.2.1). LS Curve (Křivka závislosti sednutí na zatížení) Křivky závislosti sednutí na zatížení podle NEN 6743-1:2006, obrázky 6 a 7, jsou definovány jen pro tři subtypy: - posuvná pilota, - průběžná spirálová pilota, - vrtaná pilota. Material (Materiál) Je vybrán materiál uživatelem definované piloty. Young’s modulus (Youngův modul) Do tohoto pole je automaticky zadáván odpovídající modul pružnosti pro beton, ocel a dřevo a nelze jej měnit. Při výběru uživatelem definovaného materiálu je nutné zadat také Youngův modul. Slip layer (Vrstva prokluzu) Zadává se vrstva prokluzu pro pilotu. Rep. Adhesion (Reprezentativní adheze) Odpovídající reprezentativní adheze je nastavena automaticky a nelze ji změnit, pokud nevyberete hodnotu User defined (Definováno uživatelem) – v tom případě je třeba zadat požadovanou reprezentativní adhezi. Pile tip Level (Úroveň paty piloty) Při definování/vytváření plánu rozmístění pilot bude typ úrovně definován uživatelem a uživatel musí zadat úroveň paty piloty. Po provedení návrhu piloty bude automaticky nastaven vypočtený typ úrovně a vypočtená úroveň paty piloty.
12
Scia Engineer Type Z (Typ Z) Je třeba zadat typ tuhosti pro podpory ve směru Z. U lineárního výpočtu musí uživatel vybrat typ Rigid (Tuhý) nebo Flexible (Pružný).
U nelineárního výpočtu bude kromě možností Rigid a Flexible k dispozici také možnost Nonlinear (Nelineární). Je-li vybrána tato možnost, bude k podpoře přidružena knihovna nelineárních funkcí. LS curves (Křivky závislosti sednutí na zatížení) Křivky závislosti sednutí na zatížení (LS) jsou výsledkem ověření pilot. Po ověření pilot může uživatel zobrazit křivky LS pomocí tlačítek se třemi tečkami. Křivky pro mezní stav únosnosti (MSÚ) a použitelnosti (MSP) se zobrazují nezávisle.
NLF Je-li vybrána podpora nelineárních funkcí, bude po ověření pilot v knihovně plánu rozmístění pilot zpřístupněno nové akční tlačítko.
13
Scia Engineer
Toto akční tlačítko vygeneruje dvě nelineární funkce, jednu z křivky LS pro MSÚ a druhou z křivky pro MSP. Pro vybranou funkci je rovněž navržena hodnota tuhosti. Jako výchozí bude standardně použita funkce získaná z křivky pro MSÚ.
Nová uzlová podpora Ke standardním podporám byla přidána nová uzlová podpora typu Pilota. K podpoře typu Pilota je přidružena knihovna plánu rozmístění pilot. Jsou definovány standardní vlastnosti podpory. Typ Rz je přímo načten z knihovny plánu rozmístění pilot a bude použit během výpočtu pro všechny podpory. Podpory jsou seskupeny v plánu rozmístění pilot. Hodnoty X a Y budou standardně nastaveny na „Volné“ a uživatel může změnit jen tyto dvě hodnoty. Pro podporu lze definovat libovolnou podmínku. Standardně je podpora definována jako kloub, tzn. Rx, Ry a Rz jsou pevné a Mx, My a Mz jsou volné. Je-li hodnota Rz záporná, tzn. je-li pilota v tahu, neprovede se posouzení plánu rozmístění pilot a zobrazí se varování.
Vlastnosti podpory jsou:
Podpory jsou v modelu reprezentovány, jak ukazuje následující obrázek:
14
Scia Engineer
Barva piloty je převzata z knihovny plánu pilot. K určování barvy pilot slouží parametry příznaků zobrazení na kartě „Model“.
Standardně je vybrána možnost „Barva plánu rozmístění pilot“ a pokud si uživatel přeje zobrazit všechny piloty znázorněné barvou podpor, musí výběr této možnosti zrušit. Zobrazení popisů pilot u podpor je také řízeno parametry zobrazení.
