UKD 624.154:624.042
POLSKI KOMITET
NORMALIZACJI,
MIAR I JAKOŚCI
P O L S K A N O R M A
PN-83
B-02482
Fundamenty budowlane
Nośność pali i fundamentów
palowych
Zamiast:
PN-69/B-02482
Grupa katalogowa
0731
Foundations
Bearing capacity of piles and pile
foundations
Fondations
Capacité portante de pieux et des
fondations sur les pieux
Ôóíäŕěĺíňű
Íĺńóůŕ˙ ńďîńîáíîńňü ńâŕé č ńâŕčéűő
ôóíäŕěĺíňîâ
SPIS TREŚCI
1. WSTĘP
1.1. Przedmiot normy
1.2. Zakres stosowania normy
1.3. Określenia
1.4. Oznaczenia
2. OBLICZANIE NOŚNOŚCI PALI POJEDYNCZYCH OBCIĄŻONYCH SIŁĄ PIONOWĄ WEDŁUG STANU
GRANICZNEGO NOŚNOŚCI
2.1. Obciążenie obliczeniowe działające wzdłuż pala
2.2. Obliczeniowa nośność pala
3. OBLICZANIE NOŚNOŚCI GRUPY PALI OBCIĄŻONYCH SIŁĄ PIONOWĄ WEDŁUG STANU GRANICZNEGO
NOŚNOŚCI
3.1. Podstawowa zasada
3.2. Wyznaczanie nośności grupy pali wbijanych w piaski luźne
3.3. Wyznaczanie nośności grupy pali wprowadzanych w grunty spoiste
3.4. Wyznaczanie stref naprężeń w gruncie wokół pali
3.5. Obliczanie nośności pali w grupie w przypadku zachodzenia stref naprężeń
4. OBLICZANIE FUNDAMENTÓW NA PALACH WEDŁUG STANU GRANICZNEGO UŻYTKOWANIA
4.1. Zastosowanie obliczeń
4.2. Rodzaje stanów granicznych uyżtkowania
4.3. Warunek obliczeniowy
4.4. Obciążenia
4.5. Przemieszczenia [s], osiadanie i przechylenie
4.6. Określenie modułu odkształcenia gruntu
4.7. Inne metody obliczeniowe
5. OBLICZANIE NOŚNOŚCI PALI OBCIĄŻONYCH SIŁĄ POZIOMĄ
5.1. Kryterium sztywności pala
5.2. Obliczeniowy poziom terenu
5.3. Obliczenia pali sztywnych
5.4. Obliczenia pali wiotkich
5.5. Pale w grupie obciążone siłą poziomą
5.6. Przypadki szczególne
5.7. Stosowanie innych metod obliczeniowych
Strona 1
5.8. Sprawdzanie nośności pali obciążonych siłą poziomą za pomocą próbnych obciążeń w terenie
5.9. Obliczenia wytrzymałościowe pali zginanych
6. STOSOWANIE WZORÓW DYNAMICZNYCH W WYZNACZANIU NOŚNOŚCI PALI
6.1. Zasady ogólne
6.2. Kontrola nośności pali wzorami dynamicznymi
6.3. Wyznaczanie współczynnika cechowania
7. SPRAWDZENIE NOŚNOŚCI PALI FUNDAMENTOWYCH W TERENIE
7.1. Próbne obciążenia - zasady ogólne
7.2. Liczba pali do próbnych obciążeń i ich wybór
7.3. Urządzenia do sprawdzania nośności pali w terenie
7.4. Terminy przeprowadzania próbnych obciążeń
7.5. Zasady pomiaru postępu pali w czasie ich zagłębiania
7.6. Przebieg prac przygotowawczych do sprawdzenia nośności pali
7.7. Zakres dokumentacji badań nośności pali w terenie
7.8. Przebieg sprawdzania nośności pali w terenie
8. ZASADY INTERPRETACJI WYNIKÓW SPRAWDZANIA NOŚNOŚCI PALI W TERENIE
8.1. Próbne obciążenia wciskające
8.2. Próbne wyciąganie pali
8.3. Próbne boczne obciążenie pali
9.POSTANOWIENIA PRZEJŚCIOWE
ZAŁĄCZNIKI
Załącznik 1. Dziennik wbijania pali
Załącznik 2. Protokół próbnego obciążenia (wyciągania) pala
Załącznik 3. Dziennik osiadania (podnoszenia) pala
Załącznik 4. Protokół próbnego bocznego obciążenia pala
Załącznik 5. Dziennik próbnego bocznego obciążenia pala
INFORMACJE DODATKOWE
Strona 2
1. WSTĘP
1.1. Przedmiot normy. Przedmiotem normy są wymagania dotyczące wyznaczania nośności pali i fundamentów na
palach wszelkich budowli lądowych i wodnych. W podanych w normie zasadach obliczeń wprowadzono stan graniczny
nośności oraz stan graniczny użytkowania.
1.2. Zakres stosowania normy. Normę należy stosować do obliczania nośności różnych rodzajów pali o średnicy
trzonu do 1,8 m poddanych statycznym obciążeniom pionowym wciskającym i wyciągającym oraz obciążeniom
poziomym.
Wpływ obciążeń dynamicznych na pale jest uwzględniany poprzez stosowanie współczynników obciążenia, zgodnie z
odpowiednimi przepisami i normami dotyczącymi rozpatrywanych konstrukcji lub urządzeń.
Obliczenia dotyczą pali pionowych lub nachylonych do 1:1.
W normie podano również sposób obliczeń osiadania pali oraz zasady przeprowadzania próbnych obciążeń w terenie i
zasady interpretacji wyników.
Wprowadzona do normy nośność obliczeniowa pala jest wynikiem wytrzymałości gruntu, w którym pal jest pogrążony.
Obliczenie nośności pala wynikającej z wytrzymałości trzonu pala pracującego jak słup poddany obciążeniom
pionowym ściskającym lub rozciągającym względnie poziomym, należy przeprowadzić zgodnie z postanowieniami
przejściowymi.
Norma nie obejmuje zasad obliczeń fundamentów palowych traktowanych jako ustroje palowe.
Norma nie dotyczy fundamentów na terenach eksploatacji górniczej.
1.3. Określenia
1.3.1. obliczeniowa nośność pionowa pala - maksymalne obciążenie statyczne, które pal może przenieść bezpiecznie
w danych warunkach gruntowych.
1.3.2. obliczeniowa nośność boczna pala - nośność boczna pala, przy której następuje przekroczenie wytrzymałości
ośrodka gruntowego lub przekroczenie wytrzymałości trzonu pala.
1.3.3. osiadanie pala (fundamentu) - pionowe przemieszczenie pala (fundamentu) spowodowane obciążeniem
zewnętrznym działającym na pal oraz ciężarem własnym pala (fundamentu).
1.3.4. obciążenie obliczeniowe - obciążenie działające na pal, równe iloczynowi obciążenia charakterystycznego i
współczynnika obciążenia.
1.4. Oznaczenia
Duże litery łacińskie
A
p
- pole przekroju poprzecznego podstawy pala, m
2
,
A
s
- pole pobocznicy pala zagłębionego w gruncie, m
2
,
D - średnica trzonu pala lub szerokość jego boku, m,
D
p
- średnica podstawy pala, m,
D
w
- średnica wewnętrzna pala rurowego, m,
E - energia uderzenia młota, kN ⋅ m,
E
o
- moduł odkształcenia gruntu, kPa,
EJ - sztywność giętna pala, kN ⋅ m
2
,
H
n
- wartość charakterystyczna siły poziomej, kN,
H
r
- wartość obliczeniowa siły poziomej, kN,
H
f
- obliczeniowa nośność boczna gruntu, kN,
H
max
- maksymalne obciążenie poziome pala uzyskane w próbnym obciążeniu, kN,
I
D
- stopień zagęszczenia gruntu,
I
L
- stopień plastyczności gruntu,
L - długość pala lub rury obsadowej, m,
M - moment zginający w palu na poziomie terenu, kN ⋅ m,
M
max
- maksymalny moment zginający w palu,kN ⋅ m,
N
t
- obliczeniowa nośność pala wciskanego, kN,
N
p
- opór podstawy pala, kN,
N
s
- opór pobocznicy pala wciskanego, kN,
N
w
- obliczeniowa nośność pala wyciąganego, kN,
N
d
- obciążenie wciskające, które można dopuścić na pal wyznaczone wzorem dynamicznym, kN,
- obciążenie wciskające, które można dopuścić na pal wyznaczone na podstawie próbnego obciążenia, kN,
Q
r
- obciążenie obliczeniowe działające na pal przyjmowane do sprawdzenia stanu granicznego nośności, kN,
Q
max
- maksymalne obciążenie wciskające pal uzyskane w próbnym obciążeniu, kN,
- maksymalne obciążenie wyciągające pal uzyskane w próbnym obciążeniu, kN,
Q
n
- obciążenie przyjmowane do sprawdzenia stanu granicznego użytkowania, kN,
R - promień podstawy strefy naprężeń w gruncie, m,
S
p
, S
s
, S
w
- współczynniki technologiczne.
Małe litery łacińskie
a
1
, a
2
- współczynniki redukcyjne nośności podstawy i pobocznicy pali rurowych otwartych,
c - wpęd pala pod wpływem ostatniego uderzenia młota, m,
c
1
- odkształcenie sprężyste pala i gruntu pod wpływem ostatniego uderzenia młota, m,
e - sprężyste odkształcenie pala, gruntu i kołpaka na 1 m długości pala, m/m,
h - zagłębienie pala w gruncie, m,
h
c
- głębokość krytyczna, m,
h
s
- sprężyste zagłębienie pala, m,
h
z
- zagłębienie zastępcze pala, m,
h
H
- wysokość zaczepienia siły poziomej nad poziomem terenu, m,
k
x
- współczynnik podatności bocznej gruntu, kN/m
3
,
m - współczynnik korekcyjny,
p - współczynnik cechowania,
q - jednostkowa, graniczna wytrzymałość gruntu pod podstawą pala, kPa,
q
(r)
- jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu pod podstawą pala, kPa,
r - osiowy rozstaw pali w grupie, m,
[s] - symbol przemieszczeń przy obliczeniach według stanu granicznego użytkowania,
s - osiadanie pala pojedynczego, m,
s
d
- osiadanie dopuszczalne pojedynczego pala, m,
s
ś
r
- średnie osiadanie budowli, m,
- średnie osiadanie fundamentu palowego, m,
t - jednostkowa, graniczna wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy pala, kPa,
t
(r)
- jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy pala, kPa,
y
0
- przemieszczenie osi pala w poziomie terenu, m,
y
d
- dopuszczalne przemieszczenie osi pala w poziomie terenu, m,
z
max
- rzędna maksymalnego momentu zginającego w palu, m.
Małe litery greckie
Φ
u
- kąt tarcia wewnętrznego gruntu, ...°,
γ - ciężar objętościowy gruntu, kN/m
3
.
Część 2 Strona 2
2. OBLICZANIE NOŚNOŚCI PALI POJEDYNCZYCH OBCIĄŻONYCH SIŁĄ PIONOWĄ WEDŁUG STANU
GRANICZNEGO NOŚNOŚCI
2.1. Obciążenie obliczeniowe Q
r
działające wzdłuż pala. Obciążenie to działające wzdłuż osi pala, wyznaczone zgodnie
z zasadami wg
PN-82/B-02000
, powinno spełniać warunek
(1)
w którym:
N - obliczeniowa nośność pala wyznaczana wg wzoru (2) lub (3),
m - współczynnik korekcyjny, przyjmowany dla fundamentów na palach równy 0,9; w przypadku oparcia fundamentu
na 1 palu przyjmuje się m = 0,70, na 2 palach m = 0,80.
2.2. Obliczeniowa nośność pala
2.2.1. Wzory podstawowe
a) Pal wciskany
(2)
b) Pal wyciągany
(3)
w których:
q
(r)
- jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu pod podstawą pala, wyznaczana zgodnie z 2.2.2,
t
i
(r)
- jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy pala, w obrębie warstwy i, wyznaczana
zgodnie z 2.2.3,
S
p
, S
s
, S
w
- współczynniki technologiczne przyjmowane wg tabl. 4.
Dla pali betonowych lub żelbetowych, wykonanych w gruncie pod osłoną rury obsadowej jako A
p
, należy przyjmować
pole odpowiadające zewnętrznej średnicy tej rury. W przypadku pali Franki można uwzględniać poszerzenie podstawy
pali, przyjmując zamiast A
p
jako pole przekroju poprzecznego wartość 1,75A
p
dla podstawy formowanej w gruncie
niespoistym, 1,5A
p
w gruncie spoistym. W przypadku pali Vibro można przyjmować 1,10A
p
, lecz tylko dla gruntów
niespoistych. W przypadku pali z poszerzaną podstawą należy przyjmować do obliczenia pola przekroju A
p
średnicę
zastępczą równą 0,9D
r
, gdzie D
r
odpowiada średnicy poszerzonego otworu. Przy palach rurowych z otwartym dnem
należy przyjmować A
p
odpowiadające polu zewnętrznej jego średnicy, z zastosowaniem zasad obliczania nośności
tego typu pali podanych w 2.2.8. Dla profili stalowych dwuteowych (pale typu H) pole przekroju poprzecznego
odpowiadające powierzchni podstawy środnika i półek można dla gruntów niespoistych zwiększyć o 30%.
Dla pali betonowych lub żelbetowych wykonywanych w gruncie pod osłoną rury obsadowej, A
s
należy przyjmować jako
pole odpowiadające zewnętrznej średnicy tej rury. W przypadku pali wykonywanych w otworach nierurowanych do
obliczeń A
s
należy przyjmować średnicę odpowiadającą nominalnej średnicy narzędzia wiertniczego. Dla pali
wierconych udarowo w otworze nierurowanym, średnicę trzonu pala można zwiększyć o 10% w stosunku do
nominalnej średnicy narzędzia wiertniczego. Dla pali stalowych rurowych A
s
odpowiada średnicy zewnętrznej rury.
W przypadku pali wykonanych z profili stalowych (np. typu H) dla obliczenia pola pobocznicy należy przyjmować
wielobok opisany na zewnętrznych krawędziach profilu.
2.2.2. Wyznaczanie wartości q
(r)
.
2.2.2.1. Wytrzymałość obliczeniowa gruntu. Wartość jednostkowej obliczeniowej wytrzymałości gruntu pod podstawą,
q
(r)
, wyznacza się na podstawie wytrzymałości granicznej q, przyjmowanej wg tabl. 1, w zależności od rodzaju gruntu
oraz stopnia jego zagęszczenia
lub stopnia plastyczności
. Przy obliczaniu wytrzymałości obliczeniowej q
(r)
,
należy stosować zgodnie z
PN-81/B-03020
p. 3.2, współczynnik materiałowy gruntu określony jak dla I
D
lub I
L
,
γ
m
≤ 0,9.
Wytrzymałość obliczeniową gruntu q
(r)
wyznaczamy ze wzoru
(4)
Część 3 Strona 1
Dla gruntów bardzo spoistych i zwięzło spoistych (Φ
u
= 0) można przyjmować do obliczeń.
(5)
gdzie:
- wytrzymałość obliczeniowa gruntu przy ścinaniu (bez konsolidacji i odsączania wody z próbki) mierzona
"in situ"sondą krzyżakową lub określona na próbkach nienaruszonych w aparacie trójosiowego ściskania.
2.2.2.2. Zależność q
(r)
od głębokości i średnicy pala. Wytrzymałość gruntu pod podstawą pala q (tabl. 1) została
przyjęta dla głębokości krytycznej h
c
= 10,0 m i większej, mierząc od poziomu terenu oraz dla wyjściowej średnicy
podstawy D
0
= 0,4 m. Dla głębokości mniejszych niż h
c
należy wartości q wyznaczać przez interpolację liniową
przyjmując wartość zero na pierwotnym poziomie terenu (rys. 1a).
W gruntach niespoistych średnio zagęszczonych i zagęszczonych należy uwzględnić wpływ średnicy podstawy pala na
q oraz na h
c
(rys. 1a i 1b). Dla pali typu Franki i Vibro, w tym przypadku należy przyjmować średnicę trzonu pala.
Tablica 1. Wartości jednostkowego granicznego oporu gruntu pod podstawą pala (q, kPa)
Nazwa gruntu
Stopień zagęszczenia
I
D
= 1,00
I
D
= 0,67
I
D
= 0,33
I
D
= 0,20
Ż
wir, pospółka
7750
5100
3000
1950
Piasek gruby i średni
5850
3600
2150
1450
Piasek drobny
4100
2700
1650
1050
Piasek pylasty
3350
2100
1150
700
Stopień plastyczności
I
L
< 0,
w = 0
I
L
= 0,
w = w
p
I
L
= 0,50
I
L
= 0,75
Ż
wir gliniasty, pospółka gliniasta
4150
2750
1650
850
Piasek gliniasty, glina piaszczysta, glina, glina
pylasta
2750
1950
850
450
Glina piaszczysta zwięzła, glina zwięzła, glina
pylasta zwięzła, ił piaszczysty, ił, ił pylasty
2800
1950
800
400
Pył piaszczysty, pył
1850
1250
500
250
Część 3 Strona 2
Rys. 1a Rys. 1b
Dla średnicy podstawy D
i
> D
0
= 0,4 m można stosować następujące zależności:
a) wytrzymałość gruntu pod podstawą pala
(6)
b) dla głębokości krytycznej h
ci
:
(7)
Dla zagłębienia h
c
< h < h
ci
wartości q
i
należy interpolować liniowo zgodnie z rys. 1a).
Dla średnicy D
i
< D
0
(rys. 1a - linia przerywana) ważna jest również zależność (7).
Dla pali wierconych, głębokość krytyczną określoną zgodnie ze wzorem (7) należy zwiększyć o 30% (
).
Wytrzymałość gruntu pod podstawą pala należy interpolować zgodnie z rys. 1b), przyjmując dla h ≤ h
c
= 10 m
zależność (6).
Dla pozostałych gruntów (wymienionych w tabl. 1) wartości q nie zależą od średnicy pala i po przekroczeniu
głębokości krytycznej h
c
= 10,0 m przyjmują wartości stałe niezależne od głębokości.
2.2.3. Wyznaczanie wartości t
(r)
2.2.3.1. Wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy. Wartość jednostkowej obliczeniowej wytrzymałości gruntu wzdłuż
pobocznicy, t
(r)
, wyznacza się na podstawie wytrzymałości granicznej, t, przyjmowanej według tabl. 2 w zależności od
rodzaju gruntu oraz stopnia jego zagęszczenia
lub stopnia plastyczności
. Przy obliczaniu wytrzymałości
obliczeniowej t
(r)
, należy stosować współczynnik materiałowy gruntu γ
m
≤ 0,9, zgodnie z
PN-81/B-03020
p. 3.2,
określony jak dla I
D
lub I
L
.
(8)
Dla gruntów bardzo spoistych i zwięzło spoistych można przyjmować do obliczeń wartości t, w zależności od
wytrzymałości gruntu przy ścinaniu, bez konsolidacji i odsączania wody z próbki
wg rys. 3.
2.2.3.2. Zależność wartości t od głębokości. Wartości t podane w tabl. 2 należy przyjmować dla głębokości 5 m i
większej, mierząc od poziomu terenu. Na głębokościach mniejszych niż 5 m wartości t należy wyznaczać przez
interpolację między wartościami z tabl. 2 a wartością zero, przyjmowaną dla pierwotnego poziomu terenu wg rys. 2.
Tablica 2. Wartości jednostkowego granicznego oporu gruntu wzdłuż pobocznicy pala (t, kPa)
Część 3 Strona 3
Nazwa gruntu
Stopień zagęszczenia
I
D
= 1,00
I
D
= 0,67
I
D
= 0,33
I
D
= 0,20
Ż
wir, pospółka
165
110
74
59
Piasek gruby i średni
132
74
47
34
Piasek drobny
100
62
31
22
Piasek pylasty
75
45
25
16
Stopień plastyczności
I
L
< 0,
w = 0
I
L
= 0,
w = w
p
I
L
= 0,50
I
L
= 0,75
Ż
wir gliniasty, pospółka gliniasta
134
95
67
44
Piasek gliniasty, glina piaszczysta, glina, glina
pylasta
95
50
31
14
Glina piaszczysta zwięzła, glina zwięzła, glina
pylasta zwięzła, ił piaszczysty, ił, ił pylasty
95
50
25
11
Pył piaszczysty, pył
65
30
16
7
Namuły
48
18
0
0
2.2.3.3. Zależność wartości t od średnicy pala. Wartości t należy przyjmować zgodnie z 2.2.3, bez względu na
ś
rednicę pala.
2.2.3.4. Przyjmowanie sił tarcia w dolnym końcu pala z poszerzoną podstawą. W przypadku pala wierconego z
poszerzoną podstawą oddziaływania sił tarcia wzdłuż pobocznicy pala należy pominąć na wysokość 2 średnic
poszerzonego otworu (2D
r
), zgodnie z rys. 4.
Rys. 2
Część 3 Strona 4
Rys. 3
Rys. 4
2.2.4. Wartości q i t w szczególnych warunkach gruntowych. W gruntach spoistych w stanie płynnym oraz w torfach i
namułach wartości q oraz t (przy tarciu pozytywnym) należy przyjmować równe zeru. Wyjątek stanowią namuły w
stanie zwartym i półzwartym w odniesieniu do wartości t. W przypadku przewarstwienia ośrodka gruntowego, w
którym zagłębiony jest pal, warstwą lub warstwami gruntu o miąższości większej niż 0,5 m, dla których t = 0, przy
obliczaniu nośności pala znak sumy we wzorze (2) obejmuje wartości iloczynów
odpowiadające jedynie
warstwom leżącym pod najniższą warstwą gruntów nienośnych.
Dla takiego przypadku wartości q i t należy interpolować od pierwotnego poziomu terenu. Gdy grunty nienośne (dla
których t = 0) występują już od poziomu terenu, to obliczenie nośności pala dla niżej leżących warstw wytrzymałych
gruntu należy wykonać, przyjmując wartości q i t tak określone, jak gdyby poziom terenu znajdował się w poziomie
spągu warstw gruntów nienośnych. Jeżeli powyżej poziomu pierwotnego wykonano nasyp budowlany (NB) zgodnie z
PN-74/B-02480 wartości q i t należy interpolować od stropu nasypu budowlanego.
Przy obliczaniu nośności pala wyciąganego należy uwzględniać opór pobocznicy również w warstwach leżących
powyżej warstw nienośnych. Wartości q podane w tabl. 1 dla gruntów luźnych i miękkoplastycznych mają
zastosowanie, gdy cały pal pogrążony jest w takich gruntach. Jeśli grunty są uwarstwione należy wykluczyć opieranie
podstawy pala o warstwy wyżej wymienionych gruntów. Niektóre przypadki sposobu interpolacji q i t przedstawiono na
rys. 5.
Część 3 Strona 5
Rys. 5
2.2.5. Nośność pali posadowionych na skale. W przypadku oparcia podstawy pali o skałę lub wprowadzania pali w
podłoże skalne dla ustalenia ich nośności należy przeprowadzić próbne obciążenia pali bezpośrednio w miejscu
projektowanej budowli. Przy interpretacji wyników próbnego obciążenia oraz określaniu nośności pala należy rozważyć
również wpływ rodzaju i budowy skały oraz stopień jej spękania i zwietrzenia.
W przypadku skał miękkich dopuszcza się ustalenie wytrzymałości skały na ściskanie metodą próbnego obciążenia za
pomocą sztywnej płyty o D ≥ 0,5 m. Nośność pobocznicy w warstwach gruntu ponad stropem skały należy pominąć,
jeżeli nie przeprowadza się analizy zależności wzbudzonego oporu pobocznicy od osiadania pala.
2.2.6. Tarcie negatywne (ujemne) gruntu. W obliczeniach nośności pala należy uwzględnić możliwość wystąpienia
tarcia negatywnego wywołanego osiadaniem gruntu względem trzonu pala, zmniejszającego całkowitą jego nośność.
Może ono wystąpić w następujących przypadkach:
a) pal jest wprowadzony w warstwy nośne 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,
b) przewidywane jest dodatkowe obciążenie naziomu względnie odwodnienie gruntu zalegającego wokół pala (pali).
W przypadku wg poz. a) należy w drugim członie wzoru (2), wyrażającym opór pobocznicy, przyjmować dla
osiadających warstw gruntu ujemną wartość t
(r)
wg tabl. 3.
Tablica 3. Wartości tarcia negatywnego
Część 3 Strona 6
Lp.
Rodzaj gruntu
Tarcie ujemne
t
(r)
, kPa
1
Ś
wieże nasypy i piasek (I
D
≤ 0,2)
5 ÷ 10
2
Piasek pylasty (I
D
≤ 0,2), pył piaszczysty (I
L
≥ 0,75)
10
3
Piasek gliniasty, glina piaszczysta (I
L
≥ 0,75)
5 ÷ 10
4
Torf, namuł
5 ÷ 10
W przypadku wg poz. b), gdy dodatkowemu osiadaniu mogą ulec warstwy gruntu rodzimego małościśliwego, należy
wartości tarcia ujemnego w tych warstwach przyjmować wg tabl. 2, dla odpowiedniego rodzaju gruntu, wstawiając ją
do wzoru (2) ze znakiem ujemnym.
Tak samo należy postępować w odniesieniu do warstwy gruntu, który może osiąść pod wpływem odkształceń niżej
leżących warstw ściśliwych.
2.2.7. Współczynniki technologiczne S
p
, S
s
i S
w
należy przyjmować wg tabl. 4.
Tablica 4. Współczynniki technologiczne
Lp.
