Transcript Současné postupy pro navrhování geotechnických konstrukcí

LS 2011/2012
Mechanika zemin a
zakládání staveb
9. přednáška
Podpořeno projektem FRVŠ č. 2883/2011
Současné postupy
při navrhování
geotechnických konstrukcí
ENPC Paris
Návrhové normy : Eurokódy (TC 250)
Materiálové normy (ocel,
beton …) a Výrobkové
normy (nosníky, okna, dveře…)
Europská technická
povolení
Technologické normy (např. předpisy pro provádění ocelových
nebo betonových konstrukcí, pro speciální geotechnické práce – TC
341)
Normy pro zkoušení (např. geotechnické zkoušky, odběry
vzorků apod. – TC 341)
EUROCODES - VAZBY
EN 1990
Zatížení na
konstrukce
EN 1991
EN 1992
EN 1993
EN 1994
EN 1995
EN 1996
EN 1999
EN 1997
Bezpečnost,
použitelnost a
trvanlivost
EN 1998
Navrhování
ko+pr
Geotechnické k.
Seismicita
G. B . Sällfors, Dept. of Geoengineering, Chalmers University of Technology
Zásady navrhování GK
Pro každou G návrhovou situaci ověřit relevantní
MEZNÍ STAV
Faktory pro definici MS:
•
podmínky staveniště
•
druh, velikost konstrukce,… životnost
•
podmínky okolí (doprava, sítě, vegetace, chemikálie)
•
základové poměry
•
podzemní voda
•
seismicita
•
vliv okolního prostředí (poklesy, hydrologie, klima…)
MS – v konstrukci (K)
v základové půdě (ZP)
kombinované porušení K a ZP
OVĚŘENÍ MS … NÁVRHOVÉ POSTUPY
•
výpočtem
•
přijetím předepsaných opatření
•
experimentálními modely a zatěž.zkouškami
•
observační metodou
GEOTECHNICKÉ KATEGORIE
1. – 3.
NÁVRHOVÉ SITUACE (NS)
krátkodobé
dlouhodobé
Specifikace NS v GT návrhu má obsahovat:
zatížení, kombinace, zatěžovací případy
vhodnost ZP
dispozice a klasifikace zón zeminy, horniny a prvků
konstrukce vstupujících do výpočetního M
sklon vrstev
hornické práce – interakce se staršími díly etc.
citlivost konstrukce na deformace
vliv nové konstrukce na …
…
Způsoby ověřování MS
výpočtem
„Dobrá znalost vlastností podloží na základě kvalitního GT
průzkumu a kontrola provedení stavby je běžně důležitější
pro splnění základních podmínek než preciznost výpočetního
modelu a dílčích součinitelů.“
VM: analytické, semi-empirické, numerické
VM: přesné, nepřesné, ale vždy na straně „bezpečnosti“
VSTUPNÍ DATA
pro zatížení
-zatížení dle EC 1990 definice, hodnoty EC 1991
hodnoty se mohou změnit během návrhu
musí se uvažovat interakce K a ZP
doporučeno uvažovat 20 typů zatížení
pro vlastnosti ZP
charakteristické a návrhové hodnoty
zdroj: výsledky zkoušek, přímo nebo korelací, teorií nebo
empiricky nebo z jiných relevantních údajů
pro geometrické údaje
Základní mezní stavy
I. Ultimate Limit State – mezní stav porušení (únosnosti)
bezpečnost lidí/konstrukcí
II. Limit State of Serviceability – mezní stav použitelnosti
funkčnost/komfort…
Ad I.
EQU-ztráta rovnováhy GK nebo ZHP jako celku
STR-vnitřní porušení prvků, deformace (pevnost mater.)
GEO-nejčastější, porušení nebo deformace ZHP
UPL-ztráta rovnováhy v důsledku vztlaku
HYD-porušení hydraulickým gradientem (vnitřní eroze, sufoze)
PODMÍNKY pro jednotlivé MS porušení
EQU
Edst,d ≤ Estb,d + Td
STR a GEO
Ed ≤ Rd
UPL
Vdst,d ≤ Gstb,d + Rd
HYD
udst,d ≤ σstb,d
nebo
Sdst,d ≤ G‘stb,d
CH H
dílčí součinitel
NH
charakteristická, reprezentativní
SOUBORY D.S.
A
pro ZATÍŽENÍ nebo ÚČINEK zatížení
M
pro parametry zeminy (materiálu)
R
pro odpory (únosnosti)
SPECIFIKACE pro STR a GEO
Ed ≤ Rd
Ed = E (γF Frep ; Xk / γm ; ad )
nebo
Ed = γE E (Frep ; Xk / γm ; ad )
Rd = R (γF Frep ; Xk / γm ; ad )
nebo
Rd = R (γF Frep ; Xk ; ad ) / γR
nebo
Rd = R (γF Frep ; Xk / γm ; ad ) / γR
γR … dílčí součinitel pro odpor (únosnost)
EXISTUJÍ 3 NÁVRHOVÉ POSTUPY
1
(MS porušení nebo nadměrné deformace)
kombinace A1 + M1 + R1
A2 + M2 + R1
neplatí pro osově zatížené piloty a kotvy
A1 + M1 + R1
A2 + (M1 nebo M2) + R4
2
A1 + M1 + R2
3
(A1 nebo A2) + M2 + R3
NP 1:
KOMBINACE 1
PRO PLOŠNÉ ZÁKLADY, OPĚRNÉ STĚNY
A CELKOVOU STABILITU
všechny součinitele pro M1, R1 = 1
ale A1 : nepříznivé stálé zatížení γG = 1,35
nepříznivé proměnné
γQ = 1,5 (příznivé=0)
KOMBINACE 2
A2: nepříznivé proměnné γQ = 1,3
M2:
! nejpodobnější ČSN 73 1001 !
soil parameter
M1
M2
pro tg φef
1,0
1,25
pro cef
1,0
1,25
pro cu
1,0
1,4
pro qu
1,0
1,4
pro g
1,0
1,0
NP 2:
KOMBINACE
A1 + M1 +R2
R2:
PLOŠNÉ ZÁKLADY 1,4 svislá únosnost
1,1 usmyknutí v Z.S. (vodor. ú.)
SVAHY a CELKOVÁ STABILITA … 1,1 (odpor)
OPĚRNÉ STĚNY …
1,4 (svislá), 1,1 (vodorovná), 1,4 (odpor)
D.S. se použijí na zatížení nebo na účinky zatížení a na
ODPOR
NP 3:
KOMBINACE
A1 nebo A2 + M1 +R3
A1 – na konstrukční zatížení
A2 – na geotechnická zatížení
pro R3 jsou doporučeny D.S. rovné 1 …
dtto NP1/KOMB 2
D.S. použijeme jen na zatížení nebo na účinky zatížení
a na parametry základové půdy
Rozvoj a trendy
Nové materiály
Oblast konstitutivních modelů, zkoušení
a ověřování
Zjišťování vstupních parametrů, ověřování
Výpočetní metody
Riziková analýza
Změny klimatu, přírodní katastrofy…