background image

2009-02-03

1

FUNDAMENTOWANIE 1

Część 3

Pale

i fundamenty palowe

WYCIĄG Z MATERIAŁÓW

Pale – definicje

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/2

Fundamenty palowe

– odmiana fundamentów pośrednich, 

fundamenty głębokie, w których obciążenia od budowli 
przenoszone s
ą za pośrednictwem pali na głębsze 
warstwy podło
ża.

Pale – elementy podłużne o dużej smukłości l/D = 20 ÷ 50. 

Dolny koniec – ostrze, podstawa, stopa; górny – głowica. 
Długo
ść – kilka – kilkanaście metrów, czasami dłuższe 
(30 – 60 m i wi
ęcej).

Pale – podziały, rodzaje

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/3

Ze względu na długość (podział umowny) – pale:
a) krótkie – do 6 m,
b) 
średnie (normalne) – do 25 m,
c) długie – ponad 25 m,

Ze względu na wymiar poprzeczny (średnicę) (podział umowny) – pale:

a) małośrednicowe (mikropale) – do 15 ÷ 20 cm,
b) normalno
średnicowe – do 60 cm,
c) wielko
średnicowe – ponad 60 cm,

Ze względu na materiał – pale:

a) drewniane,
b) stalowe,
c) betonowe,
c) 
żelbetowe,
c) kombinowane,

Pale – podziały, rodzaje

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/4

Ze względu na sposób wykonania – pale:

a) gotowe

wbijane (drewniane, stalowe, żelbetowe prefabrykowane, kombionowane),

wwiercane (stalowe, żelbetowe);

wciskane (Mega),

b) formowane w gruncie (różne technologie),

Ze względu na pracy w gruncie:

a) zagłębione w warstwie nośnej (normalne) – obciążenie przenosi pobocznica i 

podstawa pala,

b) podparte (stojące, słupowe) – ostrze pala opiera się na gruntach wytrzymałych 

(np. skała), – obciążenie przenosi głównie podstawa pala,

c) zawieszone (wiszące) – w gruntach jednorodnych lub o niewielkich różnicach 

wytrzymałościowych – obciążenie przenosi głównie pobocznica pala,

Pale – podziały, rodzaje

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/5

Ze względu na kierunek przekazywania sił:

a) pionowe,

b) ukośne.

Na podstawie norm dotyczących pali:

a) pale przemieszczeniowe – PN-EN 12699:2002 (np. prefabrykowane pale 

wbijane, pale stalowe, pale Vibro-Fundex, Vibrex i Fundex)

b) pale wiercone – PN-EN 1536:2001

Pale – cel stosowania

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/6

Fundamenty na palach stosuje się gdy:
a) w podło
żu zalegają w górnych warstwach grunty nienośne (grunty 

organiczne: torfy, namuły, grunty spoiste w stanie 
mi
ękkoplastycznym, płynnym, 

b) w podłożu występuje wysokie ZWG a koszt odwodnienia jest duży,
c) zachodzi potrzeba zabezpieczenia budowli, skarpy lub zbocza przed 

osuwiskiem,

d) miejsce na fundamenty jest ograniczone (instalacje),
e) w bezpo
średnim sąsiedztwie konieczne jest wykonanie wykopów 

ębokich (np. pod maszyny w hali),

f) występują duże obciążenia (filary mostowe, budownictwo przemysłowe, 

wysokie obiekty),

g) zachodzi konieczność wzmocnienia fundamentów bezpośrednich,

background image

2009-02-03

2

Pale – cel stosowania

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/7

Fundamenty na palach stosuje się gdy:

h) zachodzi konieczność ograniczenia osiadań (gdy posadowienie 

bezpośrednie nie daje takiej możliwości),

i) występują zjawiska krasowe lub nierówny strop skał,

j) budowla posadawiana jest na warstwie gruntu, która może ulec 

rozmyciu,

k) fundamenty (maszyn) nie mogę oddziaływać w strefie 

przypowierzchniowej na obiekty sąsiednie,

l) wymagane jest uzyskanie zakotwień gruntowych w celu przeniesienia 

sił wyporu, obciążeń poziomych, ukośnych i sił wyrywających,

m) w budownictwie hydrotechnicznym (nabrzeża, pirsy itp.).

