Fondamenti per Ponti (con diagramma)
A. Fondamenti superficiali:
Fondazioni poco profonde sono normalmente definite come quelle le cui profondità sono inferiori alle loro larghezze. Le fondamenta per muratura, calcestruzzo di massa o pilastri RC e abutment di altezze inferiori che supportano campate relativamente più piccole e che non hanno alcuna possibilità di setacciare sono normalmente rese superficiali.
Nei casi in cui i materiali di fondazione sono tali che la capacità portante è molto bassa all'interno della profondità, questo tipo di fondazioni, benché idoneo, potrebbe non essere consigliabile e si può ricorrere a fondazioni profonde.
Disegno del piede :
Se il basamento di fondazione è soggetto solo al carico diretto, la pressione di fondazione può essere ottenuta dividendo il carico con l'area della zattera.
Se, tuttavia, è soggetto al momento in aggiunta al carico diretto, le pressioni di fondazione massime e minime sono calcolate come di seguito:
Per il basamento rettangolare, nessuna tensione nella fondazione si svilupperà se il risultante dell'effetto combinato del carico diretto e del momento rimane entro il terzo medio della base. Se il risultante cade proprio sulla terza linea centrale, la massima pressione di fondazione in quel caso è pari a due volte la pressione diretta e il minimo uguale a zero.
Quando la risultante supera la terza linea mediana, la tensione si sviluppa e, quindi, l'intera area di fondazione non rimane efficace nel sostenere il carico che la attraversa.
L'equazione (21.1) non è più valida per stimare la massima pressione di fondazione che può essere eseguita come spiegato di seguito:
Il punto di applicazione del risultante è a una distanza di "a" dalla punta. Per non sviluppare alcuna condizione di tensione sulla larghezza effettiva modificata, il risultante deve passare attraverso la terza linea centrale e quindi, la larghezza effettiva deve essere uguale a "3a" per soddisfare la terza condizione intermedia.
La pressione totale di fondazione per metro di lunghezza del basamento deve essere uguale al carico verticale, P, cioè il carico che arriva sul basamento per metro di lunghezza.
Supponendo una lunghezza del muro di un metro
Generalmente, nelle fondazioni che poggiano sul terreno, non è consentita alcuna tensione. Quando la fondazione poggia su roccia, è ammessa la tensione a condizione che la massima pressione di fondazione sia calcolata sulla base dell'area effettiva che trasporta il carico, come indicato dall'equazione (21.3). La zattera di fondazione in questo caso necessita di un ancoraggio adeguato con la roccia di fondazione tramite tasselli.
La stabilità della struttura rispetto allo scorrimento e al ribaltamento deve essere verificata in relazione alle considerazioni progettuali per gli abutment. L'adeguatezza del basamento può essere verificata in relazione a momenti e cesoie considerando la reazione del suolo alla base come determinato dal metodo indicato in precedenza e il peso del terreno sul basamento se quest'ultima considerazione governa il progetto.
Il rinforzo può essere fornito di conseguenza se è in cemento armato.
Esempio 1:
Progettare la zattera di fondazione di un molo a ponte con un carico diretto di 270 tonnellate e un momento di 110 tonnellate metro sull'asse più lungo alla base del molo. La zattera di fondazione poggia su una roccia con una pressione del cuscinetto sicura di 65 tonnellate per metro quadrato. La lunghezza della zattera è di 7, 5 m:
Poiché la zattera di fondazione poggia su roccia, la tensione può essere consentita purché la zattera sia adeguatamente ancorata alla roccia di fondazione con barre di ancoraggio e la pressione massima di fondazione sia calcolata sulla base di un'area efficace che supporta il carico.
Area d'acciaio richiesta per resistere al sollevamento = 97.700 / 200 = 490 mm 2
Usa 4 n. 20 Θ su ciascun lato più lungo del basamento.
I dettagli di ancoraggio della zattera di fondazione sono mostrati in Fig. 21.4:
B. Fondazione profonda:
1. Pile Foundations:
Laddove la propagazione superficiale o il fondamento della zattera non sono ritenuti idonei dalla considerazione del potere portante del suolo e dove viene trattata la possibilità di setacciare la fondazione poco profonda anche se il terreno di fondazione è altrimenti adatto per il carico, si fa ricorso a fondamenta profonde.
Se la profondità della purga non è apprezzabile e se il terreno sottostante per la fondazione di pali è adatto per prendere il carico di progettazione, vengono adottate le fondazioni su pali. Le fondazioni di pali trasmettono il carico nei terreni sottostanti in modo tale che la sistemazione delle fondazioni non sia eccessiva e le sollecitazioni di taglio nel terreno siano entro i limiti consentiti dopo aver considerato un fattore di sicurezza adeguato.
Le pile possono essere classificate in due gruppi a seconda del modo in cui trasmettono il carico nel terreno:
(1) pile di attrito e
(2) Pali portanti terminali.
L'ex gruppo di pali trasmette il carico nel terreno attraverso l'attrito sviluppato tra l'intera superficie del pelo di lunghezza effettiva e il terreno circostante mentre quest'ultimo gruppo, se guidato attraverso un tipo di suolo molto debole ma appoggiato su un deposito molto rigido come come ghiaia o roccia in basso, può trasmettere il carico solo per il cuscinetto di estremità.
Generalmente, nelle pile portanti, un certo carico viene trasferito al suolo anche per attrito. Allo stesso modo, nei cumuli di attrito, un certo carico viene trasferito al suolo anche per il cuscinetto di estremità.
Tipo di pile:
Le pile sono di varie forme e di vari materiali. I tipi più comuni di pile utilizzate nella costruzione di ponti autostradali sono:
(a) Mucchi di legname
(b) Mucchi di cemento
(i) Precast
(ii) Cast in-situ
(c) Pile d'acciaio
(i) Palo tubolare vuoto o pieno di calcestruzzo.
(ii) Mucchi di viti.
un. Pali di legno:
Le pile di legname sono tronchi di alberi molto alti e dritti, i rami vengono rimossi. Pile circolari da 150 a 300 mm. il diametro è generalmente usato ma a volte vengono utilizzate pile squadrate dal durame di tronchi più grandi.
Per prestazioni migliori durante la guida, le lunghezze delle pile di legno non devono essere più di 20 volte diametro (o larghezza). Varietà comuni di legni indiani adatti per pali sono Sal, Teak, Deodar, Babul, Khair ecc.
I mucchi di legname sono meno costosi di altre varietà di pile, ma sono privi di resistenza in determinate condizioni di servizio in cui la variazione del livello dell'acqua che causa un'alternanza di essiccazione e bagnatura delle pile è responsabile del rapido decadimento delle pile di legname.
Se rimangono permanentemente sotto terra sommersa, queste pile possono durare per secoli senza alcun decadimento. Le pile di legno possono essere usate non trattate o trattate con prodotti chimici come il creosoto per prevenire la distruzione da parte di vari batteri, organismi o carie. I mucchi di legname sono colpiti dall'acqua salina dei trivellatori marini.
b. Mucchi di cemento:
Pali prefabbricati in calcestruzzo:
I mucchi di calcestruzzo prefabbricato possono essere di forma quadrata, esagonale o ottagonale, il primo è comunemente usato per il vantaggio di stampaggio e guida facili. Inoltre, le pile quadrate forniscono una superficie più frizionale che aiuta a prendere più carico.
Mucchi esagonali o ottagonali, d'altro canto, hanno i vantaggi di possedere una resistenza uguale in flessione in tutte le direzioni e il rinforzo laterale può essere fornito sotto forma di una spirale continua. Inoltre, non è richiesto uno smusso speciale degli angoli come nelle pile quadrate. Le pile prefabbricate possono essere rastremate o parallele al cono solo all'estremità motrice, quest'ultima è generalmente preferita.
Le sezioni di pile quadrate variano con la lunghezza delle pile. Alcune sezioni comuni utilizzate sono:
300 mm quadrati per lunghezze fino a 12 m.
350 mm quadrati per lunghezze superiori a 12 m fino a 15 m.
400 mm quadrati per lunghezze superiori a 15 m fino a 18 m.
450 mm quadrati per lunghezze superiori a 18 m fino a 21 m.
Normalmente, le lunghezze delle pile quadrate sono tenute a 40 volte il lato per i pali di attrito e 20 volte il lato per i pali portanti.
Le pile prefabbricate sono composte da un ricco mix di calcestruzzo di proporzione 1: 1 ½: 3, la testa di pila viene realizzata con un mix più ricco di 1: 1: 2 per resistere alle sollecitazioni dinamiche durante la guida.
Sono forniti rinforzo longitudinale da 1, 5 a 3% dell'area della sezione trasversale delle pile a seconda del rapporto tra lunghezza e larghezza e staffe o legature laterali non inferiori allo 0, 4 percento in volume. Le barre longitudinali devono essere opportunamente legate dalle cravatte laterali, la cui spaziatura non deve essere superiore alla metà della larghezza minima.