Rodzaj pala i sposób
jego wykonania
Wartości współczynników w gruntach
niespoistych
spoistych
I
D
> 0,67
I
D
= 0,67 ÷ 0,20
I
L
< 0
I
L
= 0 ÷ 0,75
pal
wciskany
wycią-
gany
pal
wciskany
wycią-
gany
pal
wciskany
wycią-
gany
pal
wciskany
wycią-
gany
S
p
S
s
S
w
S
p
S
s
S
w
S
p
S
s
S
w
S
p
S
s
S
w
1
Pale prefabrykowane
ż
elbetowe
a) wbijane
1,0
1,0
0,6
1,1
1,1
0,6
1,0
1,0
0,7
1,0
0,9
0,6
b) wpłukiwane
(ostatni 1 m wbijany)
1,0
0,8
0,4
1,0
0,8
0,4
-
-
-
-
-
-
c) wwibrowywane
-
-
-
1,0
0,8
0,5
-
-
-
-
-
-
2
Pale Franki
1,3
1,1
1,0
1,8
1,6
1,0
1,2
1,1
0,8
1,1
1,0
0,7
3
Pale Vibro
1,1
1,0
0,6
1,4
1,1
0,6
1,0
1,0
0,6
1,0
0,9
0,6
Część 3 Strona 7
4
Pale wiercone w
gruntach
niespoistych (za
wyjątkiem piasków
drobnych i pylastych)
oraz spoistych
a) w rurach
obsadowych
wyciąganych
1,0
0,8
0,7
1,0
0,9
0,7
1,0
0,9
0,6
1,0
0,9
0,6
b) z pozostawieniem
rur obsadowych w
gruncie
1,0
0,8
0,6
1,0
0,8
0,6
1,0
0,8
0,6
1,0
0,8
0,5
c) w przypadku
zagłębienia i
wyciągania rur
obsadowych głowicą
pokrętną
1,0
1,0
0,7
1,0
1,1
0,7
1,0
1,0
0,7
1,0
1,0
0,6
d) w zawiesinie iłowej
1,0
1,0
0,7
1,0
1,0
0,7
-
-
-
1,0
0,9
0,5
e) metodą
obrotowo-ssącą z
płuczką wodną
1,0
1,0
0,7
1,0
1,0
0,7
-
-
-
-
-
-
f) pale Wolfsholza
1,0
0,8
0,6
1,0
0,9
0,6
1,0
0,9
0,6
1,0
0,8
0,5
5
Pale wiercone w
piaskach drobnych i
pylastych
a) w rurach
obsadowych
wyciąganych
0,8
0,6
0,4
0,9
0,7
0,5
-
-
-
-
-
-
b) z pozostawieniem
rur obsadowych w
gruncie
0,8
0,6
0,4
0,9
0,7
0,5
-
-
-
-
-
-
c) w przypadku
zagłębienia i
wyciągania rur
obsadowych głowicą
pokrętną
0,8
0,7
0,5
0,9
0,8
0,5
-
-
-
-
-
-
d) w zawiesinie iłowej
1,0
0,9
0,6
1,0
0,9
0,6
-
-
-
-
-
-
e) metodą
obrotowo-ssącą z
płuczką wodną
1,0
1,0
0,7
1,0
1,0
0,7
-
-
-
-
-
-
f) pale Wolfsholza
0,8
0,6
0,5
0,9
0,7
0,5
-
-
-
-
-
-
Część 3 Strona 8
6
Pale stalowe rurowe
z dnem zamkniętym
a) wbijane
-
-
-
1,1
1,0
0,5
1,0
1,1
0,5
1,0
0,9
0,5
b) wpłukiwane
(ostatni 1 m wbijany)
1,0
0,7
0,4
1,0
0,6
0,4
-
-
-
-
-
-
c) wwibrowywane
-
-
-
1,0
0,8
0,5
-
-
-
-
-
-
7
Pale stalowe z profili
a) wbijane
1,0
0,8
0,5
1,0
0,9
0,5
1,0
1,0
0,5
1,0
0,9
0,5
b) wpłukiwane
(ostatni 1 m wbijany)
1,0
0,5
0,3
1,0
0,6
0,3
-
-
-
-
-
-
c) wwibrowywane
-
-
-
1,0
0,7
0,4
-
-
-
-
-
-
Dla pali kotwiących wykorzystywanych tylko w czasie próbnego obciążenia wartości S
w
można zwiększyć o 20%.
Współczynniki podane w lp. 4 i 5 nie obejmują przypadków, gdy wykonuje się specjalne zabiegi polepszające
własności podłoża pod podstawą względnie wzdłuż pobocznicy. Wówczas wartości współczynników
technologicznych należy przyjmować na podstawie wyników badań terenowych.
2.2.8. Pale rurowe otwarte. Wartość N
t
i N
w
dla wbijanych pali rurowych otwartych należy wyznaczać wg wzorów (9) i
(10):
(9)
(10)
w których:
a
1
, a
2
- współczynniki redukcyjne przyjmowane wg tabl. 5 i 6,
A
p
, A
s
, q
(r)
, t
(r)
, S
p
, S
s
, S
w
- oznaczenia i wartości jak dla wbijanych pali rurowych z zamkniętą podstawą.
Tablica 5. Współczynniki a
1
, a
2
dla gruntów niespoistych
Lp.
I
D
(n)
= 0,40
I
D
(n)
= 0,70
a
1
a
2
a
1
a
2
mało wilgotny mokry
mało wilgotny mokry
1
-
-
-
-
4,0
6,0
0,22
0,27
2
6,0
9,0
0,28
0,61
5,5
8,0
0,50
0,35
3
7,5
11,5
0,78
0,61
6,5
10,0
0,90
0,37
4
17,0
26,0
1,00
0,62
17,0
26,0
1,00
0,65
Tablica 6. Wartości współczynników a
1
, a
2
dla gruntów spoistych
Część 3 Strona 9
Lp.
I
L
(n)
≤ 0,50 oraz t ≥ 20 kPa
a
1
a
2
rura stalowa rura żelbetowa
1
6 ÷ 15
0,7
0,8
1,0
2
15
Wnętrze rury puste
0,9
0,8
1,0
Wnętrze rury wypełnione betonem
1,0
Najmniejsze zagłębienie względne
podane w tabl.5, 6 należy traktować jako minimalne, wymagane dla wbijanych
pali rurowych otwartych.
Współczynniki a
1
, a
2
dla pośrednich wartości zagłębień względnych oraz dla
należy ustalać jako
wynik interpolacji liniowej, dla
wartości a
1
, a
2
należy przyjmować jak dla
.
W przypadku obciążenia stropu piasków warstwą gruntów nienośnych współczynniki a
1
, a
2
należy wyznaczać dla
pośredniego zagłębienia względnego, przyjmując pełną miąższość warstwy piasku oraz połowę miąższości warstwy
nienośnej nie więcej jednak niż 5 D
p
Wartości współczynników a
1
, a
2
podane w tabl. 5 wyznaczono dla piasków drobnych o
. W
gruntach niespoistych o większym uziarnieniu i zagęszczeniu rzeczywista nośność pala będzie wyższa od obliczonej z
przyjęciem tych wartości. Nie zaleca się stosowania pali rurowych otwartych w gruntach niespoistych o stopniu
zagęszczenia mniejszym niż 0,4.
2.2.9. Warunki dodatkowe
2.2.9.1. Wymagane minimalne zagłębienie pali w gruncie nośnym. Pale należy zagłębiać w grunt nośny na głębokość
co najmniej 1,0 m dla gruntów zagęszczonych i zwartych oraz 2,0 m dla gruntów średnio zagęszczonych oraz
półzwartych i twardoplastycznych.
Jeżeli w wartości obliczonej wg wzoru (2) S
p
⋅ q
(r)
⋅?A
p
> 0,5N
t
to pal taki powinien być zagłębiony co najmniej na
1,5 m w warstwie, dla której określono wartość q.
Warunek ten nie dotyczy podłoża skalnego.
Przy gruntach uwarstwionych, na przemian niespoistych i spoistych, należy dążyć do tego, aby podstawa pala
znajdowała się w warstwie gruntu niespoistego co najmniej 2,5D
p
ponad stropem warstwy gruntu spoistego. Jeżeli pod
warstwami nośnymi gruntu występują grunty dużej miąższości w stanie miękkoplastycznym lub grunty organiczne,
których przekroczenie przez pal jest nieuzasadnione ekonomicznie, między ich stropem a podstawą pala należy
pozostawić warstwę o grubości co najmniej 5D
p
. W takim przypadku konieczne jest sprawdzenie stanu granicznego
użytkowania zgodnie z wymaganiami rozdz. 4.
2.2.9.2. Nośność pali w sąsiedztwie konstrukcji oporowych. Jeżeli pal ma się znajdować obok konstrukcji oporowych
(ściany, ścianki szczelne) w zasięgu teoretycznego klina odłamu, co najmniej
2
/
3
jego nośności (dla pali wciskanych i
wyciąganych) powinny przejąć warstwy gruntu znajdujące się poniżej teoretycznej powierzchni odłamu.
2.2.9.3. Uwzględnienie w obliczeniach wyboczenia pali. Dodatkowo na wyboczenie należy obliczyć pale ściskane, które
wystają ponad poziom gruntu nośnego, które przechodzą przez warstwy torfów i namułów lub przez grunty, które
mogą ulec rozmyciu.
Długość wyboczeniową pala należy przyjmować w zależności od sposobu i głębokości utwierdzenia go w warstwach
nośnych gruntu i w fundamencie.
Jeżeli pal jest zagłębiony w grunt nośny na głębokość 3,5 m lub mniejszą, można go uważać za przegubowo podparty
w gruncie, a punkt podparcia przyjmować na
2
/
3
długości nośnej pala mierząc od stropu warstwy nośnej. Jeżeli zaś pal
jest zagłębiony na głębokość większą niż 3,5 m, można go uważać za utwierdzony w gruncie, a przekrój utwierdzenia
przyjmować w odległości 2,5 m od stropu warstwy nośnej gruntu. Gdy warstwy nienośne przykryte są warstwami
gruntów wytrzymałych należy odpowiednie odległości mierzyć od spągu warstw gruntów nośnych.
2.2.10. Stosowanie innych metod obliczeniowych. Dopuszcza się stosowanie innych metod obliczeniowych w
przypadku ich naukowego uzasadnienia i doświadczalnego potwierdzenia uzyskiwanych na ich podstawie wyników. W
przypadku badań gruntu sondą wciskaną lub presjometrem dopuszcza się obliczenia nośności pojedynczego pala wg
Część 3 Strona 10
aktualnie stosowanych metod obliczeniowych przy wykorzystaniu otrzymanych z tych badań parametrów
geotechnicznych.
2.2.11. Wyniki obliczeń nośności pali obciążonych siłą pionową, otrzymane według metody podanej w niniejszym
rozdziale, powinny być zweryfikowane w terenie za pomocą próbnego obciążenia, zgodnie z rozdz. 7 i 8.
Część 3 Strona 11
3. OBLICZANIE NOŚNOŚCI GRUPY PALI OBCIĄŻONYCH SIŁĄ PIONOWĄ WEDŁUG STANU GRANICZNEGO
NOŚNOŚCI
3.1. Podstawowa zasada. Nośność fundamentów na palach należy obliczać przenosząc całe obciążenie fundamentu
wraz z jego ciężarem własnym wyłącznie na pale, bez udziału oczepu zwieńczającego pale.
Nośność grupy pali równa się sumie nośności pali pojedynczych, niezależnie od ich rozstawu, w następujących
przypadkach:
- pale opierają się na skale,
- dolne końce pali są wprowadzone na głębokość co najmniej 1,0 m w zagęszczone grunty gruboziarniste oraz piaski
grube lub grunty spoiste zwarte,
- pale wbijane są bez wpłukiwania w piaski zagęszczone lub średnio zagęszczone (dotyczy to również pali Franki,
Vibro, Fundex).
W innych przypadkach należy postępować według zasad podanych w 3.2, 3.3, 3.4.
3.2. Wyznaczanie nośności grupy pali wbijanych w piaski luźne. W przypadku wbijania pali bez wpłukiwania w piaski
luźne(dotyczy to również pali Franki,Vibro, Fundex) nośność pali w grupie równa się sumie nośności pali
pojedynczych, gdy rozstaw między nimi r ≥ 4D. Gdy 3D ≤ r < 4D można tak obliczoną nośność grupy pali (suma
nośności pali pojedynczych) zwiększyć o 15%, gdy r < 3D można nośność grupy zwiększyć o 30%.
Tak wyznaczona nośność grupy pali nie może przekraczać nośności fundamentu bezpośredniego o powierzchni
wyznaczonej obrysem zewnętrznych pali w fundamencie i na głębokości ich podstaw.
3.3. Wyznaczanie nośności grupy pali wprowadzanych w grunty spoiste. W przypadku zagłębiania pali w grunty
spoiste (z wyjątkiem zwartych) należy sprawdzić strefy naprężeń wokół pala zgodnie z 3.4.1.
Gdy strefy naprężeń nie zachodzą na siebie w poziomie podstaw pali to nośność grupy równa się sumie nośności pali
pojedynczych. Gdy strefy naprężeń zachodzą na siebie, należy do obliczeń nośności grupy pali wprowadzić
współczynnik redukcyjny m
1
, zgodnie z 3.5.
3.4. Wyznaczanie stref naprężeń w gruncie wokół pali
3.4.1. Strefy naprężeń w gruntach jednorodnych. W gruntach jednorodnych można przyjąć, że granice strefy naprężeń
powstających w gruncie dookoła każdego pala są wyznaczone powierzchnią kołowego stożka ściętego, którego
podstawa leży w płaszczyźnie poziomej przechodzącej przez dolny koniec pala, a tworząca jest nachylona do osi pala
pod kątem α zależnym od rodzaju gruntu (rys. 6).
Rys. 6
Kąt α należy przyjmować wg tabl. 7. Promień podstawy strefy naprężeń R należy obliczyć wg wzoru
(11)
Część 4 Strona 1
Tablica 7. Zależności kąta α od rodzaju gruntu
Rodzaj gruntu
α
tgα
Grunty niespoiste
zagęszczone
7° 0,123
ś
rednio zagęszczone
6° 0,105
luźne
5° 0,087
Grunty spoiste
zwarte i półzwarte
6° 0,105
twardoplastyczne i plastyczne 4° 0,070
miękkoplastyczne
1° 0,017
3.4.2. Strefy naprężeń w gruntach uwarstwionych. W gruntach uwarstwionych granice strefy naprężeń w otoczeniu
pala należy przyjmować wg rys. 7 zakładając, że tworząca stożka jest linią łamaną. Tworzącą należy prowadzić od
stropu najwyższej warstwy przenoszącej obciążenie pala. Promień strefy naprężeń
.
Rys. 7
3.4.3. Strefa naprężeń przy palach wyciąganych. Przy palach wyciąganych granice strefy naprężeń wokół pala
przedstawiają się jak na rys. 8. Promień R koła ograniczającego strefę naprężeń w poziomie powierzchni terenu
można wyznaczyć w sposób przybliżony
(12)
Rys. 8
3.5. Obliczanie nośności pali w grupie w przypadku zachodzenia stref naprężeń. Jeżeli pale są projektowane w takich
rozstawach, że następuje zachodzenie na siebie stref naprężeń poszczególnych pali, wówczas ich nośność na
wciskanie lub wyciąganie wyznacza się wg wzorów (2) i (3) z uwzględnieniem współczynnika redukcyjnego m
1
.