15
Scia Engineer
Posudek – návrh plánu rozmístění pilot Tato možnost dovoluje uživateli vypočítat úroveň paty piloty. Návrh a ověřování nosných pilot se provádí na základě pokynů uvedených v normách NEN 6740 a NEN 6743. Tato možnost je omezena na standardy NEN a EC-EN. Návrh se provádí pouze pro nosné piloty vystavené stálému nebo kvazistálému zatížení, které v pilotách vyvolává působení tlakových sil. Výpočet působení sil v pilotách a posunu pilot je založen na penetrační zkoušce jehlou. Případná možnost tahových sil v pilotách a jejich posunů ve vodorovném směru se nebere v úvahu. V modulu Návrh piloty (předběžný návrh) se vždy předpokládá jednotlivá pilota a prováděné výpočty jsou založeny na jedné pilotě pro MSÚ. Při použití možnosti Návrh piloty se nebere v úvahu žádný případný plán rozmístění pilot. Počítá se tedy s netuhou vrchní konstrukcí a zanedbává se efekt skupiny pilot. – Tato omezení jsou výslovně uvedena ve výsledcích/dokumentaci. Program vyhodnocuje úroveň paty piloty, přičemž čistá únosnost piloty je větší nebo rovna maximálnímu zatížení piloty. Po provedení výpočtu bude povolen příkaz pro návrh plánu rozmístění pilot v servisu „Geotechnika“.
Toto jsou požadavky pro provedení návrhu plánu rozmístění pilot: Musí být řádně definován model počítané konstrukce. Musí být známy reakce podpor. Postup použitý pro provedení návrhu je analogický s postupem pro vyhodnocení výsledků. Ve stromové nabídce servisu Geotechnika vyberte příkaz Návrh plánu rozmístění pilot. Po výběru tohoto příkazu budou v okně vlastností vypsány příslušné parametry.
Výběr Uživatel může provést návrh buď pro všechny plány rozmístění pilot, nebo jen pro vybrané plány rozmístění pilot. Výběr plánů rozmístění pilot se provádí jedinečným způsobem. Uživatel může vybrat kteroukoli pilotu. S ní budou interně vybrány všechny piloty patřící do vybraného plánu rozmístění pilot a návrh bude proveden společně pro všechny piloty v daném plánu. Typ zatížení Návrh plánu rozmístění pilot bude proveden jen pro třídy výsledků. Třída Návrh plánu rozmístění pilot bude proveden jen pro třídy výsledků s definovanými konečnými kombinacemi. Program automaticky použije filtr a zpřístupní pouze třídy výsledků s kombinacemi
16
Scia Engineer MSÚ. Jestliže uživatel nedefinuje žádnou třídu výsledků a jsou-li definovány jen kombinace, program automaticky vytvoří třídu výsledků s kombinací MSÚ. Návrh bude proveden pro vybrané plány rozmístění pilot. Kliknutím na tlačítko Obnovit uživatel spustí výpočet. Výsledky se zobrazí v okně náhledu.
Proces výpočtu Nejprve je pro každou PZJ určena maximální únosnost jednotlivé piloty jako součet maximální únosnosti paty piloty a maximální třecí síly dříku. Maximální třecí síla dříku je vynásobena následujícím součinitelem. Prováděcí součinitel zde nemá pevnou hodnotu, závisí na typu zeminy ve vrstvě a také na hloubce příslušné vrstvy. Pro každou vrstvu program vypočte generované tření dříku piloty v dané vrstvě po definování správné hodnoty s pro příslušnou vrstvu. Souhrnné tření dříku piloty vypočtené tímto způsobem pro jednotlivé vrstvy, v nichž tření dříku piloty působí, pak tvoří výslednou hodnotu maximálního tření dříku piloty. K určení obvodu segmentu piloty, pro který se počítá maximální třecí síla dříku, slouží následující výpočet: V případech s proměnným obvodem, jako například u kuželových dřevěných pilot a pilot s vyztuženou patou, standard (NEN 6743, čl. 5.4) v praxi nenabízí řešení. Program v takovém případě počítá střední obvod příslušného segmentu piloty. V druhé fázi se zjišťuje maximální únosnost základů. Zde hraje roli počet pilot, počet PZJ a to, zda lze konstrukci považovat za tuhou či nikoli (NEN 6743, čl. 5.2.2). V případě tuhé konstrukce program bez ohledu na PZJ vypočítá maximální únosnost základů z průměrné únosnosti jednotlivé piloty vynásobené celkovým počtem pilot, protože základový element obsahuje všechny piloty. V případě netuhé