SlideShare a Scribd company logo
1 of 92
Download to read offline
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 1
Apmācību semināru cikls
«Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana»
ID Nr. EM 2019/105
Rīga, 2019
Training seminar / Apmācību seminārs
Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations
Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini
December 05, 2019, Riga
Prof.Dr.-Ing. Rolf Katzenbach (Germany)
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 2
NETWORK: LU WIFI
USERNAME: wlan50
PASSWORD: buvnieciba
3EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
WIFIWIFI
Introduction
•Pile deformations and load bearing capacity
mobilization at various deformations
•Calculation methodologies
4EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Agenda / 10:00 - 11:30Agenda / 10:00 - 11:30
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 3
5EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Coffee break / 11:30 - 12:00Coffee break / 11:30 - 12:00
•Additional issues in pile group calculations
•Shallow foundations
6EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Agenda / 12:00 - 13:30Agenda / 12:00 - 13:30
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 4
7EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Lunch break / 13:30 - 14:30Lunch break / 13:30 - 14:30
•Pile – raft foundations
•Manual calculation of combined pile-raft foundation
(CPRF)
8EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Agenda / 14:30 – 16:00Agenda / 14:30 – 16:00
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 5
Training seminar / Apmācību seminārs
Introduction. Pile Deformations and Load Bearing Capacity
Mobilization. Calculation Methodologies.
Ievads. Pāļu deformācijas un pāļu nestspējas mobilizācija pie
dažādām to deformācijām. Aprēķina metodikas.
Prof. Dr.- Ing. Rolf Katzenbach (Germany)
10
Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach
• Managing Director of the International Consulting Office Professor Katzenbach
• Past Chairman of the TC 212 “Deep Foundations“ of ISSMGE
• Board Member of the German Tunnel Association (STUVA)
• Past Board Member of the German Geotechnical Society (DGGT)
• Board Member of DFI Europe
• Publicly Certified Official Expert and Independent Checking Engineering (ICE)
Anastasia Bychkova, M.Sc.
• Project Manager
Ingenieursozietät Professor Dr.-Ing. Katzenbach GmbH Tel.: (+49) 61 51 – 130 13 10
Robert-Bosch-Straße 9 Fax: (+49) 61 51 – 130 13 20
64293 Darmstadt Mob.: (+49) 171 – 8959809
Germany E-Mail: sekretariat@katzenbach-ingenieure.de
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
About the speaker
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 6
11
Skin friction pile
Base pressure
Foundations
Shallow Foundations Pile Foundations
Combined Pile-Raft
Foundation (CPRF)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Foundation systemsFoundation systems
12
1
1 Pile-Soil-Interaction
2 Pile-Pile-Interaction
2
3
3 Raft-Soil-Interaction
4 Pile-Raft-Interaction
4
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 7
13
  dydxy,x,s)s(R k,raft
     

m
1j
k,raftj,k,pilek,tot sRsRsR
     sRsRsR j,k,sj,k,bj,k,pile 
Total resistance of the CPRF:
Pile resistance:
Raft resistance:
, ,
1
,
( )
( )
m
pile k j
j
CPRF
tot k
R s
R s
 


CPRF coefficient:
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
14
Circular Raft Single Pile “1-Pile-Raft-Model”
l = 30.0 m
D = 1.5 m
Dslab = 12.0 m
d = 1.0 m
Three foundation types:
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 8
15
Single pile foundation
s = settlement
s
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
16
Axial Force
Settlement
5 MN
8 MN
13 MN
s = settlement
s
Single pile foundation
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 9
17
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
18
“1-Pile-Raft-Model” → Pile-Raft Interaction
s = settlement
s
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 10
19
s
Axial Force
Settlement
4 MN
6 MN
12 MN
s = settlement
“1-Pile-Raft-Model” → Pile-Raft Interaction
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
20
“1-Pile-Raft-Model” → Pile-Raft Interaction
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 11
21
Combined Pile Raft
Foundation
Spread Foundation Pile Foundation
Thickness of raft: d = 1.0 m
Diameter of pile: D = 1.5 m
Variations of pile center distance: e/D = 3.0 / 6.0 / 8.5
Variations of pile length: l/D = 10 / 20 / 30
Numerical Studies
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Basic studies on the pile-pile interactionBasic studies on the pile-pile interaction
22
d = 1.0 m
D = 1.5 m
e = 3 · D = 4.5 m
l = 20 · D = 30 m
Configuration of the model with 25 piles (e/D = 3)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Basic studies on the pile-pile interactionBasic studies on the pile-pile interaction
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 12
23
d = 1.0 m
D = 1.5 m
e = 6 · D = 9 m
l = 20 · D = 30 m
Configuration of the model with 9 piles (e/D = 6)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Basic studies on the pile-pile interactionBasic studies on the pile-pile interaction
24
e / D = 6.0e / D = 3.0
Load settlement behaviour
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Basic studies on the pile-pile interactionBasic studies on the pile-pile interaction
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 13
25
Pile
Foundation
e = 3 · D
CPRF
e = 3 · D
Load settlement behaviour
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Basic studies on the pile-pile interactionBasic studies on the pile-pile interaction
26
Pile
Foundation
e = 6 · D
CPRF
e = 6 · D
Load settlement behaviour
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Basic studies on the pile-pile interactionBasic studies on the pile-pile interaction
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 14
27
.
.
. Details:
www.issmge.org/tc212International
CPRF-Guideline
ISSMGE · Technical Committee TC 212 Deep FoundationsISSMGE · Technical Committee TC 212 Deep Foundations
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
28
Bridge pier
foundation types
Option 1:
Spread Foundation
Option 2:
CPRF with 6 Piles
Option 3:
Pile Foundation with
12 Piles
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 15
29
Soil Investigation
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
30
Loam /
Debris
Rock
Loam / Debris Rock
Bulk mass weight g kN/m³ 20.0 22.0
g´ kN/m³ 10.0 12.0
Water content w % 14.5 -
Liquid cimit wL % 30.5 -
Plastic cimit wP % 18.5 -
Uniaxial strength qu kN/m² 175 - 220 500
Friction angle j´ ° 25 35
Cohesion c´ kN/m² 5 100
Modulus of stiffness Es MN/m² 20 150
Soil investigation
results
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 16
31
Numerical model of
the whole system
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
32
Option 1:
Spread foundation
Option 2:
CPRF with 6 piles
Option 3:
Pile foundation with 12 piles
Numerical models of the
foundation systems
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 17
33
Option 1:
Spread foundation
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
34
1: Edge Pile P1
2: Corner Pile P2
Option 2:
Combined Pile-Raft
Foundation (CPRF)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 18
35
1: Center pile P1
2: Edge pile P2
3: Edge pile P3
4: Corner pile P4
Option 3:
Pile foundation
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
36
Bending moment
Pile foundation
Spread foundation
CPRF
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 19
37
Pile foundation
Spread foundation
Combinded Pile-Raft Foundation (CPRF)
Settlement
[cm]
Resistance [MN]Working Load: 30 [MN]
1.2
3.6
11.1
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
38
Settlement
Costs of pile production
(Assumption: 400 EUR per meter)
Spread foundation 11.1 cm -
CPRF (6 Piles) 3.6 cm 36,000 EUR
Pile foundation
(12 Piles)
1.2 cm 120,000 EUR
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 20
39
→ Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
Settlements calculated for a shallow
foundation: s > 40 cm
z = 0 - 20 m → 75 - 80 %
Messeturm · Frankfurt am Main,
Germany
Settlements:
z
s0
(z)
s dz
E (z)

 
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Messeturm · Frankfurt am Main, GermanyMesseturm · Frankfurt am Main, Germany
40
Quaternary
sand and gravel
Frankfurt Clay
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Messeturm · Frankfurt am Main, GermanyMesseturm · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 21
41
Quaternary
sand and gravel
Frankfurt Clay
Settlement isolines [cm]
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Messeturm · Frankfurt am Main, GermanyMesseturm · Frankfurt am Main, Germany
42
Average pile load: 11.3 MN
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Messeturm · Frankfurt am Main, GermanyMesseturm · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 22
43
Total building load: = 1,570 MN
αCPRF = 0.46
Ultimate pile load: 64 x 11.3 MN = 725 MN
Load transfer by raft: = 845 MN
Contact pressure: 250 kN/m2
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Messeturm · Frankfurt am Main, GermanyMesseturm · Frankfurt am Main, Germany
44
Accomplished: CPRF of 64 piles (laverage = 30 m)
Costs of pile production:
64 piles of 30 m at 600 €/m  1.2 Mio. €
Pile foundation: 316 piles (l = 30 m)
Costs of pile production:
316 piles of 30 m at 600 €/m  5.7 Mio. €
Savings in costs of
pile production 4.5 Mio. €
CO2 reduction: 2,500 t
Comparison of costs for the piles
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Messeturm · Frankfurt am Main, GermanyMesseturm · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 23
45EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
QUESTIONS AND ANSWERS
46EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Coffee break / 11:30 - 12:00Coffee break / 11:30 - 12:00
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 24
Training seminar / Apmācību seminārs
Additional Issues in Pile Group Calculations.
Shallow Foundation Deformations. Best Calculation Methods.
Dažādas problēmas pāļu aprēķinos.
Plātņu pamatu deformācijas, piemērotākās aprēķina metodikas.
Prof. Dr.- Ing. Rolf Katzenbach (Germany)
48
Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 25
49
Interpretation of the results of the soil investigation for the definition of the
three-dimensional soil profile (interpolation of stratigraphy)
BK 2BK 1
z
BK 2BK 1
z
BK 2BK 1
z
Geometric difficulties
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Soil investigationSoil investigation
50
Physical difficulties:
Natural variance of the soil
mechanical parameters
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40 50 60
Wassergehalt [%]
Plastizitätsindex Ip
Depth under surface [m]
p
w
[%]
water content w
plasticity index Ip
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Soil investigationSoil investigation
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 26
51
Possible situation of the stratigraphic
boundaries based on punctiform soil
information
Kriging Method (stochastic approach) Variant 2
Variant 3
Variant 1
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Soil investigationSoil investigation
52
In-situ analysis
Geotechnical investigation
methods
Laboratory analysis In-situ load tests
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 27
53
indirect exploration
probing, i.e.
• dynamic probing
• pressure probing
geophysical measurement
• seismic measurement
• geoelectric measurement
calibration on
direct exploration!
direct exploration
• excavation
• borehole
• groundwater level
• field parameter, i.e.
- subsoil
temperature
- dissolved oxygen
- pH-value
in-situ analysis
• grain-size distribution
• shear strength
 j , c
• compression test
 stiffness modulus ES
• water permeability
 permeability k
• thermal analysis
 l, c
• chemical analysis
analysis in
laboratory
Geotechnical investigation
methods
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
54
Allowable geometry of an
investigation dith without any
retaining/support structure
Attention: Stability of the investigation ditch!?!
Investigation ditch to detect the geometry of an
existing foundation
≥ 0.60 m
 1.25 m
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 28
55
Drilling
machine
Usual core diameter
d = 101 mmCore drilling
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
56
Falling weight
Sounding rod
Sounding rod point
Height to
fall
Ramming a sonde into the soil using a falling
weight with a constant height to fall, counting
the number of hits for a defined penetration
depth
 Measurement of the number of hits:
N10 = numer of hits for the penetration
of 10 cm into the subsoil
Number of hits
N10
z
T
S
Obstacle, e.g.
stones
Influence of the
skin friction
Dynamic probing - heavy - DPH (indirect investigation method)
Only in combination with
direkt investigation (e.g. driven
core sampler)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 29
57
Cone penetration test CPT (indirect investigation method)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
58
Depth under surface
[m]
Point pressure
[MPa] Soil layers
0.0
Middle sand
9.0
11.5
12.0
16.5
Gravel
Fine sand
Clay, alternating
with sand
1.2
Filling
0 10 20 30 40 50
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 30
59
Geotechnical Categories (GC):
define the minimum requirements on extent and quality of geotechnical
investigations, analysis and supervision of the construction (EC 7-1, 2.1 (8))
• Geotechnical Category GC 1
Project with low complexity factor
• Geotechnical Category GC 2
Project with medium complexity factor
• Geotechnical Category GC 3
Project with high complexity factor
increasing
complexity
factor
• deep excavations
• high-rise buildings
• tunnels, embankment dams, etc.
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Geotechnical Categories Eurocode EC 7Geotechnical Categories Eurocode EC 7
60
Classification of the project into a
Geotechnical Category GC
GC 2, GC 3GC 1
Preliminary investigation
Main investigationInvestigation
Investigation during
construction
Observational
method
new
classification
if necessary
new
classification
if necessary Development of the main investigation
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Scheme of soil investigationScheme of soil investigation
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 31
61
Type of construction/structure Horizontal distance / adjustment
(EC 7-2)
Normal buildings and industries Grid space of 15 m to 40 m
Extensive structures (storage site etc.) Grid space of max. 60 m
Long structures (road, railway track etc.) Distance of 20 m to 200 m
Special constructions (bridge, chimney etc.) 2 to 6 exploration points per
foundation
Long dams, embankments etc. Distance of 25 m to 75 m
Long retaining structures for watertightness Distance of 25 m to 50 m
In general:
• difficult subsoil conditions = tight grid
• steady suboil conditions = wide grid
Optimised geotechnical data aquisition
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Scheme of soil investigationScheme of soil investigation
62
strip foundation
za
bB
za
15 - 40 m
za
 3,0×bF
and za  6 m
h
za
za
 1,5×bB
0,8×h < za < 1,2×h
and za  6 m
bF
za
bB
za
20 - 200 m
za

