pile foundation qc -...
Post on 27-Mar-2020
25 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
1
www.geocities.com/soil4sut
Pile foundation
อ.ดร.พรพจน ตนเสง
download เอกสารนไดจาก http://www.geocities.com/soil4sut
10 มนาคม 2549
430421 Foundation Engineering
สตรการตอกเสาเขม เสาเขมกลม
2
www.geocities.com/soil4sut
Pile driving formulaเปนการประมาณกาลงรบนาหนกของเสาเขมในขณะททาการตอกโดยใชขอมลจากการตอกเสาเขม ไดแก นาหนกของตม, ความสงทยก และระยะทเสาเขมจมลงเมอตอก ฯลฯ
สมมตฐานคอความตานทานตอการตอก (Dynamic resistance to driving) จะเทากบกาลงรบนาหนกของเสาเขมแบบ Static
Eloss = พลงงานสญเสย (energy loss) ซงอาจสญเสยไปในรปของ ความรอน, การสะทอนกลบของลกตม, การเสยรปของเสาเขม เปนตน
W = นาหนกของลกตม
h = ระยะยกของลกตม
lossE Wh −= ขมยลงหวเสาเลกตมถาพลงงานท
งานทใสใหกบการตอก = งานทเกดจากทเสาเขมยบตว
2
3
www.geocities.com/soil4sut
การเคลอนทของเสาเขมเมอมการตอก
4
www.geocities.com/soil4sut
W
ตวอยางบนทกระยะจมของหวเสาเขม 10 ครงสดทาย
3
5
www.geocities.com/soil4sut
แรงตาน
ทานจ
ากเสา
เขม
แรงตานทา
น, R
1. พลงงานทใชในการทาใหเสาเขมจมเปนระยะ OC (พ.ท. OABC) =
2. พลงงานทใชในการทาใหเสาเขมคนตวเปนระยะ CD (พ.ท. BCD) =
(1+2) รวมเปนพนทใตกราฟ (พลงงานทงหมด) พ.ท. OABD =
พลงงานทใสใหในการตอก =
sR×
2cR×
+
2csR
hW ×
OUTput
INput
6
www.geocities.com/soil4sut
การคานวณกาลงรบนาหนกของเสาเขมตอก โดยใช the engineering news formula (1888)
พจารณาถงผลของ Energy loss จาก Temporary compression (Cp) เนองจาก Elastic compression ของเสาเขม
เราจะคานวณคา R ได ในทางปฏบตคา cp จะเปนคาจากประสบการณ (empirical) ตวอยางเชน เสาเขมตอกทใช Drop hammer จะม cp/2 = 25 mm
ขมยบใหหวเสาเ งงนท ท นการตอกงานทใชใ =
+=
2pc
sRWh
4
7
www.geocities.com/soil4sut
ซงนามาสรปเปนสมการไดเปน
+
⋅=
2cs
hWQu
สมการนมกจะเปนทนยมใชตรวจสอบกาลงรบนาหนกของเสาเขมเมอตอกถงระดบทตองการแลว เนองจากเปนคาประมาณอยางหยาบๆ Factor of safety > 4.0
Qult = Ultimater bearing capacity
W = นาหนกของลกตม
h = ระยะยกลกตมสงจากหวเสาเขม
s = ระยะทเสาเขมจมตวตอการตอก 1 ครงโดยคดเฉลยจากการตอก 10 ครงสดทาย
c/2 = เปนคาจากประสบการณซงเทากบ 2.5 ซม.
8
www.geocities.com/soil4sut
ตวอยาง คานวณหา Ultimate bearing capacity ของเสาเขมตอกซงใชตมหนก 3.5 ตน ระยะยก 60 cm. เมอตอก 10 ครงสดทายไดการทรดตวเปน 3.4 ซม.
( )5.2+⋅
=s
hWQu
( )( )( )cm5.2cm34.0
cm605.3+
=uQ
tons73=uQ
5
9
www.geocities.com/soil4sut
หลกการพนฐานของวธประมาณกาลงรบนาหนกของเสาเขมตอกมเพยงเทาน แตกมผพฒนาสมการใหคลอบคลมปจจยอนๆ ไดแกการสญเสยพลงงานของการตอกไวดวย ตวอยางเชนพลงงานจะสญเสยไปในหมอนรองเสาเขม หรอประสทธภาพของการตอกไมเตมรอยเปอรเซนต เปนตน
วสดทใชรองหวเสาเขม ไดแกกระสอบและไม วสดทใชรองหวเสาเขม ไดแกกระสอบและไม
ไมเนอแขง
10
www.geocities.com/soil4sut
สตรทใชประมาณกาลงรบนาหนกของเสาเขมตอกมผพฒนาไวอกหลายสบสตร ซงกมหลกการพนฐานคลายคลงกน สาหรบสตรสาหรบประมาณกาลงของเสาเขมจากการตอกอกสตรกคอสตรของ Hiley
++
+
=PWPrW
cs
WheQ hult
2
2
ultQ = กาลงประลยของเสาเขม
he = ประสทธภาพของปนจน
c = Elastic compression = cp + cc + cq
s = ระยะทหวเสาเขมยบตวตอการตอก 1 ครง โดยคดเฉลยจากการตอก 10 ครงสดทาย
W = นาหนกลกตม
h = ระยะยกลกตม
P = นาหนกของเสาเขม
r = คาคงทของวสดรองหวเสาเขม = 0.5 ถาใช drop hammer และรองหวเสาเขมดวยกระสอบ
6
11
www.geocities.com/soil4sut
หนวยแรงในเสาเขมเนองจากการตอก
ในการตอกเสาเขมจะตองเลอกใชขนาดของตมตอกใหเหมาะสมกบขนาดของเสาเขมดวย
ถาตมตอกมขนาดเลกไป ประสทธภาพในการตอกเสาเขมไมด (ตอกไดชา ตอกไมลง)
ถาตมตอกมขนาดใหญไป ทาใหเกดหนวยแรงในเนอเสาเขมสงจะทาใหเสาเขมแตกราวได
12
www.geocities.com/soil4sut
การชารดของเสาเขมเนองจากสาเหตอน (หลงจากกอสรางเสาเขมเสรจแลว)
7
13
www.geocities.com/soil4sut
การชารดของเสาเขมเนองจากสาเหตอน (หลงจากกอสรางเสาเขมเสรจแลว)
14
www.geocities.com/soil4sut
เสาเขมกลม (Pile group)
8
15
www.geocities.com/soil4sut
เสาเขมกลม (Pile group)
16
www.geocities.com/soil4sut
เสาเขมกลม (Pile group)
9
17
www.geocities.com/soil4sut
เสาเขมกลม (Pile group)
18
www.geocities.com/soil4sut
การคานวณนาหนกจากเสาทรบแรงดด แรงดานขาง และแรงอด ลงเสาเขม
10
19
www.geocities.com/soil4sut
พฤตกรรมของเสาเขมกลม
โดยทวไปแลวในการใชฐานรากของเสาเขม มกจะตองใชกลมของเสาเขมเพอรบนาหนกโครงสราง แตเมอเสาเขมหลายๆตนอยชดกนเปนกลมจะเกดการซอนทบของหนวยแรง ทาใหหนวยแรงในดนเพมขนมากกวาหนวยแรงของเสาเขมกลม
20
www.geocities.com/soil4sut
พฤตกรรมของเสาเขมกลม
11
21
www.geocities.com/soil4sut
การคานวณนาหนกจากโครงสรางสวนบนลงสเสาเขม
(a) ฐานรากเสาเขมกลม (b) โมเมนตดดรอบแกน y (c) โมเมนตดดรอบแกน x
22
www.geocities.com/soil4sut
∑∑±±= 22max
x
xy
y
yx
ddM
ddM
nVP
dxdxdy
12
23
www.geocities.com/soil4sut
ตวอยาง จงคานวณแรงตามแนวแกนของเสาเขมแตละตน เมอฐานรากเปนเสาเขมกลมดงรป
แรงในแนวดงจากเสาโครงสราง = 900 ตน
โมเมนตดดรอบแกน x = 50 ตน-เมตร
โมเมนตดดรอบแกน y = 200 ตน-เมตร
1.80
1.80
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 222222 m 6.487.237.239.039.03 =−++−+=∑ dx
( ) ( ) ( ) ( ) 22222 m 92.25048.148.14 =+−+=∑ dy
24
www.geocities.com/soil4sut
1. แรงในแนวดงจากเสาโครงสราง = 900 ตน
นาหนกลงเสาเขมแตละตน = tons7512900
=
13
25
www.geocities.com/soil4sut
2. โมเมนตดดรอบแกน x = 50 ตน-เมตร
2.1 แรงตามแนวแกนสาหรบแถวนอกสด (เสาเขมหมายเลข 3, 6, 9, 12) เปนแรงอด
( )( )( ) tons47.3
m 92.25m 81m- t50
2 ==.P( )∑
= 2dydyMP x
2.2 แรงตามแนวแกนสาหรบแถวนอกสด (เสาเขมหมายเลข 1, 4, 7, 10) เปนแรงดง
( )( )( ) tons47.3
m 92.25m 81m- t50
2 −==.P
2.3 เสาเขมทอยบนแกน x มแรงเทากบศนย
26
www.geocities.com/soil4sut
3. โมเมนตดดรอบแกน y = 200 ตน-เมตร
3.1 แรงตามแนวแกนสาหรบเสาเขมหมายเลข 1, 2, 3 เปนแรงดง
( )( )( ) tons11.11
m 8.64m .72m- t002
2 −=−
=P( )∑= 2dx
dxMP y
3.2 แรงตามแนวแกนสาหรบเสาเขมหมายเลข 4, 5, 6 เปนแรงดง
( )( )( ) tons7.3
m 8.64m .90m- t002
2 −=−
=P
3.3 แรงตามแนวแกนสาหรบเสาเขมหมายเลข 7, 8, 9 เปนแรงอด
( )( )( ) tons7.3
m 8.64m .90m- t002
2 ==P
3.3 แรงตามแนวแกนสาหรบเสาเขมหมายเลข 10, 11, 12 เปนแรงอด
( )( )( ) tons11.11
m 8.64m .72m- t002
2 ==P
14
27
www.geocities.com/soil4sut
4. เมอรวมแรงเขาดวยกน
หมายเลข เนองจากแรง เนองจาก เนองจาก แรงรวมเสาเขม 900 ตน Mx = 50 t-m My = 200 t-m
1 75.0 -3.47 -11.11 60.422 75.0 0.00 -11.11 63.893 75.0 3.47 -11.11 67.364 75.0 -3.47 -3.70 67.835 75.0 0.00 -3.70 71.306 75.0 3.47 -3.70 74.777 75.0 -3.47 3.70 75.238 75.0 0.00 3.70 78.709 75.0 3.47 3.70 82.17
10 75.0 -3.47 11.11 82.6411 75.0 0.00 11.11 86.1112 75.0 3.47 11.11 89.58
จะเหนวาแรงทเสาเขมหมายเลข 12 จะมคาสงทสด = 89.58 ตน
28
www.geocities.com/soil4sut
ในกรณของเสาเขมกลมแบบทมแรงเสยดทานเปนหลก (friction pile) ถาเสาเขมมระยะหางระหวางเสาเขมมากผลเนองจากการซอนทบของหนวยแรง (stress overlap) กจะนอย ซงถาเสาเขมอยใกลกนจน stress overlap มผลกระทบมากกจะทาใหกาลงของเสาเขมลดลง
แนวของหนวยแรงในดนซงเกดขนเนองจากแรงเสยดทานผว
15
29
www.geocities.com/soil4sut
ดงนนเราจงตองคานงถงระยะหางทเหมาะสมของเสาเขมดวย เนองจากถาใหระยะหางระหวางเสาเขมมากเกนไปจะทาใหเกดโมเมนตดดในฐานคลมหวเสาเขมเพมขน ซงจาเปนจะตองเพมขนาดและเหลกเสรมในฐานราก
3D – 5Dเสาเขมทมกาลงสวนใหญจากแรงเสยดทานผว
2Dปลายเขมวางอยบนชนหน(กาลงสวนใหญเกดจากปลายเขม)
2D - 2.5Dปลายเขมวางอยบนชนดนแขง(กาลงสวนใหญเกดจากปลายเขม)
ระยะหางของจดศนยกลางเสาหนาทของเสาเขม
แนวทางในการตดสนใจเลอกระยะหางระหวางเสาเขมแสดงดงตาราง
ตารางแสดงระยะหางระหวางเสาเขมททาใหราคาของ pile cap นอยทสด
เขมใกลกนมาก ประสทธภาพในการรบนาหนกลดลง
เขมหางกนมาก เกด Bending moment สง
30
www.geocities.com/soil4sut
ประสทธภาพของเสาเขมเมอรวมกนเปนกลม (group efficiency)
L
เสาเขมเดยว เสาเขมกลมจะวบตเปนกอนเดยว
16
31
www.geocities.com/soil4sut
ประสทธภาพของเสาเขมกลม คออตราสวนระหวางกาลงรบนาหนกของเสาเขมกลมตอผลรวมกาลงรบนาหนกของเสาเขมเดยว
( )∑
=u
groupu
η
η = ประสทธภาพของกลมเสาเขม
(Qult)group = กาลงรบนาหนกของกลมเสาเขม (คดเปน block)
ΣQu = กาลงรบนาหนกของเสาเขมเดยวแตละตน
32
www.geocities.com/soil4sut
ถาระยะหางระหวางเขมในกลมมากพอจนกระทงเสาเขมแตละตนไมมการซอนทบของหนวยแรงกาลงรบนาหนกบรรทกของเสาเขมกลมจะเทากบ
( ) ∑= ugroupu QQ
แตถาระยะหางระหวางเขมในกลมไมมาก จะเกดการซอนทบของหนวยแรง กาลงรบนาหนกบรรทกของเสาเขมกลมคอ
( ) ∑⋅= ugroupu QQ η
17
33
www.geocities.com/soil4sut
การคานวณกาลงของกลมเสาเขม
34
www.geocities.com/soil4sut
กาลงของเสาเขมกลมในดนทราย
1. เสาเขมตอกในทรายซงม ระยะระหวางเสาเขม > 3D กาลงรบนาหนกของเสาเขมกลมคอ
( ) ∑= ugroupu QQ
2. เสาเขมเจาะในทราย โดยมระยะหาง ≈ 3D กาลงของเสาเขมกลมคอ
( ) ∑⋅= ugroupu QQ η
โดยท η = 0.67 – 0.75
18
35
www.geocities.com/soil4sut
กาลงของเสาเขมกลมในดนเหนยว
กาลงของเสาเขมกลมในดนเหนยวประมาณไดโดยใชขนตอนดงน
1. คานวณหาผลรวมกาลงรบนาหนกของ Single pile (ΣQu ) จาก
[ ]∑∑ ∆+⋅= LpsAsnQ ubuu α9
2. คานวณหากาลงรบนาหนกโดยสมมตวาเสาเขมวบตเปน Block failure
แรงเสยดทานผวของ Block คอ (คดกาลงรบแรงเฉอน= Su เนองจากเปนการเฉอนของดนโดยตรง)
( ) ∑ ∆⋅⋅= LpsQ blockublocks
แรงตานทปลายเสาเขม
( ) ( )blockbcublockb ANsQ ⋅⋅= *
โดย Bearing capacity factor Nc* หาจากกราฟ
36
www.geocities.com/soil4sut
H/B0 1 2 3 4 5
4
5
6
7
8
9
Nc
L/B = 1
23
∞
ความสมพนธระหวาง Nc กบ L/B และ H/B
19
37
www.geocities.com/soil4sut
3. เปรยบเทยบคาทไดระหวางขอ 1 และ ขอ 2 เลอกใชคานอยทสด
38
www.geocities.com/soil4sut
แรงเสยดทานผวทเปนลบ (Negative skin friction)
20
39
www.geocities.com/soil4sut
ดนรอบๆเสาเขมทรดตวมากกวาเสาเขมทรดตว
40
www.geocities.com/soil4sut
ดนรอบๆเสาเขมทรดตวมากกวาเสาเขมทรดตวกอใหเกดแรงเสยดทานผวเปนลบ
ระดบดนเดม
ระดบดนทรดตว
ฐานรากแบบปลอง
21
41
www.geocities.com/soil4sut
เกดจาการทดนรอบ ๆ เสาเขมเคลอนตวมากกวาเสาเขม ดจาก Free Body Diagram
42
www.geocities.com/soil4sut
สมการทใชคานวณหากาลงรบนาหนกบรรทกประลยของเสาเขมคอ
NFQQQ bsult −+=
NF = แรงเสยดทานผวทเปนลบ (negative skin friction) ซงมทศทางเดยวกบนาหนกบรรทก
คาหนวยแรง Negative skin friction จะมคาเทากบ
vNFf 'σβ ⋅=
β = คาสมประสทธม ซงคาอยระหวาง 0.15 – 0.3 (แนะนาใหใช 0.21)
σ′v = หนวยแรงกดทบประสทธผล (effective overburden pressure)
22
43
www.geocities.com/soil4sut
