Hoe een paalfundering te ontwerpen?
Een diep fundament, Hoe een paalfundering te ontwerpen, Hoe een paalfundering te ontwerpen. SkyCiv Renderer-API is een type fundering die van staal kan zijn, beton, of hout. In termen van kosten, Hoe een paalfundering te ontwerpen. Ondanks zijn kosten, palen zijn vaak nodig voor constructieve veiligheidsdoeleinden.
Wanneer kunnen we Piles gebruiken??
Zwakke bodems
Als de bovenste grondlagen te zwak of te sterk samendrukbaar zijn om de door de bovenbouw overgebrachte belastingen te dragen, palen worden gebruikt om deze belastingen over te brengen naar een sterkere grondlaag of op een gesteente. Hoe een paalfundering te ontwerpen. Dit type paal is uitsluitend afhankelijk van het draagvermogen van het onderliggende materiaal aan de punt van de paal. Anderzijds, wanneer gesteente te diep is, palen kunnen de belastingen geleidelijk door de omringende grond overbrengen door wrijving. Dit type paal wordt een wrijvingspaal genoemd.
horizontale krachten
Palen zijn een meer geschikte fundering voor constructies die worden blootgesteld aan horizontale krachten. Paaltjes zijn bestand tegen horizontale krachten door te buigen, terwijl ze verticale krachten van de bovenbouw kunnen overbrengen. Dit is een typische situatie voor het ontwerpen van grondkerende constructies en hoge constructies die onderhevig zijn aan harde wind of seismische krachten.
Uitgestrekte of inklapbare bodems
Opzwellen of krimpen van grond kan een aanzienlijke hoeveelheid druk op de fundering uitoefenen. Het komt voor op expansieve of inklapbare bodems vanwege de toename of afname van het vochtgehalte. Het kan ook meer schade aanrichten bij ondiepe funderingen; in dit geval, palen kunnen worden gebruikt om de fundering uit te breiden tot voorbij de actieve zone of waar het zwellen en krimpen kan optreden.
Opwaartse krachten
Opwaartse krachten worden ontwikkeld als gevolg van hydrostatische druk, seismische activiteit, kantelmomenten, of krachten die ertoe kunnen leiden dat de fundering uit de grond wordt gehaald. Het is gebruikelijk op constructies zoals zendmasten, offshore platforms, en kelders. In deze situatie, paalfundering wordt geacht deze opwaartse krachten te weerstaan.
Bodem erosie
Bodemerosie aan het grondoppervlak kan leiden tot verlies van draagvermogen van de grond. Dit kan constructies met ondiepe funderingen ernstig beschadigen.
Hoe schatten we de lengte van de stapel??
Bodemonderzoek speelt een belangrijke rol bij de keuze van het paaltype en het inschatten van de benodigde lengte van de paal. Het schatten van de lengte van de paal vereist een goed technisch oordeel over de geotechnische locatiegegevens. Het kan worden geclassificeerd afhankelijk van het mechanisme voor belastingoverdracht van de constructie naar de grond: (een) einddragende palen. (b) wrijvingspalen, en (c) verdichtingspalen.
Einddragende palen
Het uiteindelijke draagvermogen van een einddragende paal hangt af van het draagvermogen van het onderliggende materiaal aan de punt van de paal. De benodigde lengte van dit type paal kan eenvoudig worden ingeschat door de locatie van gesteente of een sterke grondlaag te bepalen, zolang deze zich op een redelijke diepte bevindt. Voor gevallen waarin een harde laag aanwezig is in plaats van gesteente, de lengte van de paal kan nog enkele meters in de grondlaag worden verlengd, zoals weergegeven in figuur 2b.
Wrijvingspalen
Wrijvingspalen (Figuur 2c) worden gebruikt wanneer de gesteentelaag of harde laag niet bestaat of zich op onredelijke diepte bevindt. In dat geval, het gebruik van einddragende palen wordt erg lang en oneconomisch. Het uiteindelijke draagvermogen van wrijvingspalen wordt afgeleid van de huidwrijving die wordt ontwikkeld langs de lengte van de paal en de omringende grond. Lengte van wrijvingspalen is relatief aan de afschuifsterkte van de grond, toegepaste belasting, en stapelgrootte:.
Verdichtingspalen
Verdichtingspalen zijn een soort palen die door korrelige grond worden gedreven om een goede verdichting van de grond nabij het grondoppervlak te bereiken. De lengte van de verdichtingspalen hangt voornamelijk af van de relatieve dichtheid voor en na de verdichting, en de vereiste verdichtingsdiepte. Verdichtingspalen zijn over het algemeen korter dan de andere soorten palen.
Laadoverdrachtmechanisme voor palen
Beschouw een geladen paal met lengte L en diameter D, zoals te zien in figuur 2. De belasting Q op de paal zal voornamelijk worden weerstaan door de grond aan de onderkant van de paal Qp., en deels door huidwrijving ontwikkeld langs de schacht Qs. Over het algemeen, de ultiem draagvermogen (Qu) van een paal kan worden weergegeven door de som van de weerstand aan de punt van de paal en de belasting die wordt weerstaan door wrijving met de huid, of zoals getoond op vergelijking 1.
Qu = Qp + Qs (1)
Qu = Ultiem draagvermogen
Qp = Draagvermogen van het uiteinde
Qs = Huidwrijvingsweerstand
Echter, voor einddragende palen, belasting Q wordt meestal weerstaan door de grond onder de punt van de paal en de wrijvingsweerstand van de huid is minimaal. Anderzijds, de belasting Q op wrijvingspalen wordt meestal alleen weerstaan door de wrijving van de huid in plaats van het einddragende vermogen Qp. Ultieme belastingscapaciteiten voor einddragende en wrijvingspalen zijn op vergelijkingen 2 en 3, respectievelijk.
Qu ≈ Qp (2)
Qu ≈ Qs (3)
Hoe ontwerpen we palen?
Het ontwerpen en analyseren van diepe funderingen zoals palen is op de een of andere manier een vorm van kunst vanwege alle onzekerheden die gepaard gaan met het interpreteren van geotechnische gegevens. Hoewel er tal van theoretische en experimentele benaderingen zijn uitgevoerd om het gedrag te analyseren en het draagvermogen van palen in verschillende grondsoorten te schatten, maar toch, we hebben nog veel te begrijpen over het mechanisme van de fundering van palen. gelukkig, met de vooruitgang in de bouwtechniek, er is verschillende software die we kunnen gebruiken om deze onzekerheden te minimaliseren en de rekentijd te verkorten.
Hieronder volgen enkele van de processen die we kunnen volgen om een paalfundering te ontwerpen::
Geotechnische rapportgegevens
Zoals eerder besproken, ontwerpgegevens voor fundering, zoals stapeltype:, lengte, en maat, zijn vooraf bepaald op basis van geotechnische rapportgegevens. Enkele van de kritische parameters die nodig zijn voor verder ontwerp en analyse van de paalfundering zijn de grondsoorten, gewichtseenheid, schuifsterkte, modulus van ondergrondreactie, en grondwatergegevens
Structurele analyse
Recente ontwikkelingen op het gebied van structurele engineering omvatten structurele ontwerpsoftware die tot doel heeft onze vaardigheden als structurele ingenieurs te verbeteren en veilige ontwerpen te produceren, vooral bij complexe structuren. Er is verschillende FEA-software die we kunnen gebruiken om onze structuren te modelleren en reacties te genereren, afschuifkrachten, en buigmomenten van de steunen uit de bovenbouw. De resulterende gegevens worden vervolgens gebruikt voor het ontwerp en de analyse van de fundering.
Stichting ontwerp
Vergelijkbaar met de FEA-software die we hebben gebruikt om steunreacties van de bovenbouw te analyseren en te genereren generate, er is ook tal van software voor funderingsontwerp die we kunnen gebruiken om paalfunderingen te ontwerpen in overeenstemming met verschillende ontwerpcodes. (Opmerking: voor een vereenvoudigde rekenmachine, probeer onze gratis betonvoet calculator).
Funderingsontwerpsoftware voor palen vereist verschillende invoer om ontwerpcontroles uit te voeren. Het bevat geometriegegevens, bodemprofielen, materiaaleigenschappen voor beton- en staalwapening, wapeningslay-outs, ontwerpparameters gespecificeerd door de ontwerpcodes, en de reactiegegevens geëxporteerd vanuit de structurele analysesoftware.
Enkele van de standaard ontwerpcontroles die worden uitgevoerd voor het ontwerp van een paalfundering:
Geotechnische capaciteitscontrole is voltooid wanneer het einddraagvermogen van de grond wordt bepaald door de uitgeoefende verticale belastingen te delen door het draagvermogen van de grond. De verhouding mag een waarde van . niet overschrijden 1.0. Zijdelings belaste palen worden ook gecontroleerd door de waarden van de uiterste en toelaatbare zijdelingse belastingen te schatten.
Structurele capaciteitscontroles worden uitgevoerd door het bepalen van axiale, schuintrekken, en buigvermogens in overeenstemming met de gekozen ontwerpcode. Hoewel voor een paalfundering, geotechnisch falen komt vaker voor dan structureel falen, het is nog steeds nodig om deze controle uit te voeren voor veiligheidsmaatregelen.
Optimalisatie
Een bouwkundig ingenieur moet altijd prioriteit geven aan veiligheid bij het ontwerpen van elk type constructie. Echter, ingenieurs kunnen hun ontwerp ook optimaliseren door te experimenteren met verschillende poolgroottes, en wapeningslay-outs, wat resulteert in een verminderde totale hoeveelheid materialen en de totale kosten van de constructie zonder de veiligheid in gevaar te brengen en toch de minimumnormen te handhaven die door de code worden vereist.
Overzicht
Het proces van het ontwerpen van paalfunderingen omvat over het algemeen een goede interpretatie van geotechnische locatiegegevens, modellering en analyse van de bovenbouw door middel van een FEA-software, ondersteunende reacties genereren, fundering ontwerp controles, en optimalisatie om tot een veilig en economisch ontwerp te komen.
Gratis rekenmachine voor betonvoet
Ik hoop dat deze tutorial je heeft geholpen meer te begrijpen over het ontwerp van paalfunderingen. Bekijk onze Gratis rekenmachine voor betonvoet, een vereenvoudigde versie van SkyCiv Foundation ontwerpsoftware, of meld u vandaag nog aan om aan de slag te gaan met SkyCiv-software!