konstrukce závisí stanovení maximální únosnosti základů na počtu PZJ. Jsouli k dispozici více než tři PZJ, je definice opět založena na průměrné únosnosti jednotlivé piloty, zatímco při třech a méně PZJ je použita minimální únosnost jednotlivé piloty. V tomto případě se únosnost jednotlivé piloty nenásobí celkovým počtem pilot, protože základový element je tvořen jedinou pilotou. Návrh plánu rozmístění pilot Požadovaná úroveň paty piloty se počítá v uživatelem definované trajektorii paty piloty. Trajektorie je definována pomocí počáteční a koncové meze (definované na stránce Nastavení geotechniky). Interval trajektorie určuje počet prováděných výpočtů. Při definování trajektorie uživatel nemusí určovat úroveň kladného a záporného povrchového tření. V případě potřeby jsou tyto úrovně automaticky nastaveny pro každý krok výpočtu. S hodnotou Rz se počítá pouze při návrhu. Návrh nebere v úvahu vodorovné síly ani jakékoli případné rotace. Maximální zatížení (z Rz) podpory se určuje ze všech pilot ve vybraném plánu rozmístění pilot. Toto zatížení je pak použito pro výpočet úrovně paty piloty. Získaná hodnota tvoří kritérium zastavení výpočtu. Jakmile program nalezne úroveň, na které je vypočtená čistá únosnost větší nebo rovna maximálnímu zatížení, výpočet se zastaví a program zobrazí vypočtenou únosnost na dané úrovni. Není-li v celé trajektorii nalezena žádná úroveň, na níž by čistá únosnost odpovídala maximálnímu zatížení, program vrátí nulovou úroveň paty piloty s varováním „V trajektorii nebylo dosaženo požadované únosnosti, proto nelze úroveň spočítat.“ Jsou-li všechny piloty v plánu rozmístění pilot vystaveny tahu, program neprovede návrh, úroveň paty piloty tedy nebude vypočtena a bude vydáno varování: „Všechny piloty ve skupině jsou zatíženy tahem. Návrh nelze provést pro tažené piloty.“ Program použije uživatelem definovanou úroveň.
17
Scia Engineer Je-li jedna nebo více pilot v plánu rozmístění pilot vystavena tahu, bude maximální zatížení určeno z ostatních pilot, které nejsou vystaveny tahu. Návrh bude proveden s tímto maximálním zatížením a bude vydáno varování: „Jedna nebo více pilot v plánu rozmístění pilot jsou zatíženy tahem.“ Úroveň paty piloty vypočtená programem bude aktualizována v knihovně plánu rozmístění pilot a podpory všech pilot v plánu rozmístění pilot budou aktualizovány s použitím této vypočtené úrovně.
Dále bude aktualizován také výkres pilot v prostorovém modelu. Výsledky si lze prohlédnout v okně náhledu a v dokumentaci. Změny provedené na stránce Nastavení geotechniky / půdní profil / zemina neovlivní výsledky výpočtu, ale projeví se ve výsledcích návrhu piloty. V takovém případě je pro získání nových výsledků třeba, aby uživatel provedl návrh plánu rozmístění pilot. Došlo-li k jakékoli změně modelu nebo zatížení, v jejímž důsledku jsou výsledky výpočtu neplatné, jsou neplatné také výsledky návrhu plánu rozmístění pilot. V takovém případě je pata piloty automaticky nastavena na úroveň definovanou uživatelem. Pro získání nových výsledků je třeba, aby uživatel provedl výpočet a návrh.
Posudek – ověření plánu rozmístění pilot Ověřování nosných pilot se provádí na základě pokynů uvedených v normách NEN 6740 a NEN 6743. Tato možnost je omezena na standardy NEN a EC-EN. Ověřování se provádí pouze pro nosné piloty vystavené stálému nebo kvazistálému zatížení, které v pilotách vyvolává působení tlakových sil. Výpočet působení sil v pilotách a posunu pilot je založen na penetrační zkoušce jehlou. Případná možnost tahových sil v pilotách a jejich posunů ve vodorovném směru se nebere v úvahu. Při ověřování se bere v úvahu celý plán rozmístění pilot a efekt skupiny. Výstupem programu je křivka závislosti sednutí na zatížení v MSÚ a MSP. Tato funkce provádí všechny potřebné výpočty, například únosnosti, sednutí a záporného povrchového tření. Po provedení výpočtu bude povolen příkaz pro ověření plánu rozmístění pilot v servisu „Geotechnika“.
