• Partner portalu
  • Partner portalu
  • Partner portalu
Partnerzy portalu

Uwagi do projektowania w zakresie wzmacniania fundamentów palami iniekcyjnymi

Opublikowano: 26-08-2011 Źródło: Geoinżynieria drogi mosty tunele 4/2011 [33]
Autor Henryk Pachla
Henryk Pachla
KROZ - Henryk Pachla

Przedstawiona analiza wskazuje na konieczny zakres rozpoznania i projektowania mikropali, który został ujęty w unormowaniach polskich i jest zgodny z aktualnym stanem wiedzy z zakresu teorii konstrukcji


Rys. 1.  |	a) przekrój geologiczny Rys. 1. | a) przekrój geologiczny

Wprowadzenie

Rys. 1.  |	b) rzut budynku z naniesionym układem mikropali pod ścianami

Rys. 1. | b) rzut budynku z naniesionym układem mikropali pod ścianami

Problem niedoboru nośności wykonanych w przeszłości fundamentów jest nieodłączną częścią remontów kapitalnych obiektów zlokalizowanych w zabudowach miejskich, a w szczególności przy renowacji obiektów zabytkowych. Poprzez swoją prostotę i statyczny sposób przeniesienia obciążeń z budowli do mocniejszych warstw gruntu szerokie zastosowanie znalazło wykorzystanie pali iniekcyjnych (mikropali).

Z początku projektanci dość przypadkowo projektowali stosowanie tej technologii, przyjmując parametry pali bez względu na rodzaj i własności mechaniczne podłoża pod fundamentami. Struktura pali też często nie spełniała podstaw teorii konstrukcji.

Rys. 2.  |	a ) schemat badania, b) schemat pracy pala w gruncie

Rys. 2. | a ) schemat badania, b) schemat pracy pala w gruncie

Taki stan utrzymywał się dość długo, pomimo że dużo wcześniej wprowadzono normę dla pali betonowych [1], która w zasadzie dotyczyła tego samego zagadnienia i była poprzedzona wieloma publikowanymi pracami również z zakresu pali iniekcyjnych, np. [2]. W tym czasie pojawiło się szereg monografii podręcznikowych z zakresu fundamentowania, w których opisywano zasady projektowania pali formowanych w gruncie np. [3]. Dopiero w 2005 r. wprowadzono europejską normę dotyczącą pali iniekcyjnych, której celem było sprecyzowanie podstaw projektowania i wykonawstwa mikropali [4]. Pomimo wprowadzenia unormowań oraz licznych prac naukowych zarówno teoretycznych, jak i eksperymentalnych, sposób projektowania w wielu przypadkach pozostawia wiele do życzenia, a ma on decydujący wpływ na prawidłowość wykonywanych później prac i ich skuteczność.

 

Przykładowy projekt (*)

Wzmocnienie posadowienia zabudowy jednego z ważniejszych zabytków Krakowa może być typowym przykładem dość swobodnego podejścia zarówno do unormowań zawartych w [4], jak i aktualnego stanu wiedzy. Oto informacje zawarte w projekcie, na podstawie których powinno być wykonane skuteczne wzmocnienie posadowienia.

„Projektuje się wykonanie mikropali o średnicy φ180 mm zbrojonych rurą stalową grubościenną φ76,1/6,3 perforowaną. Pale należy wykonać z wykopów o głębokości 1 m pionowo wzdłuż ścian fundamentowych na głębokość ~10 m p.p.t. (tj. zagłębione min. 2 m w grunt nośny). Głowice pali połączyć wzdłuż muru belkami oczepowymi” oraz „Jako rozwiązanie zamienne dopuszcza się zastosowanie pali skośnych wierconych przez fundament”.

Obliczenia statyczne sprowadzają się do stwierdzenia:

„Z uwagi na brak odpowiednich norm dla pali małych średnic należy zastosować pale o osiąganej nośności 250 kN/szt. (gwarantowanej przez wykonawcę)”. Dalej wyznaczenie rozstawu pali dla obliczonego w opinii technicznej ciężaru 1 mb ściany bez fundamentów (662,87 kN/mb z wyłączeniem ciężaru ściany poniżej poziomu zakotwienia pali) i „gwarantowanej” przez wykonawcę nośności pali.

Dla rozwiązania alternatywnego przyjęto ciężar ściany z częścią fundamentową (1058,87 kN/mb) oraz „(przy założeniu przeniesienia 50% obciążeń przez pale, a 50% przez wzmocniony iniekcjami fundament).”

Z załączonych do projektu rysunków wynika, że fundament ma głębokość 8 m, a pale są do głębokości 2 m pod fundamentem.

W tych paru zdaniach przytoczono całość projektu wzmocnienia posadowienia budynku. W ekspertyzie dodatkowo można uzyskać ogólną informację o podłożu wskazującą na to, że wykazuje ono znaczną zmienność warstw, a także: „badania wykazały istnienie stosunkowo płytko położonych wód zaskórnych (z opadów i ścieków) agresywnych, mogących powodować destrukcję fundamentów – rozmywanie.” I dalej „Poziom wód gruntowych waha się w granicach 9 m p.p.t. i jest zmienny w zależności od warunków pogodowych”.

Przytoczona wcześniej całość informacji projektowej (także geotechnicznej) ma posłużyć do prawidłowego wykonania prac palowych oraz, co równie ważne, do ich wyceny, stanowiącej często cenę ryczałtową. Wspomniany projekt nie jest przypadkiem odosobnionym, zakres informacji i rozpoznania stanu faktycznego jest podobny w wielu projektach, dotyczących szczególnie wartościowych budowli zabytkowych.

 

 


 

(*) Dane o autorze i projekcie są dostępne u autora artykułu. Zrezygnowano z ich zamieszczenia, gdyż wybrany projekt jest tylko przykładem wśród wielu podobnych projektów i nie jest celem opracowania krytyka tego szczególnego przypadku, lecz odniesienie się do podejścia charakterystycznego w wielu projektach opracowanych dla zabytkowych obiektów Krakowa.

 


 

 

Wytyczne normowe projektowania mikropali

Norma [4] jasno precyzuje konieczny zakres dokumentacji projektowej dostarczonej wykonawcy prac palowych w celu właściwego wykonania robót. Podobnie aktualny stan wiedzy technicznej precyzuje czynniki, mające decydujący wpływ na właściwe projektowanie. Skoncentrujmy się na niektórych, lecz bardzo istotnych z punktu widzenia przyjętej technologii wzmocnienia fundamentów.

 

Dane dotyczące budowli i terenu, na którym została ona posadowiona oraz struktury podziemnej

Fot. 1.  |	a) zniszczenie próbki, b) różne formy zniszczenia próbek

Fot. 1. | a) zniszczenie próbki, b) różne formy zniszczenia próbek

W przypadku omawianego projektu ma to istotne znaczenie, gdyż budynek zlokalizowany jest na skarpie wzdłuż dawnej fosy. Historycznie wznoszony był w wielu fazach, lokalnie w różnej technologii i posadowiony na różnych głębokościach. W takim przypadku istotnego znaczenia nabiera lokalizacja infrastruktury podziemnej zarówno historycznej, jak i użytkowej, ewentualnych nieszczelności kanalizacji itp. Decydujące znaczenie mogą mieć nie tylko różne głębokości posadowienia, ale również oddziaływanie fundamentów wyżej posadowionych na posadowione niżej. Z uwagi na ukształtowanie terenu analiza projektowa zatem winna uwzględnić również obciążenia i przemieszczenia poziome. Projekt pomija wskazane parametry budowli i terenu, głębokość posadowienia zaś podaje jako jednolitą i, jak się później okazuje, błędną.