Alternatywą dla niektórych wymienionych przypadków jest wzmocnienie 

podłoża.

Prefabrykowane pale wbijane

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/8

Pale przemieszczeniowe,  najczęściej 

ż

elbetowe o wymiarach przekroju 

poprzecznego od 20 x 20 cm do 40 x 40 cm 

(45 x 45) co 5 cm i zróżnicowanej długości 

(6, 18 m). Pale łączone do ok. 40 m.

Wykonywane z betonu o bardzo wysokiej 

wytrzymałości i wysokiej klasy stali żebrowanej. 

Ważniejsze zalety:

– szybkość wykonania (1 palownica 200 – 350 m 

pali dziennie),

– wysokiej klasy beton (B50) zapewnia 
odpowiednią szczelność  i mrozoodporność oraz na 

czynniki  agresywne,

– „czysty” plac budowy,

– możliwość bieżącej kontroli poprzez pomiar 

wpędu, za pomocą wzorów dynamicznych, 

weryfikację zagłębienie w podłoże nośne,

– możliwość kontynuacji prac i obciążania pali 

bezpośrednio po wbiciu  w podłoże,

– praktycznie niezależność  od warunków 

pogodowych.

Pale  Vibro-Fundex, Vibrex, Fundex

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/9

Pale przemieszczeniowe, wykonywane w gruncie bez wydobywania gruntu na powierzchnięŚrednice: 
457 mm, 508 mm; 
średnice gubionej podstawy 520 do 650 mm. Długość do 25 m, nachylenie do 5:1.

Vibro-Fundex – pierwsze trzy fazy.

1. Wbicie stalowej rury młotem 

spalinowym lub hydraulicznym.

2. Wprowadzenie zbrojenia i 
wypełnienie  betonem.

3. Wyciągnięcie rury wibratorem 

powoduje zagęszczenie  betonu i 
dobry kontakt pala z podłożem.

Vibrex – dodatkowo fazy 3, 4 i 5.

3. Rurę przy jednoczesnym 

wibrowaniu podciąga się na ok. 1,5 do 

3 m. Uzupełnia się rurę całkowicie 

betonem i wbija powtórnie do 
poprzedniej głębokości, zwiększając 

podstawę i dogęszczając podłoże.

Fundex – bez drgań i wibracji – rura 
jest wkręcana i wciskana. Siła nacisku 

do 200 kN a moment obrotowy 120 –

500 kN.

Pale Franki

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/10

Pale  z rurą obsadową wbijaną

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/11

Pale wiercone
bez rury obsadowej

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/12

background image

2009-02-03

3

Pale wiercone

z rurą obsadową wwibrowywaną - wyciąganą

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/13

Pale wiercone

CFA

(Continous Flight Auger Piles) FSC

Ś

rednice od 0,4 do 1,0 m; długość do 30 m. 

Beton tłoczony pod ciśnieniem

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/14

Pale  STARSOL

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/15

Odpowiada technologii CFA z podciąganiem świdra. Po osiągnięciu wymaganej głębokości, w 
pocz
ątkowej fazie tłoczenia betonu podciągany jest tylko świder ślimakowy, a końcówka przewodu 
rdzeniowego dociskana jest do gruntu pod podstaw
ą pala, przeciwdziałając jego rozluźnieniu.

Typowe średnice od 0,4 do 1,0 m; długość do 30 m.

Pale Atlas

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/16

Ś

rednice 36/53, 41/61, 46/67, 51/72, 56/81 cm; 

moment obrotowy 400 kN, nacisk pionowy  800 kN.