La spaziatura delle legature laterali nella parte superiore e inferiore delle pile dovrebbe essere vicina e in genere metà della spaziatura normale. Il rinforzo fornito in pile prefabbricate è previsto per resistere alla manipolazione e alle sollecitazioni di guida, a meno che non si tratti di pile portanti, nel qual caso il rinforzo fornito nelle pile trasmette il carico come nelle colonne RC.
Movimentazione e sollevamento di pile:
Quando le pile prefabbricate vengono sollevate, il momento flettente viene indotto nelle pile a causa del peso proprio delle pile per le quali sono richiesti rinforzi nelle pile per soddisfare queste sollecitazioni di movimentazione.
Per ridurre al minimo la quantità di tali rinforzi in pile, il sollevamento deve essere effettuato in modo tale che i momenti flettenti così sviluppati debbano essere portati a un valore il più possibile minimo. Il sollevamento a due punti delle pile è molto comune e può essere descritto come segue.
Per la disposizione di sollevamento come mostrato in Fig. 21.6 (a) il momento positivo in C deve essere uguale al momento negativo in B. Analogamente, per la disposizione di sollevamento come in Fig. 21.6 (b) il momento positivo in F deve essere uguale al negativo a D ed E. Per soddisfare tale condizione di momento, le dimensioni dei punti di sollevamento devono essere come mostrato in figura.
Pali di cemento gettato in opera (guidati o annoiati):
Ci sono molte varietà di pile gettate sul posto, ma il principio principale per fare le pile è lo stesso vale a dire, un tubo cavo d'acciaio è o guidato o scavato attraverso il terreno creando così uno spazio cilindrico cavo in cui il calcestruzzo è pored per formare le pile gettate sul posto.
Le pile gettate sul posto sono pile circolari di dimensioni variabili a seconda del tipo e della capacità di carico. I pali semplici hanno normalmente un diametro da 350 a 450 mm con una capacità di carico compresa tra 40 e 80 tonnellate. I mucchi Franki, d'altra parte, hanno un diametro di 500 mm e trasportano un carico di circa 100 tonnellate.
Nelle pile di calcestruzzo Simplex, Fig. 21.7 (a), una scarpa in ghisa viene utilizzata sul fondo del tubo dell'involucro per facilitare la guida del tubo martellando in alto con un martello di ferro sopra un carrello di legno. Quando viene raggiunto il livello finale, la gabbia di rinforzo viene abbassata e il calcestruzzo viene versato all'interno del tubo riempiendolo parzialmente.
Il tubo è leggermente sollevato e di nuovo il cemento viene colato. Questo processo viene proseguito fino a quando non viene completato lo spazio e il tubo di rivestimento viene ritirato lasciando la pila gettata in opera completa. Questo mucchio è principalmente un mucchio di attrito, ma un po 'di carico è preso anche dalla punta del mucchio.
La procedura di guida del tubo di rivestimento in mucchi Franki [Fig. 21.7 (b)] è leggermente diverso da quello nella pila Simplex. Un po 'di cemento secco viene versato nel tubo che viene tenuto in piedi sul terreno. Questo calcestruzzo asciutto forma una spina che viene speronata da un martello di forma cilindrica che si muove all'interno del tubo.
Il tappo in calcestruzzo afferra il muro così saldamente che il martello spinge il tubo lungo il cemento fino a raggiungere il livello desiderato.
A questo livello, il tappo si rompe, il cemento fresco viene colato e viene completamente speronato, spargendo così il cemento per formare un bulbo che aumenta l'area portante del palo sul fondo e aiuta a prendere più carico per cuscinetto.
Poiché il tubo è parzialmente riempito sopra il bulbo dopo aver abbassato la gabbia di rinforzo, il tubo viene sollevato e il calcestruzzo è di nuovo speronato ma con meno violenza rispetto al momento della formazione della lampadina. Questo speronamento rende irregolare la superficie del mucchio sotto forma di ondulazione che aumenta ancora l'attrito della pelle del palo.
Il processo prosegue fino al completamento della pila. Questo tipo di pila trasmette il carico sia dall'attrito che dal cuscinetto.
I mucchi di vibrazione sono abbastanza simili al tipo Simplex e il tubo dell'involucro viene spinto nel terreno martellandolo sopra e fornendo una scarpa CI al fondo. La principale differenza in questa pila è che, invece di riempire il tubo con cemento per fasi, è completamente pieno di cemento con una consistenza abbastanza fluida.
Durante il sollevamento del tubo dell'involucro, viene utilizzato un tipo speciale di martello che colpisce un attacco del tubo verso l'alto. La vibrazione creata dal martello nel tubo e la testa statica del calcestruzzo fluido aiuta a ritirare il tubo e a formare un albero vibrato in continuo. La superficie di questa specie di pile è liscia e non si forma corrugazione.
I Pali Bored sono utili in luoghi in cui le vibrazioni causate dalla guida del tubo dell'involucro possono essere dannose per le strutture vicine. Queste pile sono gettate nello spazio vuoto fatto dalla rimozione della terra per mezzo di noiosi.
Devono essere prese precauzioni per impedire l'entrata della terra nell'involucro. I fori dovrebbero anche essere protetti da necking causato da terreno morbido o pile dovrebbero essere protette durante la colata da perdita di cemento a causa del movimento di acqua del sottosuolo.
c. Pile in acciaio tubolare:
I mucchi tubolari possono essere guidati a estremità aperta o con ganasce in ghisa come nel tubo di rivestimento di pile di cemento gettato in opera. Le pile quando guidate aperte sono riempite automaticamente di terra durante la guida. Le pile con estremità chiusa possono rimanere vuote o riempite di cemento.
Mucchi di vite:
Un mucchio di viti è costituito da un albero circolare in acciaio di vario diametro che va da 75 a 250 mm e termina con una lama a vite di diametro elevato sul fondo. La vite è una svolta completa, il diametro della lama è compreso tra 150 mm e 450 mm.
L'area di base delle pile a vite viene installata avvitandole verso il basso per mezzo di un cabestano con barre lunghe montate nella parte superiore delle pile con l'aiuto di manodopera. I motori elettrici sono oggi impiegati per questo scopo, ma l'uso di pile a vite sta diventando più raro giorno dopo giorno.
Pile Spacing:
La distanza minima raccomandata delle pile di attrito è 3 d, dove d è il diametro delle pile circolari o la lunghezza della diagonale per le pile quadrate, esagonali o ottagonali. Un'ulteriore distanza ravvicinata dei pali di attrito riduce la capacità di carico del singolo palo e, quindi, non è economica.
Pali portanti terminali possono essere posizionati più vicini. Non è stato fissato alcun limite per la spaziatura massima delle pile, ma generalmente non supera i 4 d.
Come viene trasferito il carico tramite Pile:
Pile di attrito:
Quando un carico è posto sulla cima di un mucchio di attrito guidato in terreno granulare o coesivo, tende a penetrare ulteriormente. Questa tendenza al movimento verso il basso del palo è contrastata dall'attrito della pelle tra la superficie del mucchio e il terreno.
L'entità dell'attrito cutaneo per unità di superficie della superficie del pelo dipende dal valore della normale pressione terrestre p e dal coefficiente di attrito tra il terreno e la superficie del pelo; entrambi questi valori dipendono ancora dalla natura della superficie del mucchio e dalla natura del terreno.
Pali portanti finali:
I pali portanti sono spinti da un tipo di terreno molto povero per il riposo su una base solida come depositi di sabbia o ghiaia o rocce compattate. Pertanto, l'attrito sviluppato tra la superficie del mucchio e il terreno è praticamente molto piccolo e l'intero carico viene trasmesso dal palo attraverso il cuscinetto. Queste pile fungono da colonne e, pertanto, dovrebbero essere progettate come tali.
Valutazione della capacità di carico del carico finale dei pali dalla formula di dati statici di prova del suolo:
Mucchi in terreni granulari:
La capacità di carico finale, Q u di pile in terreno granulare può essere ottenuta dalla seguente formula. Per stimare la capacità di carico sicuro delle pile si deve adottare un fattore di sicurezza pari a 2, 5.
Mucchi in terreni coesivi:
La capacità di carico finale, Q u 'di pile in terreni puramente coesivi può essere determinata dalla seguente formula. Per ottenere i carichi sicuri su pile si applica un fattore di sicurezza di 2, 5.