 

Badania geotechniczne

Aktualne badania geotechniczne są podstawą zarówno dla prac projektowych, jak i wykonawczych. Bez znajomości parametrów i struktury gruntu w warstwach do głębokości pozwalającej projektować zarówno pobocznicę pala, jak i jego podstawę nie można wyznaczyć nośności pali, a więc także wzmocnienia fundamentu. Istotne znaczenie mają także dane dotyczące doboru technologii wiercenia i wykonania pali, a to:

  • poziomy piezometryczne wód gruntowych, w szczególności zwierciadła napięte (artezyjskie) i szybkie przepływy wód gruntowych;
  • obecność silnie przepuszczalnych gruntów gruboziarnistych lub pustek (naturalnych albo sztucznych);
  • obecność, wytrzymałość i parametry odkształceniowe warstw gruntów słabych (miękkoplastyczne grunty spoiste, torfy, treść dołów chłonnych itp.);
  • obecność otoczaków i głazów lub innych przeszkód podziemnych;
  • poziom i nachylenie stropu skały, grubość i zasięg zwietrzeliny;
  • agresywność chemiczna wody gruntowej;
  • obecność, zasięg, miąższość i właściwości gruntów zanieczyszczonych lub odpadów;
  • pogorszenie właściwości gruntów lub skał w wyniku kontaktu z wodą.

Informacje te są niezbędne nie tylko do przyjęcia skutecznej technologii, możliwości jej weryfikacji w trakcie prac, ale również do poprawnej wyceny robót.

Przy wykorzystaniu badań archiwalnych konieczna jest ich szczegółowa weryfikacja i uzupełnienie. W analizowanym projekcie badania geotechniczne w zasadzie zostały pominięte, a podane informacje są bezużyteczne.

 

Zagadnienia projektowe

Na etapie projektowania mikropali należy ustalić ich rodzaj i wymiary, uwzględniając wytyczne zawarte w następujących normach:

  • do projektowania konstrukcji pali betonowych,
  • do projektowania konstrukcji elementów stalowych,
  • do projektowania konstrukcji elementów zespolonych,
  • do projektowania elementów sprężonych,
  • do nośności podłoża,
  • do podstaw projektowania i oddziaływań na budowle,
  • do podstaw projektowania i oddziaływań na konstrukcje.

Ponadto w projekcie powinny być uwzględnione warunki mające wpływ na nośność i technologie wykonania pali takie, jak m.in. drgania, szybkie przepływy wody, przeszkody itd.

Ważną informacją zawartą w normie jest zalecenie o konieczności zmian w projekcie w przypadku stwierdzenia w trakcie wykonywania prac odstępstw rzeczywistych warunków posadowienia od założeń projektowych.

W staromiejskiej zabudowie struktura podłoża ulega diametralnej zmianie na niewielkim nawet obszarze. Kotwienie pali wykonywane jest często bezpośrednio w fundamentach. W konsekwencji brak jest możliwości wykorzystania próbnego obciążenia do weryfikacji nośności pali wykonywanych w takich warunkach geotechnicznych. Podstawą projektowania stają się zatem warunki równowagi granicznej zalecane do obliczeń w normie do projektowania pali betonowych. Zbrojenie zaś powinno spełniać wymogi zawarte w pozostałych cytowanych wcześniej normach.

 

Analiza przykładu projektowego

Geometria pali

Z uwagi na to, że do projektu nie dołączono badań geologicznych, do obliczeń przyjęto parametry gruntu uzyskane w badaniach wykonanych podczas realizacji prac (rys. 1).

Przyjęto zgodnie z projektem pale wykonywane kozłowo o średnicy 180 mm, zbrojone rurą o średnicy 76,1 mm i grubości ścianki 6,3 mm, w rozstawie 85 cm parami. Analogicznie jak w projekcie przyjęto redukcyjny współczynnik nachylenia pali 0,9 oraz obciążenie w poziomie posadowienia 1058 kN. Uwzględniając założenie projektowe, iż 50% tego obciążenia przenosi grunt, a 50% pale, wyznaczono nośność zaprojektowanych (przyjętych) pali na podstawie omawianych wyżej unormowań. Otrzymano dla pojedynczego pala zagłębionego 2 m w warstwach nośnych, tj. I (pospółka gliniasta IL = 0,2) i II (piasek średni ID = 0,75) nośność 128,95 kN. Warunek graniczny nośności determinuje blisko dwukrotne jego przekroczenie (1,94).

