Fundamenty na palach - cz. I (wstęp)
Tagi:
pale,
Fundamenty palowe stosuje się w miejscach, gdzie konieczne jest przeniesienie dużych skoncentrowanych obciążeń na głębsze (bardziej wytrzymałe) warstwy gruntu. Można wyróżnić kilka podstawowych przypadków, w których konieczne jest użycie tego typu fundamentów. Palowanie stosuje się wówczas, gdy w górnych, przypowierzchniowych warstwach występują grunty o małej nośności i wysokiej podatności na odkształcenia (np. namuły, torfy, luźne nasypy, odpady komunalne).
Palowanie jest też konieczne w przypadku, gdy na fundament - a za jego pośrednictwem na grunt - przenoszone będą duże obciążenia skupione (siły pionowe, poziome, momenty oraz ich kombinacje). Tego typu warunki występują w podporach mostów, obiektach budownictwa hydrotechnicznego, morskiego i pełnomorskiego, budynkach wysokich oraz obiektach typu wieżowego. Fundamenty takie stosujemy również do obudowywania głębokich wykopów, stabilizacji skarp, wzmocnienia istniejących fundamentów oraz do ograniczenia bezwzględnej wielkości osiadań lub różnicy osiadań. Aby właściwie zaprojektować, wykonać i eksploatować obiekt oparty na palach, należy uwzględnić kilka podstawowych zasad.
|
|
Harmonogram prac powinien objąć:
rozpoznanie składu oraz nośności podłoża - należy przy tym uwzględnić głębokość posadowienia pali zapewniającą stabilność przyszłej konstrukcji;
dobór odpowiedniej technologii (rodzaju pala) z uwzględnieniem warunków gruntowych, założeń konstrukcyjnych, ekonomicznych oraz bezpieczeństwa;
wykonanie analizy obliczeniowej (wyznaczenie sił działających w palach oraz sił wewnętrznych działających w fundamencie), w tym szczególnie określenie nośności i przemieszczeń fundamentu z uwzględnieniem zależności obciążenie-osiadanie;
określenie warunków wykonania fundamentu palowego;
wykonanie badań kontrolnych nośności i jakości palowania (przeprowadzenie próbnych obciążeń statycznych i dynamicznych jak również jakości i długości pali);
powykonawczą kontrolę posadowienia konstrukcji, co oznacza przede wszystkim ocenę pracy - budowli, fundamentu oraz gruntu w tym pomiar osiadania i ocena przemieszczeń.
Przed przystąpieniem do projektowania należy zdefiniować dany fundament palowy, a następnie stosować zasady wykonawstwa i obliczeń przewidywane dla tego rodzaju fundamentów. Pale fundamentowe charakteryzują trzy wielkości: długość oraz średnice trzonu oraz podstawy. Podstawowym wyznacznikiem pracy pojedynczego pala (osadzonego w gruncie) jest zależność osiadania od przyłożonego obciążenia. Podczas wykonywania obliczeń, najprostszym kryterium jest przyjęcie zagłębienia względnego L/D # 10 (L - długość pala, D - jego średnica).
Uwaga. Stosowanie krótkich elementów o znacznej średnicy powoduje pracę fundamentu zbliżoną do pracy fundamentu blokowego.
Zgodnie z Eurokodem 7 oraz Polską Normą (PN-83/B-02482) najbardziej pewną metodą oceny rzeczywistej nośności oraz osiadania pali i fundamentów palowych jest próbne obciążenie statyczne.
Uogólnione zależności współpracy pala z podłożem
Rys1. pal w podłożu gruntowym: a)oznaczenie podstawowe, b) rozkład oporów
Przy rozpatrywaniu przypadków osiadania pala należy uwzględnić:
1. krzywą osiadania Qs - zależność obciążenia całkowitego w głowicy od osiadania,
2. opór wzdłuż pobocznicy (w zależności od osiadania),
3. opór pod podstawą pala (w zależności od osiadania),
4. rozkład oporów na pobocznicy wzdłuż długości pala,
5. skrócenie własna trzonu pala.
Rys. 2. Uogólnione krzywe osiadania: a) dla pali wbijanych, b) dla pali wierconych w odniesieniu do pali wielkośrednicowych
Przy analizie wykresu najważniejsze są miejsca znacznego załamania się krzywych oraz bezwzględne wartości osiadania (dla nich opory osiągają wartości graniczne lub krytyczne). Różny stopień skupienia oporów na pobocznicy i pod podstawą, w odniesieniu od osiadania pozwala zrozumieć różnice w wartości cząstkowych współczynników bezpieczeństwa. Wykresy są też istotną wskazówką dla projektanta do oceny pracy fundamentu palowego oraz interpretacji wyników próbnych obciążeń statycznych. Podczas projektowania wymagana jest rzeczywista ocena krzywej osiadania na podstawie próbnych obciążeń. Oceny dokonuje się na podstawie pala pojedynczego, ale odnoszona jest do całego fundamentu palowego.