(13)
Część 4 Strona 2
(14)
Wartość współczynnika redukcyjnego m
1
należy przyjmować z tabl. 8, w zależności od stosunku
Tablica 8. Wartość współczynnika redukcyjnego
2,0
1,7
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
m
1
1,0 0,95 0,90 0,80 0,70 0,60 0,45
Dla wartości pośrednich
, nie podanych w tabl. 8 należy przyjmować wartość współczynnika m
1
odpowiadającą
najbliższej wartości spośród podanych w tablicy.
Osiową odległość r między palami należy mierzyć przy palach ukośnych w poziomie podstaw pali. W przypadku pali
pionowych i ukośnych o różnej głębokości wprowadzenia w grunt, właściwym poziomem do wyznaczenia rozstawu r i
promienia podstawy strefy naprężeń R jest średni poziom podstaw pali ustalany w sposób przedstawiony przykładowo
na rys. 9.
Rys. 9
3.6. Wyznaczanie nośności grupy pali w gruntach uwarstwionych. Nośność pali w grupie, wprowadzanych (wbijanych,
wierconych itp.), w grunty uwarstwione naprzemian spoiste i niespoiste należy wyznaczać wg 3.3.
3.7. Tarcie negatywne (ujemne) pali w grupie. W przypadku możliwości wystąpienia tarcia ujemnego należy
postępować zgodnie z 2.2.6. Należy zwrócić uwagę, że wartość obciążenia pochodząca od tarcia ujemnego nie może
być większa od ciężaru osiadających warstw gruntu w obrębie grupy pali.
Część 4 Strona 3
4. OBLICZANIE FUNDAMENTÓW NA PALACH WEDŁUG STANU GRANICZNEGO UŻYTKOWANIA
4.1. Zastosowanie obliczeń. Przemieszczenia fundamentów na palach należy sprawdzać, gdy:
a) pale pogrążone są na całej długości w gruntach ściśliwych (np. w gruntach spoistych o konsystencji plastycznej lub
w gruntach niespoistych luźnych),
b) poniżej podstaw pali zalegają warstwy gruntów o wytrzymałości mniejszej niż wytrzymałość warstw otaczających
pal,
c) fundament posadowiony jest w innych niż podane wyżej warunkach gruntowych, lecz wymiary poziome oczepu
przekraczają długość nośną pali, a podstawy pali nie opierają się o skały, grunty kamieniste lub zagęszczone żwiry i
pospółki,
d) występują różne obciążenia na poszczególnych sekcjach fundamentów,
e) istnieją specjalne wymagania ograniczające przemieszczenia fundamentów.
4.2. Rodzaje stanów granicznych użytkowania
a) osiadanie pala pojedynczego,
b) średnie osiadanie fundamentu palowego lub średnie osiadanie fundamentów budowli,
c) przechylenie budowli jako całości lub jej wydzielonej części,
d) odkształcenie konstrukcji:
- wygięcie (ugięcie) fundamentu względnie budowli jako całości lub jej części między dylatacjami,
- różnica osiadań fundamentu lub fundamentów budowli.
4.3. Warunek obliczeniowy
(15)
w którym:
[s] - przemieszczenie wyrażające odpowiednie wielkości wg 4.2,
[s]
d
- odpowiednie wartości dopuszczalne, określone przez projektanta, zależne od rodzaju konstrukcji i warunków jej
eksploatacji.
4.4. Obciążenia. Obliczenia wykonuje się dla kombinacji obciążeń charakterystycznych w stanach granicznych
użytkowania zgodnie z
PN-82/B-02000
przy uwzględnieniu wpływu fundamentów sąsiednich lub dodatkowego
obciążenia naziomu w otoczeniu budowli.
4.5. Przemieszczenia [s], osiadanie i przechylenie
4.5.1. Przemieszczenia [s] wyznacza się na podstawie obliczeń osiadań pala lub fundamentu palowego
(fundamentów) przy założeniu, że podłoże stanowi półprzestrzeń sprężystą.
4.5.2. Osiadanie pala pojedynczego
a) Osiadanie pala pojedynczego w gruncie jednorodnym wyznacza się wg wzoru
(16)
w którym:
Q
n
- obciążenie pala, działające wzdłuż jego osi, wyznaczone zgodnie z 4.4,
E
0
- moduł odkształcenia gruntu, przyjmowany wg 4.6,
I
w
- współczynnik wpływu osiadania.
Dla pala w warstwie jednorodnej
(17)
w którym:
I
ok
- współczynnik wpływu osiadania, zależny od
oraz K
A
, przyjmowany wg rys. 10
Część 5 Strona 1
(18)
gdzie:
E
t
- moduł ściśliwości 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, przyjmowany wg rys. 11.
Dla pala z warstwą mniej ściśliwą w poziomie podstawy pala
(19)
w którym:
R
b
- współczynnik wpływu warstwy mniej ściśliwej w podstawie pala, zależny od
, K
A
oraz
i przyjmowany wg
rys. 12,
E
b
- moduł odkształcenia gruntu poniżej podstawy pala.
b) Osiadanie pala pojedynczego z warstwą nieodkształcalną (
) w podstawie pala wyznacza się wg wzoru
(20)
w którym:
M
R
- współczynnik osiadania dla pala (słupowego) z warstwą nieodkształcalną w podstawie, zależny od
oraz K
A
,
przyjmowany wg rys. 13,
A
t
- powierzchnia przekroju poprzecznego pala.
4.5.3. Osiadanie grupy pali
a) Osiadanie dowolnego pala i w grupie składającej się z k pali wyznacza się wg wzoru
(21)
w którym:
s
1
- osiadanie pala pojedynczego pod wpływem jednostkowego obciążenia (Q
n
= 1), zgodnie ze wzorem (16),
Q
nj
, Q
ni
- obciążenia odpowiednio pala j oraz
α
o
ij
- współczynnik oddziaływania pomiędzy palami i oraz j, przyjmowany następująco:
dla pali w gruncie jednorodnym:
(22)
gdzie
- współczynnik oddziaływania pomiędzy palami i oraz j, zależny od
, K
A
oraz
, przyjmowany wg rys. 14;
dla pali z warstwą nieodkształcalną poniżej podstawy pala
(23)
gdzie N
h
- współczynnik korekcyjny uwzględniający wpływ położenia warstwy nieodkształcalnej przyjmowany wg
rys. 15; podane na rys. 15 wartości N
h
można w przybliżeniu stosować dla innych praktycznie spotykanych wartości
i K
A
;
dla pali z warstwą nieodkształcalną w poziomie podstawy pala
Część 5 Strona 2
(24)
gdzie
- współczynnik oddziaływania pomiędzy palami i oraz j, zależny od
, K
A
oraz
przyjmowany wg rys. 16;
dla pali z warstwą mniej ściśliwą w poziomie ich podstaw
(25)
gdzie F
E
- współczynnik redukcyjny, zależny od
, K
A
oraz E
b
/E
o
przyjmowany wg rys. 17.
Zapisując równanie (21) dla każdego pala oraz wykorzystując równanie równowagi
(26)
w którym Q
nG
- obciążenie przypadające na całą grupę palową,
można uzyskać rozwiązanie dla dwóch skrajnych przypadków:
- osiadania dowolnego pala dla jednakowego obciążenia każdego z pali, odpowiada to wiotkiemu oczepowi,
- jednakowe osiadanie każdego z pali, odpowiada to oczepowi sztywnemu (można obliczyć obciążenie każdego z pali).
Rys. 10
Część 5 Strona 3
Rys. 11
Rys. 12
Rys. 13
Część 5 Strona 4
Rys. 14
Rys. 15
Część 5 Strona 5
Rys. 16
Rys. 17
b) Dla podstawowych przypadków, osiadanie grupy pali, s
G
, można obliczyć wg wzoru
(27)
Część 5 Strona 6
w którym:
Q
ns
- średnie obciążenie pala w grupie
,
n
o
- liczba pali fundamentu palowego,
R
s
- współczynnik osiadania grupy pali ze sztywnym oczepem, zależny od
,
, K
A
oraz liczby pali w grupie
przyjmowany
a) wg tabl. 9 - dla pali w warstwie jednorodnej,
b) wg tabl. 10 - dla pali z warstwą nieodkształcalną w poziomie ich podstaw.
Tablice 9 i 10 podają wartości R
s
dla grup kwadratowych zawierających 4, 9, 16 i 25 pali. Dla grup zawierających
więcej pali wartości R
s
można ekstrapolować w następujący sposób:
(28)
w którym:
R
25
- współczynnik osiadania dla grupy 25 pali,
R
16
- współczynnik osiadania dla grupy 16 pali.
c) Jeżeli poniżej podstaw pali zalegają warstwy gruntów o wytrzymałości mniejszej niż wytrzymałość warstw
otaczających pal(p. 4.1b), 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 pali pod kątem α (tabl. 7).
4.5.4. Średnie osiadanie fundamentu palowego
składającego się z grupy n
o
pali
a) Dla przypadku wg 4.5. 2a)
(29)
b) Dla przypadku wg 4.5. 2b)
(30)
c) Dla przypadku wg 4.5.2 c),
równa się osiadaniu obliczonemu dla zastępczego fundamentu głębokiego.
4.5.5. Średnie osiadanie budowli. Średnie osiadanie budowli s
ś
r
należy obliczać wg wzoru
(31)
w którym F
j
- pole powierzchni kolejnego fundamentu palowego, przyjmowane po zewnętrznym obrysie pali w
poziomie oczepu zwieńczającego pale.
4.5.6. Przechylenie i strzałka ugięcia. Przechylenie oraz strzałkę ugięcia można wyznaczać analogicznie jak w
PN-81/B-03020
p. 3.4.6, obliczając odpowiednie wartości dla budowli jako całości lub jej wydzielonej części.
W przypadku gdy budowla obliczana jest jako konstrukcja ciągła na podłożu odkształcalnym, można nie sprawdzać jej
wygięcia lub ugięcia.
4.6. Określenie modułu odkształcenia gruntu
4.6.1. Moduł odkształcenia gruntu E
o
, wyznacza się na podstawie wyników badań terenowych obciążenia pala, przez
rozwiązanie układów odpowiednich równań z p. 4.5.2. Tak określoną wartość E
o
przyjmuje się do obliczenia osiadania
grupy pali.
4.6.2. Obliczenie osiadania pali sposobem przybliżonym. Dla przybliżonych obliczeń osiadania pali, moduł
Część 5 Strona 7
odkształcenia gruntu określa się następująco:
a) na podstawie wcześniej wykonanych próbnych obciążeń pali tego samego typu w zbliżonych warunkach gruntowych,
b)przez wykorzystanie wartości wg
PN-81/B-03020
p. 3.4.5 rys. 6a) i 7a) oraz przemnożenie ich przez współczynniki
S
p
, S
s
wg tabl. 4 (wyjątek stanowią pale wiercone, dla których przyjmuje się współczynnik 0,8; dla pali wierconych
wykonywanych w gruntach niespoistych o
należy przyjmować wartości E
o
tak określone jak dla
).
Stosuje się charakterystyczne wartości parametrów geotechnicznych.
4.6.3. Moduł odkształcenia gruntu dla gruntów uwarstwionych. Moduł odkształcenia E
o
określony zgodnie z 4.6.1 jest
wartością średnią dla otaczającego pal ośrodka dla gruntu jednorodnego i uwarstwionego.
W przypadku gdy E
o
określono w sposób przybliżony, można stosować następujące zasady:
a) dla gruntów o zbliżonych właściwościach fizyczno-mechanicznych przyjąć średnią ważoną modułów odkształcenia
wzdłuż trzonu pala, przyjmując za wagi miąższości poszczególnych warstw,
b) jeżeli pobocznicę pala w górnej części otaczają grunty nienośne (np. namuły, torfy dla których t
i
= 0) o osiadaniu
decydują niżej leżące warstwy nośne,
c) obliczenie osiadań dla przypadku występowania warstwy o mniejszej ściśliwości poniżej podstaw pali należy
wykonać przy uwzględnieniu odpowiedniego schematu zgodnie z 4.5.2 oraz 4.5.3, 4.5.4,
d) w przypadku skomplikowanej budowy geologicznej wzdłuż trzonów pali (nie dotyczy pali poddanych tarciu
negatywnemu) obliczenie należy przeprowadzać na podstawie modułu odkształcenia wyznaczonego z próbnego
obciążenia pala.
Tablica 9. Wartości współczynnika osiadania R
s
dla grupy pali ze sztywnym oczepem w gruncie jednorodnym
Współczynnik osiadania R
S
Liczba pali w grupie n
o
4
9
16
25
Współczynnik sztywności K
A
10
100 1000
∞
10
100 1000
∞
10
100 1000
∞
10
100 1000
∞
10
2
1,83 2,25 2,54 2,62 2,78 3,80 4,42 4,48 3,76 5,49 6,40 6,53 4,75 7,20
8,48
8,68
5
1,40 1,73 1,88 1,90 1,83 2,49 2,82 2,85 2,26 3,25 3,74 3,82 2,68 3,98
4,70
4,75
10 1,21 1,39 1,48 1,50 1,42 1,76 1,97 1,99 1,63 2,14 2,46 2,46 1,85 2,53
2,95
2,95
25
2
1,99 2,14 2,65 2,87 3,01 3,64 4,84 5,29 4,22 5,38 7,44 8,10 5,40 7,25 10,28 11,25
5
1,47 1,74 2,09 2,19 1,98 2,61 3,48 3,74 2,46 3,54 4,96 5,34 2,95 4,48
6,50
7,03
10 1,25 1,46 1,74 1,78 1,49 1,95 2,57 2,73 1,74 2,46 3,42 3,63 1,98 2,98
4,28
4,50
100
2
2,56 2,31 2,26 3,16 4,43 4,05 4,11 6,15 6,42 6,14 6,50 9,92 8,48 8,40
9,25
14,35
5
1,88 1,88 2,01 2,64 2,80 2,94 3,38 4,87 3,74 4,05 4,98 7,54 4,68 5,18
6,75
10,55
10 1,47 1,56 1,76 2,28 1,95 2,17 2,73 3,93 2,45 2,80 3,81 5,82 2,95 3,48
5,00
7,88
Tablica 10. Wartości współczynnika R
s
dla grupy pali ze sztywnym oczepem opartych podstawami na warstwie
nieodkształcalnej
Część 5 Strona 8
Współczynnik osiadania R
S
Liczba pali w grupie n
o
4
9
16
25
Współczynnik sztywności K
A
10
100 1000
∞
10
100 1000
∞
10
100 1000
∞
10
100 1000
∞
10
2
1,52 1,14 1,00 1,00 2,02 1,31 1,00 1,00 2,28 1,49 1,00 1,00 2,70 1,63 1,00 1,00
5
1,15 1,08 1,00 1,00 1,23 1,12 1,02 1,00 1,30 1,14 1,02 1,00 1,33 1,15 1,03 1,00
10 1,02 1,01 1,00 1,00 1,04 1,02 1,00 1,00 1,04 1,02 1,00 1,00 1,03 1,02 1,00 1,00
25
2
1,88 1,62 1,05 1,00 2,84 2,57 1,16 1,00 3,70 3,28 1,33 1,00 4,48 4,13 1,50 1,00
5
1,36 1,36 1,08 1,00 1,67 1,70 1,16 1,00 1,94 2,00 1,23 1,00 2,15 2,23 1,28 1,00
10 1,14 1,15 1,04 1,00 1,23 1,26 1,06 1,00 1,30 1,33 1,07 1,00 1,33 1,38 1,08 1,00
100
2
2,54 2,26 1,81 1,00 4,40 3,95 3,04 1,00 6,24 5,89 4,61 1,00 8,18 7,93 6,40 1,00
5
1,85 1,84 1,67 1,00 2,71 2,77 2,52 1,00 3,54 3,74 3,47 1,00 4,33 4,68 4,45 1,00
10 1,44 1,44 1,46 1,00 1,84 1,99 1,98 1,00 2,21 2,48 2,53 1,00 2,53 2,98 3,10 1,00
4.7. Inne metody obliczeniowe. Dopuszcza się stosowanie innych niż podano w normie metod obliczania osiadania
pali i fundamentów palowych w przypadku ich naukowego uzasadnienia i doświadczalnego potwierdzenia uzyskanych
na ich podstawie wyników.
Część 5 Strona 9
5. OBLICZANIE NOŚNOŚCI PALI OBCIĄŻONYCH SIŁĄ POZIOMĄ
5.1. Kryterium sztywności pala. Wartość nośności bocznej pala można wyznaczać dla pojedynczych pali pionowych i
ukośnych o nachyleniu nie przekraczającym 5:1 na podstawie zaleceń podanych w p. 5.3 i 5.4.
Sztywność pali o głowicach swobodnych wyznacza się na podstawie następujących zależności:
pale sztywne, jeżeli h ≤ 1,5h
s
pale wiotkie, jeżeli h ≥ 3h
s
w których:
h - zagłębienie pala w gruncie,
h
s
- zagłębienie sprężyste pala obliczane wg wzoru
(32)
w którym:
EJ - sztywność giętna pala,
k
x
- współczynnik podatności bocznej gruntu, wyznaczony według p. 5.4.1,
D - średnica lub szerokość pala mierzona prostopadle do kierunku działania siły poziomej,
- wykładnik potęgi, przyjmowany w zależności od rodzaju gruntu
dla gruntów spoistych przekonsolidowanych (np. grunty obciążone dawniej lodowcem, lub warstwą gruntu
wyerodowaną w okresie późniejszym) -
,
dla gruntów spoistych normalnie skonsolidowanych i dla gruntów niespoistych -
.
5.2. Obliczeniowy poziom terenu. Jako poziom obliczeniowy przyjmuje się, w przypadku pali wystających ponad
terenem, pierwotny poziom terenu, lub poziom nasypu budowlanego (NB) wykonanego nad terenem pierwotnym, a w
przypadku zakończenia pali poniżej powierzchni terenu poziom podstawy oczepu zwieńczającego pale.
Jeżeli w wierzchniej warstwie podłoża gruntowego zalegają grunty nienośne (torfy, namuły w stanie
miękkoplastycznym i płynnym, grunty spoiste w stanie płynnym oraz świeże nasypy o I
D
≤ 0,2) i nie przeprowadzono
badań "in situ" współczynnika podatności bocznej gruntu, do obliczeń należy przyjmować poziom terenu w spągu
gruntów nienośnych. Przy ustalaniu obliczeniowego poziomu terenu, przy posadowieniu pali w dnie morza lub rzeki,
należy uwzględnić poziom rozmycia gruntu wokół pali.
W przypadku gruntów spoistych przekonsolidowanych (
), dla których przyjmuje się stałą wartość współczynnika
k
x
na głębokości, należy obniżyć obliczeniowy poziom terenu o wartość 1,5D w stosunku do poziomu rzeczywistego.
5.3. Obliczenia pali sztywnych
5.3.1. Sprawdzenie stanu granicznego nośności. W obliczeniach stanu granicznego nośności wartość obliczeniowa
siły poziomej (H
r
) powinna spełniać warunek
(33)
w którym:
H
f
- obliczeniowa nośność boczna gruntu wg 5.3.2,
m - współczynnik korekcyjny, który należy przyjmować:
0,8 - przy posadowieniu pali w gruntach niespoistych,
0,7 - przy posadowieniu pali w gruntach spoistych.
5.3.2. Nośność boczna gruntu. Obliczenia przeprowadza się przy założeniu pala doskonale sztywnego (5.1) i przyjęciu,
ż
e obrotowi pala przeciwstawia się odpór gruntu przed palem (powyżej środka obrotu) i odpór gruntu za palem
(poniżej środka obrotu).
Schemat obliczeniowy przedstawiono na rys. 18.
Część 6 Strona 1
Rys. 18
Obliczeniową nośność boczną gruntu jednorodnego, H
f
oblicza się wg wzoru
(34)
w którym:
N
q
i N
c
- współczynniki nośności odczytywane z nomogramów na rys. 19 i 20, w zależności od wartości obliczeniowej
kąta tarcia wewnętrznego gruntu
i stosunku
(35)
gdzie:
D
1
- długość przekroju pala, mierzona w kierunku równoległym do kierunku działania siły,
β
q
, β
c
- współczynniki uwzględniające wpływ szerokości pala, odczytywane z nomogramów na rys. 21 i 22,
i
q
, i
c
- współczynniki uwzględniające wysokość zaczepienia siły nad poziomem terenu, odczytywane z nomogramów na
rys. 23 w zależności od
.
Obliczeniowe wartości parametrów geotechnicznych powinny uwzględniać niejednorodność gruntu i stopień
naruszenia gruntu w trakcie wykonywania pala wg poniższych warunków:
(36)
w których:
- wartość obliczeniowa kąta tarcia wewnętrznego gruntu,
- wartość charakterystyczna kąta tarcia wewnętrznego gruntu,
- wartość obliczeniowa spójności gruntu,
- wartość charakterystyczna spójności gruntu,
γ
(r)
- wartość obliczeniowa ciężaru objętościowego gruntu,
γ
(n)
- wartość charakterystyczna ciężaru objętościowego gruntu; w wartościach ciężaru objętościowego gruntu we
wzorach (34) i (36) nie uwzględnia się wyporu wody,
S
n
- współczynnik wg tabl. 11.
Część 6 Strona 2
Rys. 19
Rys. 20
Część 6 Strona 3
Rys. 21
Rys. 22
Część 6 Strona 4
Rys. 23
Tablica 11. Wartości współczynnika S
n
Sposób wprowadzania pala w grunt
S
n
Wbijane (w gruntach niespoistych)
1,1
Wwibrowywane (w gruntach niespoistych)
a) dla I
D
> 0, 33
1,1
b) dla I
D
≤ 0, 33
1,2
Wpłukiwane (w gruntach niespoistych)
0,8
Wykonywane w gruncie
a) rura obsadowa wbijana i silnie ubijany beton
1,15
b) rura obsadowa wwiercana i silnie ubijany beton
1,1
c) rura obsadowa wwiercana i słabo ubijany beton
0,9
W pozostałych przypadkach nie wymienionych w tabl. 11 należy przyjmować wartości współczynnika S
n
= 1,0.
Obliczeniowa nośność boczna gruntu uwarstwionego. Jeżeli najsłabsza warstwa gruntu występuje od poziomu terenu
do głębokości równej
, to obliczenia przeprowadza się jak dla gruntu jednorodnego przyjmując parametry
geotechniczne Φ
u
i c
u
dla warstwy najsłabszej. W pozostałych przypadkach przyjmuje się do obliczeń średnie ważone
wartości parametrów Φ
u
i c
u
, w zależności od miąższości i wytrzymałości poszczególnych warstw, wyznaczone na
długości zagłębienia pala h.
5.3.3. Sprawdzenie przemieszczeń pala sztywnego. Przemieszczenie osi pala w poziomie terenu powinno spełniać
następujący warunek:
(37)
Część 6 Strona 5
Przemieszczenie dopuszczalne osi pala zależy od założonych w projekcie ograniczeń wynikających z użytkowania
fundamentu.
Jeżeli projekt nie postanawia inaczej można przyjmować przemieszczenie dopuszczalne równe 1 cm. Przemieszczenie
osi pala sztywnego w poziomie terenu wyznacza się z wzorów podanych w tabl. 12.
Tablica 12. Przemieszczenia osi pala sztywnego w poziomie terenu
Zamocowanie głowicy pala
Rodzaj gruntu
niespoisty
spoisty
Głowica swobodna
Głowica utwierdzona
H
n
- wartość charakterystyczna siły poziomej,
h
H
- wysokość zaczepienia siły poziomej nad poziomem terenu,
h - zagłębienie pala w gruncie,
k
x
- współczynnik podatności bocznej gruntu (wg 5.4.1).
5.3.4. Wyznaczenie maksymalnego momentu zginającego w palu sztywnym. Pale sztywne o głowicach swobodnych
wymiaruje się na obliczeniowy maksymalny moment zginający M
max
wyznaczany ze wzoru
(38)
w którym:
H
r
- obliczeniowa wartość siły poziomej,
h
H
- wysokość zaczepienia siły poziomej nad poziomem terenu,
h
u
- zagłębienie obliczeniowego poziomu utwardzania pala.
Dopuszcza się ustalanie h
u
z następującej przybliżonej zależności
(39)
5.4. Obliczenia pali wiotkich
5.4.1. Obliczenia pali wiotkich przeprowadza się dla wartości charakterystycznych parametrów geotechnicznych.
Schemat pracy pala wiotkiego przedstawiono na rys. 24.
Część 6 Strona 6
Rys. 24
5.4.2. Współczynnik podatności bocznej gruntu. Wzory przedstawione poniżej pozwalają na wyznaczenie
współczynnika podatności bocznej gruntu w przypadku pali o średnicy (lub szerokości) większej niż 20 cm i mniejszej
niż 180 cm, zagłębionych w gruntach niespoistych o I
D
≥ 0,2 i gruntach spoistych o I
L
≤ 0,75.
Współczynnik podatności bocznej obliczany na podstawie wzorów (40) i (41) odpowiada przemieszczeniu głowicy pala
w poziomie terenu y
o
= 1,0 cm.
5.4.3. Grunt jednorodny. Jako grunt jednorodny można przyjąć grunt, w którym do głębokości h
z
= h
s
występuje jedna
warstwa geotechniczna o współczynniku materiałowym γ
m
≥ 0,8.
Współczynnik podatności bocznej gruntu k
x
wyznacza się w kN/m
3
następująco:
- dla gruntów niespoistych wg wzoru
(40)
w którym:
I
D
- stopień zagęszczenia gruntu; do obliczeń nie należy przyjmować wartości I
D
> 0,8,
γ
(n)
- ciężar objętościowy gruntu (nie należy uwzględniać wyporu wody), kN/m
3
,
D - średnica lub szerokość pala, m; jeżeli średnica lub szerokość pala D > 1,0 m, to do obliczeń należy przyjmować
wartość D = 1,0 m (dotyczy wzorów (40) i (41),
S
n
- współczynnik uwzględniający stopień naruszenia gruntu w trakcie wykonywania pala (tabl. 11);
- dla gruntów spoistych
(41)
gdzie I
L
- stopień plastyczności gruntu.
Dopuszcza się przyjmowanie we wzorze (41) ujemnych wartości I
L
w celu wyznaczenia współczynnika podatności
bocznej dla gruntów spoistych w stanie półzwartym i zwartym. Zastępczy stopień plastyczności nie może być jednak
niższy od I
L
= -0,5.
5.4.4. Grunt uwarstwiony. Przy zaleganiu najsłabszej warstwy gruntu od powierzchni terenu do głębokości co najmniej
, do obliczeń należy przyjmować wartości współczynnika podatności bocznej dla tej warstwy, ustaloną na
podstawie wzoru (40) lub (41). W przypadku gdy od powierzchni terenu do głębokości h
s
zalega więcej warstw gruntu,
do obliczeń należy przyjmować średnią ważoną i wartość współczynnika podatności bocznej gruntu, w zależności od
miąższości i wytrzymałości poszczególnych warstw.
Do obliczeń wartości średniej k
x
można przyjąć wartość h
s
ustaloną dla najsłabszej warstwy według wzoru (32)
przyjmując, że pal jest całkowicie zagłębiony w gruncie o tym samym k
x
co najsłabsza warstwa.
W przypadku poważniejszych konstrukcji budowlanych zaleca się stosowanie w obliczeniach pali obciążonych siłą
poziomą metod obliczeniowych pozwalających na uwzględnienie rzeczywistego uwarstwienia podłoża gruntowego.
5.4.5. Pal z głowicą swobodną. Maksymalny moment zginający M
max
w palu wyznacza się wg wzoru
(42)
w którym:
H
r
- wartość obliczeniowa siły poziomej,
h
H
- wysokość zaczepienia siły poziomej nad poziomem terenu,
h
s
- sprężyste zagłębienie pala (wzór 32),
N
1
, N
3
- współczynniki nośności, odczytywane z wykresu na rys. 25.
Moment maksymalny występuje na rzędnej
(43)
gdzie N
1
- współczynnik odczytywany z wykresu na rys. 25.
Część 6 Strona 7
Rys. 25
Przemieszczenie osi pala w poziomie terenu oblicza się wg wzoru
(44)
w którym:
H
n
- wartość charakterystyczna siły poziomej,
- wykładnik potęgi określany wg 5.1,
N
2
- współczynnik odczytywany z wykresu na rys. 26, w zależności od
Część 6 Strona 8
Rys. 26
Wartość zagłębienia pala w gruncie nośnym (h) należy przyjmować we wzorach (44) i (46) równą rzeczywistemu
zagłębieniu pala, jeżeli jest ono mniejsze lub równe 5,0 m.
Dla zagłębienia pala w gruncie nośnym większego niż 5,0 m należy przyjmować wartość h = 5,0 m.
5.4.6. Pal z głowicą utwierdzoną na poziomie lub poniżej poziomu terenu. Maksymalny moment zginający występuje w
poziomie terenu i równa się
(45)
Wartość przemieszczenia osi pala w poziomie terenu wynosi
(46)
5.4.7. Warunek przemieszczeń pala wiotkiego. Przemieszczenie osi pala w poziomie terenu powinno spełniać
następujący warunek:
(47)
Wartości dopuszczalnego przemieszczenia osi pala w poziomie terenu zależą od przyjętych w projekcie ograniczeń,
wynikających z użytkowania obiektu. Jeżeli projekt fundamentu nie postanawia inaczej można przyjmować y
d
= 1,0 cm.
5.5. Pale w grupie obciążone siłą poziomą. Wpływ grupy pali na nośność boczną pala może być pominięty, jeżeli
odległość pomiędzy osiami pali w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku działania siły poziomej jest większa od
3 średnic (szerokości) pala lub w płaszczyźnie równoległej do kierunku działania siły jest większa od 6 średnic
(szerokości) pala.
Dla pali o szerokości D ≥ 0,8 m wpływ wzajemnego rozstawu pali można uwzględniać obliczając szerokość zastępczą
wg wzoru
(48)
w którym:
D - rzeczywista szerokość lub średnica pala,
n
1
- współczynnik uwzględniający wpływ rozstawu pali w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku działania siły poziomej
(wzór 49),
n
2
- współczynnik uwzględniający wpływ rozstawu pali w płaszczyźnie równoległej do kierunku działania siły poziomej
Część 6 Strona 9
(wzór 50)
(49)
r
1
- rozstaw osiowy pali w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku działania siły poziomej
(50)
β - współczynnik zależny od liczby pali w szeregu, w płaszczyźnie równoległej do kierunku działania siły poziomej
(tabl. 13),
r
2
- rozstaw osiowy pali w płaszczyźnie równoległej do kierunku działania siły poziomej.
Tablica 13. Wartości współczynnika η
1
Liczba pali
1
2
3
≥ 4
β
1
0,6
0,5
0,45
Jeżeli wartości współczynników n
1
i n
2
, obliczone ze wzorów (49) i (50), będą większe niż 1, to do obliczeń należy
przyjmować n
1
= 1 lub n
2
= 1.
W przypadku pali o szerokości (średnicy) 0,2 ≤ D < 0,8 m, można obliczyć szerokość zastępczą według wzoru (48),
przyjmując w mianownikach wzorów (49) i (50) zamiast (D + 1) wartość (1,5D + 0,5), to znaczy
(51)
(52)
5.6. Przypadki szczególne
5.6.1. Pale o pośredniej sztywności. Jeżeli zagłębienie pala jest zawarte w granicach 1,5h
s
< h < 3h
s
, to obliczenia
należy przeprowadzić jak dla pali sztywnych (5.3) i dla pali wiotkich (5.4) i jako reprezentatywny przyjąć wynik bardziej
niekorzystny.
5.6.2. Dodatkowe parcie gruntu na pale w przypadku zalegania słabej warstwy gruntu. Przy projektowaniu ścian
oporowych, przyczółków mostowych, nabrzeży i innych konstrukcji na palach, należy w obliczeniach nośności bocznej
pali uwzględnić możliwość wystąpienia dodatkowego parcia na pale wywieranego przez warstwę słabą zalegającą pod
nasypem, składowiskiem lub budowlą (rys. 27). Dodatkowe parcie gruntu należy zwłaszcza uwzględniać, jeżeli
warstwę słabą stanowią piaski pylaste o I
D
≤ 0,33, namuły i grunty spoiste o 0,5 < I
L
< 1,0. W obliczeniach nośności
bocznej pali dodatkowe parcie gruntu na pale można uwzględniać traktując różnicę wartości parcia i odporu
granicznego gruntu (przy kącie tarcia gruntu o ścianę δ = 0) jako obciążenie pala oraz przyjmując poziom obliczeniowy
terenu w punkcie, w którym rzędne parcia i odporu gruntu są sobie równe.
Parcie dodatkowe gruntu można wyznaczyć jak dla ściany ciągłej, przyjmując redukcję jego wartości w zależności od
względnego rozstawu osiowego pali w kierunku prostopadłym do kierunku działania parcia dodatkowego
wg wzoru
(53)
w którym:
e* - jednostkowe parcie dodatkowe warstwy gruntu słabego na pale,
e
a
- jednostkowe parcie graniczne gruntu na ścianę ciągłą (δ = 0),
e
p
- jednostkowy odpór graniczny gruntu na ścianę ciągłą (δ = 0),
η
1
- współczynnik redukcyjny przyjmowany na podstawie rys. 28.
Część 6 Strona 10
Ponadto w warunkach, w których może wystąpić dodatkowe parcie gruntu na pale, należy każdorazowo sprawdzać
stateczność uskoku naziomu, przyjmując różne warianty przebiegu linii poślizgu w warstwie słabej.
Rys. 27
Rys. 28
5.7. Stosowanie innych metod obliczeniowych. Dopuszcza się stosowanie w projektowaniu pali obciążonych siłami
poziomymi innych, uzasadnionych naukowo metod. W szczególności zaleca się metody uwzględniające zmienność
współczynnika podatności bocznej gruntu z głębokością i jego zależność od wartości przyłożonego obciążenia, a tym
samym od przemieszczenia pala w poziomie terenu. Zaleca się również stosowanie metod traktujących ustrój palowy
jako ramę przestrzenną sprężyście zamocowaną w gruncie, pozwalających na uwzględnienie wzajemnego wpływu
między palami, oczepem i gruntem.
5.8. Sprawdzanie nośności pali obciążonych siłą poziomą za pomocą próbnych obciążeń w terenie. Próbne obciążenia
boczne pali należy przeprowadzać, jeżeli od powierzchni terenu do głębokości równej h
s
zalegają grunty organiczne
(torfy, namuły) o I
L
> 0,5, grunty spoiste o I
L
> 0,75, grunty niespoiste o I
D
< 0,2 lub świeże nasypy I
D
< 0,33, względnie
w pozostałych warunkach posadowienia, jeżeli projektant chce dopuścić większe przemieszczenia osi pala w poziomie
Część 6 Strona 11
terenu niż y
o
= 1,0 cm. Próbne boczne obciążenia pali należy przeprowadzać zgodnie z zaleceniami podanymi w
rozdz. 7 normy.
5.9. Obliczenia wytrzymałościowe pali zginanych. Pale zginane wymiaruje się na obliczeniowy maksymalny moment
zginający wyznaczany na podstawie wzorów (38), (42) i (45). Obliczenia wytrzymałościowe należy prowadzić zgodnie
z Postanowieniami przejściowymi (rozdz. 9).
Część 6 Strona 12
6. STOSOWANIE WZORÓW DYNAMICZNYCH W WYZNACZANIU NOŚNOŚCI PALI
6.1. Zasady ogólne. Wzory dynamiczne można stosować w celu:
- kontroli nośności pali,
- ustalenia, za pośrednictwem współczynnika cechowania p, relacji między nośnością pala próbnego (pal
reprezentatywny) i pali otaczających go, posadowionych w zbliżonych warunkach gruntowych.
6.2. Kontrola nośności pali wzorami dynamicznymi. Dla określonego rodzaju urządzenia wbijającego, rodzaju pala i
gruntu zaleca się stosowanie następującego wzoru dynamicznego
(54)
w którym:
c
- wpęd pala pod wpływem ostatniego uderzenia bijaka (średnia z ostatnich 30 cm wbijania), m,
e
- sprężyste odkształcenie pala, gruntu i kołpaka na 1 m długości pala, uzależnione od wpędu c, e = f(c), m/m.
Dla danego rodzaju gruntu (ten sam typ pala i urządzenia wbijającego) zależność e = f(c) należy wyznaczać na
podstawie obserwacji wbijania pali i wyników ich próbnych obciążeń, przy czym:
(55)
gdzie
- obciążenie, które można dopuścić na pojedynczy pal, wyznaczone na podstawie próbnego obciążenia,
zgodnie z rozdz. 8.
Z innych stosowanych wzorów dynamicznych do kontroli nośności dopuszcza się jedynie te, które wywodzą się z
wzoru o postaci ogólnej (56) i to tylko wówczas, gdy spełnione są warunki wymienione w poz. a) i b).
(56)
w którym:
η - współczynnik wyzyskania energii wbijania pala, przyjmowany według zaleceń do stosowanego wzoru
dynamicznego:
, przy czym M - ciężar bijaka, kN; P - ciężar pala lub wbijanej rury obsadowej z korkiem
betonowym, kN,
F
d
- współczynnik bezpieczeństwa przyjmowany według zaleceń do stosowanego wzoru dynamicznego.
a) Warunki stosowania wzoru dynamicznego. Wzory dynamiczne stosuje się w przypadkach:
- pal na
1
/
2
długości od podstawy zagłębiony jest w gruntach niespoistych,
- wartości c i c
1
pomierzono na placu budowy,
- w co najmniej trzech przypadkach (różne place budów) wykonywania pali tego samego rodzaju przy użyciu sprzętu
tego samego typu, uzyskano dla tych samych wartości η i F
d
współczynniki cechowania p (wyznaczone zgodnie z 6.3)
spełniające relację
(57)
b) Wyznaczona na podstawie wzorów (54) lub (56) wartość N
d
musi spełniać warunek
(58)
6.3. Wyznaczanie współczynnika cechowania. Współczynnik cechowania p oblicza się z zależności
(59)
Część 7 Strona 1
w której N
d
,
- jak we wzorach (54) i (55).
Współczynnik cechowania wyznaczony dla pala reprezentatywnego grupy pali posadowionych w zbliżonych
warunkach gruntowych można wykorzystać do określenia przybliżonej wartości
dla każdego pala tej grupy.
Część 7 Strona 2
7. SPRAWDZENIE NOŚNOŚCI PALI FUNDAMENTOWYCH W TERENIE
7.1.Próbne obciążenia - zasady ogólne
7.1.1. Próbne obciążenie pali wykonuje się w celu sprawdzenia obliczeń według postanowień niniejszej normy ze
względu na stan graniczny nośności lub stany graniczne nośności i użytkowania. Wyniki próbnych obciążeń stanowią
podstawę do ewentualnych zmian w projekcie palowania.
Podane w normie zasady wykonywania próbnych obciążeń pali odnoszą się do statycznych obciążeń pionowych
względnie poziomych. W przypadku występowania obciążeń powtarzalnych lub cyklicznych, próbne obciążenie należy
wyznaczyć według zaleceń projektanta ujętych w projekcie sprawdzania nośności pali w terenie, uwzględniających
rzeczywiste warunki pracy pali.
7.1.2. Projekt próbnych obciążeń powinien być częścią projektu palowania i powinien zawierać:
- wyniki badań geotechnicznych podłoża w rejonie palowania,
- wartości maksymalnych obciążeń obliczeniowych pali,
- projektowane wartości obciążeń próbnych,
- przemieszczenia dopuszczalne fundamentu na palach (ze względu na rodzaj konstrukcji i warunki jej eksploatacji),
- opis sposobu uchwycenia głowic pali w fundamencie lub w konstrukcji budowli oraz w przypadku obciążeń
poziomych, rzędne punktów zaczepienia siły przekazywanej z budowli,
- sposób przeprowadzenia próbnych obciążeń.
W przypadku gdy próbne obciążenia poprzedzają rozpoczęcie robót palowych, projekt powinien zawierać również
wykaz i sytuację pali próbnych. Gdy próbne obciążenia wykonywane są w trakcie robót palowych (7.4.1) pale do
próbnych obciążeń powinny być wyznaczane przez nadzór techniczny inwestora w uzgodnieniu z projektantem
obiektu, zgodnie z postanowieniami wg 7.2.1.
7.1.3. Wartości obciążeń próbnych. Próbne obciążenia wciskające i wyciągające należy projektować na siły równe
półtorakrotnej wartości nośności pala, wyznaczonej wzorem (2) lub (3) (1,5N
t
lub 1,5N
w
). Próbne obciążenia boczne
należy projektować na siły co najmniej półtorakrotnie wyższe od obciążenia charakterystycznego pala (1,5H
n
).
7.2. Liczba pali do próbnych obciążeń i ich wybór
7.2.1. Zasady określania liczby i wyboru miejsca pali próbnie obciążanych. W przypadkach:
a) gdy stwierdzono, że układ warstw gruntów pod daną budowlą jest w zasadzie jednakowy, próbnemu obciążeniu
(wciskaniu lub wyciąganiu) należy poddawać następującą liczbę pali:
- co najmniej 2 pale, gdy w skład fundamentu wchodzi do 100 pali,
- co najmniej 1 pal na każde rozpoczęte dalsze 100 pali przy więcej niż 100 palach;
b) gdy podłoże podzielić można na szereg różnych stref geotechnicznych, próbnemu obciążeniu powinien być poddany
w każdej strefie co najmniej 1 pal (tzw. pal reprezentatywny),
c) w przypadku występowania w danej budowli elementów o małych dopuszczalnych osiadaniach, np. fundamentu pod
precyzyjne urządzenia, należy poddawać dodatkowo próbnemu obciążeniu przynajmniej 1 pal znajdujący się pod
danym elementem,
d) w przypadku wyznaczania nośności pali pozostałych po wyburzonych budowlach lub pali wykorzystywanych po
okresie paroletniej przerwy od czasu ich wprowadzenia w grunt lub niezgodnie z pierwotnym przeznaczeniem budowli,
należy poddawać próbnemu obciążeniu co najmniej:
- 2 pale, gdy powierzchnia palowana jest mniejsza niż 900 m
2
,
- co najmniej 1 pal na każde rozpoczęte 500 m
2
przy powierzchni większej niż 900 m
2
,
e) we wszystkich przypadkach próbnemu obciążeniu poddawać należy pale w miejscach o najniekorzystniejszych
warunkach geotechnicznych.
Odstęp wzajemny pali próbnie obciążanych powinien wynosić min. 4D i nie powinien być mniejszy niż 3 m.
Próbnych obciążeń pali można nie wykonywać, jeżeli liczba pali w obiekcie nie przekracza 25 sztuk, a nośność
podłoża oraz jakość wykonania pali nie budzą zastrzeżeń.
7.2.2. Wykorzystanie do konstrukcji fundamentów pali próbnie obciążonych i kotwiących. Pale próbnie obciążone i
kotwiące mogą być wykorzystane do przenoszenia obciążeń z budowli w następujących wysokościach ich obciążeń
obliczeniowych:
a) pale wciskane: 100%, jeżeli przy próbnym obciążeniu pala naprężenia w jego materiale (lub w podłożu skalnym w
przypadku pali opartych na skale) nie przekroczyły 60% naprężeń niszczących; w innym przypadku pale te należy
uznać za nienośne,
b) pale wyciągane:
80% - grunty niespoiste,
50% - grunty spoiste,
c) pale próbnie obciążane siłą boczną:
90% - grunty niespoiste,
80% - grunty spoiste;
pale te mogą być wykorzystane do przeniesienia 70% pionowych obciążeń obliczeniowych sprawdzonych zgodnie z
postanowieniami rozdz. 2,
d) pale kotwiące:
100% - przy kontroli przemieszczeń głowicy pala kotwiącego i jej uniesieniu do 5 mm,
80% - gdy nie prowadzi się kontroli przemieszczeń głowicy pala kotwiącego.
7.3. Urządzenia do sprawdzania nośności pali w terenie. Urządzenia do sprawdzania nośności pali w terenie, składają
się z:
a) urządzeń obciążających,
b) urządzeń pomiarowych.
Przez urządzenia obciążające należy rozumieć wszystkie urządzenia służące do wywołania siły wciskającej lub
wyciągającej pal, jak również do wywoływania sił poziomych.
Urządzenia pomiarowe powinny zapewniać otrzymanie wyników dotyczących przemieszczeń z dokładnością do
0,05 mm oraz sił z dokładnością 1% wartości Q
max
.
Urządzenia pomiarowe powinny mieć ważne atesty.
7.4. Terminy przeprowadzania próbnych obciążeń
7.4.1. Zasady ogólne. Sprawdzenie nośności pali próbnie obciążanych należy przeprowadzać przed przystąpieniem do
wykonywania pozostałych pali. Gdy liczba pali w obiekcie jest mniejsza niż 100 sprawdzenie można przeprowadzić
podczas realizacji robót fundamentowych. Należy wówczas zapewnić taką kolejność wykonywania pali, aby w
przypadku stwierdzonej zmiany nośności można było wykonać niezbędne zmiany w projekcie palowania.
7.4.2. Termin sprawdzania nośności pali obciążanych siłami pionowymi. Między wykonaniem pala a sprawdzeniem
jego nośności powinien upłynąć czas podany w tabl. 14. W przypadku gruntów uwarstwionych, jeżeli przynajmniej
50% całkowitej nośności pala uzyskiwana jest w gruntach spoistych, grunty te należy uznać za miarodajne przy
ustalaniu terminu sprawdzenia nośności pali.
Tablica 14. Terminy sprawdzenia nośności
Rodzaj pali
Rodzaj gruntu
niespoiste
nawodnione piaski drobne, pylaste i gliniaste oraz pyły i gliny
piaszczyste
spoiste
Wbijane
7 dni
20 dni
30 dni
Wykonywane w
gruncie
30 dni
30 dni
30 dni
Przy stosowaniu cementów szybkosprawnych lub po stwierdzeniu dostatecznej wytrzymałości próbek betonu, pale
formowane w gruncie można obciążać wcześniej niż po upływie 30 dni.
7.4.3. Termin wykonywania próbnych bocznych obciążeń pali. Boczne obciążenie pali zaleca się wykonywać po
ukończeniu wszelkich przewidywanych w danym miejscu robót ziemnych, tak aby warunki pracy pala były w tym
czasie takie same, jakie będą podczas eksploatacji budowli.
Jeżeli zalecenie to nie będzie spełnione zmianę warunków należy uwzględniać analizując wyniki badania.
7.4.4. Termin sprawdzania nośności pali w rejonie gruntów osiadających. W przypadku sprawdzenia nośności pali na
obszarze, na którym wykonano wymianę gruntów, lub na którym podłoże ma być obciążone dodatkowo nasypami lub
budowlami posadowionymi bezpośrednio, wskazane jest przystąpienie do wbijania pali próbnych i do sprawdzania ich
nośności dopiero po zakończeniu osiadania podłoża pod wpływem tych zmian obciążeń. W przeciwnym przypadku
wyniki próbnego obciążenia należy interpretować uwzględniając warunek 8.1.3.
7.5. Zasady pomiaru postępu pali w czasie ich zagłębiania. Dla pali wbijanych oraz pali Franki, Vibro i Fundex należy
rejestrować liczbę uderzeń bijaka podczas ich zagłębiania. Pomiar ten należy wykonywać dla co najmniej 50% pali, co
0,5 m mierząc od połowy zagłębienia pala w gruncie, a na ostatnich 30 cm zagłębienia w seriach co 10 cm postępu
pala (n
1
, n
2
, n
3
). Przy pomiarze wpędu pala (ostatnie 30 cm) zaleca się stosowanie wysokości spadu bijaka równą
1,0 m. W przypadku złożonych warunków gruntowych lub pali przeznaczonych do próbnego obciążenia należy
wykonywać pomiar na całej długości pala.
W przypadku pali wprowadzonych w grunt metodą wibracji należy prowadzić pomiar czasu zagłębiania pala na każdą
1
/
5
część całkowitej długości pala. Dane z wbijania pali należy zestawić wg załącznika 1.
7.6. Przebieg prac przygotowawczych do sprawdzenia nośności pali. Urządzenia do sprawdzania nośności pali
powinny być tak ustawione, żeby badany pal był obciążony osiowo. Po ustawieniu urządzeń obciążających i urządzeń
pomiarowych, miejsce próbnego obciążenia nie powinno być narażone na wpływ wstrząsów pochodzących od ruchu
pojazdów, maszyn i wbijania pali w sąsiedztwie oraz wiatru (falowania wody). Jako brak wpływu wstrząsów przyjmuje
się możliwość wykonywania odczytów wskazań czujników o dokładności 0,05 mm.
Zaleca się, aby obciążenie pala próbnego było wykonywane za pomocą siłowników hydraulicznych. Należy przy tym
zapewnić trwałość każdorazowego stopnia obciążenia. Przy zastosowaniu kilku siłowników hydraulicznych muszą być
one podłączone do jednej pompy.
W przypadku stosowania do próbnego obciążenia pali balastu, składowanie balastu nie powinno mieć wpływu na
osiadanie badanego pala. Wymaga to zachowania odległości krawędzi podpór balastu lub samego balastu od osi pala
próbnie obciążanego, co najmniej 4D dla pali o średnicy D ≤ 0,6 m i nie mniej niż 2,5 m dla pozostałych pali.
W przypadku stosowania pali kotwiących powinny być one oddalone od pobocznicy badanego pala na odległość co
najmniej równą
1
/
10
długości pala kotwiącego i nie mniejszą niż 2,0 m.
Odległość podpór belki, na której opierają się czujniki od osi pala obciążanego powinna być większa niż 4D dla pali o
ś
rednicy D ≤ 0,6 m i wynosić co najmniej 3,0 m dla pozostałych pali.
7.7. Zakres dokumentacji badań nośności pali w terenie. Dokumentacja badań nośności pali powinna zawierać:
a) plan sytuacyjny budowli z naniesioną siatką palowania i z zaznaczeniem pali próbnie obciążanych oraz z
naniesioną siatką badawczych otworów wiertniczych i sondowań,
b) przekroje geotechniczne z naniesionym położeniem badanych pali i rzędnymi ich głowic i podstaw,
c) opis techniczny zawierający szczegółowe dane dotyczące budowli i poszczególnych badanych pali,
d) dziennik wykonywania pali w gruncie (łącznie z metrykami pali) dla każdego badanego pala, który powinien
zawierać:
- dane o przebiegu i warunkach wykonania pali,
- rodzaj użytego sprzętu,
- dane o przewierconych warstwach gruntu,
- ilość betonu użytego do wykonywania pala,
- dane o położeniu i kształcie podstawy oraz głowicy pala,
e) dzienniki wbijania pali próbnych w przypadku badania pali wbijanych,
f) zestawienie wyników pomiarów wstępnych, obejmujących rzędne głowicy pala przed przystąpieniem do obciążenia,
rzędne zaczepienia siły poziomej, wskazania początkowe czujników,
g) protokół próbnego obciążenia pali sporządzony według załączników 2 i 4 z opisem przebiegu próbnego obciążenia
(wyciągania) zawierającym dzień i godzinę rozpoczęcia i zakończenia obciążenia, pogodę i temperaturę w czasie
obciążenia, stwierdzenie zgodności wykonania urządzeń obciążających i pomiarowych z projektem próbnego
obciążenia, opis sposobu nakładania i zdejmowania obciążeń, opis poszczególnych wydarzeń w czasie badania, np.
uszkodzenia urządzeń obciążających lub pomiarowych, przestawienie czujników, zmiany powierzchni gruntu, zmiany
długości zakotwień,
h) dziennik osiadania (podnoszenia) pala opracowany według załącznika 3 lub dziennik próbnego obciążenia
bocznego pala według załącznika 5,
i) wykres zależności osiadania (podnoszenia, przesunięcia) pala od wielkości obciążenia, zawierający krzywą
zależności osiadań (podnoszenia, przesunięcia) pala od obciążenia; w przypadku pali wciskanych i wyciąganych
wykres obciążenia pala w czasie, krzywą osiadania (podnoszenia, przesunięcia) pala w czasie, wykres pomocniczy
; wykresy te należy sporządzać w sposób podany na rys. 29 i w podziałkach zamieszczonych w tabl. 15; w
przypadku, gdy obciążenie maksymalne uzyskane w badaniach Q
max
> 2000 kN, można stosować podziałkę A lub B,
Część 8 Strona 3
Rys. 29
wykres pomocniczy
należy konstruować w sposób następujący: przez punkt odpowiadający wartości 50
na osi pionowej wykresu pomocniczego (rys. 30) należy poprowadzić proste równoległe do stycznych do krzywej
zależności osiadania pala od obciążenia w punktach odpowiadających poszczególnym stopniom obciążenia pala;
odcinki zawarte między początkiem układu współrzędnych i punktami przecięcia równoległych z osią obciążeń
odpowiadają wartościom
w badanych punktach; końce tych odcinków odłożonych na prostych prostopadłych do
osi obciążenia i przechodzących przez odpowiednie punkty styczności są punktami wykresu pomocniczego;
konstrukcję wykresu pomocniczego pokazano przykładowo na rys. 30;
j) w przypadku sprawdzania stanu granicznego użytkowania wyznaczenie modułów odkształcenia E
o
(wg 4.6).
Część 8 Strona 4
Rys. 30
7.8. Przebieg sprawdzania nośności pali w terenie
7.8.1. Próbne obciążenie pali wciskanych. Obciążenie pala powinno wzrastać stopniami
, przy czym
stopni tych nie powinno być mniej niż 10. Obciążenia należy kontynuować do uzyskania granicznej nośności pala lub
wartości siły (Q
max
) podanej w projekcie próbnego obciążenia.
Odczyty osiadania należy notować co 10 min. Jeżeli osiadanie przy danym obciążeniu trwa dłużej niż 1 h, wówczas
odstępy czasu między dalszymi odczytami można przyjmować dłuższe niż 10 min.
Przed każdym powiększeniem obciążenia należy zaczekać aż do zakończenia osiadania pala od obciążenia
poprzedniego. Zakończenie osiadań można przyjąć umownie w chwili, gdy średni przyrost osiadania w dwu kolejnych
okresach 10-minutowych jest nie większy niż 0,05 mm.
W czasie prowadzenia obciążeń dopuszczalne są przerwy polegające na zupełnym odciążeniu pala, przy czym
przerwa nie powinna trwać dłużej niż 1 dobę. Po przerwie obciążenie pala można podnieść do tego obciążenia, przy
którym nastąpiła przerwa. Po osiągnięciu obciążenia równego wartości Q
r
pal należy odciążyć oraz zanotować jego
trwałe osiadanie. Trwałe osiadanie pala należy również zanotować po zakończeniu badania.
7.8.2. Próbne wyciąganie pali. Poszczególne przyrosty obciążenia powinny wynosić
, przy czym stopni
obciążeń nie powinno być mniej niż 10. Każdy stopień obciążenia należy utrzymywać przez 10 min dla gruntów
niespoistych i 20 min dla gruntów spoistych.
Po osiągnięciu granicznej wartości obciążenia lub
pal należy odciążyć i zanotować jego trwałe podniesienie.
7.8.3. Próbne boczne obciążenie pali. Przemieszczenie poziome pala należy mierzyć w dwóch poziomach. Ich
wzajemna odległość nie może być mniejsza niż 1,0 m. Obciążenie boczne należy zwiększać stopniowo tak, aby
poszczególne stopnie obciążenia były jednakowe i równały się około 0,1 części projektowanego obciążenia H
n
. Każdy
stopień obciążenia należy utrzymywać przez co najmniej 10 min bez zmian do czasu, aż średni przyrost
przemieszczenia w ciągu 10 min będzie mniejszy niż 0,05 mm. Po osiągnięciu przewidywanego projektem obciążenia
H
n
i H
max
= (1,2 ÷ 1,5)H
r
pal należy całkowicie odciążyć i zanotować jego trwałe przemieszczenie poziome.
Tablica 15. Podziałki do graficznej interpretacji próbnego obciążenia pali do stosowania na wykresie pomocniczym
Część 8 Strona 5
Lp.
Rodzaj wykresu
Oś
Q
max
≤ 2000 kN
Q
max
> 2000 kN
A
B
1
Zależność osiadania
(podniesienia,
przesunięcia) pala od
obciążenia
obciążenie
50 kN = 10 mm
100 kN = 10 mm
200 kN = 10 mm
przemieszczenie
1 mm = 1 cm
2 mm = 1 cm
4 mm = 1 cm
2
Obciążenia pala w czasie
obciążenie
100 kN = 10 mm
100 kN = 5 mm
100 kN = 2,5
mm
czas
10 min = 2 mm
3
Wykres pomocniczy
50 = 10 mm
7.8.4. Notowanie wyników próbnych obciążeń. Notowanie wyników obserwacji pali próbnie obciążanych należy
prowadzić zgodnie z postanowieniami 7.8.1, 7.8.2 lub 7.8.3 i według załączników 3 lub 5.
Część 8 Strona 6
8. ZASADY INTERPRETACJI WYNIKÓW SPRAWDZANIA NOŚNOŚCI PALI W TERENIE
8.1. Próbne obciążenia wciskające
8.1.1. Sprawdzenie na stan graniczny nośności. Podstawą interpretacji jest krzywa zależności osiadania pala od
obciążenia oraz wykres pomocniczy skonstruowany według wyjaśnienia podanego w 7.7.
Warunek stanu granicznego nośności jest spełniony, gdy
(60)
w którym:
k - współczynnik korekcyjny przyjmowany wg tabl. 16,
- 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
wyznacza się na podstawie analizy wykresu pomocniczego. Wykres ten może mieć jeden (typ a rys.31)
lub dwa (typ b rys. 32) odcinki prostoliniowe, z których każdy można opisać równaniem:
(61)
w którym n
3
, n
4
- parametry prostej.
Część 9 Strona 1
Rys. 31
Rys. 32
Obciążeniu
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
.
Jako początek odcinka prostoliniowego badanego wykresu należy przyjmować pierwszy z przynajmniej trzech
wyznaczonych jego punktów (np. rys. 29 punkt 7'').
Przyjmuje się, że punkt przecięcia prostej (61) 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
.
W przypadku gdy podczas próbnego obciążenia nie osiągnięto granicznej nośności pala lecz uzyskany fragment
zależności osiadania pala od obciążenia pozwala na wydzielenie na wykresie pomocniczym odcinka prostoliniowego,
należy przeprowadzić badanie typu krzywej osiadania pala, przy czym:
a) jeżeli
(62)
to krzywa osiadania pala jest krzywą typu a:
b) jeżeli
(63)
to krzywa osiadania pala jest krzywą typu b:
Część 9 Strona 2
Sposób wyznaczania wartości
przedstawia rys. 33 wg wzoru
(64)
w którym:
(65)
(66)
przy czym obciążenie Q
B
odpowiada ostatniemu punktowi prostoliniowego odcinka wykresu pomocniczego.
W przypadku gdy wyznaczony w trakcie próbnych obciążeń fragment zależności osiadania pala od obciążenia nie
pozwala na wydzielenie na wykresie pomocniczym odcinka linii prostej, warunek (60) należy sprawdzać przyjmując:
(67)
Rys. 33
Tablica 16. Wartości współczynnika korekcyjnego k
Część 9 Strona 3
Siła
wyznaczona na podstawie wykresu pomocniczego
krzywa typu a
krzywa typu b
k = 1,00
k = 0,80
k = 0,90
8.1.2. Warunki dodatkowe. W przypadku wykonywania próbnych obciążeń wciskających pali, dla których
uwzględniono w obliczeniach tarcie negatywne gruntu, wartość
należy zmniejszyć o dwukrotną wartość siły,
wynikającej z tarcia negatywnego.
W przypadku stosowania do sprawdzenia warunku (60) wartości
określonej na podstawie współczynnika
cechowania p (wzór 59) należy przyjmować k = 0,8.
8.1.3. Sprawdzenie ze względu na stan graniczny użytkowania. Stan graniczny użytkowania powinien spełniać
warunek (15) (p. 4.3). Sprawdzenie polega na obliczeniu osiadania grupy pali na podstawie modułów odkształcenia E
o
wyznaczonych z krzywej zależności osiadania od obciążenia pala dla sił nie większych od
.
8.2. Próbne wyciąganie pali. Obliczeniowe obciążenie wyciągające,
, powinno spełniać warunek
(68)
w którym N
w
- graniczne obciążenie wyciągające pala, wyznaczone z krzywej zależności podnoszenia od obciążenia
7.1.
Jeżeli w trakcie próbnych obciążeń nie osiągnięto wartości N
w
należy przyjąć
(69)
8.3. Próbne boczne obciążenie pali. Przemieszczenia boczne pala muszą spełniać warunek:
(70)
w którym:
y
o
- przemieszczenie osi pala w poziomie terenu spowodowane obciążeniem charakterystycznym,
y
d
- dopuszczalne boczne przemieszczenie pala.
Jeżeli projekt fundamentu nie postanawia inaczej można przyjmować
(71)
W przypadku gdy przewiduje się w projekcie utwierdzenie górnego końca pala w fundamencie w poziomie terenu, a w
czasie obciążania próbnego głowica pala była swobodna, boczne obciążenie pala można przyjąć 1,5 razy wyższe od
jego wartości wyznaczonej z obciążenia próbnego.
9. POSTANOWIENIA PRZEJŚCIOWE
Do czasu wprowadzenia norm dotyczących wymiarowania i wykonawstwa pali i fundamentów palowych, w
obliczeniach wytrzymałości trzonu pala dopuszcza się stosowanie postanowień odpowiednich norm związanych.
KONIEC
Część 9 Strona 4
ZAŁĄCZNIK 1
DZIENNIK WBIJANIA PALI
Obiekt:............................................................
Inwestor: .........................................................
Wykonawca: ........................................................
Rodzaj pali: ..............................średnica.............. cm
Klasa betonu: ......................................................
Liczba pali w podporze (sekcji) ....................................
Rodzaj kafara i typ młota...........................................
Energia jednego uderzenia młota.....................................
Lp.
Numer pala
wg planu
palowania
Długość
pala
[m]
Inne dane
konstrukcyj-
ne pala
(np.: Objętość
betonu, długość
zbrojenia)
Zagłębienie
pala
[m]
Liczba
uderzeń
młota przy
zagłębie-
niu
Wpęd pala na
ostatnie 30 cm
zagłębie-
nia
[cm]
Data,
uwagi
1
2
3
4
5
6
7
8
ZAŁĄCZNIK 2
PROTOKÓŁ
próbnego obciążenia (wyciągania) pala nr............
1. Data próbnego obciążenia......................................
2. Skład Komisji
a) ....................................................
b) ....................................................
c) ....................................................
3. Nazwa, charakter i lokalizacja obiektu, opis rodzaju konstrukcji.......................................................
4. Rodzaj pala ....średnica pala lub średnica rury obsadowej ....,
długość całkowita ......długość nośna .......nachylenie .........,
data zabetonowania lub wbicia pala ..........,klasa betonu........
5. Charakterystyka urządzenia obciążającego........................
sposób wywoływania obciążenia - podnośnik hydrauliczny, balast i przekroj tłoka podnośnika hydraulicznego, rodzaj i
system zakotwienia
6. Rzędne przed przystąpieniem do próbnego obciążenia pala:
głowicy..............................................
podstawy.............................................
terenu...............................................
7. Wyniki obciążeń
Część 10 Strona 1
Rodzaj obciążenia
Obciążenie
kN
Osiadanie (podniesienie) pala
mm
trwałe
sprężyste
całkowite
Q
n
8. Wnioski z próbnego obciążenia:
(stan graniczny nośności, stan graniczny użytkowania)
..............................................................
..............................................................
Załączniki:
1. Plan sytuacyjny
2. Przekrój geotechniczny
3. Dziennik osiadania pala (załącznik 3)
4. Dziennik wykonywania pala w gruncie z metryką pala lub dziennik wbijania pala próbnego
5. Wykresy osiadania (podniesienia) pala
Podpisy:
a).................b)..................c)....................
ZAŁĄCZNIK 3
data próbnego obciążenia
DZIENNIK OSIADANIA (PODNOSZENIA) PALA Nr..........
Lp.
MPa
kN
Godziny
odczytu
Okres
trwania
obciążenia
Osiadanie (podnoszenie) mm
Uwagi
czujnik 1 czujnik 2 czujnik 3 czujnik 4
ś
rednie
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
ZAŁĄCZNIK 4
PROTOKÓŁ
próbnego bocznego obciążenia pala nr..............
Część 10 Strona 2
1. Data próbnego obciążenia......................................
2. Skład Komisji
a) ..............................................
b) ..............................................
c) ..............................................
3. Nazwa, charakter i lokalizacja obiektu, opis rodzaju konstrukcji
...................................................................
...................................................................
4. Rodzaj pala.....średnica pala lub średnica rury obsadowej ...cm,
długość całkowita...........m, długość nośna.....................m,
nachylenie..............................................
data zabetonowania lub wbicia pala.................................
klasa betonu.......................................................
uzbrojenie.........................................................
stal klasy.........................................................
5. Charakterystyczne obciążenie boczne...........................kN
6. Przesunięcie dopuszczalne.....................................mm
7. Charakterystyka systemu próbnego obciążenia.....................
...................................................................
sposób wywoływania obciążenia podnośnik hydrauliczny, udźwig, średnica i przekrój tłoka podnośnika hydraulicznego,
....................................................................
system zakotwienia, sposób uchwycenia głowicy pala
8. Rzędna głowicy pala przed przystąpieniem do obciążenia......rzędna zaczepienia siły poziomej...............
rzędne pomiaru przemieszczenia:
poziom 1....................................................
poziom 2....................................................
9. Wyniki obciążeń
Stopień obciążenia
Obciążenie
kN
Przesunięcie pala
mm
trwałe
sprężyste
razem
H
n
1.
2.
1.
2.
1.
2.
H
max
1.
2.
1.
2.
1.
2.
Załączniki:
1. Plan sytuacyjny
2. Przekrój geotechniczny
3. Dziennik próbnego bocznego obciążenia pala (załącznik 5)
4. Wykres zależności przesunięcia pala od obciążenia
Podpisy:
a)....................b)....................c)....................
ZAŁĄCZNIK 5
..........................
data próbnego obciążenia
DZIENNIK PRÓBNEGO BOCZNEGO OBCIĄŻENIA PALA NR ............
Część 10 Strona 3
Lp. MPa kN Godziny odczytu Okres trwania obciążenia
Pomiary przesunięć pala czujnikami mm
Uwagi
czujnik 1
poziom 1
czujnik 2
poziom 2
1
2
3
4
5
6
7
8
INFORMACJE DODATKOWE
1. Instytucja opracowująca normę - Instytut Techniki Budowlanej.
2. Istotne zmiany w stosunku do PN-69/B-02482
a) postanowienia normy dostosowano do warunków obliczeń według dwóch stanów granicznych - nośności i
użytkowania,
b) powiększono znacznie zakres normy, szczególnie w odniesieniu do obliczeń osiadania pali i fundamentów palowych
oraz obliczeń nośności pali na siły poziome,
c) rozszerzono zakres stosowania normy dla pali do 180 cm średnicy,
d) uaktualniono dane mające wpływ na nośność pali,
e) wprowadzono jednostki SI.
3. Normy związane
PN-82/B-02000
Obciążenia budowli. Zasady ustalania wartości
PN-74/B-02480 Grunty budowlane. Podział, nazwy, symbole i określenia
PN-81/B-03020
Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie
4. Normy zagraniczne
Australia AS 2159-1978 Rules for the Design and Instalation of Piling
CSRS ČSN 73 1002 Pilotowé základy
Dania DS 415, 1977 Norm for Fundering
Finlandia SPO-78 Suurpaaluohjeet 1978
RFN DIN/4026, 1968 Rammpfähle Richtlinien
DIN/4026, 1968 Rammpfähle Richtlinien Erläterungen der Richtlinien
DIN/4014, 1969 Bohrpfähle Herstellung und zulässige Belastung
DIN/4014, 1969 Bohrpfähle Herstellung und zulässige Belastung Erläuterungen
DIN/4014, 1977 Bohrpfähle, Grossbohrpfähle, Herstellung Bemessung und zülassige Belastung
Wielka Brytania CP 2004:72 Code of Practice for Foundations
5. Autorzy projektu normy: prof. dr hab. inż. Andrzej Tejchman, dr inż. Kazimierz Gwizdała, dr inż. Jacek Kłos, dr inż.
Włodzimierz Cichy - Politechnika Gdańska.
6. Wydanie 2 - stan aktualny: maj 1985 - bez zmian.
Część 10 Strona 4