ดงนนแรงเสยดทานผวทเปนลบ (Negative skin friction) คานวณไดจาก
pLfNF NF=
p = เสนรอบรปของเสาเขม
L = ความหนาของชนดนทคานวณหา Negative skin friction
44
www.geocities.com/soil4sut
การทรดตวของกลมเสาเขม
23
45
www.geocities.com/soil4sut
ใชทฤษฎ Consolidation ในการประมาณคาการทรดตว
สมมตวาหนวยแรงกระทาตอชนดนทระดบ 2L/3 จากระดบหวเสาเขมดงรป
นาหนกกระจายเปนแบบปรามดหวตด โดยมอตราสวนความชนแนวดงตอแนวราบเปน 2:1
คาการทรดตวทไดเปนคาโดยประมาณเพอนาไปใชพจารณาวาเสาเขมทเลอกใชมความเหมาะสมเพยงไร ถาไมเหมาะสมเชน การทรดตวมากเกนไปอาจแกไขโดย
เพมระยะระหวางเสาเขม การเพมระยะระหวางเสาเขมจะทาใหหนวยแรงกดบนดนลดลง การทรดตวเนองจาก consolidation จงลดลงดวย
ลดนาหนกทถายลงเสาเขม การลดนาหนกทถายลงเสาเขมจะทาใหหนวยแรงททาใหเกด consolidation ลดลง การทรดตวจงนอยลงดวย
เพมความยาวของเสาเขม
46
www.geocities.com/soil4sut
วธการคดหนวยแรงทกอใหเกดการทรดตวเนองจาก consolidation
24
47
www.geocities.com/soil4sut
การคดแรงดนทกอใหเกดการทรดตวเนองจาก consolidation
เขมอยในชนดนทกอใหเกดแรงเสยดทานผวทงหมด
เขมอยในชนดนทกอใหเกดแรงเสยดทานผวเปนบางสวน
เขมทมปลายอยในชนดนแขง
LBPp×
=
LBPp×
=
LBPp×
=
48
www.geocities.com/soil4sut
ตวอยาง จากเสาเขมกลมซงมขอมลดงรปจงคานวณหา Settlement ของเสาเขมกลมน
แกระดบนาใตดนแลว
2.00
15.00
1.80
2.70
220 Tons
ชนดนแขง
8.33
sat = 1.80 ton/m3
e0 = 0.82Cc = 0.3
sat = 1.70 ton/m3
sat = 1.90 ton/m3
e0 = 0.7Cc = 0.2
2.70
sat = 1.95 ton/m3
e0 = 0.65Cc = 0.15
1
2
3
6.67
4.00
2.00
1.00
= 45.3 T/m2
4.67
4.00
2.00
Sand
Clay
Clay
Clay
คดหนวยแรงประสทธผลทกงกลางชนดน
=L32
1
2
3.33
25
49
www.geocities.com/soil4sut
1. คานวณหนวยแรงทเพมขน ณ. จดกงกลางชนดนทจะคานวณการทรดตว
( )( )zLzBQp
++=∆
( )( )2
)1( t/m1.7335.37.2335.38.1
220=
++=∆p
( )( )2
)2( t/m85.167.87.267.88.1
220=
++=∆p
( )( )2
)3( t/m13.167.117.267.118.1
220=
++=∆p 0vσ ′
50
www.geocities.com/soil4sut
2. คานวณหนวยแรงประสทธผลเนองจากนาหนกของดน,
uvv −=′ σσ
( ) ( )( ) ( ) 2)1( t/m73.1133.333.810.1335.333.88.127.1 =++−+×+×=′vσ
( ) ( ) ( ) ( ) 2)2( t/m2.1621510.129.1158.127.1 =++−×+×+×=′vσ
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2)3( t/m95.18141510.1195.149.1158.127.1 =+++−×+×+×+×=′vσ
26
51
www.geocities.com/soil4sut
3. คานวณการทรดตวโดยใชสมมตฐานวาการทรดตวเกดขนในแนวดงเทานน
′∆+′
+=∆
0
0
0
log1 v
vvc
eHCS
σσσ
( )( ) m 23.073.11
1.773.11log82.0167.63.0
)1( =
+
+=∆S
( )( ) m 022.02.16
85.12.16log7.010.42.0
)2( =
+
+=∆S
( )( ) m 00457.095.18
13.195.18log65.01
0.215.0)3( =
+
+=∆S
m 26.000457.0022.023.0)3()2()1( =++=∆+∆+∆=∆ SSSS
top related