Wyklady - notatki.doc

02.10.2010r.

8. Fundamenty na palach

8.1. Definicja 

              Fundamenty na palach są to fundamenty głębokie, w których obciążenia
z budowli przenoszone są przez pale na głębsze warstwy gruntu bardziej wytrzymałe od warstw powierzchniowych.

              Fundament na palach składa się z oddzielnych pali połączonych u góry żelbetowym rusztem (podstawą bądź oczepem).

              Pale są to podłużne elementy z różnych materiałów o stosunku średnicy  (boku) do długości ok. 1 : 20  do  1: 50.

8.2. Elementy konstrukcyjne pali

W palu rozróżnia się:

–          głowicę,

–          pobocznicę,

–          ostrze lub stopę

–          wiązkę pali wieńczy u góry ruszt bądź oczep fundamentowy.

8.3. Warunki stosowania

Fundamenty na palach stosuje się:

–          gdy w podłożu występują grunty słabe nośne, miękkoplastyczne lub płynne gliny, torfy;

–          gdy w podłożu występuje wysoki poziom wody gruntowej, a nie ma możliwości odwodnienia lub koszt odwodnienia jest zbyt wysoki;

–          gdy zachodzi potrzeba zabezpieczenia budowli przed osuwiskiem;

–          gdy miejsce na fundament jest ograniczone, np. w budownictwie przemysłowym, gdzie potrzeba dużo miejsca na różne instalacje;

–          gdy w pomieszczeniu należy wykonać głębokie wykopy np. pod maszyny;

–          gdy występują duże obciążenia np. filary mostowe, budownictwo przemysłowe;

–          na terenach ze zjawiskami krasowymi lub z nierównym stropem skał niezwietrzonych;

              W budownictwie hydrotechnicznym pale czasami stosuje się przy posadowieniu przyczółków jazów. W wyjątkowych przypadkach stosowane są przy posadowieniu zapór drewnianych i betonowych.

8.4 Podział pali pod względem pracy materiału i wykonawstwa

Pale dzieli się pod względem:

·         warunków pacy,

·         materiału,

·         wykonawstwa,

·         średnicy.

8.4.1.  Podział pali pod względem warunków pracy

Pale pod względem warunków pracy dzieli się na:

–          STOJĄCE (słupowe), gdy nośność pala Nt zależy głownie od oporu pod jego stopą Np, np. przy posadowieniu na skale,

–          ZAWIESZONE (wiszące), gdy nośność pala zależy prawie wyłącznie od oporu tarcia gruntu wzdłuż pobocznicy pala NB, długość takich pali powinna być 2-3 razy większa od szerokości rusztu,

–          NORMALNE (pośrednie), gdy nośność pala zależy od oporu gruntu pod ostrzem
i od oporu tarcia wzdłuż pobocznicy pala,

              Stosowanie pali ukośnych jest konieczne, gdy obciążenie poziome H przekracza 10% obciążenia pionowego Q lub jest większe od nośności bocznej.

8.4.2. Podział pali pod względem materiału

Ze względu na materiał pale można podzielić na :

–          drewniane,

–          stalowe,

–          betonowe,

–          żelbetowe

–          kombinowane

8.4.3. Podział pali pod względem wykonania

Pod względem sposobu wykonania pale dzieli się na:

–          gotowe

–          wykonywane w gruncie

Pale gotowe dzieli się ponadto ze względu na sposób zapuszczania w gruncie na:

–       wbijane – drewniane, stalowe, żelbetowe, prefabrykowane, kombinowane,  
                       Reymonda,

–       wwiercane – stalowe, żelbetowe,

–       wciskane – Mega,

Pale wykonywane w gruncie można podzielić na:

–     wykonywane w otworach wierconych w gruncie (typ Straussa, Wolfsholza, Contraktor),

–     wykonywane w otworach wbijanych w gruncie (typ Franki, Simplex, Vibro),

8.4.4 Podział pali ze względu na średnicę

Ze względu na średnicę pale można podzielić na:

–          mikropalne – mają średnicę od 5 do 20 cm,

–          normalnośrednicowe – maja średnicę 20 -60 cm,

–          wielkośrednicowe – powyżej w/w wymiaru (słupy fundamentowe),

8.5. Rozmieszczenie pali pod fundamentem dla obciążeń osiowych i mimośrodowych

              Kształt fundamentów wieńczących głowice pali jest podobny do kształtu fundamentów bezpośrednich. Są to:

–          ławy,

–          stopy,

–          ruszty,

–          płyty.