Jak omówiono wcześniej, zarówno właściwe rozpoznanie głębokości posadowienia, jak i aktualnych warunków gruntowych jest zasadniczym elementem w projektowaniu pali, w tym także iniekcyjnych. Wykonane w trakcie prac badania geologiczne wskazują, że przy przyjętej w projekcie głębokości posadowienia – 8 m p.p.t. (rys. 1) podstawa fundamentu znajduje się w warstwie nośnej o wysokim stopniu zagęszczenia ID = 0,75. Sprawdzenie warunku granicznego nośności przy przyjętych założeniach projektowych pokazuje, że warunek jest spełniony i nie ma potrzeby wzmacniania posadowienia poprzez wykonanie pali.

Równie istotne jest rozpoznanie głębokości posadowienia, które implikuje lokalizację podstawy fundamentu w warstwach gruntu. Identyfikacja głębokości podstawy fundamentu przeprowadzona w trakcie prac (rys. 1) wskazała na istotną niezgodność założeń projektowych z rzeczywistością. Budynek posadowiony został na różnych głębokościach – częściowo na ścianach fundamentowych, a częściowo na filarach i gurtach konstrukcyjnych. Zidentyfikowany poziom podstawy fundamentów wynosi 5,7 i 7 m. W sposób zasadniczy zmienia to nośność fundamentów, których podstawa zlokalizowana jest w organicznych namułach i torfach, które należy uznać za nienośne i nie nadające się do posadowienia. W tej części fundamentów grunt nie przenosi obciążenia i całkowity ciężar ścian musi być przeniesiony przez pale. Skokowy charakter fundamentów powoduje, że lokalnie podstawa fundamentów trafia na silne przesztywnienia, które tworzą zagęszczone piaski średnie, w których nośność fundamentów jest wystarczająca i palowanie nie jest potrzebne (rys. 1a).

Dla fundamentów zlokalizowanych w warstwie nienośnej pale muszą przenieść pełne obciążenie budynku. Wyznaczając z warunku granicznego nośności konieczną długość pali (w przyjętym przez projektanta rozstawie) otrzymano długość pali przekraczającą 22 m w gruncie nośnym. Jedenastokrotnie większa konieczna długość pali w części nośnej pokazuje, jak nietrafne były założenia i zalecenia projektowe. Dlatego tak ważne w normie [4] obok innych jest zalecenie bieżącej weryfikacji projektu, której ani w tym, ani w wielu innych przypadkach nie ma. Należy w tym miejscu wspomnieć o kuriozalnym wprost wymaganiu zagwarantowania przez wykonawcę określonej nośności (w analizowanym przykładzie 250 kN), gdy zadane są przez projektanta wszystkie parametry określające nośność pala, tj. jego długość i średnica przy zadanych parametrach gruntu. Równocześnie ta gwarantowana nośność nie wynika z obliczeń, a jest jedynie intencją projektanta.

 

Zbrojenie pali

Ze względu na to, że mikropale formowane w gruncie przenoszą obciążenia głównie poprzez siły tarcia na pobocznicy oraz dodatkowo poprzez nacisk na podstawę, to zbrojenie przy typowym pionowym obciążeniu odgrywa drugorzędną, technologiczną rolę. Norma [4] w punkcie 7.4.3 wskazuje, że w przypadku, gdy „oddziaływania obliczeniowe i/lub oddziaływania od gruntu wywołują w mikropalu jedynie naprężenia ściskające, oraz gdy mikropal nie jest położony w rejonie aktywnym sejsmicznie” można mikropale projektować jako niezbrojone, co ma miejsce w analizowanym przypadku projektowym.

Rys. 3.  |	Rozkład normalny wyników dla badanych próbek

Rys. 3. | Rozkład normalny wyników dla badanych próbek

W analizowanym projekcie zalecono wykonanie pali zbrojonych perforowaną rurą stalową. Pełna współpraca zaczynu cementowego z rurą stalową odbywa się w warunkach równości odkształceń stali i zaczynu cementowego na powierzchni ich styku. Zespolenie tych dwóch elementów pala pozwala na przeniesienie obciążenia z rury stalowej na pobocznicę pala i poprzez siły tarcia na grunt. Przy odspojonej i zniszczonej otulinie rury pal staje się bezużyteczny. Jak już wspomniano wcześniej, norma [4] zaleca, by przy projektowaniu mikropali stosować zasady zawarte m.in. w normie do projektowania konstrukcji zespolonych EN 1994-1-1 [5]. Słup zespolony nie powinien ulec rozwarstwieniu przed osiągnięciem przez niego stanu granicznego nośności. Dla konstrukcji zespolonych wykonanych ze stali i betonu ograniczenie różnicy odkształceń na ich styku uzyskuje się przez stosowanie łączników. W stosowanych w praktyce inżynierskiej palach iniekcyjnych zbrojonych rurą nie używa się łączników z przyczyn praktycznych. Wykonana jest jedynie perforacja stalowej rury, którą nie można zastąpić łączników.