Toto jsou požadavky pro provedení návrhu plánu rozmístění pilot: Musí být řádně definován model počítané konstrukce. Musí být známy reakce podpor. Postup použitý pro ověření je analogický s postupem pro vyhodnocení výsledků. Ve stromové nabídce servisu Geotechnika vyberte příkaz Ověření plánu rozmístění pilot. Po výběru tohoto příkazu budou v okně vlastností vypsány příslušné parametry.
18
Scia Engineer
Výběr Uživatel může provést ověření buď pro všechny plány rozmístění pilot, nebo jen pro vybrané plány rozmístění pilot. Výběr plánů rozmístění pilot se provádí jedinečným způsobem. Uživatel může vybrat kteroukoli pilotu. S ní budou interně vybrány všechny piloty patřící do vybraného plánu rozmístění pilot a ověření bude provedeno společně pro všechny piloty v daném plánu. Typ zatížení Ověření plánu rozmístění pilot bude provedeno jen pro třídy výsledků. Třída Ověření plánu rozmístění pilot bude provedeno jen pro třídy výsledků s definovanými kombinacemi MSÚ a MSP. Program automaticky použije filtr a zpřístupní pouze třídy výsledků s kombinacemi MSÚ a MSP. Jestliže uživatel nedefinuje žádnou třídu výsledků a jsou-li definovány jen kombinace, program automaticky vytvoří třídu výsledků s kombinací MSÚ a MSP. Ověření bude provedeno pro vybrané plány rozmístění pilot. Kliknutím na tlačítko Obnovit uživatel spustí výpočet. Výsledky se zobrazí v okně náhledu.
Při ověřování se berou v úvahu návrhová zatížení (MSÚ i MSP) všech pilot v plánu rozmístění pilot. Výsledkem tohoto výpočtu je křivka závislosti sednutí na zatížení a sednutí v patě. Zóny povrchového tření Základní požadavky na výpočet únosnosti v kladném a záporném tření dříku jsou uvedeny v NEN 6743. U kladné zóny povrchového tření je dolní okraj této zóny totožný s úrovní paty piloty a u prefabrikovaných pilot s rozšířenou základnou se horní okraj této zóny v žádném případě nesmí nacházet nad rozšířením (NEN 6743 čl. 5.4). U záporné zóny povrchového tření je horní okraj této zóny totožný s úrovní povrchu nebo výkopu. Vzhledem k silné závislosti mezi povrchovým třením a klasifikací vrstev zeminy jsou zóny povrchového tření tvořeny celými vrstvami. To znamená, že jak horní okraj kladné zóny povrchového tření, tak i dolní okraj záporné zóny povrchového tření by vždy měly být totožné s okrajem vrstvy v příslušném půdním profilu. Aby byly tyto požadavky splněny v modelu nosných pilot, jsou zóny povrchového tření definovány tak, jak je uvedeno níže. Dolní okraj kladné zóny povrchového tření je automaticky ztotožněn s úrovní paty piloty a není jej tedy třeba zadávat. Horní okraj kladné zóny povrchového tření určuje uživatel jako úroveň relativní vzhledem k referenční úrovni.
19
Scia Engineer Horní okraj záporné zóny povrchového tření je automaticky ztotožněn s úrovní povrchu nebo výkopu a není jej tedy třeba zadávat. Dolní okraj záporné zóny povrchového tření určuje uživatel jako úroveň relativní vzhledem k referenční úrovni. Výsledky ověření pilot: Výsledky si lze prohlédnout v okně náhledu a v dokumentaci. V knihovně plánu rozmístění pilot jsou aktualizovány křivky závislosti sednutí na zatížení.
Křivky závislosti sednutí na zatížení: Při úplném splnění všech ověřovacích požadavků budou vygenerovány obě křivky závislosti sednutí na zatížení. Při nesplnění požadavků nelze křivky vygenerovat a bude vydáno varování.
20
Scia Engineer
Výstupní tabulky Všechny výstupní tabulky modulu Návrh pilot jsou zpřístupněny ve standardní dokumentační službě prostředí SEN. Výstupní tabulky zahrnují knihovny (zeminy, půdní profily, plány rozmístění pilot) a výsledky návrhu a ověřování.
Půdní profil – PZJ Zadání dat 1. Profil zeminy-penetrační zkouška jehlou Jméno
CPT1
Typ profilu
Import penetrační zkoušky Interpretační nástroj
Interpretační nástroj Minimální tloušťka vrstvy [m]
2
Úroveň podzemní vody [m]
0
Stupeň překonsolidace nosné vrstvy
1
Horní okraj kladné zóny povrchového tření [m] Spodní okraj záporné zóny povrchového tření [m] Očekávané sednutí povrchu [m]
-1 -0.85 0.11
Data profilu 1. Profil zeminy – penetrační zkouška jehlou Horní úroveň [m]
Jméno zeminy
Popis
-0.85
Cl,or,we
Jíl, organický, slabý
-3.475
Pe,npl,w
-5.495
Pe,mpl,m
-7.515
Cl,or,m
Rašelina, ne předem zatížená, slabá Rašelina, středně předem zatížená, střední Jíl, organický, střední
-11.552
Cl,cl,st
Jíl, čistý, tuhý
-13.57
Sa,vsi,l
Písek, velmi prachovitý, volný
-17.604
Lo,vsa,s
Jílovitá půda, velmi písčitá, tuhá
-19.619
Lo,ssa,w
Jílovitá půda, lehce písčitá, slabá
-21.633
Cl,vsa,s
Jíl, velmi písčitý, tuhý
-23.646
Cl,or,m
Jíl, organický, střední
-25.657
Cl,cl,we
Jíl, čistý, slabý
-27.666
Cl,cl,st
Jíl, čistý, tuhý
-29.672
Cl,cl,we
Jíl, čistý, slabý
21
Scia Engineer
Diagram profilu
Zemina Zeminy využívané v půdním profilu jsou filtrovány a zobrazeny spolu s vlastnostmi. 2. Zemina Jméno
Popis
Typ zeminy
Gr,ssi,m
Štěrk
19
21
37.5
0.3
Písek
19
21
32.5
0.35
Sa,vsi,l
Štěrk, lehce prachovitý, střední Písek, lehce prachovitý, střední Písek, velmi prachovitý, volný
Písek
19
21
30
0.35
Sa,cl,st
Písek, čistý, tuhý
Písek
20
22
40
0.35
Lo,ssa,w
Písčitohlini tá půda Písčitohlini tá půda Jíl
20
20
30
0.26
20
20
35
0.26
Cl,cl,st
Jílovitá půda, lehce písčitá, slabá Jílovitá půda, velmi písčitá, tuhá Jíl, čistý, tuhý
20
20
25
0.35
Cl,cl,we
Jíl, čistý, slabý
Jíl
17
17
17.5
0.45
Cl,ssa,m
Jíl, lehce písčitý, střední
Jíl
20
20
22.5
0.25
Cl,vsa,s
Jíl, velmi písčitý, tuhý
Jíl
20
20
32.5
0.25
Cl,or,m
Jíl, organický, střední
Jíl
16
16
15
0.4
Cl,or,we
Jíl, organický, slabý
Jíl
15
15
15
0.45
Pe,npl,w
Rašelina, ne předem zatížená, slabá Rašelina, středně předem zatížená, střední
Rašelina
12
12
15
0.12
Rašelina
13
13
15
0.12
Sa,ssi,m
Lo,vsa,s
Pe,mpl,m
Gama nesaturovaná [kN/m3]
Gama saturovaná [kN/m3]
Třecí úhel
Poissonův koef.
[deg]
22
Scia Engineer Plán rozmístění pilot Data piloty 1. Plán rozmístění pilot Jméno
ProfilZeminy_CPT
Definice piloty
Typ piloty
Material (Materiál)
Typ úrovně
PPlan1
CPT1,
Čtv. 500 X 500
Prefab. betonová
Beton
Výpočtová úroveň
PPlan2
CPT1,
Válec 500
Ražená na místě betonovaná s ražením
Beton
Uživatelský
Úroveň paty piloty [m] -13.000 -5.000
Křivky závislosti sednutí na zatížení Návrh plánu rozmístění pilot Lineární výpočet, extrém: uzel Jméno PPlan1
Obrázek MSÚ
Obrázek MSP
Výběr: Všechny Třída: Všechny MSÚ Poznámka 1: Návrh a ověření se provádí pouze pro nosné piloty vystavené stálému nebo kvazistálému zatížení, které v pilotách vyvolává působení tlakových sil. Výpočet působení sil v pilotách a posunu pilot je založen na penetrační zkoušce jehlou. Případná možnost tahových sil v pilotách a jejich posunů ve vodorovném směru se nebere v úvahu. Poznámka 2: V modulu Návrh piloty (předběžný návrh) se vždy předpokládá jednotlivá pilota a prováděné výpočty jsou založeny na jedné pilotě pro MSÚ. Při použití možnosti Návrh piloty se nebere v úvahu žádný případný plán rozmístění pilot. Počítá se tedy s netuhou vrchní konstrukcí a zanedbává se efekt skupiny pilot. Posudek návrhu piloty id plánu Stav rozmístění pilot
Definice piloty
PPlan1
Čtv. 500 X 500
CO1/1
Doporučená úroveň paty piloty [m] -13.000
Čistá únosnost v doporučené úrovni [kN] 696.61
Rz [kN]
662.89
23
Scia Engineer Posouzení plánu rozmístění pilot Lineární výpočet Výběr: Všechny Třída: Vše MSÚ+MSP Poznámka 1: Návrh a ověření se provádí pouze pro nosné piloty vystavené stálému nebo kvazistálému zatížení, které v pilotách vyvolává působení tlakových sil. Výpočet působení sil v pilotách a posunu pilot je založen na penetrační zkoušce jehlou. Případná možnost tahových sil v pilotách a jejich posunů ve vodorovném směru se nebere v úvahu. MSÚ id plánu rozmístění pilot
Stav
CPT
Celkové Jméno zatížení plánu [kN] rozmístění pilot 662.89 Čtv. 500 X 500
Doporučená úroveň paty piloty [m]
PPlan1
CO1/2
CPT1
id plánu rozmístění pilot
Stav
CPT
Celkové zatížení [kN]
Jméno plánu rozmístění pilot
Doporučená úroveň paty piloty [m]
PPlan1
CO1/2
CPT1
513.41
Čtv. 500 X 500
-5.000
Sednutí v patě – Wpata [mm] 47.9
MSP
-5.000
Sednutí v patě – Wpata [mm]
9.6
24
Scia Engineer
Omezení V modulu pro návrh pilot (metoda NEN) se uplatňují mnohá omezení. Tento modul je založen na pokynech uvedených v holandských standardech NEN 6740 a NEN 6743. Funkce Tato funkce je k dispozici pouze pro standardy EC-EN a NEN. Půdní profil Půdní profily lze generovat pouze s použitím platných dat PZJ a tato data PZJ by měla být dodána výhradně v souboru GRF (Geotechnical exchange format – formát výměny geotechnických dat). Jiné formáty nejsou podporovány. Uživatelské rozhraní pro generování půdních profilů podporuje pouze angličtinu. Ostatní jazyky nejsou v tomto speciálním dialogovém okně podporovány. Pozice dat PZJ (půdní profily) lze definovat pouze v lokálních souřadnicích projektu. Globální souřadnice nelze použít. Interpretační nástroj Pro generování půdního profilu se používá interpretační nástroj „Pravidlo NEN“. Jiné nástroje než NEN nelze definovat ani použít. Tento interpretační nástroj používá vlastní typy zemin definované přímo metodou NEN, nepoužívají se uživatelem definované zeminy. Uživatel může upravit interpretovaný půdní profil tím, že jej doplní o uživatelem definované zeminy. Plán rozmístění pilot Speciální dialogové okno pro definování plánu rozmístění pilot podporuje pouze angličtinu. Všechny parametry požadované v tomto dialogovém okně jsou založeny na normě NEN. Návrh a ověřování Návrh a ověření se provádí pouze pro nosné piloty vystavené stálému nebo kvazistálému zatížení, které v pilotách vyvolává působení tlakových sil. Výpočet působení sil v pilotách a posunu pilot je založen na penetrační zkoušce jehlou. Případná možnost tahových sil v pilotách a jejich posunů ve vodorovném směru se nebere v úvahu.
25