 6 m
Investigation
depth za
Investigation grid
raft foundation
dams
Interaction between soil investigation and design (EC 7-2)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 32
63
Interaction between soil investigation and ground water conditions (EC 7-2)
za
 0,4× h  t + 2 mza
za
 1,0×H + 2 m resp. t + 2 mza

za
t + 5 m
GW-table beneath
maximum excavation
za
t
h
za
t
H
resp.za
0,4 h za
za
 H + 2 m resp. t + 2 mza

za
t + 5 m
za
t
h
za
t
H
Excavation pits
resp.
GW-table above
maximum excavation
Depth of
investigation za
If GW-aquifer is bigger, than:
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
64
Investigation depth za for piles, pile groups and CPRFs (EC 7)
za ≥ 3 ∙ Df
za ≥ 5.0 m
Pile groups and CPRFs:
za ≥ 1.0 ∙ bg
Piles:
Lpile = ?
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 33
65
Enhanced pile load tests using Osterberg Cells
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Pile load tests in-situPile load tests in-situ
66
Type of Pile
Diameter
[m]
Depth
[m]
Bored Pile 1.2 11.0
- Load tests of piles with Osterberg Cells (O-Cells) –
Airport Frankfurt am Main, GermanyAirport Frankfurt am Main, Germany
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 34
67
- Load tests of piles with Osterberg Cells (O-Cells) –
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Airport Frankfurt am Main, GermanyAirport Frankfurt am Main, Germany
68
- Load tests of piles with Osterberg Cells (O-Cells) –
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Airport Frankfurt am Main, GermanyAirport Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 35
69
Pile head load [MN]
Shaft Resistance
Total Resistance
Base Resistance
Pile head
movement
[cm]
- Load tests of piles with Osterberg Cells (O-Cells) –
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Airport Frankfurt am Main, GermanyAirport Frankfurt am Main, Germany
70
Skin friction pile
Base pressure
Foundations
Shallow Foundations Pile Foundations
Combined Pile-Raft
Foundation (CPRF)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Foundation systemsFoundation systems
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 36
71
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Influence of the stress levelInfluence of the stress level
72
M A I N
Flößerbrücke
80 kN/m2
800 kN/m2
200 400 600 800
Ultimate skin friction [kN/m2]
Commerzbank
Frankfurt am Main,
Germany
Frankfurt Limestone
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Pile load tests in-situPile load tests in-situ
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 37
73
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Frankfurt am Main, GermanyFrankfurt am Main, Germany
74
Quaternary
Frankfurt Clay
Frankfurt Limestone
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Commerzbank Frankfurt am Main, GermanyCommerzbank · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 38
75
Construction Time: 1994 - 1997
Height: 299 m
Foundation: Pile Foundation
Settlement: 2.1 cm
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Commerzbank Frankfurt am Main, GermanyCommerzbank · Frankfurt am Main, Germany
76
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Commerzbank Frankfurt am Main, GermanyCommerzbank · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 39
77
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Commerzbank Frankfurt am Main, GermanyCommerzbank · Frankfurt am Main, Germany
78
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
PalaisQuartier Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 40
79
100
80
60
40
20
0
-20
Load [MN]
Displacement [mm]
Upper Osterberg Cell
Lower Osterberg Cell
Top ground surface 102.02 msl
Concrete 70.60 msl
59.00 msl
Upper Osterberg Cell
0 5 10 15 20 25 30
D = 1.7 m
5 m
Pile load tests with Osterberg Cells (O-Cells)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
PalaisQuartier Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany
80
0 5 10 15 20 25 30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
oberes Pfahlsegment
Maximum skin friction
qs = 830 kN/m²
Upper segment
0 5 10 15 20 25 30
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-10
-20
Intermediary and lower segment
Load [MN]
Displacement [mm]
Pile load tests with
Osterberg Cells
(O-Cells)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
PalaisQuartier Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 41
81
0 5 10 15 20 25 30
40
20
0
-20
-40
-60
-80
Load [MN]
Lower Osterberg Cell
Upper Osterberg Cell
Lower Osterberg Cell
Top ground surface 102,02 msl
Concrete 70,60 msl
59,00 msl
Displacement [mm]
D = 1.7 m
5 m
Pile load tests with Osterberg Cells (O-Cells)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
PalaisQuartier Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany
82
0 5 10 15 20 25 30
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
mittleres Pfahlsegment
unteres Pfahlsegment
Last [MN]
Maximum skin friction (improved)
qs = 1,040 kN/m²
Maximum base pressure
qb = 7,000 kN/m²
0 5 10 15 20 25 30
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
Displacement [mm]
Intermediary segment
Lower segment
Load [MN]Sum of load: 78 MN
Pile load tests with
Osterberg Cells
(O-Cells)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
PalaisQuartier Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 42
83
Fill
Silt and sand layers
Silty sand
Silt
Clay and marl layers
140 m
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
International Business Center Solomenka · Kiev, UkraineInternational Business Center Solomenka · Kiev, Ukraine
84
Silt and sand layers: qs,k = 65 kN/m²
-2.0
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
Load [MN]
Pile segments 2 und 3
Pile segment 1
Vertical
displacement
[cm]
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
International Business Center Solomenka · Kiev, UkraineInternational Business Center Solomenka · Kiev, Ukraine
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 43
85
-6.0
-4.0
-2.0
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
Load [MN]
Pile segment 3
Pile segment 1Phase B1
Phase B2
Vertical
displacement
[cm]
Clay and marl layers: qs,k = 80 kN/m²
qb,k = 3,000 kN/m2
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
International Business Center Solomenka · Kiev, UkraineInternational Business Center Solomenka · Kiev, Ukraine
86
Foundation system
Classic pile
foundation with piles
and barrettes
Load tests
Foundation design
33 % higher bearing
capacity
Realised foundation
≈ 25 % less of
piles/barrettes length
International Business Center Solomenka · Kiev, UkraineInternational Business Center Solomenka · Kiev, Ukraine
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 44
87
more than 800 m high
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Burj Khalifa· Dubai, UAEBurj Khalifa· Dubai, UAE
88
Analyses with Finite-Element-Method at Institute and Laboratory of Geotechnics,
Technische Universität Darmstadt (TUD)
0
10
20
30
40
0 10 20 30 40 50 60
Pile head load [MN]
Pile head movement
[cm] 4.0
3.0
2.0
1.0
10
60 MN
Result of in-situ load test presented by Bunce/Ibrahim, Hyder Consulting:
max. load: 60 MN
max. movement: 2.2 cm
2.6 cm
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Burj Khalifa· Dubai, UAEBurj Khalifa· Dubai, UAE
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 45
89
Measured settlements
(Ibrahim, Hyder Consulting): s  5.0 cm
Pressure under raft: 0  2,200 kN/m2
Equivalent base geometry: A  3,600 m2
b  60 m
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Burj Khalifa· Dubai, UAEBurj Khalifa· Dubai, UAE
90
Young´s modulus from soil report for
weak sandstone/siltstone:
E = 78 MN/m2
Load test:
- max. 32 MN
- max. settlement of pile head: 0.7 cm
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Business Bay District · Dubai, UAEBusiness Bay District · Dubai, UAE
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 46
91
Young´s modulus from back-analysis for
weak sandstone/siltstone:
E = 5,500 MN/m2
Business Bay District · Dubai, UAEBusiness Bay District · Dubai, UAE
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
92
E = 31,000 MN/m2
A = 1.3 m2
F = 32 MN
s = 0.7 cm
used pile length ≈ 18 m
F L
2s
E A



 


s E A
L
0.5 F
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Business Bay District · Dubai, UAEBusiness Bay District · Dubai, UAE
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 47
93
full length
of test pile:
40 m
used length
of test pile:
18 m
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Business Bay District · Dubai, UAEBusiness Bay District · Dubai, UAE
94
Skin friction pile
Base pressure
Foundations
Shallow Foundations Pile Foundations
Combined Pile-Raft
Foundation (CPRF)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Foundation systemsFoundation systems
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 48
95
Messeturm
MAINTOWER
Commerzbank
ECB
West East
Es(z) = 15 - 50 MN/m2
Es(z) > 250 MN/m2
z
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Subsoil in Frankfurt am Main, GermanySubsoil in Frankfurt am Main, Germany
96
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
AfE-Building · Frankfurt am Main, GermanyAfE-Building · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 49
97
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
AfE-Building · Frankfurt am Main, GermanyAfE-Building · Frankfurt am Main, Germany
98
Construction time: 1973 - 1976
Height: 162 m
Foundation: raft foundation
max. settlements: 34 cm (!!)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Marriott-Hotel · Frankfurt am Main, GermanyMarriott-Hotel · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 50
99
Retaining wall
Joint
Main core
Core 4 Core 2
Core 3
Core 2
Main core
Core 4
Compensation of the differential settlements
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Marriott-Hotel · Frankfurt am Main, GermanyMarriott-Hotel · Frankfurt am Main, Germany
100
Stiff concrete
cells (hotel area)
Flexible steel
construction
(office area)
Hinged
connections
Jacks
Jacks
Compensation of the differential settlements
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Marriott-Hotel · Frankfurt am Main, GermanyMarriott-Hotel · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 51
101
Foundation:
raft foundation
Height:
155 m
Settlements:
min. 10 cm
max. 22 cm
Δ 12 cm
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Deutsche Bank · Frankfurt am Main, GermanyDeutsche Bank · Frankfurt am Main, Germany
102
Measured settlement isolines
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Deutsche Bank · Frankfurt am Main, GermanyDeutsche Bank · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 52
103
Compensation system in the joint between high-rise building and
the adjacent building
high-rise building
adjacent building
jacks
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Deutsche Bank · Frankfurt am Main, GermanyDeutsche Bank · Frankfurt am Main, Germany
104
geometry = “banana“
deflection ~ 6 cm
at twintowers of Deutschen Bank umax
Reaction to the tilting of a structure:
 construction above the lot point
using laser measurements
b
s
H
n
u








1
2
1
max
with n: number of storeys
H: height of building [m]
Δs: differential settlement [m]
b: width of foundation raft [m]
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Deutsche Bank · Frankfurt am Main, GermanyDeutsche Bank · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 53
105
Construction time: 1975 - 1978
max. settlements: 20 cm
Bohrpfahlwand Baugruben-
sicherung
Pressure cushion
h = 0.4 m
Bored pile wall
Retaining wall
Raft thickness: 3.0 – 4.0 m
~ 7.0 m
~ 5.0 m
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Old Dresdener Bank · Frankfurt am Main, GermanyOld Dresdener Bank · Frankfurt am Main, Germany
106EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
QUESTIONS AND ANSWERS
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 54
107EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Lunch break / 13:30 - 14:30Lunch break / 13:30 - 14:30
Training seminar / Apmācību seminārs
Pile - Raft Foundation Design Procedures as a United
Foundation Structure
Pāļu un plātnes pamatu kopdarbība vienotā pamatu
konstrukcijā
Prof. Dr.- Ing. Rolf Katzenbach (Germany)
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 55
109
• Piles have to be set directly under the load of the superstructure. The centre of the
pile group should be under the centre of the loads.
• Few long piles are better than many short piles.
• The length of the piles has to be adapted to the loads. At the edge and the corners
of the raft shorter piles and in the inner part of the raft longer piles are
recommended.
• By applying pile centre distances of e/D ≥ 4.5 the piles of a CPRF are used in a very
cost-effective way.
• Optimum of the CPRF-coefficient: αCPRF = 0.5 … 0.7
, ,
1
,
( )
( )
m
pile k j
j
CPRF
tot k
R s
R s
 


