Fundamenty na palach - cz. I,II,III.pdf

(2020 KB) Pobierz
Konstrukcje
Fundamenty na palach - cz. I (wstęp)
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-S-10042:1991 - Obiekty mostowe. Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Projektowanie
Normy podstawowe:
- PN-83-B-02482 - Fundamenty budowlane. Nośność pali fundamentowych
- PN-EN 1997-1:2008 - 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
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.
Fundamenty na palach cz. III - Pale stalowe
Tego typu wzmocnienia najczęściej stosowane są w budownictwie morskim oraz hydrotechnicznym.
W budownictwie stosowane są pale z rur stalowych - zamkniętych i otwartych, o średnicach do 800 mm, długości do 36 m,
pionowe oraz nachylone - stosowane są w budownictwie wodnym: nabrzeża, pirsy, jako elementy przystani, falochronów,
kierownice śluz. Pale rurowe o średnicach 800–2500 mm, stosowane są głównie do urządzeń cumowniczo-odbojowych.
Pale wiercone z zabezpieczeniem otworu przez rurowanie
Technologię tą stosujemy przy wykonywaniu pali o średnicach fi 400, 620, 700, 880 mm. Narzędziami wiercącymi są
w tym przypadku różnego rodzaju świdry ślimakowe, kubełkowe oraz korony wycinające. Rury służą tu do
zapewnienia stateczności otworu w trakcie wiercenia oraz zapobieżenia rozluźnieniu gruntu. W trakcie wiercenia
rury są opuszczane w głąb gruntu przy użyciu wciskarki lub adaptera stołu obrotowego. Poszczególne odcinki rur
łączy się ze sobą specjalnymi śrubami tzw. korkami. Techniki wiercenia dostosowuje się do rodzaju gruntu. W
przypadku występowania wody należy zawsze pamiętać o konieczności zabezpieczenia dna otworu przed
rozluźnieniem - w otworze wytwarza się nadciśnienie słupem wody lub zawiesiny bentonitowej. Wytworzone
nadciśnienie słupem użytej cieczy należy utrzymać do końca betonowania.
Wywiercony otwór należy oczyścić i zamontować w nim kosz zbrojeniowy. Betonowanie odbywa się metodą
kontraktorową. W trakcie betonowania rury są podciągane i demontowane. W celu uniknięcia zawieszania się betonu na zbrojeniu nie należy stosować betonu
na kruszywie łamanym. Masa betonowa powinna mieć odpowiedni skład, tak by zapewniony był wypływ betonu rurą kontraktorową jak i kontakt pobocznicy z
gruntem. Możliwe jest wiercenie na sucho, jeżeli pozwalają na to warunki gruntowo-wodne. Obliczenie nośności takiego pala musi być odpowiednio
skorygowane. W technologii tej wykonujemy pale do 18,5 m długości wiercenia.
Pale RR
Pale typu RR (RR60-RR220) to mikropale wprowadzane w grunt przez wbijanie lub wciskanie. Składają się one z rur stalowych, łączonych za pomocą złącz
ciernych zewnętrznych lub wewnętrznych oraz końcówki dolnej (ostrza) i końcówki górnej (głowicy). Do pali RR wykorzystuje się rury spawane wzdłużnie,
produkowane ze stali w gatunku S440J2H, wytwarzanej przez Ruukki specjalnie dla pali. Pale RR uzyskały aprobaty techniczne w Finlandii i w Szwecji.
Wszystkie elementy składowe tych pali są produkowane fabrycznie, co zapewnia wysoką jakość produktu końcowego i usprawnia pracę na budowie przy
wykonawstwie pali. Duży wybór rozmiarów oraz odpowiedniego sprzętu do montażu sprawia, że pale te są korzystną ekonomicznie alternatywą dla różnych
zastosowań. Są one stosowane zarówno w fundamentowaniu lekkich konstrukcji budowlanych, jak i w realizacjach wymagających konstrukcji mostowych.
Wykonywanie pali może się odbywać zarówno na otwartej przestrzeni, jak i w warunkach małych pomieszczeń piwnicznych. Projektowanie i montaż pali odbywa
się według Instrukcji palowania RR opracowanej przez firmę. Nośność pali zawiera się w przedziale od około 100 kN dla pali o najmniejszych średnicach do
około 1600 kN dla największych średnic. Wprowadzanie pali w grunt odbywa się przez wbijanie ich młotem hydraulicznym, wolnospadowym lub pneumatycznym
bądź przez wciskanie za pomocą urządzenia hydraulicznego. Możliwe też jest zagłębianie pali przy użyciu wibromłota lub wibratora. Główne zalety pali RR to:
szybka i efektywna technika łączenia kolejnych odcinków rur, mniejsze przemieszczenia gruntu, mniejsze wibracje zakłócające otoczenie oraz trwałość montażu
pali.
Pale RR o dużej średnicy
Pale RR o dużej średnicy (RR400-RR1200) to pale do wbijania, składające się z rur stalowych, których dolny koniec czasami jest wyposażony w ostrze. Do pali
tych stosuje się rury ze szwem spawanym spiralnie, produkowane ze stali o symbolu S355J2H. Mogą być również stosowane stal wysoko-wytrzymała X60 i
X70. Maksymalna długość rur stosowanych do pali wynosi 32 m. Pale dłuższe wykonywane są z odcinków rur łączonych przez spawanie w zakładzie lub na
budowie. Pale RR o dużej średnicy - tzw. stojące (oparte podstawami w skale) - są zazwyczaj wyposażane w specjalne ostrza RR, mające atest Fińskiego
Zarządu Dróg (Aprobat Techniczna TIEH608/2002/20/2). Zazwyczaj ostrza mają trzpień ze stali konstrukcyjnej lub ze stali hartowanej. Wszystkie ostrza pali
podlegają specjalnemu programowi kontroli i zapewnienia jakości. Spawanie ostrzy do rur pali odbywa się w zakładzie, co gwarantuje wysoką jakość połączenia
i samego ostrza. Pale RR o dużej średnicy są wbijane w grunt głównie za pomocą kafara hydraulicznego, można też użyć specjalnego kafara umieszczanego
wewnątrz pala. Pale RR o dużej średnicy z otwartymi podstawami w odpowiednich warunkach gruntowych mogą być zagłębiane również za pomocą wibratora.
Po wbiciu w grunt pale są przeważnie wypełniane betonem zbrojonym. Wytrzymałość trzonów tych pali wymiaruje się wówczas jako konstrukcję zespoloną -
stalowo - betonową. Do głównych zalet pali RR o dużej średnicy można zaliczyć wysoką nośność w gruncie, dużą sztywność i wytrzymałość na zginanie - dzięki
dużym przekrojom poprzecznym, oraz dużą odporność na obciążenia dynamiczne przy wbijaniu - dzięki wysokiej wytrzymałości stali. W poniższej tabeli wykaz
pali w ofercie firmy (L = 12 m), wymiary inne niż standardowe mogą być produkowane na specjalne zamówienie.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin