BUDOWNICTWO OGÓLNE

kierunek Inżynier Europejski

Wykład 6

FUNDAMENTY GŁĘBOKIE

Wykładowca: prof. dr hab. inż. Zbigniew Mielczarek

Plan wykładu:

6.1. Fundamentowanie na palach
6.2. Pale gotowe
6.3. Pale wykonywane w otworach wierconych
6.4. Wbijanie pali
6.5. Rozmieszczenie pali pod budynkiem
6.6. Rozmieszczenie studni fundamentowych

pod budynkiem

6.7. Fundamentowanie za pomocą kesonów

Wykład 6.

6.1. Fundamenty na palach

Wykład 6.

Fundamentowanie na palach stosuje się w przypadku, gdy:
- w poziomie posadowienia zalega grunt nie nadający się do

posadowienia bezpośredniego

- budowla narażona jest na powstanie zsuwa (pale zwiększają

opór gruntu na ścinanie)

- fundamenty są ograniczone w planie ze względu na urządzenia

podziemne

-zachodzi

potrzeba

związania

fundamentów

maszyn

z głębszymi warstwami podłoża w celu zmniejszenia drgań
w strefie przypowierzchniowej

- zachodzi konieczność zagęszczenia podłoża

Pod względem pracy statycznej pale dzielimy na

:

Wykład 6.

-

pale normalne, których nośność w równym stopniu zależy od
oporu gruntu pod ostrzem, jak i od oporu tarcia wzdłuż
pobocznicy (rys. 6-1a)

- stojące, których nośność zależy od oporu pod ostrzem pala

np. przy posadowieniu na skale (rys. 6-1b)

- zawieszone, których nośność zależy prawie wyłącznie od

oporu tarcia gruntu wzdłuż pobocznicy pala (rys. 6-1c)

Wykład 6.

Rys. 6-1. Fundamentowanie na palach:

a) normalnych, b) stojących, c) zawieszonych

6.2. Pale gotowe

Wykład 6.

Pale drewniane można stosować gdy cała ich długość będzie
się znajdować poniżej lustra wody gruntowej; w przeciwnym
razie ulegną zniszczeniu wskutek korozji biologicznej. Na pale

używa się drewna sosnowego lub
lepiej dębowego o średnicy 20-40cm
po okorowaniu. Koniec pala jest
zaostrzony, a w razie wbijania pala
w grunty zwarte ostrze zabezpiecza
się

trzewikiem

wykonanym

z

płaskowników.
Głowica pala drewnianego jest
zabezpieczona obręczą (rys. 6-2)
zapobiegająca rozklepaniu przez
uderzenia kafara.

Rys. 6-2. Pal drewniany:

a) widok z boku, b) widok ostrza z dołu, c) grot

Wykład 6.

Pal drewniany powinien być wykonany z jednego pnia,
ponieważ łączenie znacznie zmniejsza jego wytrzymałość.
Warunek ten ogranicza długość pali drewnianych do 20m.
Nośność pala drewnianego wynosi w przybliżeniu tyle ton ile
centymetrów ma jego średnica mierzona w środku rozpiętości.

Wykład 6.

Pale żelbetowe wbijane mogą byś wykonywane o przekroju
pełnym (rys. 6-4) lub rurowym (rys. 3-16). Długość pali pełnych
z uwagi na duży ciężar nie przekracza zwykle 20m.
Natomiast długość pali rurowych może sięgać 30m.
Pal

ż

elbetowy,

podobnie

jak

drewniany,

ma

ostrze

zabezpieczone trzewikiem, pod którym łączą się pręty zbrojenia
podłużnego oraz głowicę zapobiegająca kruszeniu się betonu,
zakładany jedynie na czas wbijania.

Wykład 6.

Rys. 6-3. Pal żelbetowy:

a) widok z boku, b) przekrój, c) wkładki ochronne.
1-pręty główne, 2-strzemiona ramki, 3-wkładki ochronne,
4-uchwyty

Rys. 6-4. śelbetowe pale rurowe o różnych przekrojach

1-uzwojenia wewnętrzne, 2-uzwojenie zewnętrzne, 3-otwór

Wykład 6.

Pale monolityczne. Wykonywanie pali tego typu polega na
wywierceniu lub wybiciu w gruncie otworu, w którym
następnie wlewa się beton i ewentualnie wpuszcza zbrojenia.
Dzielimy je na pale w otworach wbijanych i pale w otworach
wierconych.
Pale o otworach wierconych mają poważne zalety, do których
należą: zagęszczenie się gruntu wokół wybijanego otworu,
szybkość wykonania, łatwość uzbrojenia pala.
Wadą tego systemu jest wywoływanie wstrząsów [przy
wybijaniu, co może szkodliwie oddziaływać na sąsiednie
budynki.