Pale Omega, CG Omega

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/17

Specjalna konstrukcja świdra powoduje pełne 

przemieszczenie gruntu na boki z 

dogęszczeniem podłoża w czasie wkręcania i 

podnoszenia świdra. Zmienna średnica i 

zróżnicowany  skok świdra przyczyniają się do 

zagęszczenia podłoża i umożliwiają pokonanie 

dużych oporów (przewarstwienia  Ż czy K). 

Odwrotne ustawienie  łopatek górnej części 

ś

widra powoduje, że przy jego podnoszeniu 

(obroty w tę sama stronę co przy zagłębianiu) 

następuje wtórne rozpychanie  i dogęszczenie 

podłoża, bez przemieszczania gruntu na 

powierzchnię.

Ś

rednice od 310 do 610 mmm, max długość 

do 32 m, nachylenie  do 3:1.

Charakteryzuje się korzystna zależnością 

obciążenie - osiadanie.
Pale CG Omega – dodatkowe wtórne pogrążanie świdra w świeżym 

betonie, umożliwiające poszerzenie podstawy pala oraz pobocznicy 

na wybranej długości.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/18

W palach tych zastosowano rurę 
rdzeniow
ą świdra o większej 

ś

rednicy. Stosunek jej średnicy do 

ś

rednicy pala wynosi około 0,80. 

Łatwe wprowadzenie zbrojenia do 
wn
ętrza rury przed podaniem 
betonu. Technologia zalecana dla

pali gdzie wymagana jest gruba i 
pewna otulina zbrojenia oraz 
pewno
ść doprowadzenia zbrojenia

do końca pali.

Nachylenie zależnie od sprzętu do 
3:1. Mo
żna uzyskać dobre 
dog
ęszczenie podłoża przy małej 
ilo
ści transportowanego gruntu na 
powierzchni
ę.

Ś

rednice 0,4 m, 0,5 m i 0,6 m, 

długości do 33 m,

Duże nośności pali.

Pale PCS LAMBDA

background image

2009-02-03

4

Pale CFP

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/19

Pale CFP (Cased Flight Auger Piles) są połączeniem 

pali CFA i tradycyjnych pali wierconych. Wiertnica 

wyposażona jest w dwie niezależnie obracające się 

głowice, jedna z nich obraca świder, a druga rurę 

osłonową. Metoda wykonania polega na jednoczesnym 

wkręcaniu rury osłonowej i ciągłego świdra 

ś

limakowego. Kierunki obrotu świdra ślimakowego i 

rury osłonowej są przeciwne. Gdy formowany jest pal o 

długości większej niż całkowita długość rury 

osłonowej, zostaje ona zatrzymana, a świder 

samodzielnie osiąga projektowaną głębokość

Betonowanie przebiega podobnie jak w CFA, a zaletą 

tymczasowego rurowania jest większa pewność 

wykonania pala oraz lepsze prowadzenie zbrojenia przy 

jego wciskaniu w beton, szczególnie przy palach 

ukośnych.

Pale SOILEX

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/20

Połączenie 
klasycznej 
technologii CFA z 
metod
ą 
wykonywania pali z 
rozszerzon
ą komorą 
nad podstaw
ą pala 
(Expander Body). W 

ś

wieżą mieszankę 

betonową
wykonan
ą według 
technologii CFA, 
zagł
ębia się 
zbrojenie z komor
ą.

Następnie przez przewód iniekcyjny tłoczy się mieszankę betonową (iniekt) o ciśnieniu od 

0,5 do 3 MPa, powodując rozszerzanie się komory. Pale mają zwiększoną nośność w 

stosunku do CFA, charakteryzują się dobrą pracą od samego początku oraz umożliwiają 

pełne wykorzystanie warstwy nośnej przy niewielkim zagłębieniu.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/21

Na podstawie badań terenowych jednoznacznie stwierdzono, ż
mobilizacja oporu pobocznicy i podstawy wyst
ępuje przy różnych 
wielko
ściach osiadań. Mobilizacja oporu podstawy wymaga 
osiadania rz
ędu 5% do 10% średnicy pala. Jedną z metod poprawy 
pracy pala głównie w sensie zmniejszenia osiada
ń oraz zwiększenia 
no
śności jest wykonanie iniekcji pod i wokół pala.