              Rozmieszczenie pali pod fundamentem zależy od charakteru obciążenia (obciążenie osiowe czy mimośrodowe).

              Przy obciążeniu osiowym i mimośrodowym siłami pionowymi, gdzie (naprężenia krawędziowe) pale rozstawia się równomiernie.

              Przy ławach stosuje w zasadzie przynajmniej dwa rzędy pali równoległe do siebie. Pojedyncze rzędy pali pod ławami stosuje się wyjątkowo, albo w przypadku podrzędnych zupełnie budowli, albo też przy użyciu pali o bardzo dużej nośności (np. pali Franki), albo przy istniejących ławach poprzecznych.

              Pod stopami pojedynczych słupów stosuje się z reguły co najmniej 3 pale, częściej
zaś 4 i więcej.

              Pod rusztami układ pali jest taki sam jak pod ławami, pod płytą zaś układ pali jest zwykle równomierny. Pale pod płytą mogą być rozstawione w wierzchołkach kwadratów, prostokątów lub trójkątów równobocznych. Ten sam układ pali stosowany jest przy blokach fundamentowych.

              Przy fundamentach obciążonych siłami pionowymi lecz mimośrodowo dostosowuje się układ pali do położenia wypadkowej lub tez dopuszcza się niejednakowe obciążenie poszczególnych rzędów pali.

              Drugi sposób jest mniej ekonomiczny ze względu na nie wykorzystane nośności wszystkich pali.

              Przy konieczności zastosowania pali ukośnych, siły w palach można wyznaczać wykreślnie metoda Culmanna, polegającą na rozkładzie wypadkowej obciążeń na kierunki pali.

23.11.2010r.

8.6. Obliczanie nośności pali i grupy pali        

              Rozróżnia się nośność pojedynczego pala oraz nośność grupy pali, ponieważ nośność pali nie jest zawsze sumą nośności poszczególnych pali.

8.6.1. Obliczanie nośności pali pojedynczych obciążonych siłą pionową wg stanu
            granicznego nośności

8.6.1.1. Wzory podstawowe

Obciążenie obliczeniowe Qr działające wzdłuż pala powinno spełniać warunek:

Qr m∙ N

m – współczynnik korekcyjny przyjmuje się 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,

N  –  obliczeniowa nośność pala,

Obliczeniowa nośność pala:

·         wciskanego Nt

Nt = Np + Ns = Sp ∙ q(r) ∙ Ap + ΣSsi ∙  ti(r) ∙ Asi

·         wciąganego Nw

Nw = ΣSsi ∙  ti(r) ∙ Asi

Np – opór podstawy pala [kN],

Ns – opór pobocznicy pala wciskanego [kN],

Ap – pole przekroju poprzecznego podstawy pala [m2],

Asi – pole pobocznicy pala zagłębionego w gruncie w obrębie warstwy  i [m2],

q(r)– jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu pod podstawa pala,

ti(r)– jednostkowa, obliczeniowa wytrzymałość gruntu wzdłuż pobocznicy pala, w obrębie
         warstwy i,

Sp, Ss, Sw – współczynniki technologiczne,

              Dla pali betonowych lub żelbetowych wykonywanych w gruncie pod osłoną rury obsadowej jako Ap należy przyjmować pole odpowiadające zewnętrznej średnicy tej rury.

              W przypadku pali Franki można uwzględnić poszerzenie podstawy pali, przyjmując zamiast Ap jako pole przekroju poprzecznego wartość 1,75 Ap dla podstawy formowanej w gruncie niespoistym, 1,5 Ap w gruncie spoistym.

W przypadku pali Vibro można przyjmować 1,10 Ap, lecz tylko dla gruntów niespoistych.

W przypadku pali z poszerzona podstawą należy przyjmować do obliczenia pola przekroju Ap średnicę zastępczą równą 0,9 Dr, gdzie Dr odpowiada średnicy poszerzonego otworu.

8.6.1.2. Wyznaczenie wartości q(r)

              Wytrzymałość obliczeniowa gruntu. Wartość jednostkowej obliczeniowej wytrzymałości gruntu pod podstawą q(r) wyznacza się na podstawie wytrzymałości granicznej q przyjmowanej wg tab. 8.1, w zależności od rodzaju gruntu oraz stopnia jego zagęszczenia LD(n) dla stopnia plastyczności LL(n)...