Przekazywanie na podłoże obciążeń poprzez pale oraz zależność obciążenia i osiadania zależna jest od: |
1. rodzaju gruntu - duża uwagę trzeba zwrócić na piaski drobne, pylaste, pyły, iły pęczniejące. Dodatkowym czynnikiem który należy uwzględnić przy projektowaniu to wysoki poziom wód gruntowych, przewidywane zmiany położenia poziomu wody, szczególnie gdy występuje przepływ poziomy oraz zmienne warstwy gruntu; |
2. naturalnego stanu naprężenia miejscowego działającego w podłożu. Sytuacja taka występuje w gruntach nasypowych - normalnie skonsolidowanych i prekonsolidowanych; |
3. stanu naprężenia wokół podstawy i pobocznicy; |
4. uziarnienia gruntu, z uwzględnieniem wskaźnika różnoziarnistości; |
5. stopnia wilgotności gruntu - stanu nawodnienia oraz zmian poziomu wód gruntowych; |
6. współczynnika filtracji (szczególnie filtracji poziomej); |
7. rodzaju materiału z jakiego został skonstruowany pal, sztywności trzonu pala (wpływ modułu odkształcenia trzonu); |
8. rzeczywistej szorstkości trzonu pala oraz nierównym rozłożeniem sił na styku pala i podłoża; |
9. technologii wykonania pala - pale wiercone, przemieszczeniowe; |
10. wymiarów pala (średnica i długość), a co za tym idzie - zagłębienia rzeczywistego oraz względnego L/D; |
11. możliwych odchyłek od projektowanej średnicy; |
12. rodzaju maszyny osadzającej pal (młot wolno spadowy, spalinowy, hydrauliczny lub wibromłot); |
13. szybkości i sposobu wiercenia oraz zabezpieczania otworu - wiercenie w bentonicie, pale wiercone z rurą osadową, bez zabezpieczenia otworu, pale Atlas czy wiercenie w gruntach pęczniejących; |
14. sposobu betonowania, prędkości podawania mieszanki betonowej oraz ciśnienia w czasie betonowania; |
15. jakości, konsystencji mieszanki betonowej oraz współczynnika filtracji świeżego betonu; |
16. odstępu czasu pomiędzy wykonaniem otworu (stopień odprężenia gruntu przy pobocznicy i podstawie pala) a betonowaniem; |
17. wpływu urządzeń ułatwiających wprowadzenie pala na stan naprężenia gruntu; |
18. stopnia utrzymania norm technologicznych w czasie wykonywania pala oraz całego fundamentu palowego; |
19. właściwej kolejności wykonania pali z uwzględnieniem rodzaju pala i rodzaju oraz stanu gruntu; |
20. zabiegów polepszających mechaniczne właściwości podłoża pod podstawą i wzdłuż pobocznicy. Wpływ ten jest ważny w czasie oraz po wykonaniu pala (iniekcje cementowe). |
Technologia oraz sposoby palowania zostały dokładnie opisane w normach:
1. Wytwarzanie/produkcja pali
- PN-EN 12794:2005 Prefabrykaty betonowe - Pale fundamentowe
2. Projektowanie pali
- PN-EN 1992-1-1:2005 - Eurokod 2 - Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-1 - Reguły ogólne i reguły dla budynków.
- PN-B-03264:2002 - Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Obliczenia statyczne i projektowanie..
- PN-91/S-10042 - Obiekty mostowe. Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Projektowanie
Normy podstawowe:
- PN-83-B-02482 - Fundamenty budowlane. Nośność pali fundamentowych
- PN-EN 1997-1 - Eurokod 7. Projektowanie geotechniczne - Część 1: Zasady ogólne.
3. Instalacja pali
- PN-EN-83-B-02482 - Fundamenty budowlane. Nośność pali i fundamentów palowych
- EN 22477-1 - Badania geotechniczne - Badania konstrukcji geotechnicznych - Część1: Próbne obciążenia pali przez statyczne wciskanie osiowe.
4. Normy dotyczące konkretnych rozwiązań:
- pale przemieszczeniowe, PN-EN 12699:2002,
- pale wiercone, PN-EN 1536:2001.
Literatura:
- K. Gwizdała, J. Kowalski: Pale prefabrykowane. Politechnika Gdańska. Wydział Inżynierii Lądowej. Katedra Geotechniki. Gdańsk, wrzesień 2005.
- Jaromiak A., Kłosiński B., Grzegorzewicz K., Zielenkiewicz T., Pale i fundamenty palowe. Arkady, Warszawa 1976.