Komora elastyczna z geotkaniny półprzepuszczalnej, stosowana w 
Polsce, opracowana w Katedrze Geotechniki Politechniki Gda
ńskiej 

(Bolt, Byczkowski, Gwizdała, Przewłócki, Tejchman – Patent Nr P.342724)

Pale wiercone z iniekcją pod podstawą i na pobocznicy

Pale stalowe wbijane z 
iniekcj
ą

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/22

Nośność pala pojedynczego – PN-83/B-2482, Komentarz do normy

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/23

PN-83/B-02482. Fundamenty budowlane. Nośność pali i fundamentów 

palowych.

Kosecki M.: Komentarz do normy PN-83/B-02482. Fundamenty 

budowlane. Nośność pali i fundamentów palowych.

Nośność pala pojedynczego obciążonego siłą pionową wg. stanu 

granicznego nośności.

warunek ogólny:

– obliczeniowa nośność pala,

– współczynnik korekcyjny równy 0,9 (fundament na 1 palu 0,7; na 2 palach 

0,8)

Q

r

– wartość obliczeniowa działającego wzdłuż osi pala obciążenia.

N

m

Q

r

⋅⋅⋅⋅

Nośność pala pojedynczego – PN-83/B-2482, Komentarz do normy

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/24

Obliczeniowa nośność pala

pal wciskany:

pal wyciągany:

gdzie:

q

(r)

– jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu pod podstawą pala,

t

(r)

– jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy pala

S

p

, S

s

, S

w

– współczynniki technologiczne przyjmowane wg tabl. 4 normy,

A

– pole podstawy pala przyjmowane wg p. 2.2.2 normy,

A

si 

– pole pobocznicy pala w warstwie i.

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅

+

+

+

+

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅

=

=

=

=

+

+

+

+

=

=

=

=

si

r

i

si

p

r

p

s

p

t

A

t

S

A

q

S

N

N

N

)

(

)

(

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅

=

=

=

=

si

r

i

w

i

w

A

t

S

N

)

(

background image

2009-02-03

5

Wyznaczanie q

(r) 

i t

(r)

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/25

q

q

m

r

=

γ

)

(

t

t

m

r

=

γ

)

(

0

D

D

h

h

i

c

ci

=

gdzie:
γ

m

– współczynnik materiałowy zgodnie

z PN-81/B-03020, 

γ

m

≤ 0,9

Wartości q i t w szczególnych warunkach gruntowych

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/26

W gruntach spoistych w stanie mpl o I

L

> 0,75 oraz w torfach i namułach wartości q i t (dla tarcia 

pozytywnego) należy przyjmować równe zeru. Wyjątek stanowią namuły w stanie zwartym i 
półzwartym w odniesieniu do warto
ści t.

W przypadku występowania tarcia negatywnego określa się miąższość warstwy zastępczej leżącej 

powyżej warstwy nośnej:

γ

γ

=

i

i

z

h

h

65

,

0

γ ′ – wartość char. c. obj. 

gruntu nośnego  z 
uwzgl. wyporu 
wody, 

γ

i

′ – w. char.c. obj. z 

uwzgl. wyporu wody 
w warstwie i 
zalegającej  nad 
stropem gr. 
nośnego. 

p.p.t. – pierwotny poziom 

terenu,

p.p. – poziom 

posadowienia 
(głowicy pala),

i) 1 – dla gruntów 

nośnych dających 
tarcie negatywne,

2 – dla gruntów 

nośnych poniżej 
warstwy nienośnej

Tarcie negatywne

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/27

Tarcie negatywne (ujemne) gruntu.
Nale
ży uwzględnić możliwość wystąpienia t.n. wywołanego osiadaniem gruntu 

względem trzonu pala, zmniejszającego jego całkowitą nośność.