CPRF coefficient:
Recommendations for the design of a CPRFRecommendations for the design of a CPRF
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
110
Construction Period:
2001 - 2003
Foundation: CPRF
Height: 120 m
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
City Tower · Offenbach am Main, GermanyCity Tower · Offenbach am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 56
111
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
City Tower · Offenbach am Main, GermanyCity Tower · Offenbach am Main, Germany
112
Accomplished: CPRF of 36 piles (laverage = 30 m)
Costs of pile production:
36 piles of  30 m at 600 €/m  0.6 Mio. €
Pile foundation: 113 piles (l = 30 m)
Costs of pile production:
113 piles of 30 m at 600 €/m  2.0 Mio. €
Savings in costs of
pile production: 1.4 Mio. €
CO2 reduction: 1,900 t
Comparison of costs for the piles
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
City Tower · Offenbach am Main, GermanyCity Tower · Offenbach am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 57
113
Service load
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Skyper · Frankfurt am Main, GermanySkyper · Frankfurt am Main, Germany
114
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Skyper · Frankfurt am Main, GermanySkyper · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 58
115
Accomplished: CPRF of 46 piles (laverage = 35 m)
Costs of pile production:
46 piles of 35 m at 600 €/m  1.0 Mio. €
Pile foundation: 320 piles (l = 30 m)
Costs of pile production:
320 piles of 30 m at 600 €/m  5.8 Mio. €
Savings in costs of
pile production: 4.8 Mio. €
CO2 reduction: 2,650 t
Comparison of costs for the piles
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Skyper · Frankfurt am Main, GermanySkyper · Frankfurt am Main, Germany
116
Accomplished: CPRF of 57 piles (laverage = 40 m)
Costs of pile production:
57 piles of 40 m at 600 €/m  1.4 Mio. €
Pile foundation: 246 piles (l = 30 m)
Costs of pile production:
246 piles of 30 m at 600 €/m  4.4 Mio. €
Savings in costs of
pile production: 3.0 Mio. €
CO2 reduction: 2,250 t
Comparison of costs for the piles
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Opernturm · Frankfurt am Main, GermanyOpernturm · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 59
117
Accomplished: CPRF of 40 piles (laverage = 30 m)
Costs of pile production:
40 piles of 30 m at 600 €/m  0.7 Mio. €
Pile foundation: 180 piles (l = 30 m)
Costs of pile production:
180 piles of 30 m at 600 €/m  3.2 Mio. €
Savings in costs of
pile production: 2.5 Mio. €
CO2 reduction: 1,400 t
Comparison of costs for the piles
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Westend · Frankfurt am Main, GermanyWestend · Frankfurt am Main, Germany
118
Accomplished: CPRF of 112 piles (laverage = 30 m)
Costs of pile production:
112 piles of 30 m at 600 €/m  2.0 Mio. €
Pile foundation: 277 piles (l = 30 m)
Costs of pile production:
277 piles of 30 m at 600 €/m  5.0 Mio. €
Savings in costs of
pile production: 3.0 Mio. €
CO2 reduction: 2,200 t
Comparison of costs for the piles
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Maintower · Frankfurt am Main, GermanyMaintower · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 60
119
Height: 170 m
Construction time:2011 - 2014
High-rise building
and living tower: CPRF
Underground parking: Foundation raft with
micro piles against buoyancy
Total building load ≈ 2,000 MN
Quaternary
sand and gravel
Frankfurt Clay
Frankfurt Limestone
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Taunsturm · Frankfurt am Main, GermanyTaunsturm · Frankfurt am Main, Germany
120
Living tower:
 piles: 12
 foundation raft: 1.2 m
High-rise buildings:
 piles: 46
 foundation raft: 2.8 m
Underground parking:
 piles: 65
 foundation raft: 0.9 m
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Taunsturm · Frankfurt am Main, GermanyTaunsturm · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 61
121
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Taunsturm · Frankfurt am Main, GermanyTaunsturm · Frankfurt am Main, Germany
122
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Taunsturm · Frankfurt am Main, GermanyTaunsturm · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 62
123
Accomplished: CPRF of 46 piles (laverage = 25 m)
Costs of pile production:
46 piles of 25 m at 600 €/m  0.7 Mio. €
Pile foundation: 277 piles (l = 30 m)
Costs of pile production:
230 piles of 30 m at 600 €/m  4.1 Mio. €
Savings in costs of
pile production: 3.4 Mio. €
CO2 reduction: 2,540 t
Comparison of costs for the piles
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Taunsturm · Frankfurt am Main, GermanyTaunsturm · Frankfurt am Main, Germany
124
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
European Central Bank · Frankfurt am Main, GermanyEuropean Central Bank · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 63
125
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
European Central Bank · Frankfurt am Main, GermanyEuropean Central Bank · Frankfurt am Main, Germany
126
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
European Central Bank · Frankfurt am Main, GermanyEuropean Central Bank · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 64
127
Accomplished: CPRF of 97 piles (laverage = 30 m)
Costs of pile production:
97 piles of 30 m at 600 €/m  1.7 Mio. €
Pile foundation: 490 piles (l = 30 m)
Costs of pile production:
490 piles of 30 m at 600 €/m  8.8 Mio. €
Savings in costs of
pile production 7.1 Mio. €
CO2 reduction: 3,300 t
Comparison of costs for the piles
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
European Central Bank · Frankfurt am Main, GermanyEuropean Central Bank · Frankfurt am Main, Germany
128
Project Area
River Dnjepr
200 m
2.200 MN
Tower A
Tower B
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Mirax Plaza Tower A · Kiev, UkraineMirax Plaza Tower A · Kiev, Ukraine
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 65
129
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Mirax Plaza Tower A · Kiev, UkraineMirax Plaza Tower A · Kiev, Ukraine
130
“Pull-out Test”:
d = 0.82 m, l = 10 m
displacement
[cm]
“Compression Test”:
d = 0.82 m, l = 44 m
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Mirax Plaza Tower A · Kiev, UkraineMirax Plaza Tower A · Kiev, Ukraine
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 66
131
Foundation systems
Realised foundation
CPRF:
64 Barrettes
l = 33 m
2.8 x 0.8 m
Load tests
Foundation design
Invention of a numerical
model
Barrette foundation:
120 Barrettes
l = 40 m
2.8 m x 0.8 m
First CPRF
in Ukraine (αCPRF = 0.88)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Mirax Plaza Tower A · Kiev, UkraineMirax Plaza Tower A · Kiev, Ukraine
132
Accomplished: CPRF of 62 barretts (l = 33 m)
Costs of barrett production:
62 barretts of 33 m at 920 €/m  1.9 Mio. €
Barrett foundation: 120 barretts (l = 40 m)
Costs of barrett production:
120 barretts of 40 m at 920 €/m  4.4 Mio. €
Savings in costs of
barrett production: 2.5 Mio. €
CO2 reduction: 1,550 t
Comparison of costs of the barretts
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Mirax Plaza Tower A · Kiev, UkraineMirax Plaza Tower A · Kiev, Ukraine
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 67
133
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Federation Tower · Moscow, RussiaFederation Tower · Moscow, Russia
134
360 m
243 m
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Federation Tower · Moscow, RussiaFederation Tower · Moscow, Russia
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 68
135
Pile load tests TP 15-1 and TP15-2 with Osterberg Cells (O-Cells)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Federation Tower · Moscow, RussiaFederation Tower · Moscow, Russia
136
-3,0
-2,0
-1,0
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
0 5 10 15 20 25 30 35 40
displacement [cm]
load [MN]
upper pile
segment
lower pile
segment
Pile load tests TP 15-1 and TP15-2
with Osterberg Cells (O-Cells)
TP 15-1 TP 15-2
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Federation Tower · Moscow, RussiaFederation Tower · Moscow, Russia
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 69
137
Pile load test with Osterberg-Cells (O-Cells)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Back analysis for calibration of numerical simulations  Lagos, Nigeria
138
Numerical simulation
using Finite-Element-
Method (FEM)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Back analysis for calibration of numerical simulations  Lagos, Nigeria
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 70
139
optimised design of
the foundation
systems
Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Back analysis for calibration of numerical simulations  Lagos, Nigeria
140
Excavation (2005)
Eastern fault of
the Rhein valley
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Conference Center Darmstadtium · Darmstadt, GermanyConference Center Darmstadtium · Darmstadt, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 71
141
Eastern Rhein Valey Fault
• H-beam wall and
bored pile wall
• depth  16 m
• max. 4 layers of anchors
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Conference Center Darmstadtium · Darmstadt, GermanyConference Center Darmstadtium · Darmstadt, Germany
142
Cross section
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Conference Center Darmstadtium · Darmstadt, GermanyConference Center Darmstadtium · Darmstadt, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 72
143
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Conference Center Darmstadtium · Darmstadt, GermanyConference Center Darmstadtium · Darmstadt, Germany
144
Manual Calculation of
Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 73
145
Section A-A Section B-B
Soil conditions:
0 - 8 m: Sand, slightly gravel
Es,first = 40 MN/m²
Es,re = 60 MN/m²
γ = 19 kN/m³
γr = 20 kN/m³
8 - 54 m: Frankfurt Clay
Es,first = 30 MN/m²
Es,re = 50 MN/m²
γ = 20 kN/m³
γr = 21 kN/m³
from 54 m: Frankfurt Limestone
Es,Lst >> Es,Clay
Height: 178.80 m
Upper floors: 48
Basement floors: 3
Frankfurt Limestone
Frankfurt Clay
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Project descriptionProject description
146
Design and discuss the foundation alternatives for the given building regarding the
following tasks:
a) Calculation of the loads:
Calculate the effective characteristic construction load Fc,eff
b) Calculations for a spread foundation:
 Calculate the settlement regarding the limit depth
 Calculate the maximum building deviation max u
c) Calculations for a pile foundation:
 Determine the needed amount and length of piles
d) Calculations for the Combined Pile-Raft Foundation (CPRF):
 Calculate the needed pile length to decrease the settlement about 50 %
compared to the spread foundation
 Calculate the estimated pile-raft coefficient αCPRF
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Scope of workScope of work
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 74
147
a) Load calculation:
 Load for one floor including permanent load and traffic load: 14 kN/m²
 Specific weight for raft: gconcrete = 25 kN/m³
b) Spread foundation:
 Difference in settlement Δs caused by inhomogenous soil:
Δs = ±30 % of average settlement (given by measurements / experience)
c) Pile foundation:
 Pile diameter D = 1.5 m
 Minimum bonding depth in limestone = 3 × D
 Soil param.: Frankfurt clay:
- no skin friction assumed
Frankfurt limestone:
- characteristic maximum skin friction: qs,ult = 600 kN/m²
- characteristic maximum base resistance: qb,ult = 5000 kN/m²
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Input DataInput Data
148
Area
Upper floors
AUF = 37.95 · 21.0 + ½ · 10.4 · 1.22
+ ½ · (7.81 + 9.23) · 10.99
+ 13.01 · 37.5 - ½ · 13.01 · 1.67
+ ½ · (3.5 + 2.5) · 8.0
= 1398 m2
Basement floors
ABF = 62.95 · 61.0 - ½ · (2.0 · 26.13 + 11.96) · 1.41
= 3795 m2
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
a) Calculation of the loadsa) Calculation of the loads
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 75
149
Fc = (nUF · AUF + nBF · ABF) · (g + q)
+ ABF · hraft foundation· gconcrete
= (48 · 1398 m2 + 3· 3795 m2) · 14 kN/m2
+ 3795 m2 · 4.5 m · 25 kN/m3
= 1525784 kN = 1526 MN
u = ∆ h · gw = (17.95 m - 6 m) · 10 kN/m3
= 120 kN/m2
Fc,eff = Fc - u · ABF = 1.526 · 103 kN - 120 kN/m2 ·
3795 m2
= 1071 MN
Uplift (Groundwater)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
a) Calculation of the loadsa) Calculation of the loads
150
Skin friction pile
Base pressure
Foundations
Shallow Foundations Pile Foundations
Combined Pile-Raft
Foundation (CPRF)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
b) Calculation for the shallow foundationb) Calculation for the shallow foundation
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 76
151
Calculation of the limit depth
Fc,eff = 1071 MN
Contact pressure:
σ0 = 1526 · 103 / 3795 m2 - 120 kN/m2
= 282 kN/m2
σ‘in-situ = gr · z = (21 kN/m³ - 10 kN/m³) · z
For i-chart:
a/b = 1.05
i = 0,2 σ‘in-situ/ σ0
From i-chart:
z/b = 0.7
z = 0.7 · 60 m= 42 m
But Limestone layer begins 36 m below the
foundation (with Es,Lst >> Es,Cl):
 Limit depth at the top of the limestone
layer
 z = 54 m – 17.95 m = 36 m
i-chart
Determination of Δ σ´z under the characteristic point
of a square load area
Limit depth z
z/b = 0.7
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
b) Calculation for the shallow foundationb) Calculation for the shallow foundation
152
Calculation of the Settlements
Uplift: u = 120 kN/m2
Contact pressure:
σ0 = 1526 · 103 / 3795 m2 - 120 kN/m2
= 282 kN/m2
Soil excavation (Unloading / Reloading):
σRe = 6 · 19 + 2 · 10 + (17.95 – 8) · 11
= 243 kN/m²
Primary loading (first loading):
σfirst = 282 kN/m2 – 243 kN/m2
= 39 kN/m2
b = 3795 m2 / 62.95 m = 60 m
z = 54 m - 17.95 m = 36 m
 z/b = 0.60
a/b = 1.05
i-chart  i = 0.36
i-chart
Determination of Δ σ´z under the characteristic point
of a square load area
i = 0,36
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
b) Calculation for the shallow foundationb) Calculation for the shallow foundation
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 77
153
Settlement
i-chart
With Hooke‘s law of elasticity:
ε = σ / E and ε = Δl / l;
s = Δl = (σ · l)
E
sre = 36 m · ½ · (243 kN/m2 + 0.36 · 243 kN/m2)
50 · 103 kN/m2
= 0.118 m
sfirst = 36 m · ½ · (39 kN/m2 + 0.36 · 39 kN/m2)
30 · 103 kN/m2
= 0.032m
ssf = sre + sfirst = 0.118 m + 0.032 m = 0.150 m
= 15.0 cm
Youg‘s Modulus Clay
Es,first = 30 MN/m²
Es,re = 50 MN/m²
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
b) Calculation for the shallow foundationb) Calculation for the shallow foundation
154
Tilting
Difference in settlement ∆s caused by inhomogenous soil:
30 % of entire settlement ssf:
∆s = ± 0.3 · ssf = 4.5 cm
max u = H · 2 · Δs / b
max u = (178.8 m + 17.95) · 2 · 0.045 m / 60 m
max u = 0.30 m (!)
H
(tilting at the top of the high-rise building)
either: spread foundation ist not possible due to the
requirements regarding serviceability
or: active measures are necessary to correct tilting
during (and after) construction of the high-rise
building
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
b) Calculation for the shallow foundationb) Calculation for the shallow foundation
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 78
155
Skin friction pile
Base pressure
Foundations
Shallow Foundations Pile Foundations
Combined Pile-Raft
Foundation (CPRF)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
c) Calculation for the pile foundationc) Calculation for the pile foundation
156
Characteristic construction weight Fc,eff = 1071 MN
Design
Minimum bonding depth in limestone 3 · D: 4.5 m
Pile diameter D: 1.5 m
 Length in clay: 54 m -18 m = 36.00 m
Length in limestone: = 4.50 m
Total length of piles: = 40.50 m
 skin surface per m : As = 1,5 · π = 4.71 m2/m
base surface: Ab = 1,52 · π /4 = 1.77 m2
Rult = Rb,ult + Rs, ult = Ab · q b, ult + ∑ q s, ult · As,i
= 1,77 m2 · 5000 kN/m2 + 4.71 m2/m · 4.5 m · 600 kN/m2
= 21567 kN = 21.5 MN
Rd = Rk / γ p = 21.5 MN /1.4 = 15.4 MN
Ed = Ek · γ Q = 1071 MN · 1.35 = 1446 MN
Number of piles: n = Ed / Rd = 1446/15.4 = 94
 Total pile meter: 94 · 40.5 = 3807 m
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
c) Calculation for the pile foundationc) Calculation for the pile foundation
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 79
157
Skin friction pile
Base pressure
Foundations
Shallow Foundations Pile Foundations
Combined Pile-Raft
Foundation (CPRF)
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
d) Calculation for the CPRFd) Calculation for the CPRF
158
Designt Decision: CPRF = 0.5 50 % of the load carried by the piles
50 % of the load are carried by contact pressure
SRpile = 0.5 · 1071 MN = 535 MN
Soil parameters of Frankfurt clay: drained: j‘ = 20°, c‘ = 20 kN/m²
undrained: j‘ = 20°, cu = 100 - 150 kN/m²
Characteristic maximum skin friction: qs,ult = 75 kN/m²
Characteristic maximum base resistance: qb,ult = 750 kN/m²
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
d) Calculation for the CPRFd) Calculation for the CPRF
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 80
159
Ultimate pile capacity: Rult = Rb,ult + Rs,ult = Ab · qb,ult + qs,ult · As
Next design decision: chosen pile length: L = 30 m
chosen pile diameter: D 1.5 m
Rult = 1.77 m² · 750 kN/m² + 4.71 m²/m · 30 m · 75 kN/m² = 11925 kN
Rult = 11.9 MN
Number of piles: n = 535 MN / 11.9 MN = 45
Total pile meter: Slpile = 45 · 30 m = 1350 m
After this first pre-dimensioning of a numerical calculation with a full 3D model
(Finite Element Analysis) is necessary taking into account the position and the
amount of the loads and the pile-raft-interaction and the pile-pile-interaction, and in
order to calculate the settlements and the overall safety of the structure.
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
d) Calculation for the CPRFd) Calculation for the CPRF
160
Estimated costs for a pile (boring and conreting): 1000 USD per m
•) Costs for the Pile Foundation: 1000 USD/m · 3807 m = 3 807 000.00 USD
•) Costs of the Piles of the CPRF: 1000 USD/m · 1350 m = 1 350 000.00 USD
Saving: 2 457 000.00 USD
+ less time for pile production
+ less CO2 emission
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Comparison CRPF vs. Pile FoundationComparison CRPF vs. Pile Foundation
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 81
161
Commerzbank-Tower
Project FOUR (Photomontage)
MainTower
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Frankfurt Banking CenterFrankfurt Banking Center
162
Frankfurt Clay
Frankfurt
Limestone
Marl
Cerithien
Skyper
Japan
Center
MainTower FOUR
West
Ost
0 mNN
20 mNN
60 mNN
100 mNN
from: Quick & Colleagues
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Frankfurt Banking CenterFrankfurt Banking Center
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 82
163
Quarternary Sand and
Gravel
Frankfurt Clay
from: Quick & Colleagues
Frankfurt Limestone
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
3D Finite Element Model3D Finite Element Model
164
Core Walls
Raft
Tower 2
Piles for CPRF
Primary Piles for top-town method
Diaphragam
Wall
from: Quick & Colleagues
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
3D Finite Element Analysis Constructive elements3D Finite Element Analysis • Constructive elements
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 83
165
T1
T2
T3
T4
0 cm
1,0 cm
2,0 cm
3,0 cm
4,0 cm
5,0 cm
6,0 cm
calculated settlement
from: Quick & Colleagues
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
3D Finite Element Analysis Calculated settlement3D Finite Element Analysis • Calculated settlement
166
0,0
2,5
5,0
7,5
10,0
12,5
15,0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
G
G+Q
1,5(G+Q)
2(G+Q)
Diaphragm
wall Raft Piles Combined (=overall)
Resistence (CPRF)
Settlement
[cm]
Load [MN]
from: Quick & Colleagues
CPRF fulfills the safety requirements
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Calculated Load-Settlement-Curve Tower 1 (3D FEM)Calculated Load-Settlement-Curve Tower 1 (3D FEM)
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 84
167
Quelle: QIG
Quelle: QIG
14.03.2019
14.03.2019
Diaphragam Wall Cutter
Frankfurt Clay in the Cutter
Diaphragam Wall Cutter only
applied in the Limestonefrom: Quick & Colleagues
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Project FOURProject FOUR
168
Thermal
Energy 50%
Fuels 29%
Electric Power
21%
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Final energy consumption by energy carriersFinal energy consumption by energy carriers
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 85
169
Lighting
1%
Cooking
4%
other electrical
appl.
7%
Heating
77%
Warm water
11%
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Final energy consumption in Europe in the residential sectorFinal energy consumption in Europe in the residential sector
170
Specific heat
capacity cp [J/(kg*K)]
0
500
1000
1500
2000
0
500
1,000
1,500
2,000
Subsoil has ideal
thermal material
properties for the
storage of energy!
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Subsoil for energy storageSubsoil for energy storage
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 86
171
For heating and cooling purposes
energy can be extracted from or
stored in the subsoil by e.g.:
• Borehole heat exchangers
• Energy piles
• Groundwater wells
“shallow“
“deep“
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Geothermal use of the subsoilGeothermal use of the subsoil
172
Energy piles
and other foundation elements
Thermal function
for heating and cooling
Structural function
Heat exchanger tubes
Energy pile
Reinforcement
cage
• Heat exchanger tubes integrated in
the concrete
• Energy transfer through circulating
heat exchanger fluid
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Deep foundation elements for geothermal energy supplyDeep foundation elements for geothermal energy supply
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 87
173
Drilling
Installation of the heat
exchanger tubes at the
reinforcement cage
Pressure control of the heat
exchanger tubes
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Deep foundation elements for geothermal energy supplyDeep foundation elements for geothermal energy supply
174
Summer: solar thermal charging
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Seasonal thermal storageSeasonal thermal storage
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 88
175
Some building are consuming heating power already, others are self-sufficient
Autumn: partly discharge of the storage
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Seasonal thermal storageSeasonal thermal storage
176
Bilance: energy stored in summer is consumed;
additional need is covered by the source of geothermal energy.
Winter: energy subtraction is dominant
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Seasonal thermal storageSeasonal thermal storage
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 89
177
Conduction Convection Dispersion Temporal change
Energy sources
l soil thermal conductivity [W/(m·K)]
Dl soil coefficient of heat dispersion [W/(m·K)]
T temperature of soil [K]
v mean velocity of fluid [m/s]
energy sources [W/m³]
t time [s]
r density [kg/m³]
c specific heat capacity [J/(kg·K)]
rc volumetric heat capacity [J/(m³·K)]
n pore volume [-]
(rc)w volumetric heat capacity of the fluid ground water [J/(m³·K)]
(rc)s volumetric capacity of the solid phase [J/(m³·K)]
       l

