Wojciech Janota
1. Opis warunków gruntowo-wodnych
Warunki gruntowo wodne zostały określone na podstawie badań próbek gruntów
pobranych z odwiertu geotechnicznego wierconego na głębokość 20m.
Na podstawie badań stwierdzono występowanie warstwy piasku drobnego  Pd w
stanie wilgotnym, zagęszczenie gruntu ID=0,30 o miąższości 7,0m. Na granicy warstw
występowało swobodne zwierciadło wody gruntowej na głębokości 7,0m. Następnie na
głębokości 7,0m występowały gliny pylaste  GĄ w stanie mokrym, zagęszczenie gruntu
IL=0,45. Następnie na głębokości 12,0m występowała warstwa iłów  I w stanie mokrym,
zagęszczenie gruntu IL=0,35. Czwartą warstwą jest kolejna warstwa piasków drobnych  Pd o
zagęszczeniu gruntu ID=0,50.
2. Technologia wykonania pala
Zaprojektowano pale typu CFA o średnicy 0,4m. Wykonanie polega na wywierceniu w gruncie
otworu, w który następnie wlewa się beton i wpuszcza zbrojenie. Przyczyną zastosowania
pali wierconych jest bliska odległość starej, zabytkowej zabudowy, której mogłoby zagrozić
zastosowanie pali wbijanych w grunt.
3. Obliczanie nośności pala
3.1 Obliczenie udz
wigu i strefy aktywnej pojedynczego pala wraz z graficznÄ…
interpretacją współczynników q(r) i t(r) wg PN-83/D-02482
Obliczanie nośności pojedynczego pala
NT=Np+Ns
Opór podstawowy pala
Np=Sp"Ap"q(r)
Pole powierzchni podstawy pala
D2
Ap =
4
3,14 Å" 0,42
Ap = = 0,1257m2
4
Jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu pod podstawą pala w [kPa] wg tabeli 1
w PN-83/B-02482 na głębokości 10m
q10=850kPa
q(r)=0,9"q10
q(r)=0,9"850=765kPa
Sp (wyznaczany dla warstwy w której kończy się pal, dla pali wierconych w rurach
obsadowych wyciÄ…ganych)
Sp =1,0
Np=Sp"Ap" q(r)
Np=1,0"0,1257"765=96,08kN
3
Wojciech Janota
Opór pobocznicy pala
NS=Ssi"Asi"ti
Si, S  współczynniki technologiczne ( przyjmowane Według tab. 4)
As- powierzchnia oddziaływania
t- jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy pala w obrębie
odpowiedniej warstwy
wyznaczenie ti(r) wg. tabeli.2. PN-83/B-02482:
Warstwa I
Piasek drobny  Pd ID=0,30
Dla głębokości 10m
t=31,00kPa
t10=31,00+0,30"(31,00/0,30)=62,00kPa
tI=t4,5=62,00"(4,5/10)=27,90kPa
tI= tI"0,9
tI= 27,90"0,9=25,11kPa
Warstwa II
Glina pylasta  GÄ„ IL=0,45
Dla głębokości 10m
t=31,00kPa
t10=31,00+0,45"(31,00/0,45)=62,00kPa
tI=t9,5=62,00"(9,5/10)=58,90kPa
tI= tI"0,9
tI= 58,90"0,9=53,01kPa
Warstwa III
IÅ‚  I IL=0,35
Dla głębokości 10m
t=25,00kPa
t10=25,00+0,35"(25,00/0,35)=50,00kPa
tI=t13,5=50,00kPa
tI= tI"0,9
tI= 50,00"0,9=45,00kPa
Opór pobocznicy pala dla warstwy I
Ss1=0,9
As1 =2Ä„"r"g
As1 =2Ä„"0,20"5,0 = 6,28m2
Ns1= Ss1"As1"t1A
NS1= 0,9"6,28"25,11 = 141,92kN
4
Wojciech Janota
Opór pobocznicy pala dla warstwy II
Ss2=0,9
As2 =2Ä„"r"g
As2 =2Ä„"0,20"5,0 = 6,28m2
Ns2= Ss1"As1"t1A
NS2= 0,9"6,28"53,01 = 299,61kN
Opór pobocznicy pala dla warstwy III
Ss3=0,9
As3 =2Ä„"r"g
As3 =2Ä„"0,20"3,0 = 3,77m2
Ns3= Ss1"As1"t1A
NS3= 0,9"3,77"45,00 = 152,60kN
Opór podstawy pala
Sp=1,0
Asp =Ä„"r2
Asp =3,14"0,22=0,1256m2
Nsp= Ssp"Asp"q
NSp= 1,0"0,1256"765 = 96,08kN
Nośność pojedynczego pala:
NT=Np+Ns
NT= NS1+ NS2+ Ns3+ NSp