Może ono wystąpić w następujących przypadkach:
1. Pal wprowadzony jest w warstwy no
śna przez warstwy gruntów 

nieskonsolidowanych lub luźno usypanych (np. torfy, namuły, grunty 
spoiste o I

L

> 0,75; grunty niespoiste o I

D

< 0,2 i świeże nasypy), które 

ulegają osiadaniom pod wpływem własnego ciężaru (e)

2. Przewidywane jest dodatkowe obciążenie naziomu (i) względnie odwodnienie 

gruntu zalegającego wokół pala.

W 1 przypadku we wzorze na nośność należy przyjmować ujemną wartość t(r) wg 

tabl. 3 normy.

W 2 przypadku, gdy osiadaniu mogą ulec warstwy gruntu rodzimego 

małościśliwego, wartość tarcia ujemnego w tych warstwach należ
przyjmowa
ć wg tabl. 2 dla odpowiedniego rodzaju gruntu wstawiając je ze 
znakiem ujemnym. Wsp. 
γγγγ

m

należy przyjmować 

≥ 1,1. Analogicznie w 

przypadku warstw osiadających pod wpływem odkształceń ściśliwych 
warstw le
żących niżej.

Minimalne zagłębienie pala w gruncie nośnym

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/28

co najmniej 1 m - grunty zagęszczone i zwarte,

co najmniej 2 m - grunty średnio zagęszczone, półzwarte i twardoplastyczne.

Jeżeli                                     obliczonej z

to pal taki powinien być zagłębiony co najmniej 1,5 m w warstwie dla której 

określono N

t.

Warunek ten nie dotyczy podłoża skalnego.

W gruntach uwarstwionych, na przemian niespoistych i spoistych, należy dążyć 

aby podstawa pala znajdowała się w warstwie gruntu niespoistego co 
najmniej 2,5 D

p

ponad stropem warstwy gruntu spoistego.

Jeżeli pod warstwami nośnymi gruntu znajdują się grunty dużej miąższości w 

stanie miękkoplastycznym lub grunty organiczne, których przekroczenie jest 
nieuzasadnione ekonomicznie, mi
ędzy ich stropem a podstawą pala należ
zostawi
ć warstwę o grubości co najmniej 5 D

p

. Konieczne jest wtedy 

sprawdzenie stanu granicznego użytkowania.

+

=

+

=

si

r

i

si

p

r

p

s

p

t

A

t

S

A

q

S

N

N

N

)

(

)

(

t

p

r

p

N

A

q

S

5

,

0

)

(

>

Nośność pali w grupie

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/29

(A) Nośność grupy pali równa się sumie nośności pali pojedynczych, niezależnie 

od rozstawu w następujących przypadkach :

- pale opierają się na skale,

- dolne końce pali są wprowadzone na głębokość co najmniej 1 m w zagęszczone 

grunty gruboziarniste oraz piaski grube lub grunty spoiste zwarte.

- pale wbijane są bez wpłukiwania w piaski zagęszczone lub średnio zagęszczone 

(również pale Franki, Vibro, Fundex).

(B) W przypadku wbijania pali bez wpłukiwania w piaski luźne (również pale 

Franki, Vibro, Fundex),

nośność pali w grupie równa się sumie nośności pali pojedynczych, gdy rozstaw 

między nimi                . Gdy                           można tak obliczoną nośność 
grupy pali (sum
ę nośności pojedynczych pali) zwiększyć o 15%.

(C) W przypadku zagłębiania pali w grunty spoiste (z wyjątkiem zwartych), a takż

uwarstwione na przemian spoiste i niespoiste należy sprawdzić strefy 
napr
ężeń wokół pali.

D

r

4

D

r

D

4

3

<

Nośność pali w grupie

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/30

Obl. nośność pala wciskanego

gdzie:

Q

r

- obl. siła osiowa

- wsp. korekcyjny,
T

n

- obl. obciążenie pala pojedynczego tarciem negatywnym

N

t

- obl. nośność pala wciskanego (bez uwzględnienia  tarcia negatywnego)

(

)

n

n

t

r

T

m

N

m

Q

background image

2009-02-03

6

Obliczeniowe obciążenie pala pojedynczego tarciem negatywnym 

gdzie:

t

ni

(r)

– obliczeniowa  wartość tarcie negatywnego

Nośność pali w grupie

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/31

Nośność pala wciskanego 

gdzie:

a

i a

2

– wsp. redukcyjne dla pali rurowych  otwartych, w innych  przypadkach =1,

m

1

- wsp. redukcyjny uwzględniający  pracę pala w grupie pali:

m

1

= 1 – gdy występują grunty niespoiste i są spełnione warunki A i B

m

1

wg tabl. 8 gdy nie występują warunki A i B albo występują grunty spoiste lub uwarstwione  – p. C

m

2

– współczynnik korekcyjny nośności pala pracującego w grupie pali wbijanych  w piaski luźne:

m

2

≥ 1 w przypadku pali wbijanych  oraz Franki, Vibro i Fundex,  gdy występują piaski luźne  i są spełnione 

warunki B (m

2

≤ 1,15 – ze względu na rozstaw pali wbijanych – ≥ 3D, pale Franki – ≥ 3,5D)

m

2

= 1 – w pozostałych przypadkach.

(

)

+

=

si

r

i

si

p

r

p

t

A

t

S

a

m

A

q

a

S

m

N

)

(

2

1

)

(

1

2

=

=

k

i

si

r

ni

si

n

A

t

S

T

1

)

(

Obliczeniowa nośność pala wyciąganego

Nośność pali w grupie

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/32

Jeżeli obrys grupy pali jest prostokątny wartość współczynnika m

n

:

gdzie:
– liczba pali w grupie
a i b – wg rysunku,

(

) (

)

2

2

2

r

j

b

r

a

r

m

n

+

+

=

π

=

=

n

i

si

r

i

w

i

w

A

t

S

a

m

N

1

)

(

2

1

π

σ ⋅

=

g

n

T

r

i

k

i

i

g

h

γ

σ

=

=1

II stan graniczny

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/33

warunek obliczeniowy

gdzie:

[S] – przemieszczenie wyrażające następujące wielkości:

a) osiadanie pala pojedynczego,

b) średnie osiadanie fundamentu palowego lub średnie osiadanie fundamentów budowli,

c) przechylenie budowli jako całości lub jej części,

d) odkształcenie konstrukcji:

– wygięcie (ugięcie) fundamentu lub budowli jako całości lub jej części,

– różnica osiadań fundamentu lub fundamentów budowli,

[S]

d

– odpowiednie wartości dopuszczalne, określone przez projektanta zależnie od rodzaju konstrukcji i 

warunków jej eksploatacji.

[ ] [ ]

d

S

S

II stan graniczny – osiadanie pala pojedynczego

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/34

Osiadanie pala pojedynczego w gruncie jednorodnym

gdzie:

Q

n

– obciążenie pala, działające wzdłuż jego osi,

E

0

– moduł odkształcenia gruntu,

I

w

– współczynnik wpływu osiadania.

Dla pala w warstwie jednorodnej (wpływ warstwy nieodkształcalnej 

poniżej podstawy pala):

gdzie:

I

ok

– współczynnik wpływu osiadania, zależny od h/D oraz K

A

– wg rys.

gdzie:

E

t

– moduł sprężystości trzonu pala,

R

A

– stosunek powierzchni  przekroju poprzecznego pala (np.. ścianek rury) do 

całkowitej powierzchni  przekroju poprzecznego pala; dla pali pełnych 
R

A

= 1,

R

h

– współczynnik wpływu warstwy nieodkształcalnej poniżej podstawy 

pala – wg rys.

w

n

I

E

h

Q

s

0

=

h

ok

w

R

I

I

=

A

t

A

R

E

E

K

0

=

II stan graniczny – osiadanie pala pojedynczego

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/35

Dla pala z warstwą mniej ściśliwą w poziomie podstawy pali:

gdzie:

R

b

– współczynnik wpływu warstwy mniej ściśliwej w podstawie pala zależny od h/DK

A

oraz 

E

b

/E

0

– wg rys.