Polska norma PN-B-03300 [6] (pkt. 6.2.4, Warunki zespolenia stali i betonu) podaje wartości granicznej wytrzymałości obliczeniowej na ścinanie na styku stali i betonu w elementach zespolonych. Przy naprężeniach stycznych mniejszych od tej wartości stosowanie łączników nie jest wymagane. W cytowanych warunkach nie przewidziano rury obetonowanej, jedynie rurę wypełnioną betonem. Dodatkowo dla elementów zespolonych, w których rolę betonu zastąpiono zaczynem cementowym lub zaprawą, brak jest danych eksperymentalnych, by podać analogiczny parametr wytrzymałościowy, jak w przypadku betonu. Brak zatem podstaw merytorycznych do stwierdzenia poprawności technologii wykonania pali zbrojonych rurą stalową.

Celem weryfikacji przydatności rur perforowanych jako zbrojenia pali iniekcyjnych w omawianym przypadku projektowym wykonano serię badań zespolenia rura – iniekt cementowy. Działanie takie zaleca norma [4] w punkcie 7.4.7.

Próbki o przekroju kołowym o średnicy 180 mm i długości 1 m z zatopioną centrycznie w iniekcie cementowym rurą perforowaną o średnicy 76,1 mm poddano osiowemu ściskaniu wg schematu, jak na rys. 2a. Badanie przeprowadzono po 28 dniach dojrzewania zaczynu cementowego. Z uwagi na teoretycznie uzasadniony wpływ różnicy sztywności elementów stalowego i z zaczynu cementowego na nośność połączenia tych elementów, wykonano dwa rodzaje próbek. Jeden to przypadek, gdy pal zbrojony jest rurą o grubości ścianki 6,3 mm, zaś drugi – gdy pal zbrojony jest rurą o grubości ścianki 3,2 mm.

Polska norma PN-EN 14199 [4] zaleca, by stosunek w/c dla iniektu stosowanego w mikropalach nie był większy niż 0,55. Dla celów badawczych przyjęto zaczyn cementowy stosowany przy iniekowaniu pali, tj. o stosunku w/c równym 0,5.

Rys. 4.  |	Zestawienie gwarantowanej wytrzymałości zespolenia z granicznym odporem gruntu wzdłuż pobocznicy dla gruntów niespoistych [1]

Rys. 4. | Zestawienie gwarantowanej wytrzymałości zespolenia z granicznym odporem gruntu wzdłuż pobocznicy dla gruntów niespoistych [1]

Eksperyment w obu przypadkach zbrojenia przeprowadzono na serii 25 próbek. Badania te zostały wykonane w laboratorium firmy KROZ-Henryk Pachla i finansowane były ze środków własnych.

Proces obciążania prowadzono do momentu utraty spójności na powierzchni zespolenia i rozpadnięcia się otuliny rur z zaczynu cementowego. Na fot. 1a pokazano badane próbki po osiągnięciu siły, powodującej utratę zespolenia zaczynu cementowego i stali. Fot. 1b przedstawa formę zniszczenia w różnych próbkach.

W tab. 1 zebrano wyniki badań. W kolumnach 2, 5 przedstawiono siły niszczące zespolenie (Tz) dla poszczególnych próbek, w kolumnach 3, 6 spowodowane tymi siłami naprężenia na powierzchni pobocznicy zewnętrznej rur stalowych (τZ), wyznaczone z warunku równowagi elementu stalowego. W kolumnach 4, 7 obliczono naprężenie (τG180) na pobocznicy pala uformowanego w gruncie w stanie równowagi osiągniętej w momencie zniszczenia zespolenia w palu.

Dla wartości otrzymanych z eksperymentu obliczono parametry statystyczne (rys. 3). Rozrzut wyników badań powoduje, iż istotna dla bezpieczeństwa konstrukcji jest gwarantowana wytrzymałość zespolenia, ustalająca pewność zespolenia na poziomie 95%.

 

 

Analizując warunki równowagi pala pracującego w gruncie, przenoszącego obciążenie tarciem pobocznicy pala w stanie granicznym, można wyznaczyć zakres dopuszczalności stosowania pali iniekcyjnych zbrojonych rurą stalową (rys. 2b). Jako warunek dopuszczalności przyjęto zrównanie gwarantowanej wytrzymałości zespolenia i granicznego oporu gruntu wzdłuż pobocznicy pala [1].

Dla poddanych eksperymentowi przypadków na rys. 4 i 5 pokazano obszary dopuszczalności (nośność zespolenia jest mniejsza niż nośność pala) zastosowania takich pali dla gruntów niespoistych (rys. 4) i spoistych (rys. 5) przy poziomie bezpieczeństwa 95%. W parametrach gruntu uwzględniono współczynnik materiałowy o wartości 1,1.

Rys. 5.  |	Zestawienie gwarantowanej wytrzymałości zespolenia z granicznym odporem gruntu wzdłuż pobocznicy dla gruntów spoistych [1]

Rys. 5. | Zestawienie gwarantowanej wytrzymałości zespolenia z granicznym odporem gruntu wzdłuż pobocznicy dla gruntów spoistych [1]

Obszary pod przerywanymi liniami wyznaczają zakres, w którym o nośności pali decyduje opór gruntu. Obszary nad przerywanymi liniami to zakres, w którym o nośności pali decyduje zespolenie rury z otuliną z zaczynu cementowego. W analizowanym przykładzie projektowym profil geologiczny wskazuje, że w obu warstwach należy sprawdzić, czy zniszczenie zespolenia nie nastąpi przed przekroczeniem jednostkowego oporu gruntu. O ile dla warstwy I utrata nośności pala i zespolenia nastąpi przy podobnej sile, o tyle w warstwie II utrata zespolenia pomiędzy rurą a iniektem na pobocznicy pala nastąpi wcześniej (rys. 5).

Analizując wyniki badań otrzymane dla rury o grubości ścianki 6,3 mm i porównując je z wynikami badań dla rury o grubości ścianki 3,2 mm, można wskazać na ważne, choć uzasadnione teoretycznie relacje. Zniszczenie zespolenia dla rury o większej grubości (większa sztywność elementu) powinno nastąpić przy niższej sile obciążenia, większa jest bowiem różnica sztywności obu materiałów. Większe siły są potrzebne do utrzymania równości odkształceń obu materiałów na powierzchni zespolenia. W analizowanym przypadku zniszczenie zespolenia następuje przy naprężeniach stycznych w stali z przedziału 180–460 kPa, tj. przy poziomie 0,72–1,8% wytrzymałości stali na ścinanie. W tym zakresie odkształceń wpływ różnicy sztywności rur nie jest rejestrowalny. Przeprowadzony eksperyment potwierdza te spostrzeżenia. Gwarantowana wytrzymałość zespolenia jest praktycznie identyczna w obu przypadkach. Dla rury o mniejszej grubości ścianek jest tylko o 1,6% większa, choć grubość ścianek w obu przypadkach różni się blisko dwukrotnie.

 

Uwagi i wnioski końcowe

Przedstawiona w artykule analiza wskazuje na konieczny zakres rozpoznania i projektowania mikropali, który został ujęty w unormowaniach polskich i jest zgodny z aktualnym stanem wiedzy z zakresu teorii konstrukcji. Wnioski wynikające z przeprowadzonych rozważań można ująć następująco:

  • równie ważny jak etap projektowania jest etap przedprojektowy, służący właściwemu rozpoznaniu obiektu, terenu oraz podłoża gruntowego w obszarze posadowienia wzmacnianej czy też projektowanej budowli;
  • etap projektowy powinien trwać do zakończenia prac wykonawczych z gwarantowaną możliwością zmian nie tylko projektowych i wykonawczych, ale także poziomu finansowania zadania. Im lepsze rozpoznanie przedprojektowe, tym większa przewidywalność zakresu realizacyjnego;
  • mikropal w ośrodku gruntowym jest takim samym elementem konstrukcji jak słup, podciąg czy płyta itd. i podlega tym samym rygorom projektowym, wynikającym z podstaw mechaniki ośrodka ciągłego. Spełniać musi zatem także warunki normowe, dotyczące projektowania, technologii i materiałów z jakich został wykonany. Od dokumentacji projektowej należy zatem oczekiwać podania prawidłowo wyznaczonej średnicy i długości pali oraz ich rozstawu, które przy ustalonych warunkach gruntowych determinują nośność układu pali, współpracujących z fundamentem;
  • brak danych eksperymentalnych czy też unormowań nie może tłumaczyć przyjmowania parametrów konstrukcji bez merytorycznego uzasadnienia. Przy projektowaniu konstrukcji konieczne jest zawsze przedstawienie oszacowania od strony bezpiecznej na podstawie zasad mechaniki konstrukcji;
  • przedstawiony w opracowaniu przykład projektowy pokazuje, jak diametralnie różny może być model przyjęty na etapie projektowania od stanu faktycznego. W projekcie brak było właściwego rozpoznania przedprojektowego, a później brak weryfikacji projektu w trakcie jego realizacji. Mikropale nie zostały zaprojektowane zgodnie z zasadami mechaniki, lecz przyjęte bez żadnych podstaw merytorycznych;
  • stosowane powszechnie technologie nie mogą być przyjmowane bezkrytycznie wbrew zasadom teorii konstrukcji i bez weryfikacji eksperymentalnej. Skuteczność zbrojenia pali rurą perforowaną nie znajduje uzasadnienia w ramach teorii konstrukcji zespolonych, jak również w eksperymencie. Potwierdzają to także wyniki badań dla innych średnic pali [7].

Przeprowadzone badania wskazują na bardzo ograniczony zakres zastosowania takiego zbrojenia. Zbrojenie rurą perforowaną nie tylko nie podnosi nośności pala, lecz może tę nośność znacznie obniżyć, gdy utrata zespolenia rury z iniektem następuje przy siłach niższych niż nośność pala, wynikająca z wartości oporu gruntu. W zakresie naprężeń występujących w elemencie stalowym wpływ jego sztywności (grubości ścianek) jest pomijalny. Na tworzenie się defektów zespolenia rury z otuliną z zaczynu cementowego wskazują także badania ciągłości pali prezentowane w artykule [8].

 

Literatura

[1] PN-83/B-02482: „Fundamenty budowlane, nośność pali i fundamentów palowych”. Wydawnictwo Normalizacyjne „ALFA” – Warszawa 1984.

[2] Żmudziński Z., „Ocena nośności mikropali iniekcyjnych na podstawie wyników polowych badań geotechnicznych”. Materiały XXXIV Konferencji Naukowej. Tom I, Krynica 1998.

[3] Cios I., Garwacka-Piórkowska S., „Projektowanie fundamentów”. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej – Warszawa 1999.

[4] PN-EN 14199: „Wykonawstwo specjalnych robót geotechnicznych – Mikropale”. Polski Komitet Normalizacyjny, 2005.

[5] EN- 1994-1-1, Eurocode 4: „Design of composite steel and concrete structures – Part 1-1: General rules for buildings”. Europejski Komitet Normalizacyjny.

[6] PN-B-03300: „Konstrukcje zespolone stalowo-betonowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”. Polski Komitet Normalizacyjny, sierpień 2006.

[7] Pachla H., „Pale iniekcyjne zbrojone rurą stalową jako konstrukcja zespolona – uwagi krytyczne”, Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne, Lipiec- Sierpień 2011.

[8] Pachla H., Pachla F., Wartak K., „Wykorzystanie niskonaprężeniowej metody SIT do badania jakości wykonania pali iniekcyjnych”, Geoinżynieria drogi mosty tunele 03/2011 [32].

Powiązane

Aby dodać komentarz musisz być zalogowany. Przejdź do formularza logowania/rejestracji.