Wykład 6.

Pale Compresso L. Wykonanie pala polega na wybijaniu otworu
w gruncie za pomocą ciężkiego przybijaka zwanego taranem, aż

do osiągnięcia wymaganej
głębokości. Następnie na
dno otworu wrzuca się
warstwy kamieni polnych,
zalewa je betonem i ubija
warstwami tworząc rodzaj
stopy kamienno betonowej
(rys. 6-5). Dalej betonuje
się pal pod warstwami po
ok. 50cm ubijając każdą
warstwę.

Rys. 6-5. Pal Compresso L. Kolejność wykonania

Wykład 6.

Pale Simplex. W grunt wbija się kafarem rurę o średnicy
30÷40cm zaopatrzoną w ostrze. Po wbiciu rury na wymaganą

głębokość następuje wtłaczanie
betonu do wnętrza (rys. 6-6)
z

jednoczesnym

ubijaniem,

co powoduje otwarcie się
ostrza i umożliwia stopniowe
wyciąganie rury. Górne odcinki
pala

Simplex

mogą

być

zbrojone.

Rys. 6-6. Pale Simplex. Kolejność wykonania

Wykład 6.

Pale Franki. Pale te, podobne w swej zasadzie do pali Simplex,
wykonuje się zamykając spód rury korkiem z betonu (rys. 6-7).
Korek ten jest od góry pobijany taranem, dzięki czemu opuszcza
się w grunt pociągając za sobą rurę. Po uzyskaniu pożądanej

głębokości

rurę

unieruchamia się, a
następnie uderzenia
wybijają

korek

z

rury.
Betonowanie pala i
wyciąganie z rury
odbywa się tak, jak
w poprzednim typie
pala

Rys. 6-7. Pale Franki. Kolejność wykonywania.

6.3. Pale wykonywane w otworach wierconych

Wykład 6.

Zaletą tych pali w porównaniu z poprzednimi rodzajami
jest brak wstrząsów wywołanych wbijaniem. Pale takie
ponadto łatwo przechodzą przez kamieniste warstwy
gruntu.
Wadą pali w otworach wierconych jest brak zagęszczenia
gruntu wokół pala, ponieważ wiercenie otworu odbywa się
w podobny sposób jak przy badaniach gruntu.

Wykład 6.

Pale Straussa. Otwór wierci się rura wiertnicza średnicy 20-40cm
z jednoczesnym wydobywaniem urobku z jej wnętrza. Po
uzyskaniu wymaganej głębokości w dolnej części rury wykonuje
się korek betonowy. Dalej betonowanie pala przebiega warstwami

z

ubijaniem

betonu

i wyciąganiem rury z
jednoczesnym obracaniem
(rys. 6-8). Ze względu na
konieczność

ubijania

betonu

zbrojenie

pali

Straussa

jest kłopotliwe

i wykonuje się je z siatki

stalowej w kształcie rury

.

Rys. 6-8. Pal Straussa. Kolejność wykonania.

Wykład 6.

Pale Wolfholza. Pale te zwane palami pneumatycznymi wykonuje
się przez wiercenie otworu rurą wiertniczą, podobnie jak w palach
Straussa.

Rys. 6-9. Pal Wolfholza. Kolejność wykonania.

Wykład 6.

6.4. Wbijanie pali

Urządzenie do wbijania pali lub wybijania otworów w gruncie
nazywa się kafarem. Jest to wieża o konstrukcji drewnianej lub
stalowej z prowadnicami pionowymi lub pochyłymi. Po

prowadnicy porusza się

młot

(taran,

baba),

który

jest

podnoszony

ręcznie

lub

mechanicznie na pomocą silnika
parowego lub spalinowego.
Po

osiągnięciu

wymaganej

wysokości

młot

samoczynnie

odczepia się od linki podnoszącej
i spada na głowicę pala wbijając
go w grunt. Ciężary młotów
wynoszą

od

400kg

do

5t,

wysokości spadu sięgają 15m.

Rys. 6-10. Kafar

Wykład 6.

6.5. Rozmieszczenie pali pod budynkiem

Ławy lub stropy fundamentowe oparte na palach przekazują
obciążenia budynku na pale, a te z kolei na grunt. Stropy na
palach nie różnią się od stóp opartych bezpośrednio na podłożu
z tym, że z zasady wykonywane są jako żelbetowe.
Ławy fundamentowe oparte na palach są również żelbetowe

i stanowią belki ciągłe oparte na słupach.

W planie budynku (rys. 6-11) rozmieszcza się pale pod
narożnikami i skrzyżowaniami ław, a następnie pod filarami
międzyokiennymi

i

miejscami

specjalnie

obciążonymi

(np. ściany kominowe).
W ten sposób powstają współpracujące ze sobą grupy pali,
w których – ze względu na zagęszczenie gruntu – korzystnie jest
stosować skośny układ pali względem siebie

Wykład 6.

Rys. 6-11. Rozmieszczenie pali pod budynkiem

Wykład 6.

Odległość pomiędzy osiami pali przyjmuje się w zależności od
rodzaju gruntu 0,08÷0,15 głębokości posadowienia pala poniżej
poziomu terenu.
Głowice pali powinny być wpuszczone na ok. 20÷30cm w ławę
lub w stopę, a gdy spodziewamy się działania sił poziomych,
dobrze jest powiązać zbrojenia pala ze zbrojeniem fundamentu.

Specjalnym rozwiązaniem posadowienia budynku na palach jest
wykonanie rusztu żelbetowego.
Ruszty na palach przypominają ruszty fundamentowe z tym
ż

e, skrzyżowania ław rusztów oparte są na palach.

Ławy stanowią belki ciągłe oparte na palach i są obciążone
ś

cianami budynku, lub płytą, na której spoczywa budynek.

Wykład 6.

Fundamenty na studniach. Studnia fundamentowa stanowi jakby
rurę o dużej średnicy, umożliwiającą prace ludzi w środku,

zapuszczoną

w grunt aż

do osiągnięcia oparcia na
gruncie nośnym.
Fundamenty na studniach
stosuje się

w podobnych

warunkach jak pale z tym, że
ich wykonanie jest bardziej
proste i nie wymaga takiego
sprzętu jak kafary lub wieże
wiertnicze.

Rys. 6-12. Studnie fundamentowe

Wykład 6.

6.6.

Rozmieszczenie studni fundamentowych pod

budynkiem

Studnie podobnie jak pale rozmieszcza się przede wszystkim
pod narożnikami i skrzyżowaniami ścian oraz pod filarami
międzyokiennymi

Rozstaw studni podyktowany
jest zdolnością przeniesienia
obciążeń od budynku przez
ławę – belkę oparta na tych
studniach (rys. 6-13).

Rys. 6-10. Kafar

Wykład 6.

6.7. Fundamentowanie za pomocą kesonów

Do wykonywania robót pod wodą lub w gruntach bardzo silnie
nawodnionych stosuje się kesony.

Kesony są to stalowe lub żelbetowe skrzynie otwarte dołem
i zaopatrzone na krawędzi w nóż, podobnie jak studnie.
W stropie kesonu znajduje się otwór, przez który wchodzą doń
robotnicy i przez który usuwa się urobek oraz tłoczy powietrze
pod ciśnieniem. Po zagłębieniu kesonu na jego stropie buduje się
szyb rurowy zaopatrzony w śluzy umożliwiające wchodzenie
i wychodzenie z kesonu oraz wydobywanie ziemi i narzędzi
(rys. 6-14).

Wykład 6.

Praca w kesonie należy
do

najcięższych

prac

fizycznych,

ponieważ

ciśnienie

we

wnętrzu

musi równoważyć napór
wody

na

keson.

Ze

względu

na

zdrowie

zatrudnionych ciśnienie
to

nie

powinno

przekraczać 3.0at. praca
w kesonie możliwa jest
tylko do głębokości 30m
poniżej poziomu lustra
wody.

Rys. 6-14. Schemat działania kesonu.

Wykład 6.

Bibliografia (wykłady 3-6)

1.

Wacław śenczykowski: „Budownictwo Ogólne”

tom

2/1 Elementy i konstrukcje budowlane, Warszawa, Arkady
1981

2. Zbigniew Mielczarek: „Budownictwo Ogólne”

cz. I.

Stan surowy budynku, Wyd. Politechnika Szczecińska,
Szczecin 1988

3. Eryk Mój, Śliwiński: Podstawy Budownictwa, cz. I, Kraków

1999

4. Krzysztof Tauszyński: „Budownictwo Ogólne”, Wyd.

Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1975