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 są za pośrednictwem pali na głębsze
warstwy podłoża.

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

Dolny koniec – ostrze, podstawa, stopa; górny – głowica.
Długość – kilka – kilkanaście metrów, czasami dłuższe
(30 – 60 m i więcej).

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) normalnośrednicowe – do 60 cm,
c) wielkośrednicowe – 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 podłożu zalegają w górnych warstwach grunty nienośne (grunty

organiczne: torfy, namuły, grunty spoiste w stanie
miękkoplastycznym, 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 bezpośrednim sąsiedztwie konieczne jest wykonanie wykopów

głębokich (np. pod maszyny w hali),

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

wysokie obiekty),

g) zachodzi konieczność wzmocnienia fundamentów bezpośrednich,

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 powierzchnię. Średnice:
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

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
początkowej fazie tłoczenia betonu podciągany jest tylko świder ślimakowy, a końcówka przewodu
rdzeniowego dociskana jest do gruntu pod podstawą 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
rdzeniową świdra o większej

ś

rednicy. Stosunek jej średnicy do

ś

rednicy pala wynosi około 0,80.

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

pali gdzie wymagana jest gruba i
pewna otulina zbrojenia oraz
pewność doprowadzenia zbrojenia

do końca pali.

Nachylenie zależnie od sprzętu do
3:1. Można uzyskać dobre
dogęszczenie podłoża przy małej
ilości transportowanego gruntu na
powierzchnię.

Ś

rednice 0,4 m, 0,5 m i 0,6 m,

długości do 33 m,

Duże nośności pali.

Pale PCS LAMBDA

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
metodą
wykonywania pali z
rozszerzoną komorą
nad podstawą pala
(Expander Body). W

ś

wieżą mieszankę

betonową,
wykonaną według
technologii CFA,
zagłębia się
zbrojenie z komorą.

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, że
mobilizacja oporu pobocznicy i podstawy występuje przy różnych
wielkościach osiadań. Mobilizacja oporu podstawy wymaga
osiadania rzędu 5% do 10% średnicy pala. Jedną z metod poprawy
pracy pala głównie w sensie zmniejszenia osiadań oraz zwiększenia
nośności jest wykonanie iniekcji pod i wokół pala.

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

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

Pale wiercone z iniekcją pod podstawą i na pobocznicy

Pale stalowe wbijane z
iniekcją

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:

N – obliczeniowa nośność pala,

m – 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

p

– 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

)

(

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 wartości 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.
Należy 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 nośna 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 należy
przyjmować 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 leżących 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, między ich stropem a podstawą pala należy
zostawić 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 (sumę nośności pojedynczych pali) zwiększyć o 15%.

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

uwarstwione na przemian spoiste i niespoiste należy sprawdzić strefy
naprężeń 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

m - 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

−

≤

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

1

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 – r ≥ 3D, pale Franki – r ≥ 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:
j – 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/D, K

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

⋅

⋅

=

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 i w grupie k pali:

gdzie:

s

i

– osiadanie pala pojedynczego pod wpływem

jednostkowego obciążenia – wg wzoru jw.

Q

nj

, Q

ni

– obciążenie odpowiednio pala j 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 i oraz j – 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/D, K

A

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 należy

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.

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: k – 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 Q 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