E

0

– moduł odkształcenia gruntu poniżej podstawy pala.

b

ok

w

R

I

I

=

II stan graniczny – osiadanie pala pojedynczego

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/36

Osiadanie pala pojedynczego z warstwą 

nieodkształcalną (E

b

/E

0

> 1000) w podstawie 

pala

gdzie:

M

R

– współczynnik osiadania dla pala (słupowego) z 

warstwą nieodkształcalną w podstawie – wg rys.

A

t

– powierzchnia przekroju poprzecznego pala.

R

t

t

n

M

A

E

h

Q

s

=

background image

2009-02-03

7

II stan graniczny – osiadanie grupy pali

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/37

Osiadanie dowolnego pala w grupie pali:

gdzie:

s

i

– osiadanie pala pojedynczego pod wpływem 

jednostkowego obciążenia – wg wzoru jw.

Q

nj

Q

ni

– obciążenie odpowiednio pala oraz i

α

ij

0

– współczynnik oddziaływania pomiędzy palami i 

oraz j przyjmowany następująco:

Dla pali w gruncie jednorodnym:

gdzie:

α

F

0

– współczynnik oddziaływania pomiędzy palami i 

oraz j – wg rys.

(

)

i

j

Q

s

Q

s

s

ni

i

k

j

ij

nj

i

i

+

=

=

dla

1

1

0

1

α

0

0

F

α

α

=

II stan graniczny – osiadanie grupy pali

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/38

Dla pali z warstwą nieodkształcalną poniżej podstawy 

pali:

gdzie:

N

h

– współczynnik korekcyjny  uwzględniający wpływ 

położenia warstwy nieodkształcalnej – wg rys.

Dla pali z warstwą nieodkształcalną w poziomie 

podstawy pali:

gdzie:

α

E

0

– współczynnik oddziaływania

pomiędzy palami oraz – wg rys.

Dla pali z warstwą mniej ściśliwą
w poziomie podstawy pali:

gdzie:

F

E

– współczynnik redukcyjny – wg rys.

h

F

N

=

0

0

α

α

0

0

E

α

α

=

(

)

0

0

0

0

E

F

E

F

F

α

α

α

α

=

II stan graniczny – osiadanie grupy pali

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/39

Dla podstawowych przypadków osiadanie grupy pali s

G

można obliczyć ze wzoru:

gdzie:

Q

ns

– średnie obciążenie pala w grupie;  – wg rys.

n

0

– liczba pali fundamentu palowego

R

s

– współczynnik osiadania grupy pali ze sztywnym oczepem zależny od h/D, r/DK

oraz liczby pali w grupie – w tabl. – norma.

s

s

ns

G

R

s

R

Q

s

s

=

=

1

II stan graniczny – osiadanie grupy pali

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/40

Jeżeli poniżej podstaw pali zalegają warstwy gruntów o wytrzymałości 

mniejszej niż wytrzymałość warstw otaczających pal, osiadanie 

fundamentu palowego można liczyć zgodnie z PN-81/B-03020, przy 

przyjęciu zastępczego fundamentu głębokiego z poziomem 

posadowienia w poziomie podstaw pali oraz uwzględnieniem stref 

naprężeń wokół pala pod kątem α

α

α

α

Próbne obciążenia pali

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/41

Zasady ogólne:

Nośność pali przyjęta na podstawie obliczeń powinna być każdorazowo sprawdzona w 

terenie za pomocą obciążenia próbnego.

Próbnemu obciążeniu powinien być poddany, w każdej strefie o podobnym układzie gruntu 

co najmniej jeden pal, znajdujący się w najniekorzystniejszym pod względem 

gruntowym miejscu strefy. Jeżeli układ gruntów pod daną budowlą jest niezmienny, 

próbnemu obciążeniu należy poddać:

- gdy w skład fundamentów wchodzi do 100 pali – co najmniej 2 pale,

- przy więcej niż 100 palach, co najmniej 1 pal na każde rozpoczęte dalsze 100 pali.