NT=141,92+299,61+152,60+96,08=690,22kN
3.2 Określenie potrzebnej ilości pal ii sposobu ich rozmieszczenia
Qr d" m"N
m=0,9 dla n pali ne" 3
N=n"Nt
Ustalenie obciążeń fundamentu palowgo:
Przyjęto wstępnie 64 pale
Wielkość oczepu:
Bf =12,2m
Lf =12,2m
Hf=1,0m
Å‚bet = 25kN/m3
5
Wojciech Janota
Obciążenie
Obciążenie przypadające
Wyszczególnienie charakterystyczne
na 1 pal
[kN]
Obciążenie zewnętrzne
31460,00 491,56
28600"1,1
Oczep fundamentowy
4093,10 63,95
Bf "Lf "Hf "Å‚bet"1,1
Ciężar własny pali
2873,73 44,90
(Ä„D2/4)"L"Å‚bet"1,1
SUMA: Qr=38426,83kN 600,42kN
n e" Qr/(Nt " m)
n e" 38426,83 /( 690,22"0.9)
n e" 61,86
przyjęto n = 64
Obliczenie strefy aktywnej pala:
Rmax =8D=8"0,4 =3.2m
Rmin =(4÷5)D =1.6÷2 m =>1,6m
Obliczenie strefy naprężeń dla gruntów uwarstwionych
R  zasięg strefy naprężeń
R=D/2+ " hi"tgÄ…
ą-kąt tarcia z tab.7 dobierany w zależności od rodzaju gruntu
Pd ID=0,30 ln => Ä…= 6° => tg Ä…=0,087
GÄ„ IL=0,45 tpl => Ä…= 5° => tg Ä…=0,070
I IL=0,35 mpl => Ä…= 1° => tg Ä…=0,017
R=D/2+ " hi"tgÄ…
R = 0,4/2+5,0"0,087+5,0"0,070+3,0"0,017= 1,04 m
r=1,6 m
r/R = 1,6/1,04 = 1,54
Nie występuje zachodzenie stref naprężeń, zatem nośność grupy równa się sumie
nośności pali pojedynczych.
Qr d" m"N = m"Nt"n
600,42 d" 0,9"690,22"64
600,42kN d" 39756,80kN
Warunek nośności został spełniony.
6
Wojciech Janota
4. Uproszczone obliczenia osiadań grupy pali
Warstwa I
Pd ID=0,30
E0I=33000kPa
E0I"0,8=33000"0,8=26400kPa
Miąższość 5,0m
Warstwa II
GÄ„ IL=0,45
E0II=22000kPa
E0II"0,8=22000"0,8=17600kPa
Miąższość 5,0m
Warstwa III
I IL=0,35
E0III=9300kPa
E0III"0,8=9300"0,8=7440kPa
Miąższość 1,0m
Średni moduł dla podłoża gruntowego otaczającego pal:
26400Å" 5,0 +17600Å"5,0 + 7440Å"1,0
E0 = = 20676,36kPa
5,0 + 5,0 +1,0
Moduł Eb gruntu poniżej podstawy
Eb=9300"0,8=7440kPa
Osiadanie pala od obciążenia Qn
Qn
s = Å" Iw
h Å" E0
I = IOK Å" Rb
w
h / D = 10
Eb 5952
= = 0,29
E0 20676,36
RA=1,0
Et=27000000kPa
Et
KA = Å" RA
E0
27000000
K = Å"1,0 = 1305,84
A
20676,36
Rb=0,9
IOK=1,50
IW=1,50"0,9=1,35
7
Wojciech Janota
Osiadanie pojedynczego pala w przyjętych do obliczeń warunkach gruntowych dla siły Qn=1
wynosi:
1
s1 = Å"1,35 = 1,63Å"10-5 m
4,0 Å" 20676,36
Osiadanie pala od siły Qn=QnF+Q3n+T(n)
Qn=491,56+63,95+18,27=573,79
Osiadanie dowolnego pala
Nr pala r/D Ka h/D Ä…0 Ä…0 FE Ä…0
F E ij
2 4,00 1305,84 10 0,41 0,03 0,1 0,372
3 4,00 1305,84 10 0,41 0,03 0,1 0,372
4 5,65 1305,84 10 0,33 0,01 0,1 0,298
5 5,65 1305,84 10 0,33 0,01 0,1 0,298
6 4,00 1305,84 10 0,41 0,03 0,1 0,372
Osiadanie pala nr 1 w gruncie nośnym wynosi:
S1=9,36"10-3+1,63"10-5"573,79"(2"0,372+2"0,298+0,372)=25,40"10-3m=2,54cm
Skrócenie pala w obrębie gruntów nienośnych:
(n)
[QnF + 0,5(T + G' )]Å" hI
3n
"s =
Ap Å" Et
[491,56 + 0,5(18,27 + 63,95)]Å"1,0
" = = 0,39 Å"10-3
s
3,14 Å" 0,402 Å" 27000000
Całkowite osiadanie pala:
Sc=s+"s=25,40"10-3+0,39"10-3=25,79"10-3=2,58cm
5. Opis technologii wykonania pali
Fundamenty zaprojektowano w postaci żelbetowych pali wierconych o średnicy 40cm i
długości 13,0m. Głębokość posadowienia pali przyjęto zgodnie z rysunkami. Beton klasy
C20/25 (B25) i stal gatunku A-IIIN oraz St3S.
Podczas wykonywania wierceń należy stale kontrolować wyciągany grunt. W przypadku
natrafienia na grunty nienośne wykonawca zobowiązany jest do skonsultowania się z
projektantem w celu podjęcia decyzji o ewentualnym przedłużeniu pala zgodnie z
przeprowadzona analizÄ… statycznÄ… pala dla danego otworu (pala) i zmiany zbrojenia.
W przypadku występowania gruntów spoistych w stanie twardoplastycznym lub gruntów
niespoistych zagęszczonych, otwory palowe można wykonać bez zabezpieczenia. W razie
występowania gruntów słabych i nawodnionych konieczne jest stosowanie zabezpieczenia
otworu rurami osłonowymi wyciąganymi.
Drążenie otworu powinno przebiegać w sposób ciągły, bez zbędnych przerw.
Przymusowa przerwa organizacyjna nie powinna przekraczać 12 godzin.
Trzon pala należy wykonywać w sposób ciągły. Przerwę roboczą pomiędzy palem a
oczepem ułatwiającą prawidłowe ich połączenie należy wykonać zgodnie z rysunkami poniżej
głowicy na czas niezbędny do założenia montażu szalunków słupa. W miejscu montażu pala
należy zwrócić uwagę na odpowiednie zagęszczenie gruntu, wokół, które winno wynosić min
Is = 1,0.
8
Wojciech Janota
6. Opis metody sprawdzenia nośności pala
Przeprowadzenie próbnych obciążeń pali fundamentowych jest planowane z dużym
wyprzedzeniem i powinno być wykonane dokładnie w wyznaczonym terminie. Sprawdzenie
nośności pali formowanych w gruncie powinno się odbyć w terminie 30 dni od daty
wykonania, czyli po okresie w którym beton osiąga założoną gwarantowaną wytrzymałość na
ściskanie. Liczba pali przeznaczonych do próbnych obciążeń jest określona w PN-83/B-02482 i
powinna wynosić co najmniej 2 pale. Usytuowanie pali kotwiących, podpór balastu oraz
podpór bazy pomiarowej powinno być tak dobrane, aby nie wpływało na przebieg próbnego
obciążenia statycznego i na odczyty przemieszczeń, jak również aby nie powodowało
nakładania się stref naprężeń w gruncie. Każda norma w inny sposób określa minimalne
odległości. Maksymalna siła do uzyskania w próbnym obciążeniu wg PN-83/B-02482 powinna
wynosić 150% nośności na wciskanie. Istnieją jednak odstępstwa od tej reguły. Próbne
obciążenia pali o nośności znacznie przekraczającej maksymalne obciążenia, można
projektować na siłę równą 150% obciążenia. W celu wyeliminowania błędów wszelkie
pomiary powinny być wykonywane z dwóch niezależnych z
ródeł. Odczyty siły z dynamometru
potwierdza się notując ciśnienie w układzie hydraulicznym, natomiast odczyty przemieszczeń
wykonuje się zarówno z czujników o dokładności 0.01mm jak i z niwelatora precyzyjnego.
Wszystkie urządzenia pomiarowe powinny mieć ważne atesty. Konieczność nadbetonowania
głowic pali próbnych może zaistnieć z uwagi na zapewnienie równej, gładkiej i odpowiednio
dużej powierzchni oparcia siłownika, z pozostawieniem miejsca dla oparcia czujników
przemieszczeń. Zbrojenie pala ogranicza tą powierzchnię, dlatego głowica powinna być
zabetonowana ponad poziom zbrojenia. Najlepiej jest wykonać głowice w opasce stalowej.
Ułatwia to uformowanie głowicy, jak i zdecydowanie poprawia jej trwałość pod obciążeniem.
W celu przeniesienia obciążenia na większą powierzchnię i zmniejszenia naprężeń w głowicy,
stosuje się pod siłownikiem grube blachy stalowe.
Głowicę należy wykonać możliwie najszybciej (zwykle 3 7 dni) od daty betonowania pala.
W dniu badania zarówno beton trzonu pala jak i głowicy powinny mieć wymaganą nośność
na ściskanie, dlatego warto pobrać próbki betonu i potwierdzić wytrzymałość laboratoryjnie.
dstawie zależności osiadania od obciążenia, wykreślana jest krzywa pomocnicza służąca do
określenia nośności pala zgodnie z PN-83/B-02482. Nośność nie jest jednak jedynym
parametrem bezpośrednio związanym z funkcjonalnością pali. Analiza stanu granicznego
nośności powinna być poprzedzona analizą stanu granicznego użytkowania, ponieważ równie
ważne jak nośność są dopuszczalne osiadania pojedynczych pali oraz dopuszczalne różnice
osiadań pomiędzy podporami.
9