23. Zasady obliczeń nośności pali pojedynczych i grupy pali.pdf

4.2.2. Obliczanie nośności pali w gruncie według normy PN-83/B-02482

1) Nośność pala wciskanego pojedynczego

Pal wciskany uzyskuje swoją nośność w gruncie N t dzięki oporowi gruntu pod podstawą pala N p

i oporowi tarcia gruntu wzdłuż pobocznicy N s . (rysunek poniżej). W niektórych przypadkach

nośność ta może być obniżona przez tarcie negatywne T n wzdłuż górnego odcinka pobocznicy.

Q r

Nośność na wciskanie w gruncie N t pala pojedynczego według

polskiej normy oblicza się ze wzoru:

−

⋅

(

)

∑

⋅

(

)

−

∑

⋅

(

)

T n

t n

warstwy

gruntów

nienośnych

w którym:

S p , S s – współczynniki technologiczne, zależne od technologii pala i

rodzaju gruntu, odczytywane z tabl. 4 normy,

A p – powierzchnia podstawy pala,

A si – powierzchnia pobocznicy pala w warstwie i ,

q (r) – jednostkowy graniczny opór gruntu pod podstawą pala,

t i (r) – jednostkowy graniczny opór tarcia gruntu wzdłuż pobocznicy pala

w warstwie i ,

N s

warstwy

gruntów

nośnych

t – jednostkowe tarcie negatywne gruntu wzdłuż pobocznicy pala w

warstwie j , powodującej tarcie negatywne,

)

Warunek nośności dla pala wciskanego jest spełniony gdy:

N p

≤

współczynnik m = 0.7 gdy fundament opiera się na jednym palu,

m = 0.8 gdy na dwóch palach i m = 0.9 gdy fundament opiera się na

więcej niż dwóch palach.

Q ⋅

Wyznaczenie wartości q (r) i t (r)

Wa r t ość obliczeniowe q (r) i t (r) wyznaczamy ze wzorów:

(

)

=γ [kPa],

⋅

(

)

=γ [kPa]

⋅

γ m – współczynnik materiałowy dla I D lub I L gruntu, określony według PN-81/B-03020, γ m ≤ 0.9

q - charakterystyczny opór graniczny gruntu pod podstawą pala, przyjmowany wg tabl. 1 normy

w zależności od rodzaju i stanu gruntu oraz według interpolacji względem głębokości,

t - charakterystyczny opór graniczny tarcia gruntu wzdłuż pobocznicy pala, przyjmowany wg tabl.

2 normy w zależności od rodzaju i stanu gruntu oraz według interpolacji względem

głębokości,

Interpolacja q i t względem głębokości

Przed dokonaniem interpolacji q i t względem głębokości należy wyznaczyć poziom interpolacji.

Poziom ten w przypadku występowania samych gruntów mineralnych przyjmuje się w poziomie

pierwotnego terenu. W przypadku występowania w górnych partiach podłoża gruntów

organicznych i nasypów poziom interpolacji przyjmuje się na wysokości zastępczej h z nad

poziomem pierwszej warstwy przenoszącej obciążenie z pala. Wysokość h z określa się według

wzoru:

= 65

⋅

∑ ⋅

w którym: ∑ ⋅ i

h γ – suma ciężarów warstw leżących nad pierwszą warstwą nośną,

γ n – ciężar objętościowy pierwszej warstwy nośnej, przenoszącej obciążenie z pala.

(

Opory q wzrastają liniowo z głębokością od zera w poziomie interpolacji do wartości q z tablicy 1

normy na głębokości h c poniżej poziomu interpolacji. Na dalszej głębokości pozostają już stałe

(rysunek poniżej). Głębokość h c , zwana głębokością krytyczną dla oporów q , zależy od średnicy

pala D , rodzaju gruntu i technologii pala:

a) w przypadku pali wbijanych w grunty niespoiste:

h c

⋅

[m],

b) w przypadku pali wierconych w gruntach niespoistych:

h c

⋅

[m]

c) w przypadku pali w gruntach spoistych i niespoistych luźnych przyjmuje się h c = 10 m,

niezależnie od średnicy i technologii pala.

W powyższych wzorach D 0 – jest średnicą porównawczą pala równą D 0 = 0.4 m.

Q r

poz i o m interpolac ji

T n

warstwy

gruntów

nienośnych

h’ tn

warstwy

gruntów

nienośnych

t n

h tn =5m

t n ’

h z

grunt

nośny

h t =5m

h t ’

t n

t=0

grunt nienośny <0.5m

t’

h c h’

N s

grunt

nośny

warstwy

gruntów

nośnych

q’

N p

Opory t wzrastają liniowo z głębokością od zera w poziomie interpolacji do wartości t z tablicy 2

normy na głębokości h t = 5.0 m poniżej poziomu interpolacji, niezależnie od rodzaju gruntu oraz

średnicy i rodzaju pala. Poniżej głębokości h t wartość t pozostaje stała (rysunek powyżej).