Q u 1 = A b .N c .C b + α. C .A s (21.7)
Dove, A b = area di piano della base di pile
N c = Fattore di portata del cuscinetto generalmente preso come 9.0
C b = Coesione media alla punta del palo in kg / cm 2
α = fattore di riduzione come indicato nella tabella 21.2
C = Coesione media per tutta la lunghezza effettiva del palo in kg / cm 2
A s = area superficiale dell'albero del palo in cm 2
Esempio 2:
Valutare la capacità portante sicura dei mucchi annoiati 500 mm. diametro e lunghezza 22, 0 m incorporati in un terreno di tipo misto sotto una struttura viadotto. Il diaframma sul sito di lavoro è riportato di seguito:
Valutazione della capacità di carico dei piloni sicura e definitiva dei pilastri rispetto alla resistenza di guida - Formula dinamica:
Questo metodo tiene conto del lavoro svolto dalle pile nel superare la resistenza del terreno durante la guida e come tale equivale all'energia del colpo di martello. In alcuni metodi realistici, vengono effettuati anche assorbimenti per perdite di energia dovute alla compressione elastica delle pile e dei terreni.
Formule per la determinazione del carico di sicurezza R, su pile (Engineering News Formule) :
Spaziatura di pile:
Nel caso di pile fondate su uno strato molto duro e che derivano la loro capacità portante principalmente dal cuscinetto terminale, la distanza minima di tali pile deve essere 2, 5 volte il diametro delle pile.
I pali di attrito derivano la loro capacità portante principalmente dall'attrito e in quanto tali devono essere distanziati in modo sufficientemente distanziato poiché i coni di distribuzione o le lampadine a pressione dei mucchi adiacenti si sovrappongono come mostrato in Fig. 21.11. Generalmente, la spaziatura dei pali di attrito deve essere almeno 3 volte il diametro delle pile.
Disposizione delle pile in un gruppo - La disposizione tipica delle pile in un gruppo è mostrata in figura 21.10. La spaziatura S indicata in Fig. 21.10 deve essere come raccomandato.
Azione collettiva di pile:
(a) Gruppi di pile in sabbie e ghiaie:
Quando i pali vengono trasportati in sabbia e ghiaia, il terreno attorno alle pile raggiunge un raggio di almeno tre volte il diametro dei pali e viene compattato. In tal caso, l'efficienza del gruppo di pile è più che unità.
Tuttavia, per scopi pratici, la capacità di carico di un gruppo di pile con N numero di pile è N. Q u, dove Q è la capacità della pila individuale. In caso di mucchi annoiati in tali strati di terreno, anche se non esiste alcun effetto di compattazione, anche l'efficienza del gruppo viene considerata come unità.
(b) Gruppi di pile in terreni argillosi:
In un gruppo di pali di attrito su terreno argilloso o coesivo, i coni di distribuzione o i bulbi di pressione delle pile adiacenti si sovrappongono (Fig. 21.11-a) formando così un nuovo cono di distribuzione ABCDE (Fig. 21.11-b) l'area di base di cui è molto inferiore alla somma delle aree dei coni di distribuzione della pila individuale prima della sovrapposizione.
L'area di appoggio su cui vengono trasferiti i carichi dai pali attraverso il cono di distribuzione è quindi meno riducendo quindi la capacità di carico del singolo palo a causa dell'azione di gruppo. Se le pile sono guidate con una spaziatura più ampia, la sovrapposizione dei coni di distribuzione sarà minore e quindi l'efficienza della pila individuale in quel gruppo aumenterà.
Quindi, traspare che aumenta nei n. di pile in un gruppo di pile in cui i coni di distribuzione si sovrappongono non aggiungono nulla alla capacità portante del gruppo di pile poiché il terreno ha già raggiunto la condizione "saturo". Le pile di attrito nei terreni argillosi possono, quindi, fallire individualmente o come blocco. La portata massima Q gu del blocco (Fig. 21.12) è data da:
Poiché il blocco deve sostenere il proprio peso proprio in aggiunta ai carichi delle pile, il carico sicuro del blocco deve essere calcolato dopo aver dedotto il peso proprio del blocco. Normalmente, è consentito un fattore di sicurezza di 3 su Q ' g per ottenere il carico sicuro che trasporta il blocco. Pertanto, la capacità di carico sicuro del gruppo di pile
Esempio 3:
Una fondazione di pilastro per un ponte a campata media è supportata su un gruppo di pali trivellati gettato in opera come mostrato in Fig. 21.13 guidato attraverso terreno argilloso. I dati rilevanti sono riportati di seguito:
(i) Lunghezza della pila al di sotto della massima purga (che in questo caso è molto piccola) = 25 m.
(ii) Diametro delle pile, d = 500 mm.
(iii) Coesione media su tutta la lunghezza delle pile, C = 0.45 kg / cm 2
(iv) Coesione media alla punta del palo, C b = 0, 5 kg / cm 2
(v) Angolo di attrito interno, ǿ = 0
Determina se la capacità individuale delle pile o la capacità del blocco governa il progetto se la spaziatura tra i cumuli è (a) 3d e (b) 2, 5 d.
Questo è inferiore alla capacità totale di tutte le pile vale a dire 700 tonnellate. Quindi in questo caso, la capacità del blocco governa il design. L'efficienza del gruppo in questo caso è 630/700 x 100 = 90 per cento. Pertanto, riducendo il distanziamento delle pile in terreni argillosi da 3d a 2.5d in questo caso particolare, l'efficienza della pila individuale nel gruppo di pile è del 90%.
Lateral Resistance of Piles:
I mucchi guidati sotto i pilastri o i muri di sostegno sono sempre soggetti a forze orizzontali oltre ai carichi verticali su di essi. Queste forze orizzontali sono resistite dalla resistenza laterale delle pile.
Il fallimento della struttura a causa delle forze orizzontali può essere dovuto a:
(i) Fallimento del mucchio stesso
(ii) Fallimento della pila piegando
(iii) Guasto del terreno di fronte alle pile che provoca così l'inclinazione della struttura nel suo complesso.
La sezione di e rinforzo per le pile dovrebbe essere tale da resistere sia alla cesoia che alla flessione che viene sulle pile. La tendenza all'inclinazione della struttura nel suo insieme è contrastata dalla resistenza passiva offerta dal terreno di fronte alle pile.
È stato osservato che la distanza tra le pile più esterne nella prima fila del gruppo di pile più una certa distanza aggiuntiva dovuta all'effetto di dispersione (che può essere presa da 20 ° a 25 'come mostrato in Fig. 21.14) è efficace nell'offrire il passivo resistenza al movimento dei pali insieme alla struttura supportata su di essi.
Così dalla Fig. 21.14, la larghezza BC davanti al gruppo di pile che offre resistenza passiva può essere data dalla formula:
Dove, n = n. di pile in prima fila.
Generalmente, 3, 0 m. a 4, 5 m. lunghezza superiore dei pali al di sotto del livello protetto in modo affidabile o la profondità massima o di setacciatura è efficace nell'offrire la resistenza passiva. Pertanto, ogniqualvolta il gruppo di pile è sottoposto a forze orizzontali, l'area davanti come data dalla larghezza BC e una profondità di circa 3, 0 m. a 4, 5 m. offre la resistenza passiva contro il movimento della struttura.
Inoltre, può essere presa in considerazione la resistenza orizzontale del cappuccio del mucchio, se rimane a contatto con il suolo.
Pile pile:
In alte spalle, muri di sostegno ecc. Dove l'entità della forza orizzontale che agisce sulle pile è tale che la resistenza laterale delle pile verticali è insufficiente a resistere, pile di pastella o pile di cemento sono la risposta corretta a tali problemi. Lo svantaggio è che per pilotare tali pali sono richieste abilità speciali e un tipo speciale di equipaggiamento di guida.
La componente orizzontale della pila della pastella prende il carico orizzontale insieme alla resistenza orizzontale della base del cappuccio della pila se rimane a contatto con il terreno e quindi, l'uso di pile di pastella aumenta il fattore di sicurezza contro lo scivolamento e il ribaltamento. Per quanto riguarda la capacità di carico verticale delle pile di pastella, è generalmente garantito che le pile di pastella trasportino la stessa quantità di carichi verticali delle pile verticali.
Valutazione dei carichi su pali:
Se la fondazione è sottoposta solo al carico diretto, il carico sulla pila si ottiene dividendo il carico con il numero di pile. Quando la fondazione è soggetta a un momento in aggiunta al carico diretto, il carico su pali può essere determinato secondo l'equazione 21.18 sotto che è abbastanza analoga alle equazioni 21.1 e 21.2.
Dove, W = carico totale
N = n. di pile
Y = distanza della pila in esame dal gruppo cg di pila.
I = Momento di inerzia del gruppo di pile attorno ad un asse attraverso il cg del gruppo di pile.
Nel calcolare il momento di inerzia del gruppo di pile, le pile vengono assunte come unità concentrate nelle loro linee longitudinali, trascurando il momento di inerzia delle pile sul proprio centro.
Esempio 4:
Un gruppo di pile prefabbricate è sottoposto a un carico eccentrico risultante di 1125 tonnellate, come mostrato nella figura 21.16 (b). Calcola il carico massimo e minimo trasportato dalle pile:
I carichi trasportati dalle pile sulla punta e sul lato del tallone sono risultati diversi perché, a causa del carico eccentrico della sovrastruttura, la reazione al suolo per unità di area sul lato convergenza è maggiore di quella sul lato del tallone, l'area di la fondazione coperta da ogni pila è la stessa e quindi, la reazione totale al suolo dell'area coperta da ogni pila, cioè, il carico trasportato da ogni pila sul lato punta è più di quello sul lato del tallone.
Dal punto di vista pratico e del suolo, è difficile creare una lunghezza diversa delle pile per il lato punta e tallone. Ma l'adozione della stessa distanza di pile per lato del tallone come quella per lato punta è antieconomica quando la lunghezza delle pile rimane la stessa.
Dalla considerazione dell'economia, è opportuno regolare la spaziatura delle pile in modo tale che il carico condiviso da ciascuna pila in fondazioni di palo soggette a carico diretto e momento cioè, soggetto a carico eccentrico sia uguale. Un metodo grafico per questo è descritto di seguito dall'esempio illustrativo 21.5.
Esempio 5:
In un muro di contenimento lungo 10 m, un carico verticale risultante di 800 tonnellate agisce con un'eccentricità di 033 m. dalla linea centrale del berretto a pelo verso la punta. Determina la spaziatura delle pile in modo da ottenere un carico uguale su ogni pila. Si può supporre che le pile sopportino un carico di 25 tonnellate per pila:
Soluzione :
Carico per metro lineare di muro = 800 / 10, 0 = 80 tonnellate. Eccentricità = 0, 33 m.
. . . Momento sulla linea centrale della cappa per metro = 80 x 0, 33 = 26, 4 tm.
Modulo di sezione del berretto per metro lunghezza del muro = 1 x (5, 0) 2/6 = 4, 17 m 3
. . . Pressione massima e minima della fondazione = P / A ±
= 22, 33 t / m 2 o 9, 67 t / m 2
Il diagramma della pressione di fondazione ACDB viene disegnato in scala con i valori sopra indicati delle pressioni di fondazione massime e minime [Fig. 21.17 (b)]. AB e CD sono prodotti per incontrarsi a E. Con AE come diametro, viene disegnato AHIJGE a semicerchio. L'arco BG è disegnato con E al centro. Da G, FG è disegnato perpendicolare su AE. AF è diviso in "n" lunghezze uguali dove n è il n. di file di pile richieste all'interno della larghezza AB.
Nell'esempio, carico totale per metro = 80 tonnellate. Supponendo 1, 1 m di distanza tra i pali in direzione longitudinale, carico per 1, 1 m di lunghezza del muro = 80 x 1, 1 = 88 tonnellate
. . . Numero di pile richieste per riga = - = 3, 52, dire 4.
Pertanto, AF è diviso in quattro lunghezze uguali: AM, ML, LK e KF. Da questi punti su AF, le perpendicolari sono lasciate cadere per incontrare il semicerchio a H, I e J. Con E come centro e EH, EI, EJ come raggio, gli archi vengono disegnati per incontrare la linea AB che divide il diagramma di pressione in parti tour l'area di cui è lo stesso e, quindi, la pila fornita per far fronte alla pressione di fondazione di ciascuna di tali aree avrà un carico uguale.
La linea centrale del palo sarà la linea attraverso il centroide dei precedenti diagrammi di pressione trapezoidale. Le spaziature delle pile per avere lo stesso carico vengono ridimensionate e mostrate in Fig.21.17 (a). Il carico effettivo condiviso da ciascuna pila con la spaziatura sopra è calcolato sotto per mostrare l'accuratezza del metodo.
Distanza del centroide del gruppo di pile da A = (1 x 0.45 + 1 x 1.45 + 1 x 2.67 + 1 x 4.10) / 4 = 2.17 m.
Punto di applicazione del carico risultante da A = 2, 5 - 0, 33 = 2, 17 m.
Quindi, l'eccentricità del risultante rispetto al centroide del gruppo di pile è pari a zero e il carico condiviso da ogni pila è uguale, il carico per pila è di 800/36 = 22, 22 tonnellate per pila.
Guida dei pali:
Le pile vengono azionate mediante martello a caduta o martello a vapore. Il martello è supportato da una speciale cornice chiamata battipalo che consiste in una coppia di guide. Il martello si muove all'interno delle guide e cade dalla cima della guida sulla parte superiore delle pile da guidare.
Il martello che viene sollevato dal lavoro manuale o dalla forza meccanica e viene quindi rilasciato per cadere liberamente per gravità è noto come martello. I martelli a vapore attuali vengono utilizzati per la guida su pali.
Il martello a vapore che viene sollevato dal; la pressione del vapore e quindi è lasciata cadere liberamente è un martello a vapore a semplice effetto, ma quello che è anche azionato dalla pressione del vapore durante il movimento verso il basso e aggiunge l'energia di azionamento nota come martello a vapore a doppia azione.
Carica test su pile:
Le formule di pila, sia statiche che dinamiche, fornite negli articoli precedenti prevedono approssimativamente il carico sicuro che le pile porteranno, ma è sempre consigliabile verificare la capacità di carico dei pali mediante prove di carico.
Test iniziali e test di routine:
Ci sono due categorie di pile di prova, cioè test iniziali e test di routine. I test iniziali vengono eseguiti sui pali di prova all'inizio prima di guidare le pile di lavoro per determinare la lunghezza delle pile per sostenere il carico di progetto, la prova iniziale deve essere eseguita su almeno due pile.
I test di routine vengono eseguiti su pile di lavoro per verificare la capacità delle pile ottenute con i test iniziali. Mentre i test iniziali possono essere condotti su una pila singola, i test di routine possono essere eseguiti su una pila singola o su un gruppo di pile, in numero da due a tre.
Quest'ultimo è preferibile in quanto la capacità di carico dei pali in un gruppo è meno specifica nei terreni argillosi e nei terreni misti. Le prove di routine devono essere eseguite sul 2% delle pile utilizzate nella fondazione.
Procedura per prove di carico verticale:
Il carico di prova può essere applicato a stadi direttamente su una piattaforma di carico come mostrato in Fig. 21.18 o mediante martinetto idraulico con manometro e pompa di controllo remoto, reagendo contro una piattaforma di carico simile alla Fig. 21.18.
La differenza tra il primo e il secondo metodo è che mentre tutto il carico di prova posto sulla piattaforma viene trasferito sulle pile di prova nel primo metodo, la reazione del jack viene trasferita solo come carico sulle pile nell'ultimo metodo sebbene il il carico sulla piattaforma supera normalmente la reazione richiesta.
Il test della pila per metodo di reazione può anche essere fatto sfruttando le pile adiacenti che danno la reazione di presa richiesta per attrito negativo. Per il collaudo delle pile con il metodo di caricamento diretto, i cappucci dei pali RC sono solitamente forniti sulla sommità dei pali per utilizzarlo come piattaforma di carico e per trasferire uniformemente il carico sui pali.
Procedura per i test di carico laterale sui file:
Le prove di carico laterale possono essere condotte con il metodo di reazione con jack idraulico e calibro tra due pile o due gruppi di pile. La reazione del martinetto indicata dal calibro è la resistenza laterale della pila del gruppo di pile.
Applicazione dei carichi di prova, misurazione degli spostamenti e valutazione dei carichi sicuri per le prove di carico verticale:
(a) Per prova di carico iniziale:
I carichi di prova devono essere applicati in incrementi di circa il 10 per cento dei carichi di prova e le misurazioni degli spostamenti devono essere effettuate mediante tre quadranti per pile singole e quattro quadranti per un gruppo di pile. Ogni fase di carico deve essere mantenuta fino a quando la velocità di insediamento non è maggiore di 0, 1 mm all'ora nei suoli sabbiosi e 0, 02 mm all'ora in terreni argillosi o al massimo di 2 ore a seconda di quale è maggiore.
Il carico deve essere proseguito fino al carico di prova che è il doppio del carico sicuro per il carico, stimato usando la formula statica o il carico a cui lo spostamento totale della cima del mucchio è uguale al seguente valore specificato:
Il carico sicuro su una pila singola deve essere il minimo tra i seguenti:
(i) Due terzi del carico finale a cui il totale dell'insediamento raggiunge un valore di 12 mm.
(ii) Il cinquanta percento del carico finale a cui il totale è pari al 10 percento del diametro del pelo.
Il carico sicuro sui gruppi deve essere il minimo tra i seguenti:
(i) Carico finale al quale il totale dell'insediamento raggiunge un valore di 25 mm.
(ii) Due terzi del carico anale a cui il totale dell'insediamento raggiunge un valore di 40 mm.
(b) Per i test di carico di routine:
Il caricamento deve essere effettuato fino a una volta e mezza il carico di sicurezza o fino al comando al verricello, il piazzamento totale raggiunge un valore di 12 mm per pila singola e 4C mm per gruppo di pile precedente.
Il carico sicuro deve essere dato da quanto segue:
(i) Due terzi del carico finale a cui l'accordo totale raggiunge un valore di 12 punti per singolo palo.
(ii) Due terzi del carico finale a cui il totale dell'insediamento raggiunge un valore di 40 mm per un gruppo di pile.
Caricamento ecc. Per test di carico laterale:
Il carico deve essere applicato in incrementi di circa il 20 per cento del carico di sicurezza stimato dopo che il tasso di spostamento è 0, 5 mm all'ora nei suoli sabbiosi e 0, 02 mm nei suoli argillosi o 2 ore prima.
I carichi laterali sicuri devono essere considerati come il minimo dei seguenti:
(a) 50% del carico totale a cui lo spostamento totale è di 12 mm a livello di troncatura.
(b) Carico totale a cui lo spostamento totale è di 5 mm al livello limite.
Test estraibili su pile:
Per questa prova, si rimanda all'articolo 4.4 di "1S: 2911 (Parte IV) -1979: Codice di condotta per la progettazione e la costruzione di fondazioni su pali - Prove di carico su pali".
Test del carico ciclico e test della frequenza costante di penetrazione:
Pile-Cap:
Pile RC - È necessario fornire cappucci di spessore adeguato sulla sommità dei pali per trasferire il carico dalla struttura alle pile.
I berretti sono progettati secondo i seguenti principi:
(i) Punzonatura dovuta al carico sulle pile o colonne o sulle singole pile.
(ii) Cesoia al molo o alla faccia della colonna.
(iii) Piegatura del cappuccio della pila sul lato del molo o della colonna.
(iv) Insediamento di una fila di pile e la conseguente flessione e taglio del cappello.
Un offset di 150 mm deve essere fornito oltre le facce esterne delle pile più esterne del gruppo. Quando il cappuccio del mucchio poggia a terra, deve essere fornito un cemento opaco (1: 4: 8) di 80 mm di spessore alla base del cappello.
La parte superiore della pila deve essere spogliata di calcestruzzo e il rinforzo della pila deve essere adeguatamente ancorato nel cappuccio del mucchio per una trasmissione efficace dei carichi e dei momenti a terra attraverso le pile. Almeno 50 mm di lunghezza della cima del mucchio dopo la rimozione del calcestruzzo devono essere incorporati nel cappuccio del mucchio. La copertura trasparente per l'armatura principale non deve essere inferiore a 60 mm.
Rinforzo in pile:
L'area del rinforzo longitudinale in pile prefabbricate deve essere la seguente per sopportare le sollecitazioni dovute a sollevamento, accatastamento e trasporto.
(i) 1, 25% per pile aventi una lunghezza inferiore a 30 volte la larghezza minima.
(ii) 1, 5% per pile aventi una lunghezza maggiore di 30 e fino a 40 volte la larghezza minima.
(iii) 2, 0 per cento per pile di lunghezza superiore a 40 volte la larghezza minima.
L'area di rinforzo longitudinale in pali di calcestruzzo gettati in opera e gettati in opera non deve essere inferiore allo 0, 4 percento dell'area dell'albero.
Il rinforzo laterale in pile non deve essere inferiore allo 0, 2 per cento del volume lordo nel corpo delle pile e allo 0, 6 per cento del volume lordo in ciascuna estremità del palo per una distanza di circa 3 volte la larghezza o il diametro inferiore del pali. Il dia minimo del rinforzo laterale deve essere di 6 mm.
2. Bene fondazioni:
Laddove le fondazioni su pali non sono adatte a causa delle condizioni del sito, della natura degli strati del terreno o del motivo di un raschiamento relativamente profondo, vengono adottate buone basi. I componenti di un pozzo sono mostrati in Fig. 21.19.
Tagliente e ben fatto:
In basso, i pozzetti sono dotati di un tagliente in acciaio composto da piastre e angolari MS rivettati o saldati tra loro e ancorati nel pozzo mediante barre di ancoraggio. I cordoli in calcestruzzo sono triangolari in sezione per aiutare a rimuovere la terra afferrando e per facilitare l'affondamento dei pozzi.
L'inclinazione del pozzo non deve superare i 35 gradi con la verticale. Questi cordoli sono adeguatamente rinforzati in modo da renderlo abbastanza forte da resistere agli stress durante l'affondamento. Di solito il rinforzo sia sotto forma di staffe che barre longitudinali è fornito non meno di 72 kg. per cu. m. escludendo le barre di vincolo del piombo.
Le barre di collegamento sono utilizzate per mantenere in posizione le barre longitudinali e le staffe. Il calcestruzzo da utilizzare nei pozzetti deve essere generalmente di grado M20.
Dove deve essere adottato l'affondamento pneumatico, l'angolo interno dei pozzetti deve essere abbastanza ripido per un facile accesso agli utensili pneumatici. Nel caso in cui si debba ricorrere alla sabbiatura per affondare i pozzetti, l'intera altezza della faccia interna e metà altezza della faccia esterna del cordolo deve essere protetta con una piastra MS di spessore di 6 mm opportunamente ancorata al cordolo mediante barre di ancoraggio.
Steining:
Lo steining è realizzato in muratura di mattoni o pietra o in cemento armato. Il rinforzo nominale non deve essere inferiore allo 0, 12 per cento dell'area di sezione lorda dello steining per resistere allo sforzo di trazione che si può sviluppare nel pozzo di sterzata nel caso in cui la parte superiore dello steining sia incollata a uno strato di argilla dura e la porzione rimanente sia appesa dall'alto. Due strati di barre verticali con leganti sono preferiti solo per uno strato centrale.
In caso di mattoni da costruzione, le barre di collegamento verticale devono essere fornite al centro del tubo di acciaio ad una velocità non inferiore allo 0, 1 per cento dell'area di sterzo lorda. Queste barre devono essere rivestite con calcestruzzo di grado M20 all'interno di una colonna, di dimensioni 150 x 150.
Queste colonne devono essere utilizzate con bande R C. di larghezza adeguata non inferiore a 300 mm e di 150 mm di profondità. La spaziatura di tali fasce deve essere di 3 mo 4 volte lo spessore del canale di sterzata, a seconda di quale dei due è inferiore (Fig 21.20).
Tappo inferiore:
Quando l'affondamento è completato e il livello di fondazione è raggiunto, i pozzetti dopo aver fatto il pozzetto necessario sono collegati con calcestruzzo 1: 2: 4. Questo di solito deve essere fatto sott'acqua per il quale devono essere usati speciali tipi di attrezzature per proteggere il calcestruzzo dall'essere lavato via quando viene trasportato attraverso l'acqua. A tale scopo, vengono comunemente utilizzati due metodi.
Il primo metodo è noto come "metodo Chute" o "metodo del contraente" in cui alcuni tubi di acciaio comunemente noti come tremie da 250 mm a 300 mm di diametro con imbuto in cima sono posizionati all'interno dei pozzetti. La parte superiore di questi tubi è mantenuta sopra il livello dell'acqua e il fondo al livello inferiore del pozzo.
Il calcestruzzo quando viene versato nell'imbuto, si muove verso il basso a causa della gravità e raggiunge il fondo. I tubi vengono spostati lateralmente mentre il calcestruzzo procede.
Nel secondo metodo, una scatola più o meno a tenuta stagna viene utilizzata per il calcestruzzo sotto l'acqua. Il fondo della scatola è fatto in modo tale che quando la scatola raggiunge il livello di tappatura, il fondo della scatola viene aperto verso il basso rilasciando una corda dall'alto e il cemento è posto sul fondo del pozzo. Questo metodo è noto come metodo "Skip box".
La funzione del tappo inferiore è quella di distribuire il carico dai pilastri e dagli abutment agli strati del terreno sottostanti attraverso il pozzo. Il carico dei pilastri e degli abutment distribuiti sul pozzo e poi sul pozzo raggiunge infine il pozzo.
Avendo un lato conico in contatto con il tappo inferiore, il carico dal cordolo viene in definitiva trasferito al tappo inferiore e quindi sul terreno sottostante. Per prestazioni migliori, il tappo inferiore deve avere uno spessore adeguato come mostrato in Fig. 21.20 (c)
Riempimento di sabbia:
Le tasche dei pozzetti sono solitamente riempite con sabbia o argilla sabbiosa, ma a volte le tasche vengono mantenute vuote per ridurre il carico morto di pozzo sulle fondamenta. È auspicabile che almeno la porzione delle tasche al di sotto del livello massimo di setacciatura sia riempita con sabbia per la stabilità dei pozzetti. In ogni caso, viene fornito un tappo superiore sopra il riempimento della sabbia.
Ben-Cap:
Il carico dei pilastri e degli abutment viene trasferito al well-steining attraverso i pozzetti che dovrebbero, pertanto, essere rinforzati adeguatamente per sopportare le sollecitazioni risultanti causate dai carichi e dai momenti sovrapposti.
Forme di pozzi:
I pozzi di varie forme sono usati a seconda del tipo di terreno attraverso il quale devono essere affondati, del tipo di molo da sostenere e dell'ampiezza dei carichi e dei momenti per cui devono essere progettati. Le seguenti forme, come mostrato in Fig. 21.21 sono molto comuni:
I pozzetti ottagonali o a campana a doppia D hanno generalmente due tasche gemelle o fori di draga, grazie ai quali è possibile un maggiore controllo su turni e inclinazioni dei pozzi.
Inoltre, i pozzetti a forma di campana offrono una maggiore resistenza all'inclinazione nella direzione longitudinale, ma mentre il mattone o il calcestruzzo possono essere utilizzati nella costruzione del pozzo in entrambi i pozzi a doppia D o ottagonale, il costo della manodopera è maggiore se la lavorazione a mattoni è usato nei pozzi a campana.
I singoli pozzi circolari sono i più economici dove i momenti in entrambe le direzioni longitudinali e trasversali sono più o meno uguali. Inoltre, per la stessa area di base, questi pozzetti hanno una superficie di attrito minore a causa della quale è richiesto un minore sforzo di affondamento totale per affondare i pozzi.
I pozzi gemelli circolari sono più o meno simili ai pozzi circolari singoli, ma sono adatti laddove la lunghezza del molo è maggiore, ma i pozzi gemelli circolari non sono favoriti laddove la possibilità di insediamento differenziale tra i due pozzi non è sovrastimata. Sia il mattone che il calcestruzzo possono essere usati nello steining di pozzi circolari
Pozzi o monoliti con fori a più draga vengono adottati per supportare pilastri o torri di ponti a lunga campata. Questo figlio di monoliti era utilizzato per sostenere le principali torri del ponte Howrah a Calcutta. La dimensione del monolite era di 55, 35 mx 24, 85 m con 21 alberi di dragaggio ogni 6, 25 m quadrati.
Profondità dei pozzi:
Decidendo i livelli di fondazione dei pozzi, i seguenti punti dovrebbero essere debitamente considerati:
(i) La profondità minima del pozzo è determinata dalle considerazioni di massima setacciatura in modo da ottenere la minima lunghezza di presa al di sotto del livello di raschiatura massimo per la stabilità del pozzo.
(ii) La fondazione potrebbe dover essere più profonda se il terreno a livello di fondazione non è adatto a sostenere il carico di progettazione.
(iii) La resistenza passiva della terra all'esterno del pozzo è sfruttata per resistere il più possibile ai momenti esterni che agiscono sul pozzo a causa della forza longitudinale, della corrente dell'acqua, dell'effetto sismico ecc. La terra al di sotto del livello di raschiatura massimo è solo efficace nell'offrire la resistenza passiva.
Quando è necessario resistere a maggiori momenti esterni per resistere alla pressione terrestre passiva, è necessaria una maggiore lunghezza di presa al di sotto del livello di raschiatura massimo e pertanto, per ottenere ciò, è necessario un ulteriore affondamento del pozzo.
Considerazioni sul design:
I momenti esterni che agiscono sui pozzi a causa di varie forze orizzontali e il carico diretto eccentrico sono resistiti dal momento dovuto alla pressione passiva della terra in parte completamente dipendente dalla grandezza della pressione passiva disponibile che è ancora correlata all'area e alla natura del suolo offrendo la resistenza passiva. Il momento dell'equilibrio esterno se ce n'è, arriva alla base.
La pressione di fondazione alla base del pozzo può quindi essere calcolata con la formula:
Dove, W = Carico diretto verticale totale alla base del pozzo dopo aver tenuto conto dell'attrito della pelle sui lati dei pozzetti.
A = Area delle basi del pozzo.
M = Momento alla base.
Z = modulo di sezione della base.
La pressione di fondazione sarà massima quando sia W che M sono massimi. Questa condizione viene raggiunta quando la reazione di carico dal vivo sul molo è massima e nessuna spinta idrostatica agisce sul pozzo e sul molo.
D'altra parte, la pressione minima di fondazione e la possibilità di tensione o sollevamento possono essere previste quando la reazione di carico dal vivo è minima e la piena galleggiabilità a causa della quale il peso morto di pilastro e pozzo è ridotto. La pressione di fondazione dovrebbe essere tale da rimanere entro il potere portante ammissibile del terreno.
L'attrito della pelle che agisce sui lati dei pozzetti viene preso in considerazione nel bilanciare parte del carico diretto. Nella stima dello spessore della guida, è necessario trovare il momento massimo e il carico diretto massimo e minimo sullo steining.
Lo spessore della guida deve essere tale che sia la tensione massima che quella minima rimangano nel valore consentito. Nell'ottenere il massimo e il minimo stress, le considerazioni fatte in caso di pressione di fondazione, come descritto sopra, dovrebbero essere provate anche qui.
Le sollecitazioni di steining sono ottenute utilizzando la seguente formula:
Dove, W = carico verticale totale sulla sezione di steining in esame.
A = Area di steining.
M = Moment at the steining section.
Z = modulo di sezione della sezione di guida.
La stabilità delle fondazioni dei pozzi deve essere verificata tenendo conto di tutte le possibili combinazioni di carico, compresa la galleggiabilità o assenza di galleggiamento. Le fondazioni per i pozzi dei pontili in coesione meno terra devono essere progettate sulla base delle "Raccomandazioni per la stima della resistenza dei suoli al di sotto del livello di raschiatura massima nella progettazione delle buone basi dei ponti".
La progettazione di pozzi per abutment in tutti i tipi di terreni e pozzi di pontili in terreni coesivi deve essere eseguita secondo le raccomandazioni "Fondazioni e sottostruttura". Il metodo per controllare la stabilità dei pozzi in terreni prevalentemente argillosi è spiegato di seguito seguendo le raccomandazioni.
La pressione di terra attiva e passiva a qualsiasi profondità Z al di sotto del livello di pulizia massimo per un terreno di tipo misto è data da:
La figura 21.22 (a) mostra un pozzo sottoposto a carico concentrico verticale W (= W 1 + W 2 + W 3 ) e una forza orizzontale Q che agisce a una distanza H dal livello di raschiatura massimo. La figura 21.22 (b) mostra i diagrammi di pressione attiva e passiva basati sulle equazioni 21.20 e 21.21 e considera anche la rotazione alla base come raccomandato.
Momento alla base del pozzo dovuto alla forza orizzontale esterna, Q = Q (H + Z) (21.27)
Rilievo del momento alla base del pozzo dovuto alla pressione attiva e passiva della terra dalle equazioni 21.25 e 21.26
L'equazione 21.28 fornisce il momento ultimo limite della pressione terrestre passiva. Per arrivare al momento ammissibile della pressione terrestre passiva dal momento ultimo (M p - M a ) come indicato nell'equazione 21.28, si deve applicare un fattore di sicurezza come indicato di seguito. Momento ammissibile di resistenza passiva = (M p -M a ) / FOS
Il FOS per il terreno coesivo per la combinazione di carichi, escluso il vento o le forze sismiche, deve essere 3.0 e la combinazione di carico comprendente il vento o il sisma deve essere 2.4. Il metodo di stima della pressione di base di un fondamento del pozzo è illustrato dall'esempio seguente.
Esempio 6:
Calcolare le pressioni di fondazione alla base del pozzo circolare con i seguenti dettagli:
(a) Profondità del pozzo - 25, 0 m
(b) diametro del pozzo = 8, 0 m
(c) Profondità al di sotto del setaccio massimo = 12, 0 m
(d) Q = 100 t. agire a; 37, 0 m sopra la base del pozzo in condizioni sismiche.
(e) W 1, = Peso della sovrastruttura = 850 tonnellate.
(f) W 2 = Peso del pilone = 150 tonnellate.
(g) W 3 = Peso del pozzo = 900 tonnellate.
(h) Il terreno attorno al pozzo è di tipo misto avente (i) C = 0, 2 kg / cm 2 (ii) Φ = 15 ° (iii) ƴ (secco) = 1.800 kg / m 3
(i) Le pressioni di fondazione ammissibili in condizioni sismiche sono di 50 tonnellate / m2 e nessuna tensione.
FOS per terreni sabbiosi e argillosi in condizioni sismiche, arco 1.6 e 2.4 rispettivamente. Per un terreno misto come nell'esempio illustrativo FOS può essere preso come 2.0.
Quindi sicuro, poiché non si verifica alcuna tensione e la massima pressione di fondazione è inferiore alla pressione di fondazione ammissibile di 50, 0 tonnellate / m2
Spessore di Well-Steining:
Lo spessore del well-steining dovrebbe essere tale da poter sopportare le sollecitazioni sviluppate a causa di carichi e momenti durante il servizio del ponte. Questi stress possono essere calcolati con la procedura indicata in precedenza.
Si osserva spesso che, nonostante lo spessore dello steining soddisfi tutte le condizioni di carico durante il servizio, presenta tuttavia difficoltà durante l'affondamento del pozzo. In questi casi, il canale diventa troppo leggero per dare uno sforzo di affondamento senza aggiunta di kentledge sullo steining o guasto dello steining durante l'operazione di sinking.
Lo "sforzo di affondamento" può essere definito come il peso dello steining incluso il kentledge, se presente, per unità di area della periferia del pozzo che offre attrito della pelle dal terreno circostante.
Dove, r = Raggio della linea centrale dello steining.
t = spessore di guida.
w = Peso unitario del steining.
R = raggio esterno del pozzo di governo.
A meno che lo sforzo di affondamento superi l'attrito della pelle offerto per unità di superficie di steining, l'affondamento dei pozzetti non è possibile e, pertanto, lo spessore di steining dovrebbe essere fatto in modo tale che aggiungendo una piccola quantità di kentledge, se necessario, la quantità richiesta di affondamento lo sforzo è disponibile nell'affondare i pozzi.
Per fare economia nel pozzo, a volte è preferibile che alcuni progettisti adottino lo spessore in direzione del calcolo teorico appena sufficiente per prendere i carichi di progetto durante il servizio del ponte, ma questa economia o risparmio nello steining è più che compensato dal costo aggiuntivo di carico e scarico del kentledge, aumento del costo delle spese di stabilimento a causa del ritardo nell'affondamento dei pozzi ecc.
Secondo Salberg, un pratico Ingegnere Ferroviario, questo tipo di economia mirata a ridurre lo spessore del manto è una falsa economia. Il suo consiglio è -
"Il fattore veramente importante nel design del pozzo è lo spessore del canale. È spiacevole la caratteristica che nella maggior parte del design, lo spessore della guida è ridotto a ciò che il designer immagina affettuosamente è qualcosa di veramente economico; il denaro viene risparmiato sulla carta e nella stima nella riduzione della notevole muratura, ma nel lavoro effettivo è tutto gettato via nell'aumento dei costi di affondamento. Un pozzo troppo leggero in sé deve essere caricato e il costo e il ritardo di un pozzo che deve essere caricato per essere affondato è terribile. Non hai nulla di permanente per tutti i soldi che hai speso per caricare e scaricare un pozzo. Metti i tuoi soldi nello steining e hai un buon denaro ben speso e un soldato più pesante sotto il tuo molo per sempre. È probabile che risparmierai denaro sul lavoro nel suo insieme, risparmierai tempo e maneggi entrambe le caratteristiche importanti, in particolare il primo quando si ricorderà che il periodo durante il quale il pozzo può essere lavorato è limitato alla durata di basso livello di il fiume".
Di seguito viene fornita una formula empirica che regola lo spessore del pozzo per pozzi circolari come richiesto dalle considerazioni di affondamento. Questa formula può essere applicabile ai pozzetti a doppia D o a campana, anche se si suppone che la tasca individuale sia un pozzo circolare di diametro equivalente.
Nota 1:
Per strati di massi o per pozzi che poggiano su roccia dove può essere richiesta sabbiatura, può essere adottato un maggiore spessore di steining.
Nota 2:
Per i pozzi che passano attraverso strati argillosi molto morbidi, lo spessore dello steining può essere ridotto in base all'esperienza locale.
Sinking of Wells:
Le caratteristiche principali nell'affondamento dei pozzi sono:
(a) Preparare il terreno per la posa del filo.
(b) Per gettare la benna dopo aver posato il tagliente.
(c) Costruire lo steining sul pozzo.
(d) Per rimuovere la terra dalla tasca del pozzo con il lavoro manuale o afferrando e quindi creare un pozzetto al di sotto del livello del tagliente. Il pozzo scenderà lentamente
(e) Continuare il processo di costruzione dello steining e del dragaggio a fasi alterne. In questo modo il pozzo scende fino a raggiungere il livello finale di fondazione.
(f) Se necessario, il carico del kentledge può essere posizionato sul pozzo per aumentare lo sforzo di affondamento per un facile affondamento dei pozzi.
Nel preparare il terreno per il filo del rasoio, non è un problema quando la posizione del pozzo si trova su un terreno o su un letto del fiume asciutto, ma quando il pozzo deve essere collocato sul letto del fiume con una certa profondità di acqua, alcuni speciali le disposizioni devono essere fatte per la posa del tagliente a seconda della profondità dell'acqua.
Questi sono:
(a) Isola aperta.
(b) Isola con cassone di bullah.
(c) Isola con cassone di palancole.
(d) Cassone galleggiante.
(a) Open Islanding (Fig. 21, 24-a):
Quando la profondità dell'acqua è piccola, diciamo da 1, 0 ma 1, 2 m. la terra viene scaricata e un'isola è fatta in modo tale che il suo livello finito rimanga a circa 0, 6 ma 1, 0 m in più rispetto al WL e sia disponibile spazio di lavoro sufficiente (ad esempio da 1, 5 ma 3, 0 m) attorno al tagliente.
(b) Bullah Cofferdam (Figura 21.24-b):
Quando la profondità dell'acqua supera i.2 m ma rimane tra 2.0 m e 2.5 m, il cofferdam si ottiene guidando pile salbullah chiuse e dopo aver posizionato uno o due strati di durma mat, l'interno è pieno di sabbia o terra sabbiosa.
A volte, vengono utilizzate due file di pile di bullah a una distanza di circa 0, 6 m tra le file e lo spazio anulare è riempito con argilla di pozzanghera. L'unità delle file interne e esterne essendo legate insieme dà più rigidità. Questo tipo di isolare è adottato in acque relativamente profonde.
(c) Foglio Pofferdam (Figura 21, 24-c):
L'isola con palancole è usata quando i pozzi sono situati all'interno di un fiume dove la profondità dell'acqua è considerevole e le casseforme di palude non sono adatte a resistere alla pressione della terra riempita all'interno del cofferdam. I cassettoni di palancole sono irrigiditi con irrigidimenti circolari circolari.
(d) Cassoni galleggianti (Fig. 21.24-d):
In acque molto profonde, il cofferdam di palancole non è una soluzione perché la tensione del telaio sviluppata a causa della pressione della terra del materiale di riempimento è tremenda. In questi casi, solitamente vengono impiegati i cassoni galleggianti. Il pozzo del marciapiede e l'arco di sterzatura sono fatti fino ad una certa altezza con lamiere d'acciaio rinforzate all'interno con apposite controventature.
Lo spazio tra la superficie interna e quella esterna è nullo. Il cassone è flottato e portato nella posizione attuale. Il "varo" del cassero viene eseguito riempiendo lo spazio del vuoto anulare con cemento per fasi.
Prima del riempimento in calcestruzzo, il cassone è accuratamente centrato nella posizione corretta. A causa del peso del calcestruzzo riempito, il cassone scende lentamente e alla fine tocca il letto e viene messo a terra. L'affondamento viene fatto come al solito costruendo un pozzo sul cassone e il dragaggio.
La messa a terra del cassone nella posizione corretta a volte potrebbe non essere possibile specialmente nei fiumi ad alta velocità. In questi casi, i cassoni vengono rimessi a galla pompando l'acqua conservata in alcune celle dei pozzetti multi-cella o in serbatoi d'acqua, ovverando i cassoni e quindi ri-messa a terra nella posizione corretta.
Metodo di affondamento:
Open Sinking:
I pozzi possono essere affondati dall'affondamento aperto (Fig. 21, 25-a) o dal metodo di affondamento pneumatico (Fig. 21.25-b) Nel primo metodo la terra, la sabbia, le ghiaie sciolte ecc. Vengono rimosse dal livello inferiore del all'avanguardia per mezzo di afferrare o dragare e il pozzo scende per il suo stesso peso.
Se lo sterzo è più leggero o se l'attrito della pelle attorno al perimetro del pozzo è maggiore, potrebbe essere necessario applicare un carico aggiuntivo per facilitare l'affondamento.
Il getto d'aria vicino al bordo di taglio o il getto d'acqua all'esterno del pozzo è usato quando il pozzo è attaccato a uno strato di argilla dura e si trova estremamente difficile affondare il pozzo più lontano nonostante la creazione di un profondo sottovuoto sotto il filo del rasoio o posizionare un kentledge pesante sul pozzo.
Se i tubi del getto sono disposti in sezioni come mostrato in Fig. 21.26 (b) con un tubo verticale di diametro 100 mm collegato a 3 n. Jet-pipe di 50 mm di diametro attraverso un tubo orizzontale da 100 mm di diametro, anche questi aiutano a rettificare l'inclinazione poiché qualsiasi sezione situata sul lato alto può essere utilizzata per allentare l'attrito su quel lato. La cesellatura alternata e la resa del dragaggio risultano in pozzi affondanti in strati duri.
Talvolta, i pozzetti sono parzialmente disidratati per allentare l'attrito della pelle o per forare lo strato rigido di argilla, ma si può ricordare che la disidratazione del pozzo è un processo molto rischioso dal momento che il pozzo può; affondare improvvisamente, che può portare a pesanti inclinazioni e turni o può causare crepe nel canale.
Pertanto, la disidratazione dei pozzi non dovrebbe essere normalmente tentata se non forzata dalle circostanze. Se il drenaggio deve essere fatto a tutti, dovrebbe essere fatto molto lentamente e con attenzione per evitare qualsiasi situazione imbarazzante.
Affondamento pneumatico:
Dove è probabile che l'affondamento del pozzo affronta molte difficoltà come la presenza di uno strato molto duro, massi sciolti, rocce inclinate ecc. O dove il pozzo deve essere affondato per una certa distanza nella roccia, viene adottato un affondamento pneumatico, in questo metodo, un acciaio o un blocco d'aria in calcestruzzo viene utilizzato nella parte inferiore del velo. L'aria compressa pompata all'interno del blocco d'aria sposta l'acqua e gli operai possono lavorare all'interno della camera d'aria senza alcuna difficoltà.
Nella parte superiore dei pozzetti sono previsti due blocchi separati noti come blocco uomo e blocco letame. Questi sono collegati al blocco d'aria in basso per mezzo di un albero d'aria e gli operai, gli attrezzi e la pianta e i materiali di scavo sono presi dentro o fuori attraverso questa serratura di uomo o la serratura di letame.
La disposizione per l'installazione dell'affondamento pneumatico dovrebbe essere fatta nei casi in cui l'affondamento aperto può normalmente servire agli scopi, ma la possibilità di pericoli di affondamento ci sono e può essere necessario ricorrere all'affondamento pneumatico. Normalmente, l'affondamento pneumatico è più costoso rispetto all'affondamento aperto.
Il rapporto del costo dipende dalla difficoltà o meno del metodo di affondamento aperto. È approssimativamente stimato che l'affondamento pneumatico è due volte più costoso dell'affondamento aperto quando le condizioni di affondamento di quest'ultimo sono molto favorevoli o moderatamente favorevoli.
Il primo potrebbe anche essere più economico quando l'affondamento di quest'ultimo metodo potrebbe dover affrontare troppe difficoltà e il lavoro dovrà essere proseguito per un periodo più lungo in condizioni avverse.
Inclinazioni e turni:
Gli strati attraverso i quali i pozzi sono affondati sono molto raramente uniformi e, pertanto, la resistenza offerta da questi strati all'affondamento è diversa nelle diverse parti dei pozzi a causa della quale si verifica l'inclinazione nei pozzi. A volte, la spinta sui pozzetti dovuta alla pressione della terra varia in ampiezza con conseguente spostamento dei pozzetti in qualche direzione rispetto alla posizione originale.
L'effetto dell'inclinazione sul pozzo è quello di causare una maggiore pressione di fondazione mentre l'effetto dello spostamento è di cambiare la posizione del molo. Lo spostamento del pozzo nella direzione longitudinale causa cambiamenti nelle lunghezze della campata e lo spostamento nella direzione trasversale causa lo spostamento della linea centrale del ponte.
Se la posizione del pilastro non viene spostata, lo spostamento del pozzetto induce anche una pressione di fondazione aggiuntiva a causa dell'eccentricità del carico verticale risultante sui pozzetti. Per contrastare l'effetto di inclinazione, è sempre consigliabile spostare la banchina sul lato alto in modo che il carico diretto risultante passi il più possibile verso il CG dell'area di base.
Generalmente, il limite consentito per l'inclinazione è 1 su 80. Lo spostamento ammesso in qualsiasi direzione è di 150 mm. Nell'affondare i pozzi attraverso terreni argillosi, è molto difficile mantenere l'inclinazione entro il limite sopra indicato di 1 in 80 e le inclinazioni più alte devono essere accettate da considerazioni pratiche dopo le opportune modifiche dei disegni di conseguenza.
Per rettificare l'inclinazione (e il conseguente spostamento), vengono generalmente prese le seguenti misure correttive:
(i) Per dragare vicino al tagliente sul lato più alto, se necessario dopo la scalpellatura. Il cesellamento e il dragaggio alternativi generalmente danno risultati.
(ii) Applicare getto d'aria o getto d'acqua sul lato esterno alto in modo da ridurre l'attrito della pelle (Fig. 21.26).
(iii) Applicare il kentledge eccentrico (con eccentricità positiva rispetto alla base del pozzo) sul lato alto (Fig. 21.28-a).
(iv) Per tirare il pozzo in alto sul lato alto (Fig. 21.28-b e 21.28-c).
(v) Spingere il pozzo in alto sul lato basso (Fig. 21.28-d e 21.28-e).
(vi) Posizionare blocchi o ostacoli sotto il tagliente sul lato basso e continuare a dragare sul lato alto sotto il tagliente (Fig. 21.28-f).
Se nonostante l'adozione delle misure correttive di cui sopra, l'inclinazione non può essere rettificata ai limiti consentiti e se la pressione effettiva di fondazione supera il valore ammissibile, non è sicuro collegare i pozzetti a livello della fondazione di progetto come inizialmente previsto e come tale il i pozzi devono essere affondati più in basso per ottenere un maggiore sollievo a causa della pressione passiva della terra e quindi per portare la pressione di fondazione effettiva compresa la pressione di fondazione aggiuntiva dovuta all'inclinazione e allo spostamento entro i limiti consentiti. Un abbassamento più profondo normalmente aumenterà la pressione di fondazione ammissibile.
Esempio 7:
Se il pozzo dell'Esempio Illustrativo 21.6 è soggetto ad un'inclinazione finale di 1 su 50 e ad uno spostamento reale (oltre allo spostamento dovuto all'inclinazione) di 0, 3 m nella direzione longitudinale, come mostrato in Fig. 21.29 (a), calcolare il pressioni di fondazione supplementari e totali alla base del pozzo. Quanto spostamento del molo sul lato alto è necessario per mantenere le pressioni di fondazione entro i limiti consentiti?
Soluzione:
Dall'esempio precedente 6:
Peso della sovrastruttura = 850 tonnellate; Peso del molo = 150 tonnellate
Peso del pozzo dopo aver tollerato l'attrito della pelle = 482 tonnellate
Profondità del pozzo = 25, 0 m; Z della base del pozzo = 50, 27 m 3
Max. pressione di fondazione raggiunta = 43, 17 t / m 2 ; Pressione di fondazione ammissibile = 50, 0 t / m 2
A causa di un'inclinazione di 1 su 50, lo spostamento della base del pozzo = 25, 0 / 50 = 0, 5 m
Dalla Fig. 21.29 (a), si può notare che a causa dell'effetto di inclinazione e spostamento effettivo, il carico dal molo presenta un'eccentricità di (0, 5 + 0, 3) = 0, 8 me il peso proprio del pozzo che agisce al suo CG, 12, 5 m sopra la base ha un'eccentricità di 12, 5 / 50 = 0, 25 m.
Momento addizionale alla base del pozzo a causa di inclinazione e spostamento = (850 + 150) x 0.8 + 482 x 0.25 = 800+ 120.5 = 920.5 tm.
Per ridurre la pressione di fondazione entro il limite consentito, si propone di spostare il pozzetto sul lato alto di 0, 6 m come mostrato in Fig. 21.29 (b) ottenendo in questo modo un'eccentricità ridotta di 0, 2 m per il carico dalla banchina, l'eccentricità di auto wt. di ben rimanendo invariato.
Questo è entro il limite consentito di 50, 0 t / m 2 . Quindi sicuro. Così, spostando la banchina di 0, 6 m sul lato alto del pozzo, la riduzione del momento dovuta a inclinazione e spostamento è (850 + 150) x 0, 6 = 600 tm che riduce la pressione di fondazione di 600 / 50, 27, ovvero 11, 93 t / m 2 abbassando l'eccessiva pressione di fondazione da 61, 48 a (61, 48 - 11, 93) = 49, 55 t / m 2 come ottenuto sopra.
È inutile menzionare che spostando il molo come sopra, la disposizione di campata originale è cambiata. Lo span sul lato sinistro aumenta di 0, 6 me lo stesso sul lato destro si riduce di 0, 6 m.