- Sobala D., No. 8/2007 materiały AARSLEFFinfo
Fundamenty na palach cz. II - Prefabrykowane pale wbijane
Tagi:
Prefabrykaty palowe długości do 15 m betonowane są w zakładzie prefabrykacji i przywożone na budowę. Mogą też być betonowane na budowie w specjalnych formach. Przy większej długości można je też wykonywać z odcinków łączonych długości do 10 m. Najczęściej stosuje się prefabrykowane pale żelbetowe o przekroju 30x30 cm (długości 6-18 m) i 40x40 cm (długości 6 m). Podstawy pali mogą być zaostrzone lub tępe. Osadza się je przy pomocy kafarów spalinowych (np. Delmag), hydraulicznych lub wolno spadowych.
Zastosowanie pali prefabrykowanych:
budownictwo mieszkaniowe, obiekty biurowe;
budownictwo przemysłowe, konstrukcje hal i centrów handlowych, posadowień posadzek, stacje paliw;
posadowienie podpór mostów, wiaduktów, estakad drogowych;
fundamentowanie nabrzeży, pirsów, torów poddźwigowych żurawi, stacji prób dźwigów,
suwnic;
budowa nasypów drogowych i kolejowych na słabym podłożu gruntowym;
posadowienia wież telefonii komórkowej, elektrowni wiatrowych, słupów energetycznych,
słupów sieci trakcji na kolei, ekrany osłonowe i dźwiękoszczelne, stacje transformatorowe;
podpory tymczasowe wszelkiego rodzaju rusztowań gdzie wymagane są małe osiadania.
Prefabrykowane pale wbijane zaliczane są do grupy przemieszczeniowych.
Pale przemieszczeniowe
Są wykonywane w gruncie bez wiercenia i wydobywania ziemi. Są to pale prefabrykowane lub formowane w gruncie, zagłębiane w grunt przez wbijanie, wibrowanie, wciskanie, wkręcanie lub kombinację tych metod. Materiały pali to stal, żeliwo, beton, drewno, różne iniekcje: zagęszczające, rozrywające, nieprzemieszczające ośrodka filtracyjnego oraz wypełniające szczeliny. Materiały iniekcyjne to roztwory i zaprawy, cement, spoiwa hydrauliczne, materiały iłowe, piasek, wypełniacze, chemikalia.
Rodzaje pali prefabrykowanych:
pale pełne o wymiarach przekroju poprzecznego od 25×25 do 40×40 cm, najczęściej do długości 18 m,
pale w postaci rur z dnem zamkniętym i otwartym.
Zalety pali prefabrykowanych:
szybkość wykonania, 200-350 m pali (długość ogółem) dziennie przy zastosowaniu jednej palownicy;
znaczna długość pali, przy zastosowaniu pali łączonych do 40 m;
łatwość dostosowania aktualnej długości do lokalnych warunków gruntowych (np. soczewki słabego gruntu, miejscowe przegłębienia);
zastosowanie wysokiej klasy betonu (C40/50) zapewnia dobrą sprężystość pala, wysoką skuteczność wbijania, trwałość i odporność na zarysowania;
wysokiej klasy beton zapewnia odpowiednią szczelność i mrozoodporność oraz odporność na agresywne działanie wody, gruntu, gazów oraz składowanych materiałów na składowiskach odpadów;
możliwość wykonania pali nachylonych pod dużym kątem;
możliwość bieżącej kontroli poprzez pomiar wpędu i lokalną weryfikację zagłębienia w podłoże nośne;
możliwość bieżącej kontroli za pomocą wzorów dynamicznych i badań dynamicznych (PDA),
wykonanie wstępnych badań nośności w celu optymalizacji liczby i długości pali z zastosowaniem korelacji wyników badań z wzorów dynamicznych, badań dynamicznych oraz próbnych obciążeń statycznych pali;
dobra praca pali na siły wyciągające;
możliwość kontroli przez nadzór budowlany - długość pala, przekrój, klasy betonu, weryfikacji profilu geotechnicznego;
stosowane obecnie płaskie obustronne zakończenie pala, z symetrycznym zbrojeniem, pozwala na dowolność w manewrowaniu i ustawiania pala pod kafarem;
wykorzystanie młotów hydraulicznych z osłoną dźwiękoszczelną w znacznym stopniu ogranicza hałas oraz drgania w czasie wbijania, stwarzając możliwość wykonawstwa w terenie zabudowanym;
"czysty" plac budowy bez wydobywania ziemi;
stosunkowo niewiele sprzętu na budowie;
duża niezależność od warunków pogodowych;
można kontynuować roboty i obciążać pale bezpośrednio po ich wbiciu w podłoże.
Wyszukiwarka