l r  r


iw
T
div gradT - c div v T +div D gradT +Q = c
t
    r r rw s
c = n c + 1-n c
iQ
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Energy transport equationEnergy transport equation
178
A Seasonal Thermal Storage is the geothermally activated soil volume equipped with
heat exchanger elements for the storage of energy for heating and cooling.
Temperature in the
Seasonal Thermal Storage
Heat
injection
Summer
Heat
extraction
Winter
Heat
injection
Summer
heat pump or heat exchanger
building
subsoil:
energy
storage
coolingheating
Winter operation Summer operation
Time
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Seasonal thermal storageSeasonal thermal storage
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 90
179
• top-down method
• pile foundation in the
Frankfurt Limestone
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
PalaisQuartier · Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany
180
Retaining wall
• D = 1.5 m,
length up to 38 m
• 130 of 543 piles built as energy
piles (almost every second
reinforced pile)
Foundation piles
• diameter up to 1.86 m,
length up to 27 m
• 262 of 302 piles built as energy
piles
Groundwater flow-direction
NW to SE in total: 392 energy piles
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
PalaisQuartier · Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 91
181
Winter operation: 2,350 MWh/a (heating)
Summer operation: 2,410 MWh/a (cooling)
Max. capacity: 913 kW
Power output of foundation-
and retaining wall piles [kW]
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
PalaisQuartier · Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany
182
energy-fleece,
Austria
energypiles
energy-Tubbing,
Germany
EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Geothermal Energy in Traffic and TransportGeothermal Energy in Traffic and Transport
Apmācību semināru cikls
"Būvkonstrukciju kvalitatīva
projektēšana" ID Nr. EM 2019/105
05.12.2019. seminārs "Kombinēto
pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie
aprēķini/Combined Pile Raft
Foundation Geotechnical
Calculations" 92
183EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
QUESTIONS AND ANSWERS
Thank you for attention!
+371 67013100www.em.gov.lv@EM_gov_lv,@siltinam /ekonomikasministrija Brīvības iela 55, Rīga, LV-1519, Latvia pasts@em.gov.lv

More Related Content

What's hot

Bearing Capacity of Shallow Foundation SPT
Bearing Capacity of Shallow Foundation SPTBearing Capacity of Shallow Foundation SPT
Bearing Capacity of Shallow Foundation SPTLatif Hyder Wadho
 
Soil structure interaction amec presentation-final
Soil structure interaction amec presentation-finalSoil structure interaction amec presentation-final
Soil structure interaction amec presentation-finalAhmad Hallak PEng
 
Supervision of piling works, ACES, 2011, Singapore
Supervision of piling works, ACES, 2011, SingaporeSupervision of piling works, ACES, 2011, Singapore
Supervision of piling works, ACES, 2011, SingaporeTong Seng Chua
 
Design of short columns using helical reinforcement
Design of short columns using helical reinforcementDesign of short columns using helical reinforcement
Design of short columns using helical reinforcementshivam gautam
 
Session 5 design of rcc structural elements PROF YADUNANDAN
Session 5 design of rcc structural elements  PROF YADUNANDANSession 5 design of rcc structural elements  PROF YADUNANDAN
Session 5 design of rcc structural elements PROF YADUNANDANAjit Sabnis
 
Williot mohr diagram
Williot mohr diagramWilliot mohr diagram
Williot mohr diagramLogeshwaranGS
 
Design of columns axial load as per IS 456-2000
Design of columns  axial load as per IS 456-2000Design of columns  axial load as per IS 456-2000
Design of columns axial load as per IS 456-2000PraveenKumar Shanmugam
 
Ground improvement techniques
Ground improvement techniquesGround improvement techniques
Ground improvement techniquesSravan Muguda
 
Structural Design of Bridges
Structural Design of BridgesStructural Design of Bridges
Structural Design of BridgesAIT Solutions
 
Cfst columns
Cfst columns Cfst columns
Cfst columns amits2280
 
Analysis & design of T-Beam bridge
Analysis & design of T-Beam bridgeAnalysis & design of T-Beam bridge
Analysis & design of T-Beam bridgeElamathy Murugan
 
Consolidation settlement
Consolidation settlementConsolidation settlement
Consolidation settlementParth Joshi
 
DESIGN AND ANALYSIS OF G+3 RESIDENTIAL BUILDING BY S.MAHAMMAD FROM RAJIV GAND...
DESIGN AND ANALYSIS OF G+3 RESIDENTIAL BUILDING BY S.MAHAMMAD FROM RAJIV GAND...DESIGN AND ANALYSIS OF G+3 RESIDENTIAL BUILDING BY S.MAHAMMAD FROM RAJIV GAND...
DESIGN AND ANALYSIS OF G+3 RESIDENTIAL BUILDING BY S.MAHAMMAD FROM RAJIV GAND...Mahammad2251
 
problems on Staad.pro and analysis of a 5 storey building using Etabs
problems on Staad.pro and analysis of a 5 storey building using Etabsproblems on Staad.pro and analysis of a 5 storey building using Etabs
problems on Staad.pro and analysis of a 5 storey building using Etabssrinivas cnu
 

What's hot (20)

Seminar piled raft_foundation
Seminar piled raft_foundationSeminar piled raft_foundation
Seminar piled raft_foundation
 
Bearing Capacity of Shallow Foundation SPT
Bearing Capacity of Shallow Foundation SPTBearing Capacity of Shallow Foundation SPT
Bearing Capacity of Shallow Foundation SPT
 
Soil structure interaction amec presentation-final
Soil structure interaction amec presentation-finalSoil structure interaction amec presentation-final
Soil structure interaction amec presentation-final
 
Supervision of piling works, ACES, 2011, Singapore
Supervision of piling works, ACES, 2011, SingaporeSupervision of piling works, ACES, 2011, Singapore
Supervision of piling works, ACES, 2011, Singapore
 
Design of short columns using helical reinforcement
Design of short columns using helical reinforcementDesign of short columns using helical reinforcement
Design of short columns using helical reinforcement
 
Pile foundation
Pile  foundation Pile  foundation
Pile foundation
 
Session 5 design of rcc structural elements PROF YADUNANDAN
Session 5 design of rcc structural elements  PROF YADUNANDANSession 5 design of rcc structural elements  PROF YADUNANDAN
Session 5 design of rcc structural elements PROF YADUNANDAN
 
Williot mohr diagram
Williot mohr diagramWilliot mohr diagram
Williot mohr diagram
 
Design of columns axial load as per IS 456-2000
Design of columns  axial load as per IS 456-2000Design of columns  axial load as per IS 456-2000
Design of columns axial load as per IS 456-2000
 
Ground improvement techniques
Ground improvement techniquesGround improvement techniques
Ground improvement techniques
 
Structural Design of Bridges
Structural Design of BridgesStructural Design of Bridges
Structural Design of Bridges
 
Reinforced slab
Reinforced slabReinforced slab
Reinforced slab
 
Cfst columns
Cfst columns Cfst columns
Cfst columns
 
Pile Foundations
Pile FoundationsPile Foundations
Pile Foundations
 
Analysis & design of T-Beam bridge
Analysis & design of T-Beam bridgeAnalysis & design of T-Beam bridge
Analysis & design of T-Beam bridge
 
3370 2
3370 23370 2
3370 2
 
Consolidation settlement
Consolidation settlementConsolidation settlement
Consolidation settlement
 
Is 1343 2012
Is 1343 2012Is 1343 2012
Is 1343 2012
 
DESIGN AND ANALYSIS OF G+3 RESIDENTIAL BUILDING BY S.MAHAMMAD FROM RAJIV GAND...
DESIGN AND ANALYSIS OF G+3 RESIDENTIAL BUILDING BY S.MAHAMMAD FROM RAJIV GAND...DESIGN AND ANALYSIS OF G+3 RESIDENTIAL BUILDING BY S.MAHAMMAD FROM RAJIV GAND...
DESIGN AND ANALYSIS OF G+3 RESIDENTIAL BUILDING BY S.MAHAMMAD FROM RAJIV GAND...
 
problems on Staad.pro and analysis of a 5 storey building using Etabs
problems on Staad.pro and analysis of a 5 storey building using Etabsproblems on Staad.pro and analysis of a 5 storey building using Etabs
problems on Staad.pro and analysis of a 5 storey building using Etabs
 

More from Ekonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk

Atbalsta programmas daudzdzīvokļu namu energoefektivitātes ēku atjaunošanai
Atbalsta programmas daudzdzīvokļu namu energoefektivitātes ēku atjaunošanaiAtbalsta programmas daudzdzīvokļu namu energoefektivitātes ēku atjaunošanai
Atbalsta programmas daudzdzīvokļu namu energoefektivitātes ēku atjaunošanaiEkonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk
 
Aktuālais Latvijas namu pārvaldīšanas normatīvo aktu regulējuma pilnveidē
Aktuālais Latvijas namu pārvaldīšanas normatīvo aktu regulējuma pilnveidēAktuālais Latvijas namu pārvaldīšanas normatīvo aktu regulējuma pilnveidē
Aktuālais Latvijas namu pārvaldīšanas normatīvo aktu regulējuma pilnveidēEkonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk
 
BIS attīstības projekti kā nozares administratīvā procesa dzinējspēks
BIS attīstības projekti kā  nozares administratīvā  procesa dzinējspēksBIS attīstības projekti kā  nozares administratīvā  procesa dzinējspēks
BIS attīstības projekti kā nozares administratīvā procesa dzinējspēksEkonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk
 
Ar naudu un tehnoloģijām vien energoefektivitāti nesasniegt jeb cik būtisk...
Ar naudu un tehnoloģijām vien  energoefektivitāti nesasniegt  jeb  cik būtisk...Ar naudu un tehnoloģijām vien  energoefektivitāti nesasniegt  jeb  cik būtisk...
Ar naudu un tehnoloģijām vien energoefektivitāti nesasniegt jeb cik būtisk...Ekonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk
 
Veselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēna
Veselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēnaVeselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēna
Veselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēnaEkonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk
 
Mūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolās
Mūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolāsMūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolās
Mūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolāsEkonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk
 
Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...
Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...
Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...Ekonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk
 
Latvijas panākumi būvniecības digitalizācijas jomā novērtēti starptautiski
Latvijas panākumi  būvniecības digitalizācijas  jomā novērtēti starptautiskiLatvijas panākumi  būvniecības digitalizācijas  jomā novērtēti starptautiski
Latvijas panākumi būvniecības digitalizācijas jomā novērtēti starptautiskiEkonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk
 

More from Ekonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk (20)

Viltīgais ūdens, pelējums un citas nepatikšanas
Viltīgais ūdens, pelējums  un citas nepatikšanasViltīgais ūdens, pelējums  un citas nepatikšanas
Viltīgais ūdens, pelējums un citas nepatikšanas
 
Daudzdzīvokļu dzīvojamo ēku ekspluatācijas uzraudzība Rīgā
Daudzdzīvokļu dzīvojamo ēku ekspluatācijas uzraudzība RīgāDaudzdzīvokļu dzīvojamo ēku ekspluatācijas uzraudzība Rīgā
Daudzdzīvokļu dzīvojamo ēku ekspluatācijas uzraudzība Rīgā
 
Atbalsta programmas daudzdzīvokļu namu energoefektivitātes ēku atjaunošanai
Atbalsta programmas daudzdzīvokļu namu energoefektivitātes ēku atjaunošanaiAtbalsta programmas daudzdzīvokļu namu energoefektivitātes ēku atjaunošanai
Atbalsta programmas daudzdzīvokļu namu energoefektivitātes ēku atjaunošanai
 
Aktuālais Latvijas namu pārvaldīšanas normatīvo aktu regulējuma pilnveidē
Aktuālais Latvijas namu pārvaldīšanas normatīvo aktu regulējuma pilnveidēAktuālais Latvijas namu pārvaldīšanas normatīvo aktu regulējuma pilnveidē
Aktuālais Latvijas namu pārvaldīšanas normatīvo aktu regulējuma pilnveidē
 
Vides pieejamība: standarti, risinājumi un prakse
Vides pieejamība:  standarti, risinājumi  un prakseVides pieejamība:  standarti, risinājumi  un prakse
Vides pieejamība: standarti, risinājumi un prakse
 
BIS attīstības projekti kā nozares administratīvā procesa dzinējspēks
BIS attīstības projekti kā  nozares administratīvā  procesa dzinējspēksBIS attīstības projekti kā  nozares administratīvā  procesa dzinējspēks
BIS attīstības projekti kā nozares administratīvā procesa dzinējspēks
 
Ar naudu un tehnoloģijām vien energoefektivitāti nesasniegt jeb cik būtisk...
Ar naudu un tehnoloģijām vien  energoefektivitāti nesasniegt  jeb  cik būtisk...Ar naudu un tehnoloģijām vien  energoefektivitāti nesasniegt  jeb  cik būtisk...
Ar naudu un tehnoloģijām vien energoefektivitāti nesasniegt jeb cik būtisk...
 
Veselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēna
Veselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēnaVeselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēna
Veselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēna
 
Dati – ilgtspējīga mikroklimata pamatā
Dati  –  ilgtspējīga  mikroklimata  pamatāDati  –  ilgtspējīga  mikroklimata  pamatā
Dati – ilgtspējīga mikroklimata pamatā
 
Mūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolās
Mūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolāsMūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolās
Mūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolās
 
Iekštelpu mikroklimats, Liepājas pieredze
Iekštelpu mikroklimats, Liepājas pieredzeIekštelpu mikroklimats, Liepājas pieredze
Iekštelpu mikroklimats, Liepājas pieredze
 
Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...
Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...
Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...
 
Mācību vide: Dienasgaismas ietekme .
Mācību   vide:  Dienasgaismas  ietekme .Mācību   vide:  Dienasgaismas  ietekme .
Mācību vide: Dienasgaismas ietekme .
 
Izglītības iestāžu vides kvalitātes un drošuma pētījums
Izglītības iestāžu vides kvalitātes un drošuma pētījumsIzglītības iestāžu vides kvalitātes un drošuma pētījums
Izglītības iestāžu vides kvalitātes un drošuma pētījums
 
Akustika skolās - ietekme uz skolnieku un skolotāju
Akustika skolās - ietekme uz skolnieku un skolotājuAkustika skolās - ietekme uz skolnieku un skolotāju
Akustika skolās - ietekme uz skolnieku un skolotāju
 
Latvijas panākumi būvniecības digitalizācijas jomā novērtēti starptautiski
Latvijas panākumi  būvniecības digitalizācijas  jomā novērtēti starptautiskiLatvijas panākumi  būvniecības digitalizācijas  jomā novērtēti starptautiski
Latvijas panākumi būvniecības digitalizācijas jomā novērtēti starptautiski
 
Pareizs risinājums pareizajai vietai
Pareizs  risinājums   pareizajai  vietaiPareizs  risinājums   pareizajai  vietai
Pareizs risinājums pareizajai vietai
 
Energoefektivitāte un termiskais komforts gan ziemā, gan vasarā
Energoefektivitāte un  termiskais komforts  gan ziemā, gan vasarāEnergoefektivitāte un  termiskais komforts  gan ziemā, gan vasarā
Energoefektivitāte un termiskais komforts gan ziemā, gan vasarā
 
Preiļu BJSS – augsta energoefektivitāte un jauna identitāte
Preiļu BJSS – augsta  energoefektivitāte un  jauna identitātePreiļu BJSS – augsta  energoefektivitāte un  jauna identitāte
Preiļu BJSS – augsta energoefektivitāte un jauna identitāte
 
Dzīvokļu īpašnieku kopības lēmuma pieņemšana
Dzīvokļu īpašnieku kopības lēmuma pieņemšanaDzīvokļu īpašnieku kopības lēmuma pieņemšana
Dzīvokļu īpašnieku kopības lēmuma pieņemšana
 

"COMBINED PILE RAFT FOUNDATION GEOTECHNICAL CALCULATION -Rolf Katzenbach

  • 1. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 1 Apmācību semināru cikls «Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana» ID Nr. EM 2019/105 Rīga, 2019 Training seminar / Apmācību seminārs Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini December 05, 2019, Riga Prof.Dr.-Ing. Rolf Katzenbach (Germany)
  • 2. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 2 NETWORK: LU WIFI USERNAME: wlan50 PASSWORD: buvnieciba 3EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 WIFIWIFI Introduction •Pile deformations and load bearing capacity mobilization at various deformations •Calculation methodologies 4EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Agenda / 10:00 - 11:30Agenda / 10:00 - 11:30
  • 3. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 3 5EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Coffee break / 11:30 - 12:00Coffee break / 11:30 - 12:00 •Additional issues in pile group calculations •Shallow foundations 6EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Agenda / 12:00 - 13:30Agenda / 12:00 - 13:30
  • 4. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 4 7EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Lunch break / 13:30 - 14:30Lunch break / 13:30 - 14:30 •Pile – raft foundations •Manual calculation of combined pile-raft foundation (CPRF) 8EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Agenda / 14:30 – 16:00Agenda / 14:30 – 16:00
  • 5. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 5 Training seminar / Apmācību seminārs Introduction. Pile Deformations and Load Bearing Capacity Mobilization. Calculation Methodologies. Ievads. Pāļu deformācijas un pāļu nestspējas mobilizācija pie dažādām to deformācijām. Aprēķina metodikas. Prof. Dr.- Ing. Rolf Katzenbach (Germany) 10 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach • Managing Director of the International Consulting Office Professor Katzenbach • Past Chairman of the TC 212 “Deep Foundations“ of ISSMGE • Board Member of the German Tunnel Association (STUVA) • Past Board Member of the German Geotechnical Society (DGGT) • Board Member of DFI Europe • Publicly Certified Official Expert and Independent Checking Engineering (ICE) Anastasia Bychkova, M.Sc. • Project Manager Ingenieursozietät Professor Dr.-Ing. Katzenbach GmbH Tel.: (+49) 61 51 – 130 13 10 Robert-Bosch-Straße 9 Fax: (+49) 61 51 – 130 13 20 64293 Darmstadt Mob.: (+49) 171 – 8959809 Germany E-Mail: sekretariat@katzenbach-ingenieure.de EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 About the speaker
  • 6. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 6 11 Skin friction pile Base pressure Foundations Shallow Foundations Pile Foundations Combined Pile-Raft Foundation (CPRF) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Foundation systemsFoundation systems 12 1 1 Pile-Soil-Interaction 2 Pile-Pile-Interaction 2 3 3 Raft-Soil-Interaction 4 Pile-Raft-Interaction 4 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
  • 7. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 7 13   dydxy,x,s)s(R k,raft        m 1j k,raftj,k,pilek,tot sRsRsR      sRsRsR j,k,sj,k,bj,k,pile  Total resistance of the CPRF: Pile resistance: Raft resistance: , , 1 , ( ) ( ) m pile k j j CPRF tot k R s R s     CPRF coefficient: EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF) 14 Circular Raft Single Pile “1-Pile-Raft-Model” l = 30.0 m D = 1.5 m Dslab = 12.0 m d = 1.0 m Three foundation types: EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
  • 8. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 8 15 Single pile foundation s = settlement s EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF) 16 Axial Force Settlement 5 MN 8 MN 13 MN s = settlement s Single pile foundation EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
  • 9. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 9 17 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF) 18 “1-Pile-Raft-Model” → Pile-Raft Interaction s = settlement s EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
  • 10. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 10 19 s Axial Force Settlement 4 MN 6 MN 12 MN s = settlement “1-Pile-Raft-Model” → Pile-Raft Interaction EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF) 20 “1-Pile-Raft-Model” → Pile-Raft Interaction EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)Combined Pile-Raft Foundation (CPRF)
  • 11. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 11 21 Combined Pile Raft Foundation Spread Foundation Pile Foundation Thickness of raft: d = 1.0 m Diameter of pile: D = 1.5 m Variations of pile center distance: e/D = 3.0 / 6.0 / 8.5 Variations of pile length: l/D = 10 / 20 / 30 Numerical Studies EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Basic studies on the pile-pile interactionBasic studies on the pile-pile interaction 22 d = 1.0 m D = 1.5 m e = 3 · D = 4.5 m l = 20 · D = 30 m Configuration of the model with 25 piles (e/D = 3) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Basic studies on the pile-pile interactionBasic studies on the pile-pile interaction
  • 12. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 12 23 d = 1.0 m D = 1.5 m e = 6 · D = 9 m l = 20 · D = 30 m Configuration of the model with 9 piles (e/D = 6) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Basic studies on the pile-pile interactionBasic studies on the pile-pile interaction 24 e / D = 6.0e / D = 3.0 Load settlement behaviour EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Basic studies on the pile-pile interactionBasic studies on the pile-pile interaction
  • 13. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 13 25 Pile Foundation e = 3 · D CPRF e = 3 · D Load settlement behaviour EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Basic studies on the pile-pile interactionBasic studies on the pile-pile interaction 26 Pile Foundation e = 6 · D CPRF e = 6 · D Load settlement behaviour EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Basic studies on the pile-pile interactionBasic studies on the pile-pile interaction
  • 14. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 14 27 . . . Details: www.issmge.org/tc212International CPRF-Guideline ISSMGE · Technical Committee TC 212 Deep FoundationsISSMGE · Technical Committee TC 212 Deep Foundations EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 28 Bridge pier foundation types Option 1: Spread Foundation Option 2: CPRF with 6 Piles Option 3: Pile Foundation with 12 Piles EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
  • 15. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 15 29 Soil Investigation EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types 30 Loam / Debris Rock Loam / Debris Rock Bulk mass weight g kN/m³ 20.0 22.0 g´ kN/m³ 10.0 12.0 Water content w % 14.5 - Liquid cimit wL % 30.5 - Plastic cimit wP % 18.5 - Uniaxial strength qu kN/m² 175 - 220 500 Friction angle j´ ° 25 35 Cohesion c´ kN/m² 5 100 Modulus of stiffness Es MN/m² 20 150 Soil investigation results EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
  • 16. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 16 31 Numerical model of the whole system EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types 32 Option 1: Spread foundation Option 2: CPRF with 6 piles Option 3: Pile foundation with 12 piles Numerical models of the foundation systems EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
  • 17. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 17 33 Option 1: Spread foundation EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types 34 1: Edge Pile P1 2: Corner Pile P2 Option 2: Combined Pile-Raft Foundation (CPRF) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
  • 18. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 18 35 1: Center pile P1 2: Edge pile P2 3: Edge pile P3 4: Corner pile P4 Option 3: Pile foundation EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types 36 Bending moment Pile foundation Spread foundation CPRF EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
  • 19. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 19 37 Pile foundation Spread foundation Combinded Pile-Raft Foundation (CPRF) Settlement [cm] Resistance [MN]Working Load: 30 [MN] 1.2 3.6 11.1 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types 38 Settlement Costs of pile production (Assumption: 400 EUR per meter) Spread foundation 11.1 cm - CPRF (6 Piles) 3.6 cm 36,000 EUR Pile foundation (12 Piles) 1.2 cm 120,000 EUR EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Numerical studies: Comparison between different foundation typesNumerical studies: Comparison between different foundation types
  • 20. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 20 39 → Combined Pile-Raft Foundation (CPRF) Settlements calculated for a shallow foundation: s > 40 cm z = 0 - 20 m → 75 - 80 % Messeturm · Frankfurt am Main, Germany Settlements: z s0 (z) s dz E (z)    EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Messeturm · Frankfurt am Main, GermanyMesseturm · Frankfurt am Main, Germany 40 Quaternary sand and gravel Frankfurt Clay EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Messeturm · Frankfurt am Main, GermanyMesseturm · Frankfurt am Main, Germany
  • 21. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 21 41 Quaternary sand and gravel Frankfurt Clay Settlement isolines [cm] EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Messeturm · Frankfurt am Main, GermanyMesseturm · Frankfurt am Main, Germany 42 Average pile load: 11.3 MN EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Messeturm · Frankfurt am Main, GermanyMesseturm · Frankfurt am Main, Germany
  • 22. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 22 43 Total building load: = 1,570 MN αCPRF = 0.46 Ultimate pile load: 64 x 11.3 MN = 725 MN Load transfer by raft: = 845 MN Contact pressure: 250 kN/m2 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Messeturm · Frankfurt am Main, GermanyMesseturm · Frankfurt am Main, Germany 44 Accomplished: CPRF of 64 piles (laverage = 30 m) Costs of pile production: 64 piles of 30 m at 600 €/m  1.2 Mio. € Pile foundation: 316 piles (l = 30 m) Costs of pile production: 316 piles of 30 m at 600 €/m  5.7 Mio. € Savings in costs of pile production 4.5 Mio. € CO2 reduction: 2,500 t Comparison of costs for the piles EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Messeturm · Frankfurt am Main, GermanyMesseturm · Frankfurt am Main, Germany
  • 23. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 23 45EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 QUESTIONS AND ANSWERS 46EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Coffee break / 11:30 - 12:00Coffee break / 11:30 - 12:00
  • 24. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 24 Training seminar / Apmācību seminārs Additional Issues in Pile Group Calculations. Shallow Foundation Deformations. Best Calculation Methods. Dažādas problēmas pāļu aprēķinos. Plātņu pamatu deformācijas, piemērotākās aprēķina metodikas. Prof. Dr.- Ing. Rolf Katzenbach (Germany) 48 Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
  • 25. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 25 49 Interpretation of the results of the soil investigation for the definition of the three-dimensional soil profile (interpolation of stratigraphy) BK 2BK 1 z BK 2BK 1 z BK 2BK 1 z Geometric difficulties EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Soil investigationSoil investigation 50 Physical difficulties: Natural variance of the soil mechanical parameters 0 5 10 15 20 25 30 0 10 20 30 40 50 60 Wassergehalt [%] Plastizitätsindex Ip Depth under surface [m] p w [%] water content w plasticity index Ip EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Soil investigationSoil investigation
  • 26. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 26 51 Possible situation of the stratigraphic boundaries based on punctiform soil information Kriging Method (stochastic approach) Variant 2 Variant 3 Variant 1 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Soil investigationSoil investigation 52 In-situ analysis Geotechnical investigation methods Laboratory analysis In-situ load tests EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
  • 27. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 27 53 indirect exploration probing, i.e. • dynamic probing • pressure probing geophysical measurement • seismic measurement • geoelectric measurement calibration on direct exploration! direct exploration • excavation • borehole • groundwater level • field parameter, i.e. - subsoil temperature - dissolved oxygen - pH-value in-situ analysis • grain-size distribution • shear strength  j , c • compression test  stiffness modulus ES • water permeability  permeability k • thermal analysis  l, c • chemical analysis analysis in laboratory Geotechnical investigation methods EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition 54 Allowable geometry of an investigation dith without any retaining/support structure Attention: Stability of the investigation ditch!?! Investigation ditch to detect the geometry of an existing foundation ≥ 0.60 m  1.25 m EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
  • 28. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 28 55 Drilling machine Usual core diameter d = 101 mmCore drilling EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition 56 Falling weight Sounding rod Sounding rod point Height to fall Ramming a sonde into the soil using a falling weight with a constant height to fall, counting the number of hits for a defined penetration depth  Measurement of the number of hits: N10 = numer of hits for the penetration of 10 cm into the subsoil Number of hits N10 z T S Obstacle, e.g. stones Influence of the skin friction Dynamic probing - heavy - DPH (indirect investigation method) Only in combination with direkt investigation (e.g. driven core sampler) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
  • 29. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 29 57 Cone penetration test CPT (indirect investigation method) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition 58 Depth under surface [m] Point pressure [MPa] Soil layers 0.0 Middle sand 9.0 11.5 12.0 16.5 Gravel Fine sand Clay, alternating with sand 1.2 Filling 0 10 20 30 40 50 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
  • 30. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 30 59 Geotechnical Categories (GC): define the minimum requirements on extent and quality of geotechnical investigations, analysis and supervision of the construction (EC 7-1, 2.1 (8)) • Geotechnical Category GC 1 Project with low complexity factor • Geotechnical Category GC 2 Project with medium complexity factor • Geotechnical Category GC 3 Project with high complexity factor increasing complexity factor • deep excavations • high-rise buildings • tunnels, embankment dams, etc. EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Geotechnical Categories Eurocode EC 7Geotechnical Categories Eurocode EC 7 60 Classification of the project into a Geotechnical Category GC GC 2, GC 3GC 1 Preliminary investigation Main investigationInvestigation Investigation during construction Observational method new classification if necessary new classification if necessary Development of the main investigation EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Scheme of soil investigationScheme of soil investigation
  • 31. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 31 61 Type of construction/structure Horizontal distance / adjustment (EC 7-2) Normal buildings and industries Grid space of 15 m to 40 m Extensive structures (storage site etc.) Grid space of max. 60 m Long structures (road, railway track etc.) Distance of 20 m to 200 m Special constructions (bridge, chimney etc.) 2 to 6 exploration points per foundation Long dams, embankments etc. Distance of 25 m to 75 m Long retaining structures for watertightness Distance of 25 m to 50 m In general: • difficult subsoil conditions = tight grid • steady suboil conditions = wide grid Optimised geotechnical data aquisition EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Scheme of soil investigationScheme of soil investigation 62 strip foundation za bB za 15 - 40 m za  3,0×bF and za  6 m h za za  1,5×bB 0,8×h < za < 1,2×h and za  6 m bF za bB za 20 - 200 m za   6 m Investigation depth za Investigation grid raft foundation dams Interaction between soil investigation and design (EC 7-2) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
  • 32. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 32 63 Interaction between soil investigation and ground water conditions (EC 7-2) za  0,4× h  t + 2 mza za  1,0×H + 2 m resp. t + 2 mza  za t + 5 m GW-table beneath maximum excavation za t h za t H resp.za 0,4 h za za  H + 2 m resp. t + 2 mza  za t + 5 m za t h za t H Excavation pits resp. GW-table above maximum excavation Depth of investigation za If GW-aquifer is bigger, than: EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition 64 Investigation depth za for piles, pile groups and CPRFs (EC 7) za ≥ 3 ∙ Df za ≥ 5.0 m Pile groups and CPRFs: za ≥ 1.0 ∙ bg Piles: Lpile = ? EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Optimised geotechnical data aquisitionOptimised geotechnical data aquisition
  • 33. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 33 65 Enhanced pile load tests using Osterberg Cells EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Pile load tests in-situPile load tests in-situ 66 Type of Pile Diameter [m] Depth [m] Bored Pile 1.2 11.0 - Load tests of piles with Osterberg Cells (O-Cells) – Airport Frankfurt am Main, GermanyAirport Frankfurt am Main, Germany EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
  • 34. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 34 67 - Load tests of piles with Osterberg Cells (O-Cells) – EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Airport Frankfurt am Main, GermanyAirport Frankfurt am Main, Germany 68 - Load tests of piles with Osterberg Cells (O-Cells) – EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Airport Frankfurt am Main, GermanyAirport Frankfurt am Main, Germany
  • 35. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 35 69 Pile head load [MN] Shaft Resistance Total Resistance Base Resistance Pile head movement [cm] - Load tests of piles with Osterberg Cells (O-Cells) – EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Airport Frankfurt am Main, GermanyAirport Frankfurt am Main, Germany 70 Skin friction pile Base pressure Foundations Shallow Foundations Pile Foundations Combined Pile-Raft Foundation (CPRF) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Foundation systemsFoundation systems
  • 36. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 36 71 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Influence of the stress levelInfluence of the stress level 72 M A I N Flößerbrücke 80 kN/m2 800 kN/m2 200 400 600 800 Ultimate skin friction [kN/m2] Commerzbank Frankfurt am Main, Germany Frankfurt Limestone EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Pile load tests in-situPile load tests in-situ
  • 37. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 37 73 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Frankfurt am Main, GermanyFrankfurt am Main, Germany 74 Quaternary Frankfurt Clay Frankfurt Limestone EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Commerzbank Frankfurt am Main, GermanyCommerzbank · Frankfurt am Main, Germany
  • 38. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 38 75 Construction Time: 1994 - 1997 Height: 299 m Foundation: Pile Foundation Settlement: 2.1 cm EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Commerzbank Frankfurt am Main, GermanyCommerzbank · Frankfurt am Main, Germany 76 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Commerzbank Frankfurt am Main, GermanyCommerzbank · Frankfurt am Main, Germany
  • 39. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 39 77 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Commerzbank Frankfurt am Main, GermanyCommerzbank · Frankfurt am Main, Germany 78 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 PalaisQuartier Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany
  • 40. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 40 79 100 80 60 40 20 0 -20 Load [MN] Displacement [mm] Upper Osterberg Cell Lower Osterberg Cell Top ground surface 102.02 msl Concrete 70.60 msl 59.00 msl Upper Osterberg Cell 0 5 10 15 20 25 30 D = 1.7 m 5 m Pile load tests with Osterberg Cells (O-Cells) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 PalaisQuartier Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany 80 0 5 10 15 20 25 30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 oberes Pfahlsegment Maximum skin friction qs = 830 kN/m² Upper segment 0 5 10 15 20 25 30 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 Intermediary and lower segment Load [MN] Displacement [mm] Pile load tests with Osterberg Cells (O-Cells) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 PalaisQuartier Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany
  • 41. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 41 81 0 5 10 15 20 25 30 40 20 0 -20 -40 -60 -80 Load [MN] Lower Osterberg Cell Upper Osterberg Cell Lower Osterberg Cell Top ground surface 102,02 msl Concrete 70,60 msl 59,00 msl Displacement [mm] D = 1.7 m 5 m Pile load tests with Osterberg Cells (O-Cells) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 PalaisQuartier Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany 82 0 5 10 15 20 25 30 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 mittleres Pfahlsegment unteres Pfahlsegment Last [MN] Maximum skin friction (improved) qs = 1,040 kN/m² Maximum base pressure qb = 7,000 kN/m² 0 5 10 15 20 25 30 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 Displacement [mm] Intermediary segment Lower segment Load [MN]Sum of load: 78 MN Pile load tests with Osterberg Cells (O-Cells) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 PalaisQuartier Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany
  • 42. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 42 83 Fill Silt and sand layers Silty sand Silt Clay and marl layers 140 m EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 International Business Center Solomenka · Kiev, UkraineInternational Business Center Solomenka · Kiev, Ukraine 84 Silt and sand layers: qs,k = 65 kN/m² -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Load [MN] Pile segments 2 und 3 Pile segment 1 Vertical displacement [cm] EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 International Business Center Solomenka · Kiev, UkraineInternational Business Center Solomenka · Kiev, Ukraine
  • 43. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 43 85 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Load [MN] Pile segment 3 Pile segment 1Phase B1 Phase B2 Vertical displacement [cm] Clay and marl layers: qs,k = 80 kN/m² qb,k = 3,000 kN/m2 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 International Business Center Solomenka · Kiev, UkraineInternational Business Center Solomenka · Kiev, Ukraine 86 Foundation system Classic pile foundation with piles and barrettes Load tests Foundation design 33 % higher bearing capacity Realised foundation ≈ 25 % less of piles/barrettes length International Business Center Solomenka · Kiev, UkraineInternational Business Center Solomenka · Kiev, Ukraine EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
  • 44. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 44 87 more than 800 m high EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Burj Khalifa· Dubai, UAEBurj Khalifa· Dubai, UAE 88 Analyses with Finite-Element-Method at Institute and Laboratory of Geotechnics, Technische Universität Darmstadt (TUD) 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 50 60 Pile head load [MN] Pile head movement [cm] 4.0 3.0 2.0 1.0 10 60 MN Result of in-situ load test presented by Bunce/Ibrahim, Hyder Consulting: max. load: 60 MN max. movement: 2.2 cm 2.6 cm EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Burj Khalifa· Dubai, UAEBurj Khalifa· Dubai, UAE
  • 45. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 45 89 Measured settlements (Ibrahim, Hyder Consulting): s  5.0 cm Pressure under raft: 0  2,200 kN/m2 Equivalent base geometry: A  3,600 m2 b  60 m EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Burj Khalifa· Dubai, UAEBurj Khalifa· Dubai, UAE 90 Young´s modulus from soil report for weak sandstone/siltstone: E = 78 MN/m2 Load test: - max. 32 MN - max. settlement of pile head: 0.7 cm EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Business Bay District · Dubai, UAEBusiness Bay District · Dubai, UAE
  • 46. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 46 91 Young´s modulus from back-analysis for weak sandstone/siltstone: E = 5,500 MN/m2 Business Bay District · Dubai, UAEBusiness Bay District · Dubai, UAE EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 92 E = 31,000 MN/m2 A = 1.3 m2 F = 32 MN s = 0.7 cm used pile length ≈ 18 m F L 2s E A        s E A L 0.5 F EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Business Bay District · Dubai, UAEBusiness Bay District · Dubai, UAE
  • 47. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 47 93 full length of test pile: 40 m used length of test pile: 18 m EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Business Bay District · Dubai, UAEBusiness Bay District · Dubai, UAE 94 Skin friction pile Base pressure Foundations Shallow Foundations Pile Foundations Combined Pile-Raft Foundation (CPRF) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Foundation systemsFoundation systems
  • 48. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 48 95 Messeturm MAINTOWER Commerzbank ECB West East Es(z) = 15 - 50 MN/m2 Es(z) > 250 MN/m2 z EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Subsoil in Frankfurt am Main, GermanySubsoil in Frankfurt am Main, Germany 96 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 AfE-Building · Frankfurt am Main, GermanyAfE-Building · Frankfurt am Main, Germany
  • 49. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 49 97 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 AfE-Building · Frankfurt am Main, GermanyAfE-Building · Frankfurt am Main, Germany 98 Construction time: 1973 - 1976 Height: 162 m Foundation: raft foundation max. settlements: 34 cm (!!) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Marriott-Hotel · Frankfurt am Main, GermanyMarriott-Hotel · Frankfurt am Main, Germany
  • 50. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 50 99 Retaining wall Joint Main core Core 4 Core 2 Core 3 Core 2 Main core Core 4 Compensation of the differential settlements EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Marriott-Hotel · Frankfurt am Main, GermanyMarriott-Hotel · Frankfurt am Main, Germany 100 Stiff concrete cells (hotel area) Flexible steel construction (office area) Hinged connections Jacks Jacks Compensation of the differential settlements EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Marriott-Hotel · Frankfurt am Main, GermanyMarriott-Hotel · Frankfurt am Main, Germany
  • 51. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 51 101 Foundation: raft foundation Height: 155 m Settlements: min. 10 cm max. 22 cm Δ 12 cm EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Deutsche Bank · Frankfurt am Main, GermanyDeutsche Bank · Frankfurt am Main, Germany 102 Measured settlement isolines EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Deutsche Bank · Frankfurt am Main, GermanyDeutsche Bank · Frankfurt am Main, Germany
  • 52. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 52 103 Compensation system in the joint between high-rise building and the adjacent building high-rise building adjacent building jacks EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Deutsche Bank · Frankfurt am Main, GermanyDeutsche Bank · Frankfurt am Main, Germany 104 geometry = “banana“ deflection ~ 6 cm at twintowers of Deutschen Bank umax Reaction to the tilting of a structure:  construction above the lot point using laser measurements b s H n u         1 2 1 max with n: number of storeys H: height of building [m] Δs: differential settlement [m] b: width of foundation raft [m] EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Deutsche Bank · Frankfurt am Main, GermanyDeutsche Bank · Frankfurt am Main, Germany
  • 53. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 53 105 Construction time: 1975 - 1978 max. settlements: 20 cm Bohrpfahlwand Baugruben- sicherung Pressure cushion h = 0.4 m Bored pile wall Retaining wall Raft thickness: 3.0 – 4.0 m ~ 7.0 m ~ 5.0 m EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Old Dresdener Bank · Frankfurt am Main, GermanyOld Dresdener Bank · Frankfurt am Main, Germany 106EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 QUESTIONS AND ANSWERS
  • 54. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 54 107EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Lunch break / 13:30 - 14:30Lunch break / 13:30 - 14:30 Training seminar / Apmācību seminārs Pile - Raft Foundation Design Procedures as a United Foundation Structure Pāļu un plātnes pamatu kopdarbība vienotā pamatu konstrukcijā Prof. Dr.- Ing. Rolf Katzenbach (Germany)
  • 55. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 55 109 • Piles have to be set directly under the load of the superstructure. The centre of the pile group should be under the centre of the loads. • Few long piles are better than many short piles. • The length of the piles has to be adapted to the loads. At the edge and the corners of the raft shorter piles and in the inner part of the raft longer piles are recommended. • By applying pile centre distances of e/D ≥ 4.5 the piles of a CPRF are used in a very cost-effective way. • Optimum of the CPRF-coefficient: αCPRF = 0.5 … 0.7 , , 1 , ( ) ( ) m pile k j j CPRF tot k R s R s     CPRF coefficient: Recommendations for the design of a CPRFRecommendations for the design of a CPRF EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 110 Construction Period: 2001 - 2003 Foundation: CPRF Height: 120 m EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 City Tower · Offenbach am Main, GermanyCity Tower · Offenbach am Main, Germany
  • 56. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 56 111 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 City Tower · Offenbach am Main, GermanyCity Tower · Offenbach am Main, Germany 112 Accomplished: CPRF of 36 piles (laverage = 30 m) Costs of pile production: 36 piles of  30 m at 600 €/m  0.6 Mio. € Pile foundation: 113 piles (l = 30 m) Costs of pile production: 113 piles of 30 m at 600 €/m  2.0 Mio. € Savings in costs of pile production: 1.4 Mio. € CO2 reduction: 1,900 t Comparison of costs for the piles EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 City Tower · Offenbach am Main, GermanyCity Tower · Offenbach am Main, Germany
  • 57. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 57 113 Service load EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Skyper · Frankfurt am Main, GermanySkyper · Frankfurt am Main, Germany 114 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Skyper · Frankfurt am Main, GermanySkyper · Frankfurt am Main, Germany
  • 58. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 58 115 Accomplished: CPRF of 46 piles (laverage = 35 m) Costs of pile production: 46 piles of 35 m at 600 €/m  1.0 Mio. € Pile foundation: 320 piles (l = 30 m) Costs of pile production: 320 piles of 30 m at 600 €/m  5.8 Mio. € Savings in costs of pile production: 4.8 Mio. € CO2 reduction: 2,650 t Comparison of costs for the piles EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Skyper · Frankfurt am Main, GermanySkyper · Frankfurt am Main, Germany 116 Accomplished: CPRF of 57 piles (laverage = 40 m) Costs of pile production: 57 piles of 40 m at 600 €/m  1.4 Mio. € Pile foundation: 246 piles (l = 30 m) Costs of pile production: 246 piles of 30 m at 600 €/m  4.4 Mio. € Savings in costs of pile production: 3.0 Mio. € CO2 reduction: 2,250 t Comparison of costs for the piles EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Opernturm · Frankfurt am Main, GermanyOpernturm · Frankfurt am Main, Germany
  • 59. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 59 117 Accomplished: CPRF of 40 piles (laverage = 30 m) Costs of pile production: 40 piles of 30 m at 600 €/m  0.7 Mio. € Pile foundation: 180 piles (l = 30 m) Costs of pile production: 180 piles of 30 m at 600 €/m  3.2 Mio. € Savings in costs of pile production: 2.5 Mio. € CO2 reduction: 1,400 t Comparison of costs for the piles EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Westend · Frankfurt am Main, GermanyWestend · Frankfurt am Main, Germany 118 Accomplished: CPRF of 112 piles (laverage = 30 m) Costs of pile production: 112 piles of 30 m at 600 €/m  2.0 Mio. € Pile foundation: 277 piles (l = 30 m) Costs of pile production: 277 piles of 30 m at 600 €/m  5.0 Mio. € Savings in costs of pile production: 3.0 Mio. € CO2 reduction: 2,200 t Comparison of costs for the piles EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Maintower · Frankfurt am Main, GermanyMaintower · Frankfurt am Main, Germany
  • 60. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 60 119 Height: 170 m Construction time:2011 - 2014 High-rise building and living tower: CPRF Underground parking: Foundation raft with micro piles against buoyancy Total building load ≈ 2,000 MN Quaternary sand and gravel Frankfurt Clay Frankfurt Limestone EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Taunsturm · Frankfurt am Main, GermanyTaunsturm · Frankfurt am Main, Germany 120 Living tower:  piles: 12  foundation raft: 1.2 m High-rise buildings:  piles: 46  foundation raft: 2.8 m Underground parking:  piles: 65  foundation raft: 0.9 m EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Taunsturm · Frankfurt am Main, GermanyTaunsturm · Frankfurt am Main, Germany
  • 61. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 61 121 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Taunsturm · Frankfurt am Main, GermanyTaunsturm · Frankfurt am Main, Germany 122 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Taunsturm · Frankfurt am Main, GermanyTaunsturm · Frankfurt am Main, Germany
  • 62. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 62 123 Accomplished: CPRF of 46 piles (laverage = 25 m) Costs of pile production: 46 piles of 25 m at 600 €/m  0.7 Mio. € Pile foundation: 277 piles (l = 30 m) Costs of pile production: 230 piles of 30 m at 600 €/m  4.1 Mio. € Savings in costs of pile production: 3.4 Mio. € CO2 reduction: 2,540 t Comparison of costs for the piles EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Taunsturm · Frankfurt am Main, GermanyTaunsturm · Frankfurt am Main, Germany 124 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 European Central Bank · Frankfurt am Main, GermanyEuropean Central Bank · Frankfurt am Main, Germany
  • 63. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 63 125 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 European Central Bank · Frankfurt am Main, GermanyEuropean Central Bank · Frankfurt am Main, Germany 126 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 European Central Bank · Frankfurt am Main, GermanyEuropean Central Bank · Frankfurt am Main, Germany
  • 64. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 64 127 Accomplished: CPRF of 97 piles (laverage = 30 m) Costs of pile production: 97 piles of 30 m at 600 €/m  1.7 Mio. € Pile foundation: 490 piles (l = 30 m) Costs of pile production: 490 piles of 30 m at 600 €/m  8.8 Mio. € Savings in costs of pile production 7.1 Mio. € CO2 reduction: 3,300 t Comparison of costs for the piles EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 European Central Bank · Frankfurt am Main, GermanyEuropean Central Bank · Frankfurt am Main, Germany 128 Project Area River Dnjepr 200 m 2.200 MN Tower A Tower B EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Mirax Plaza Tower A · Kiev, UkraineMirax Plaza Tower A · Kiev, Ukraine
  • 65. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 65 129 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Mirax Plaza Tower A · Kiev, UkraineMirax Plaza Tower A · Kiev, Ukraine 130 “Pull-out Test”: d = 0.82 m, l = 10 m displacement [cm] “Compression Test”: d = 0.82 m, l = 44 m EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Mirax Plaza Tower A · Kiev, UkraineMirax Plaza Tower A · Kiev, Ukraine
  • 66. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 66 131 Foundation systems Realised foundation CPRF: 64 Barrettes l = 33 m 2.8 x 0.8 m Load tests Foundation design Invention of a numerical model Barrette foundation: 120 Barrettes l = 40 m 2.8 m x 0.8 m First CPRF in Ukraine (αCPRF = 0.88) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Mirax Plaza Tower A · Kiev, UkraineMirax Plaza Tower A · Kiev, Ukraine 132 Accomplished: CPRF of 62 barretts (l = 33 m) Costs of barrett production: 62 barretts of 33 m at 920 €/m  1.9 Mio. € Barrett foundation: 120 barretts (l = 40 m) Costs of barrett production: 120 barretts of 40 m at 920 €/m  4.4 Mio. € Savings in costs of barrett production: 2.5 Mio. € CO2 reduction: 1,550 t Comparison of costs of the barretts EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Mirax Plaza Tower A · Kiev, UkraineMirax Plaza Tower A · Kiev, Ukraine
  • 67. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 67 133 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Federation Tower · Moscow, RussiaFederation Tower · Moscow, Russia 134 360 m 243 m EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Federation Tower · Moscow, RussiaFederation Tower · Moscow, Russia
  • 68. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 68 135 Pile load tests TP 15-1 and TP15-2 with Osterberg Cells (O-Cells) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Federation Tower · Moscow, RussiaFederation Tower · Moscow, Russia 136 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 displacement [cm] load [MN] upper pile segment lower pile segment Pile load tests TP 15-1 and TP15-2 with Osterberg Cells (O-Cells) TP 15-1 TP 15-2 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Federation Tower · Moscow, RussiaFederation Tower · Moscow, Russia
  • 69. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 69 137 Pile load test with Osterberg-Cells (O-Cells) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Back analysis for calibration of numerical simulations  Lagos, Nigeria 138 Numerical simulation using Finite-Element- Method (FEM) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Back analysis for calibration of numerical simulations  Lagos, Nigeria
  • 70. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 70 139 optimised design of the foundation systems Combined Pile-Raft Foundation (CPRF) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Back analysis for calibration of numerical simulations  Lagos, Nigeria 140 Excavation (2005) Eastern fault of the Rhein valley EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Conference Center Darmstadtium · Darmstadt, GermanyConference Center Darmstadtium · Darmstadt, Germany
  • 71. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 71 141 Eastern Rhein Valey Fault • H-beam wall and bored pile wall • depth  16 m • max. 4 layers of anchors EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Conference Center Darmstadtium · Darmstadt, GermanyConference Center Darmstadtium · Darmstadt, Germany 142 Cross section EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Conference Center Darmstadtium · Darmstadt, GermanyConference Center Darmstadtium · Darmstadt, Germany
  • 72. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 72 143 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Conference Center Darmstadtium · Darmstadt, GermanyConference Center Darmstadtium · Darmstadt, Germany 144 Manual Calculation of Combined Pile-Raft Foundation (CPRF) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
  • 73. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 73 145 Section A-A Section B-B Soil conditions: 0 - 8 m: Sand, slightly gravel Es,first = 40 MN/m² Es,re = 60 MN/m² γ = 19 kN/m³ γr = 20 kN/m³ 8 - 54 m: Frankfurt Clay Es,first = 30 MN/m² Es,re = 50 MN/m² γ = 20 kN/m³ γr = 21 kN/m³ from 54 m: Frankfurt Limestone Es,Lst >> Es,Clay Height: 178.80 m Upper floors: 48 Basement floors: 3 Frankfurt Limestone Frankfurt Clay EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Project descriptionProject description 146 Design and discuss the foundation alternatives for the given building regarding the following tasks: a) Calculation of the loads: Calculate the effective characteristic construction load Fc,eff b) Calculations for a spread foundation:  Calculate the settlement regarding the limit depth  Calculate the maximum building deviation max u c) Calculations for a pile foundation:  Determine the needed amount and length of piles d) Calculations for the Combined Pile-Raft Foundation (CPRF):  Calculate the needed pile length to decrease the settlement about 50 % compared to the spread foundation  Calculate the estimated pile-raft coefficient αCPRF EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Scope of workScope of work
  • 74. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 74 147 a) Load calculation:  Load for one floor including permanent load and traffic load: 14 kN/m²  Specific weight for raft: gconcrete = 25 kN/m³ b) Spread foundation:  Difference in settlement Δs caused by inhomogenous soil: Δs = ±30 % of average settlement (given by measurements / experience) c) Pile foundation:  Pile diameter D = 1.5 m  Minimum bonding depth in limestone = 3 × D  Soil param.: Frankfurt clay: - no skin friction assumed Frankfurt limestone: - characteristic maximum skin friction: qs,ult = 600 kN/m² - characteristic maximum base resistance: qb,ult = 5000 kN/m² EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Input DataInput Data 148 Area Upper floors AUF = 37.95 · 21.0 + ½ · 10.4 · 1.22 + ½ · (7.81 + 9.23) · 10.99 + 13.01 · 37.5 - ½ · 13.01 · 1.67 + ½ · (3.5 + 2.5) · 8.0 = 1398 m2 Basement floors ABF = 62.95 · 61.0 - ½ · (2.0 · 26.13 + 11.96) · 1.41 = 3795 m2 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 a) Calculation of the loadsa) Calculation of the loads
  • 75. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 75 149 Fc = (nUF · AUF + nBF · ABF) · (g + q) + ABF · hraft foundation· gconcrete = (48 · 1398 m2 + 3· 3795 m2) · 14 kN/m2 + 3795 m2 · 4.5 m · 25 kN/m3 = 1525784 kN = 1526 MN u = ∆ h · gw = (17.95 m - 6 m) · 10 kN/m3 = 120 kN/m2 Fc,eff = Fc - u · ABF = 1.526 · 103 kN - 120 kN/m2 · 3795 m2 = 1071 MN Uplift (Groundwater) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 a) Calculation of the loadsa) Calculation of the loads 150 Skin friction pile Base pressure Foundations Shallow Foundations Pile Foundations Combined Pile-Raft Foundation (CPRF) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 b) Calculation for the shallow foundationb) Calculation for the shallow foundation
  • 76. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 76 151 Calculation of the limit depth Fc,eff = 1071 MN Contact pressure: σ0 = 1526 · 103 / 3795 m2 - 120 kN/m2 = 282 kN/m2 σ‘in-situ = gr · z = (21 kN/m³ - 10 kN/m³) · z For i-chart: a/b = 1.05 i = 0,2 σ‘in-situ/ σ0 From i-chart: z/b = 0.7 z = 0.7 · 60 m= 42 m But Limestone layer begins 36 m below the foundation (with Es,Lst >> Es,Cl):  Limit depth at the top of the limestone layer  z = 54 m – 17.95 m = 36 m i-chart Determination of Δ σ´z under the characteristic point of a square load area Limit depth z z/b = 0.7 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 b) Calculation for the shallow foundationb) Calculation for the shallow foundation 152 Calculation of the Settlements Uplift: u = 120 kN/m2 Contact pressure: σ0 = 1526 · 103 / 3795 m2 - 120 kN/m2 = 282 kN/m2 Soil excavation (Unloading / Reloading): σRe = 6 · 19 + 2 · 10 + (17.95 – 8) · 11 = 243 kN/m² Primary loading (first loading): σfirst = 282 kN/m2 – 243 kN/m2 = 39 kN/m2 b = 3795 m2 / 62.95 m = 60 m z = 54 m - 17.95 m = 36 m  z/b = 0.60 a/b = 1.05 i-chart  i = 0.36 i-chart Determination of Δ σ´z under the characteristic point of a square load area i = 0,36 EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 b) Calculation for the shallow foundationb) Calculation for the shallow foundation
  • 77. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 77 153 Settlement i-chart With Hooke‘s law of elasticity: ε = σ / E and ε = Δl / l; s = Δl = (σ · l) E sre = 36 m · ½ · (243 kN/m2 + 0.36 · 243 kN/m2) 50 · 103 kN/m2 = 0.118 m sfirst = 36 m · ½ · (39 kN/m2 + 0.36 · 39 kN/m2) 30 · 103 kN/m2 = 0.032m ssf = sre + sfirst = 0.118 m + 0.032 m = 0.150 m = 15.0 cm Youg‘s Modulus Clay Es,first = 30 MN/m² Es,re = 50 MN/m² EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 b) Calculation for the shallow foundationb) Calculation for the shallow foundation 154 Tilting Difference in settlement ∆s caused by inhomogenous soil: 30 % of entire settlement ssf: ∆s = ± 0.3 · ssf = 4.5 cm max u = H · 2 · Δs / b max u = (178.8 m + 17.95) · 2 · 0.045 m / 60 m max u = 0.30 m (!) H (tilting at the top of the high-rise building) either: spread foundation ist not possible due to the requirements regarding serviceability or: active measures are necessary to correct tilting during (and after) construction of the high-rise building EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 b) Calculation for the shallow foundationb) Calculation for the shallow foundation
  • 78. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 78 155 Skin friction pile Base pressure Foundations Shallow Foundations Pile Foundations Combined Pile-Raft Foundation (CPRF) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 c) Calculation for the pile foundationc) Calculation for the pile foundation 156 Characteristic construction weight Fc,eff = 1071 MN Design Minimum bonding depth in limestone 3 · D: 4.5 m Pile diameter D: 1.5 m  Length in clay: 54 m -18 m = 36.00 m Length in limestone: = 4.50 m Total length of piles: = 40.50 m  skin surface per m : As = 1,5 · π = 4.71 m2/m base surface: Ab = 1,52 · π /4 = 1.77 m2 Rult = Rb,ult + Rs, ult = Ab · q b, ult + ∑ q s, ult · As,i = 1,77 m2 · 5000 kN/m2 + 4.71 m2/m · 4.5 m · 600 kN/m2 = 21567 kN = 21.5 MN Rd = Rk / γ p = 21.5 MN /1.4 = 15.4 MN Ed = Ek · γ Q = 1071 MN · 1.35 = 1446 MN Number of piles: n = Ed / Rd = 1446/15.4 = 94  Total pile meter: 94 · 40.5 = 3807 m EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 c) Calculation for the pile foundationc) Calculation for the pile foundation
  • 79. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 79 157 Skin friction pile Base pressure Foundations Shallow Foundations Pile Foundations Combined Pile-Raft Foundation (CPRF) EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 d) Calculation for the CPRFd) Calculation for the CPRF 158 Designt Decision: CPRF = 0.5 50 % of the load carried by the piles 50 % of the load are carried by contact pressure SRpile = 0.5 · 1071 MN = 535 MN Soil parameters of Frankfurt clay: drained: j‘ = 20°, c‘ = 20 kN/m² undrained: j‘ = 20°, cu = 100 - 150 kN/m² Characteristic maximum skin friction: qs,ult = 75 kN/m² Characteristic maximum base resistance: qb,ult = 750 kN/m² EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 d) Calculation for the CPRFd) Calculation for the CPRF
  • 80. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 80 159 Ultimate pile capacity: Rult = Rb,ult + Rs,ult = Ab · qb,ult + qs,ult · As Next design decision: chosen pile length: L = 30 m chosen pile diameter: D 1.5 m Rult = 1.77 m² · 750 kN/m² + 4.71 m²/m · 30 m · 75 kN/m² = 11925 kN Rult = 11.9 MN Number of piles: n = 535 MN / 11.9 MN = 45 Total pile meter: Slpile = 45 · 30 m = 1350 m After this first pre-dimensioning of a numerical calculation with a full 3D model (Finite Element Analysis) is necessary taking into account the position and the amount of the loads and the pile-raft-interaction and the pile-pile-interaction, and in order to calculate the settlements and the overall safety of the structure. EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 d) Calculation for the CPRFd) Calculation for the CPRF 160 Estimated costs for a pile (boring and conreting): 1000 USD per m •) Costs for the Pile Foundation: 1000 USD/m · 3807 m = 3 807 000.00 USD •) Costs of the Piles of the CPRF: 1000 USD/m · 1350 m = 1 350 000.00 USD Saving: 2 457 000.00 USD + less time for pile production + less CO2 emission EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Comparison CRPF vs. Pile FoundationComparison CRPF vs. Pile Foundation
  • 81. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 81 161 Commerzbank-Tower Project FOUR (Photomontage) MainTower EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Frankfurt Banking CenterFrankfurt Banking Center 162 Frankfurt Clay Frankfurt Limestone Marl Cerithien Skyper Japan Center MainTower FOUR West Ost 0 mNN 20 mNN 60 mNN 100 mNN from: Quick & Colleagues EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Frankfurt Banking CenterFrankfurt Banking Center
  • 82. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 82 163 Quarternary Sand and Gravel Frankfurt Clay from: Quick & Colleagues Frankfurt Limestone EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 3D Finite Element Model3D Finite Element Model 164 Core Walls Raft Tower 2 Piles for CPRF Primary Piles for top-town method Diaphragam Wall from: Quick & Colleagues EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 3D Finite Element Analysis Constructive elements3D Finite Element Analysis • Constructive elements
  • 83. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 83 165 T1 T2 T3 T4 0 cm 1,0 cm 2,0 cm 3,0 cm 4,0 cm 5,0 cm 6,0 cm calculated settlement from: Quick & Colleagues EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 3D Finite Element Analysis Calculated settlement3D Finite Element Analysis • Calculated settlement 166 0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 G G+Q 1,5(G+Q) 2(G+Q) Diaphragm wall Raft Piles Combined (=overall) Resistence (CPRF) Settlement [cm] Load [MN] from: Quick & Colleagues CPRF fulfills the safety requirements EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Calculated Load-Settlement-Curve Tower 1 (3D FEM)Calculated Load-Settlement-Curve Tower 1 (3D FEM)
  • 84. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 84 167 Quelle: QIG Quelle: QIG 14.03.2019 14.03.2019 Diaphragam Wall Cutter Frankfurt Clay in the Cutter Diaphragam Wall Cutter only applied in the Limestonefrom: Quick & Colleagues EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Project FOURProject FOUR 168 Thermal Energy 50% Fuels 29% Electric Power 21% EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Final energy consumption by energy carriersFinal energy consumption by energy carriers
  • 85. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 85 169 Lighting 1% Cooking 4% other electrical appl. 7% Heating 77% Warm water 11% EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Final energy consumption in Europe in the residential sectorFinal energy consumption in Europe in the residential sector 170 Specific heat capacity cp [J/(kg*K)] 0 500 1000 1500 2000 0 500 1,000 1,500 2,000 Subsoil has ideal thermal material properties for the storage of energy! EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Subsoil for energy storageSubsoil for energy storage
  • 86. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 86 171 For heating and cooling purposes energy can be extracted from or stored in the subsoil by e.g.: • Borehole heat exchangers • Energy piles • Groundwater wells “shallow“ “deep“ EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Geothermal use of the subsoilGeothermal use of the subsoil 172 Energy piles and other foundation elements Thermal function for heating and cooling Structural function Heat exchanger tubes Energy pile Reinforcement cage • Heat exchanger tubes integrated in the concrete • Energy transfer through circulating heat exchanger fluid EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Deep foundation elements for geothermal energy supplyDeep foundation elements for geothermal energy supply
  • 87. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 87 173 Drilling Installation of the heat exchanger tubes at the reinforcement cage Pressure control of the heat exchanger tubes EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Deep foundation elements for geothermal energy supplyDeep foundation elements for geothermal energy supply 174 Summer: solar thermal charging EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Seasonal thermal storageSeasonal thermal storage
  • 88. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 88 175 Some building are consuming heating power already, others are self-sufficient Autumn: partly discharge of the storage EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Seasonal thermal storageSeasonal thermal storage 176 Bilance: energy stored in summer is consumed; additional need is covered by the source of geothermal energy. Winter: energy subtraction is dominant EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Seasonal thermal storageSeasonal thermal storage
  • 89. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 89 177 Conduction Convection Dispersion Temporal change Energy sources l soil thermal conductivity [W/(m·K)] Dl soil coefficient of heat dispersion [W/(m·K)] T temperature of soil [K] v mean velocity of fluid [m/s] energy sources [W/m³] t time [s] r density [kg/m³] c specific heat capacity [J/(kg·K)] rc volumetric heat capacity [J/(m³·K)] n pore volume [-] (rc)w volumetric heat capacity of the fluid ground water [J/(m³·K)] (rc)s volumetric capacity of the solid phase [J/(m³·K)]        l  l r  r   iw T div gradT - c div v T +div D gradT +Q = c t     r r rw s c = n c + 1-n c iQ EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Energy transport equationEnergy transport equation 178 A Seasonal Thermal Storage is the geothermally activated soil volume equipped with heat exchanger elements for the storage of energy for heating and cooling. Temperature in the Seasonal Thermal Storage Heat injection Summer Heat extraction Winter Heat injection Summer heat pump or heat exchanger building subsoil: energy storage coolingheating Winter operation Summer operation Time EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Seasonal thermal storageSeasonal thermal storage
  • 90. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 90 179 • top-down method • pile foundation in the Frankfurt Limestone EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 PalaisQuartier · Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany 180 Retaining wall • D = 1.5 m, length up to 38 m • 130 of 543 piles built as energy piles (almost every second reinforced pile) Foundation piles • diameter up to 1.86 m, length up to 27 m • 262 of 302 piles built as energy piles Groundwater flow-direction NW to SE in total: 392 energy piles EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 PalaisQuartier · Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany
  • 91. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 91 181 Winter operation: 2,350 MWh/a (heating) Summer operation: 2,410 MWh/a (cooling) Max. capacity: 913 kW Power output of foundation- and retaining wall piles [kW] EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 PalaisQuartier · Frankfurt am Main, GermanyPalaisQuartier · Frankfurt am Main, Germany 182 energy-fleece, Austria energypiles energy-Tubbing, Germany EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Geothermal Energy in Traffic and TransportGeothermal Energy in Traffic and Transport
  • 92. Apmācību semināru cikls "Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana" ID Nr. EM 2019/105 05.12.2019. seminārs "Kombinēto pāļu un seklo pamatu ģeotehniskie aprēķini/Combined Pile Raft Foundation Geotechnical Calculations" 92 183EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 QUESTIONS AND ANSWERS Thank you for attention! +371 67013100www.em.gov.lv@EM_gov_lv,@siltinam /ekonomikasministrija Brīvības iela 55, Rīga, LV-1519, Latvia pasts@em.gov.lv