Pale stanowiące oparcie dla fundamentu zagłębione są w gruncie (są nim otoczone). Grunt jest ośrodkiem o określonej sztywności, który reaguje na przemieszczenia zagłębionej w nim konstrukcji. Reakcja gruntu sprawia, że trzony pali ulegają zginaniu, nawet przy przegubowym ich połączeniu z oczepem oraz, że duża część obciążeń poziomych działających na fundament jest przejmowana przez tę reakcję. Wpływa to znacząco na ogólną pracę całej konstrukcji.
W celu odwzorowania w obliczeniach sprężysto-plastycznej współpracy pali z ośrodkiem gruntowym należy określić sztywność poziomą gruntu Kx oraz graniczny odpór boczny gruntu Qxgr. W metodzie uogólnionej współpracę pal-grunt wyraża się za pomocą układu podpór sprężystych rozmieszczonych wzdłuż osi podłużnej pala. Efekt uplastycznienia gruntu sprawdzany jest poprzez porównanie wartości reakcji poziomej z graniczną reakcją gruntu w poszczególnych podporach na długości pala.
Sprężysto-plastyczna współpraca pali z gruntem odwzorowana została w programie PaleKx 5.0. Program służy do obliczania sił przekrojowych oraz przemieszczenia pala z uwzględnieniem efektu uplastycznienia gruntu.
Sztywność gruntu Kx
Sztywności kxi poszczególnych podpór sprężystych prostopadłych do osi podłużnej pala wyznacza się na podstawie wartości i rozkładu modułu reakcji poziomej gruntu Kx, którego wartość oblicza się ze wzoru:
Graniczny odpór boczny gruntu Qxgr
Przy dużych przemieszczeniach ustroju palowego w niektórych podporach sprężystych mogą wystąpić reakcje poziome przekraczające graniczny odpór gruntu. Oznacza to, że dalsze przemieszczanie konstrukcji odbywa się bez przyrostu reakcji gruntu – następuję tzw. uplastycznienie gruntu.
Graniczne reakcje gruntu Rgri wyznacza się na podstawie wartości i rozkładu granicznego odporu bocznego gruntu Qxgr, którego wartość oblicza się ze wzoru:
Współczynniki:
m1 | współczynnik korekcyjny uwzględniający pracę pali w grupie |
n0 | współczynnik korekcyjny wpływu średnicy pala |
n1 | współczynnik uwzględniający rozstaw pali w grupie w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku działania obciążenia poziomego |
n2 | współczynnik uwzględniający rozstaw pali w grupie w płaszczyźnie równoległej do kierunku działania obciążenia poziomego |
n3 | współczynnik uwzględniający przestrzenny charakter oddziaływania oporu bocznego gruntu, zależy od kształtu przekroju poprzecznego pala |
Kph’ | współczynnik odporu gruntu |
Sn | współczynnik technologii wykonywania pala (naruszenia struktury gruntu przy wykonywaniu pala) |
κ | współczynnik uwzględniający przestrzenność reakcji gruntu, zależny od kształtu przekroju poprzecznego pala |
φ | współczynnik uwzględniający wpływ oddziaływania obciążeń długotrwałych lub powtarzalnych |
Parametry gruntu i pala:
c | spójność gruntu |
E0 | moduł odkształcenia pierwotnego warstwy gruntu |
D0 | zastępcza średnica pala |
σ’ | naprężenia pionowe efektywnego gruntu |