Należy wykonać projekt próbnego obciążenia, a z realizacji dokumentację próbnego 

obciążenia

Próbne obciążenia pali

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/42

Przebieg próbnego obciążenia:

- pale wciskane:

Obciążenie pala powinno wzrastać stopniami (1/18 do 1/20) N

t

, przy czym stopni nie 

powinno być mniej niż 10. Obciążenie należy kontynuować do uzyskania granicznej 

nośności pala lub wartości siły (O

max

) podanej w projekcie próbnego obciążenia. odczyty 

osiadania należy notować co 10 min. Przed każdym powiększeniem obciążenia należ

zaczekać do zakończenia osiadania pala z obciążenia poprzedniego.

- pale wyciągane:

Poszczególne przyrosty obciążenia powinny wynosić (1/15 do 1/20) N

W

, przy czym stopni nie 

powinno być mniej niż 10. Każdy stopień obciążenia należy utrzymywać przez 10 min dla 

gruntów niespoistych i 20 min. dla gruntów spoistych.

- pale obciążone bocznie.

background image

2009-02-03

8

Próbne obciążenia pali

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/43

Interpretacja wyników
Podstawą interpretacji jest 
krzywa zależności osiadania 
pala od obciążenia oraz wykres 
pomocniczy dQ/ds f(Q).

Przez punkt odpowiadający 

wartości 50 na osi pionowej należy 

poprowadzić proste równoległe do 

stycznych  do krzywej zależności 
osiadania od obciążenia  w 

punktach odpowiadających 

poszczególnym stopniom 

obciążenia. Odcinki zawarte między 

początkiem układu i punktami 
przecięcia równoległych  z osią 

obciążeń odpowiadają wartościom 

dQ/ds w badanych punktach. Końce 

tych odcinków odłożonych  na 

prostych prostopadłych do osi 
obciążenia i przechodzących  przez 

odpowiednie punkty styczności  są 

punktami wykresu pomocniczego.

Próbne obciążenia pali

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/44

Warunek stanu granicznego nośności jest spełniony gdy

0

c

r

N

k

Q

gdzie: – współczynnik korekcyjny wg normy,

N

c

0

– obciążenie, które można dopuścić na pojedynczy pal ze względu 

na stan graniczny nośności; obciążenie to jest równe lub większe od obciążenia 
wynikającego ze stanu granicznego użytkowania.

Wartość N

c

0

wyznacza się na podstawie analizy wykresu pomocniczego. Wykres tan może mieć 

jeden lub dwa odcinki prostoliniowe. Obciążeniu N

c

0

odpowiada początek pierwszego (krzywa typu 

a) lub drugiego (krzywa typu b) prostoliniowego odcinka wykresu pomocniczego.Obciążenie 

odpowiadające początkowi pierwszego odcinka prostoliniowego krzywej typu b jest obciążeniem 

N

c

1

. Przyjmuje się, że punkt przecięcia prostej opisującej ostatni prostoliniowy odcinek wykresu 

pomocniczego z osią odpowiada obciążeniu granicznemu pala N

g

. Punkt przecięcia pierwszego 

odcinka prostoliniowego wykresu pomocniczego krzywej osiadania pala typu b z osią obciążenia 

odpowiada obciążeniu N

g

1

Jeżeli podczas próbnego obciążenia nie osiągnięto granicznej nośności pala lecz uzyskany 

fragment zależności osiadania pala od obciążenia umożliwi wydzielenie na wykresie pomocniczym 

odcinka prostoliniowego należy przeprowadzić badanie rodzaju krzywej osiadania. 

Jeżeli 

to krzywa osiadania jest typu a (N

c

0

= N

c

1

)

Jeżeli

to krzywa osiadania jest typu b (N

c

0

= Q

max

)

Próbne obciążenia pali

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3/45

4

,

0

1

1

g

c

N

N

4

,

0

1

1

<

g

c

N

N