W obliczeniach nośności pali pomija się wpływ na ogólną pracę pala cienkich przewarstwień

gruntów słabych o miąższości do 0.5 m znajdujących się wśród gruntów nośnych, przyjmując

jednak w tych przewarstwieniach wartość t =0.

Tarcie negatywne

Tarcie negatywne wzdłuż pobocznicy pala powstaje w wyniku przemieszczania się w dół lub

osiadania górnych warstw gruntowych względem pala. Tarcie to może wystąpić generalnie w trzech

przypadkach (patrz rysunek):

a) w przypadku przechodzenia pala przez warstwy gruntów nieskonsolidowanych (np. luźno

usypane świeże nasypy, składowiska odpadów, torfy i namuły), które ulegają osiadaniom pod

wpływem własnego ciężaru,

b) w przypadku przewidywanego dodatkowego obciążenia naziomu,

c) w przypadku przewidywanego obniżenia zwierciadła wody gruntowej.

Dla gruntów słabych, luźnych i organicznych oraz nasypów przyjmuje się tarcie negatywne

t n (r) = 5 ÷ 10 kPa (tabl. 3 PN) ze współczynnikiem technologicznym S s =1.0. W gruntach

mineralnych wytrzymałych tarcie negatywne t n (r) oblicza się według takich samych zasad jak tarcie

pozytywne, przyjmując współczynnik materiałowy γ m = 1.1, współczynnik technologiczny S s

według tabl. 4 PN, natomiast poziom interpolacji w poziomie terenu.

Q r

obciążenie

naziomu

Q r

grunt nośny

lub słaby

grunt nośny

lub słaby

świeży nasyp

lub skład.

odpadów

T n t n

T n

t n

T n t n

grunt słaby

warstwy

gruntów

nośnych

warstwy

gruntów

nośnych

warstwy

gruntów

nośnych

Rys. Przypadki występowania tarcia negatywnego w palach.

2) Nośność pala wyciąganego pojedynczego

Pal wyciągany uzyskuje swoją nośność w gruncie N w tylko dzięki oporowi tarcia gruntu wzdłuż

pobocznicy (rysunek poniżej). W palu wyciąganym z oczywistych względów nie pracuje podstawa i

pomija się tarcie negatywne.

Nośność na wyciąganie N w w gruncie pala pojedynczego według

polskiej normy oblicza się ze wzoru:

∑ ⋅

Q w r

⋅

(

)

grunt

nośny

w którym:

S w – współczynnik technologiczny, zależny od technologii pala i rodzaju

gruntu, odczytywany z tabl. 4 normy,

A si – powierzchnia pobocznicy pala w warstwie i ,

t i (r) – jednostkowy graniczny opór tarcia gruntu wzdłuż pobocznicy pala

w warstwie i ,

Wa r t ości tarcia t (r) przyjmuje się i określa według takich samych

zasad jak w przypadku pala wciskanego. Poziom interpolacji dla

przypowierzchniowych warstw podłoża przyjmuje się w poziomie

terenu pierwotnego (rysunek).

t=0

warstwy

gruntów

nienośnych

N w

warstwy

gruntów

nośnych

≤

gdzie współczynnik m przyjmuje się tak jak dla pali wciskanych.

Q ⋅

Nośność pala wyciąganego jest generalnie dużo niższa niż pala wciskanego. Ponadto w przypadku

pala wyciąganego może nastąpić gwałtowne zerwanie pobocznicy i drastyczny, niekontrolowany

spadek nośności pala, prowadzący w konsekwencji do groźnej awarii lub katastrofy budowlanej.

Zjawiska takiego nie obserwuje się w palach wciskanych. Dlatego należy zachować dużą

ostrożność i rozwagę w obliczaniu i projektowaniu pali wyciąganych, a szczególnie obciążonych

cyklicznie lub powtarzalnie.

Warunek nośności:

Q w r

h’ t1

t 1 ’

grunt

nośny

t 1

poz i om interpolac ji

h t1 =5m

t=0

warstwy

gruntów

nienośnych

h z

h t2 =5m

h t ’

t’ 2

t 1

t 2

warstwy

gruntów

nośnych

t 2

Rys. Interpolacja oporów t względem głębokości dla pala wyciąganego.

3) Nośność pala wciskanego w grupie

Nośność pala wciskanego znajdującego się w grupie pali może być większa, równa lub mniejsza od

nośności pala pracującego pojedynczo. Zależy to od parametrów warstw nośnych, technologii pali

oraz odległości między sąsiednimi palami.

