Možnosti modelování vrtaných pilot

Odborný článek

Programy RFEM a RSTAB nabízejí různé možnosti, jak modelovat vrtané piloty. Na jedné straně lze vrtané piloty zadat jako podpory o jednom parametru, respektive kyvné stojky. Na druhé straně je lze také modelovat realisticky při zohlednění podloží a zadání pružného uložení prutu. Pro názornost uvedeme níže dva příklady. V našem příspěvku se naopak nebudeme zabývat takovými tématy, jako jsou únosnost špičky piloty, tření na plášti piloty nebo půdní vrstvy.

1. příklad: Betonová deska na 9 vrtaných pilotách

Betonová deska o rozměrech 10 x 10 m s tloušťkou 18 cm je podepřena 9 vrtanými pilotami, přičemž 4 z nich (uzlová podpora 5) včetně středové vrtané piloty přenášejí pouze síly ve směru Z. Dvě z ostatních vrtaných pilot vykazují sklon 10° vůči ose X (uzlová podpora 6), dvě další pak sklon 10° vůči ose Y (uzlová podpora 7) a jedna vrtaná pilota má sklon 10° vůči ose X i Y (uzlová podpora 8), takže se mohou přenášet vodorovné síly v příslušných směrech a konstrukce je stabilní.

Obr. 01 - Půdorys betonové desky na 9 vrtaných pilotách

Konstrukce je namáhána plošným zatížením 4,5 kN/m² a dále dvěma liniovými zatíženími, z nichž každé dosahuje 1,0 kN/m.

V první variantě modelujeme vrtané piloty jako přímé a nakloněné tuhé podpory, v druhé variantě pak jako kloubově připojené nosníky. Obě tyto varianty statického modelu se liší pouze v osové tuhosti nosníků.

Obr. 02 - Modelování varianty 1 a 2 bez pružného podloží prutu

Třetí varianta odpovídá druhému řešení, je ovšem rozšířena o pružné uložení každého prutu v jeho lokálním směru y a z, kterým modelujeme poddajnost podloží.

Obr. 03 - Modelování varianty 3 s pružným podložím prutu

Co se týče zadání konstant tuhosti, odkazujeme na příspěvek Pružné podloží prutu 1: Lineární pružina a na FAQ Jak zadat pružné podloží prutu?

Rozdíly mezi těmito třemi variantami se projevují ve výsledcích. Jak jsme již uvedli výše, v podporových silách není u varianty 1 a 2 prakticky žádný rozdíl, proto si odpovídají také výsledky. Při zadaném zatížení vznikají v pilotách jak tahové, tak tlakové síly, přičemž rozdělení zatížení je poměrně nerovnoměrné a dosahuje vysokých hodnot. Co se týče maximální podporové síly, jsme u obou těchto variant na straně bezpečnosti. Na obr. 04 jsou zobrazeny v režimu viditelnosti podporové síly varianty 1 a 2 v jednotlivých řadách.

Obr. 04 - Podporové síly u variant 1 a 2 bez pružného uložení v režimu viditelnosti po jednotlivých řadách

Pro redukci a rovnoměrnější rozložení podporových sil doporučujeme zadat pružné uložení prutů. Vznikají tak poměrně malé posouvající síly a ohybové momenty, takže v úvahu se budou brát pouze působící normálové síly, respektive podporové síly. Na obr. 05 si můžeme prohlédnout podporové síly varianty 3 opět po jednotlivých řadách v režimu viditelnosti.

Obr. 05 - Podporové síly u varianty 3 s pružným uložením v režimu viditelnosti po jednotlivých řadách

2. příklad: Ocelová konstrukce na třech vrtaných pilotách

Ocelová konstrukce se skládá ze dvou 3 m dlouhých ocelových nosníků s ohybově tuhým spojením a jedné konzoly o délce 1 m. Konstrukce je na konci konzoly zatížena třemi osamělými břemeny ve všech třech směrech. Jako podepření slouží tři vrtané piloty se sklonem 10° vůči ose X, respektive Y.

Uvažovat budeme dvě varianty modelu: variantu 1 bez pružného uložení a variantu 2 s pružným uložením prutů.

Obr. 06 - Izometrické zobrazení varianty 2

Při pohledu na statický systém jak v rovině XZ, tak YZ je okamžitě zřejmé, že konstrukce je nestabilní vzhledem k tomu, že směrnice sil působících ve vrtaných pilotách se protínají v jednom společném bodě.

Proto je zapotřebí definovat pružné podloží prutů.

Shrnutí

Dvě popsaná řešení při modelování konstrukcí s vrtanými pilotami, čili varianta bez pružného podloží a varianta s pružným podložím prutů vedou k rozdílným výsledkům. Pokud jde o normálové síly v pilotách, je varianta bez pružného podloží méně příznivá, zatímco zohlednění pružného podloží prutů je zpravidla hospodárnější. V případě nedostatečně vyztužených konstrukcí je nezbytné pružné podloží uvažovat, pokud je vyloučeno jiné vodorovné ztužení konstrukce.

Klíčová slova

Vrtaná pilota podloží prutu kyvná stojka vyztužení

Ke stažení

Odkazy

Kontakt

Kontakt

Máte dotazy nebo potřebujete poradit?
Kontaktujte prosím kdykoli naši bezplatnou technickou podporu e-mailem, na chatu nebo na fóru anebo se podívejte do sekce často kladených dotazů (FAQ).

+420 227 203 203

info@dlubal.cz

RFEM Hlavní program
RFEM 5.xx

Hlavní program

Program RFEM pro statické výpočty metodou konečných prvků umožňuje rychlé a snadné modelování konstrukcí, které se skládají z prutů, desek, stěn, skořepin a těles. Pro následná posouzení jsou k dispozici přídavné moduly, které zohledňují specifické vlastnosti materiálů a podmínky uvedené v normách.

Cena za první licenci
3 540,00 USD
RSTAB Hlavní program
RSTAB 8.xx

Hlavní program

Program pro statický výpočet a navrhování prutových a příhradových konstrukcí, provedení lineárních a nelineárních výpočtů vnitřních sil, deformací a podporových reakcí.

Cena za první licenci
2 550,00 USD