W przypadku pali wbijanych w piaski luźne (o I D < 0.33) nośność grupy pali jest równa sumie

nośności pali pojedynczych gdy rozstaw osiowy pali r ≥ 4 D . Gdy rozstaw r wynosi 3 D ÷ 4 D , to

sumę nośności pali pojedynczych można zwiększyć o 15%, a gdy r < 3 D to sumę tę można

zwiększyć o 30%. Tak wyznaczona nośność grupy pali nie może przekraczać jednak nośności

zastępczego fundamentu powierzchniowego o wymiarach wyznaczonych zewnętrznym obrysem

pali i posadowionego na głębokości podstaw pali.

Nośność grupy pali równa się sumie nośności pali pojedynczych w następujących przypadkach:

a) pale opierają się na skale,

b) dolne końce pali są zagłębione na co najmniej 1.0 m w zagęszczone grunty gruboziarniste (co

najmniej piaski grube) lub w zwarte grunty spoiste,

c) pale wbijane są bez wpłukiwania w średniozagęszczone lub zagęszczone grunty niespoiste.

W pozostałych przypadkach, nie wymienionych wyżej (np. pali wierconych w piaskach drobnych

zagęszczonych, czy pali wbijanych w grunty spoiste plastyczne i twardoplastyczne) nośność grupy

pali może być równa lub mniejsza od sumy nośności pali pojedynczych w zależności od

zachodzenia na siebie stref oddziaływania sąsiednich pali. Gdy strefy te zachodzą na siebie

występuje redukcja nośności pali w grupie, gdy strefy nie zachodzą na siebie – nośność grupy pali

równa jest sumie nośności pali pojedynczych. Strefy oddziaływania pali na grunt przyjmuje się

w kształcie stożków o łamanych tworzących (rysunek poniżej). Promień tych stożków R w pozio-

mie podstaw pali oblicza się ze wzoru:

∑ ⋅

w którym kąt α i odczytuje się z tabl. 7 normy, a pozostałe wielkości zaznaczono na rysunku.

Q r

Q w r

grunt

nośny

h 1

R 1

R 2

grunt

nośny

warstwy

gruntów

nienośnych

warstwy

gruntów

nienośnych

>0.5m

R 2

α 1

h 1

warstwa

nośna 1

warstwa

nośna 1

h 2

α 2

h 2

warstwa

nośna 2

warstwa

nośna 2

Rys. Rozchodzenie się stref oddziaływania w gruncie: a) w przypadku pali wciskanych,

b) w przypadku pali wyciąganych.

Nośność pala wciskanego w grupie oblicza się ze wzoru:

= 1 ,

w którym współczynnik redukcyjny m 1 odczytuje się z tabl. 8 normy w zależności od stosunku r / R .

Gdy r / R ≥ 2.0 to m 1 =1.0.

⋅

−

4) Nośność pala wyciąganego w grupie

Nośność grupy pali wyciąganych w grupie przyjmuje się według zbliżonych zasad jak w przypadku

pali wciskanych. W przypadku pali wbijanych w piaski luźne może nastąpić wzrost nośności grupy

pali wyciąganych do 30% w stosunku do sumy nośności pali pojedynczych, w zależności od

rozstawu pali – tak samo jak w przypadku pali wciskanych. W pozostałych przypadkach może

wystąpić redukcja nośności grupy pali, w zależności od zasięgu stref oddziaływania pali w gruncie.

Strefy te w palach wyciąganych rozwijają się inaczej niż w palach wciskanych (patrz rysunek

powyżej). W przypadku występowania przewarstwień z gruntów nienośnych o miąższości powyżej

0.5 m przyjmuje się, że następuje w nich zanik stref oddziaływania, a w warstwie nośnej leżącej

powyżej, strefy te rozwijają się od początku na nowo. Promień zasięgu R stref oddziaływania

w palach wyciąganych oblicza się ze wzoru:

= 1

⋅

przy czym przyjmuje się największą wartość tego promienia spośród wyliczonych dla

poszczególnych stref (tak jak to pokazano na rysunku powyżej).

Nośność pala wyciąganego w grupie oblicza się ze wzoru:

= 1

w którym wartość współczynnika redukcyjnego m 1 przyjmuje się według takich samych zasad jak

w przypadku pali wciskanych.

Zagadnienia dodatkowe, do zapoznania się według normy:

- zalecenia dotyczące minimalnego zagłębienia pali w warstwach nośnych,

- obliczanie nośności pali z powiększonymi podstawami,

- obliczanie nośności pali rurowych otwartych

- obliczanie nośności pali przy występowaniu warstw słabszych pod podstawami pali.

N ⋅

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: