Nośność pali w aspekcie materiałowo-gruntowym – metody wyznaczania, obliczania dla pali wkręcanych, wbijanych, wierconych, sposoby poprawy
Podczas budowy domu na obszarach o niestabilnej glebie najczęściej stosuje się fundament palowy. Jednocześnie głównym parametrem wpływającym na jego wydajność jest nośność pala. Przeanalizujmy, co to jest, od czego to zależy, jakie rodzaje pali są używane w budownictwie prywatnym, jak poprawić ich wytrzymałość, jakie istnieją metody obliczania tego wskaźnika oraz jakie są cechy działania i właściwości łożysk dla najpopularniejszych typów wsporników pali.
Nośność – co to jest, czynniki wpływające na jej wartość, rodzaje pali
Nośność charakteryzuje stopień odporności podpory pala na odkształcenia pod działaniem wywieranych na nią wszechstronnych obciążeń – bez zmian w jego strukturze i utraty właściwości. Charakter i wielkość czynników wpływu składa się z dwóch głównych elementów:
- Masy części naziemnej konstrukcji.
- Charakterystyka gleby - struktura, gęstość, stopień zawilgocenia.
Dlatego, w zależności od zestawu czynników operacyjnych i ich charakterystyki, w każdym przypadku do oparcia domu dobierana jest pewna liczba elementów palowych. Uwzględnia to materiał i konstrukcję zastosowanych podpór. W budownictwie mieszkaniowym najczęściej stosuje się następujące rodzaje pali:
- Wpadnij.
- Śruba.
- Znudzony.
Wbijane podpory żelbetowe montuje się w gruncie poprzez wbijanie młotem, instalacje wibro-zanurzalne lub specjalne urządzenia wgłębne bez drążenia skały. Metalowe analogi śrubowe są po prostu wkręcane w glebę. Znudzone montuje się poprzez zabetonowanie wcześniej przygotowanej studni.
W zależności od charakteru interakcji z glebą pale dzielą się na dwa typy:
- Pale-regały oparte na litej skale. Główny ładunek przenoszony jest na piętę.
- Pale wiszące - oparte na całej powierzchni na otaczających warstwach gruntu, które zagęszczają się wokół.
Notatka! Wyznaczenie nośności pala odbywa się według dwóch głównych parametrów - gruntu i materiału. Jednocześnie przy doborze konkretnego rodzaju pala brana jest pod uwagę wytrzymałość warstwy gruntu określona na podstawie badań geodezyjnych. Przede wszystkim są to jego cechy charakterystyczne, takie jak ciśnienie, jakie może wytrzymać, nasycenie wilgocią, gęstość.
Sposoby na poprawę nośności
Przy obliczaniu fundamentu pod kątem wytrzymałości bierze się pod uwagę obciążenie od części gruntowej konstrukcji i ciężar podpór pali. Jeżeli przy zsumowaniu wszystkich elementów i uwzględnieniu współczynnika wytrzymałości ostateczne obciążenie podstawy jest mniejsze niż obliczone, wówczas budowę przeprowadza się zgodnie z obliczonym planem. W przeciwnym razie zwiększa się liczba elementów pala lub stosuje się następujące metody w celu zwiększenia nośności:
- Wtrysk do gleby .
Jest to najczęstsza i najskuteczniejsza metoda zwiększania nośności każdego rodzaju pala.
Stosowany jest głównie na glebach o małej gęstości. Na głębokość około 1-2 metrów w przestrzeń między palami, poniżej minimalnego punktu ich położenia, za pomocą specjalnego sprzętu wtryskuje się zaprawę cementowo-piaskową pod stale rosnącym ciśnieniem.
W efekcie wokół pali powstają żelbetowe formacje o średnicy do 3-4 metrów. W tym przypadku obliczenia iniekcji przeprowadza się tak, aby uformowane obszary przylegały do siebie na całym obwodzie pala. Prawidłowa technicznie organizacja procedury iniekcji zwiększa dwukrotnie nośność gruntu.
- Zwiększenie średnicy podeszwy nośnej .
Innym sposobem na zwiększenie nośności w luźnym gruncie jest zwiększenie powierzchni podeszwy nośnej elementu pala. Najprostszym sposobem na zwiększenie wytrzymałości na obciążenia jest zwiększenie średnicy lemieszy na palach śrubowych, montowanych w gruncie poprzez wkręcanie.
Bardziej skomplikowaną metodę stosuje się do napędzanych i znudzonych odpowiedników. Jego skuteczne zastosowanie wymaga rozmieszczenia podpór pali kamuflażowych i wstępnego wiercenia studni prowadzących. Na dnie takiego tunelu dochodzi do eksplozji. W efekcie powstaje wnęka dylatacyjna wypełniona zaprawą betonową, w którą następnie zanurza się żelbetowy pal lub formuje się podporę wierconą.
Metody obliczania nośności pala
Aby obliczyć właściwości nośne podpór gruntowych i palowych, stosuje się 4 główne metody:
- Teoretyczny.
- Dynamiczny.
- Statyczny.
- Sondaż.
Przeanalizujmy bardziej szczegółowo cechy każdego z nich.
Teoretyczny
Obliczenia nośności pala mają charakter wstępny i w praktyce zawsze są skorelowane i korygowane zgodnie z parametrami gruntu. Obliczenia przeprowadzane są według następującego wzoru:
Wd = Gc * (Gcr * H * A + P * ∑ Qcri * zi * si)
Objaśnienie symboli:
- Gc - ogólny współczynnik warunków pracy;
- Gcr jest współczynnikiem oporu gruntu pod stopą pala;
- H jest oporem gruntu pod piętą nośną pala;
- A to średnica podeszwy nośnej;
- P to obwód przekroju pala;
- Qcri jest współczynnikiem warunków pracy gruntu wzdłuż ścian bocznych słupa pala;
- zi to opór gruntu wzdłuż ścian bocznych;
- si to długość powierzchni bocznych.
Uwaga! W celu pomyślnego zainstalowania pali wierconych, wbijanych i śrubowych wymagane jest również właściwe obliczenie nośności gruntu, jednak w przypadku powszechnych rodzajów gruntu istnieją specjalne tabele konstrukcyjne wskazujące te parametry. Charakterystyki podano biorąc pod uwagę fakt, że głębokość przekracza 1,5 m.
Dynamiczny
Metoda polega na pomiarze skurczu ze specjalnego urządzenia - miernika ugięcia - w okresie, w którym stos jest już wbity, a minął okres kontrolny jego spoczynku. Do testów wykonuje się kilkanaście uderzeń za pomocą instalacji młotkowej. W tym przypadku brana jest pod uwagę zależność między siłą przyłożoną podczas uderzenia, wielkością opadania i nośnością konstrukcji. Do przeprowadzenia takich badań można również wykorzystać wsporniki pali odniesienia.
Statyczny
Metodę przeprowadza się po 2-3 dniach od wbicia pala za pomocą nacisku schodkowego podnośnika. Kontrola mierzonych parametrów odbywa się za pomocą urządzenia podobnego do stosowanego w poprzedniej metodzie - miernika ugięcia. Dlatego obie metody są często praktykowane w połączeniu, co tylko dopracowuje pożądane parametry.
sondaż
Metoda służy do pomiaru właściwości nośnych elementu pala w określonym rodzaju gruntu. Jednocześnie konstrukcja wyposażona jest w specjalne czujniki, za pomocą których odczyty rezystancji gruntu są pobierane z jej bocznej powierzchni i podstawy. Proces wbijania pala realizowany jest dynamicznie za pomocą młotka lub statycznie za pomocą mechanizmu wibro-zanurzalnego.
Cechy zastosowania różnych rodzajów pali
Aby wyposażyć fundament prywatnego domu na niestabilnych glebach, z reguły stosuje się następujące 3 rodzaje pali:
- śruba
- napędzany
- znudzony
Rozważmy szczegółowo cechy działania i charakterystyki łożysk w każdym przypadku.
śruba
Ponieważ konstrukcja stosu śrubowego oparta jest na stalowej rurze z ostrzami w dolnej części (o średnicy 89, 108 i 130 mm), jej głównym zakresem są konstrukcje o niskim obciążeniu (domy z cienkiego drewna, betonu komórkowego lub z wykorzystaniem technologii ramowej), przy czym na stopień jej nośności mają w tym przypadku wpływ przede wszystkim takie cechy, jak:
- Średnica rury głównej.
- Długość części zakopanej w ziemi.
- Średnica ostrza.
Przydatne wideo
Ważny! Nawet największe pale śrubowe nie nadają się na fundamenty domu wykonanego z ciężkich materiałów. Na przykład, aby wyposażyć podstawę w ściany z cegły o standardowej grubości na glebie gliniastej, konieczne będzie zainstalowanie ich w odległości nie większej niż 0,3-0,5 m od siebie, co będzie ekonomicznie i technicznie niepraktyczne.
napędzany
Podpory pali wbijanych, posiadające najwyższą nośność, pasują pod fundamenty konstrukcji wykonanej z najcięższych materiałów – żelbet, kamień, cegła. Wytrzymałość tych elementów palowych jest wystarczająca do budowy wieżowców. W takim przypadku długość zakopanej konstrukcji może sięgać kilkunastu metrów. Jednak w praktyce budownictwa prywatnego są rzadko stosowane.
Tylko za zgodą zgodnie ze specjalnie opracowanym projektem niektóre firmy mogą wykonać instalację pali tego typu dla 2-3-piętrowych budynków prywatnych - gdy inne opcje nie są dostępne. Główną wadą pali wbijanych jest konieczność używania niewygodnego i drogiego sprzętu specjalnego.
Przydatne wideo
znudzony
W przeciwieństwie do odpowiedników wbijanych i śrubowych, pale wiercone wykonywane są bezpośrednio na budowie z materiału o określonej nośności dla określonego obciążenia poziomego na jedną podporę (ciężar domu i rodzaj gruntu) zgodnie z danymi ze specjalnych tabel produkcyjnych. W takim przypadku procedura instalacji odbywa się zgodnie z następującą technologią:
- Zgodnie z oznaczeniem wierci się pionową studnię o określonej głębokości i średnicy.
- W przypadku konieczności zwiększenia charakterystyki nośnej, dolna część tunelu rozszerza się w formie półkuli lub stożka – w celu zwiększenia powierzchni podparcia elementu pala.
- W kanale montowany jest pusty szalunek w postaci rury o odpowiedniej średnicy.
- Wewnątrz konstrukcji umieszczona jest trójwymiarowa metalowa rama.
- Następnie wnękę wypełnia się roztworem betonowym o określonej klasie wytrzymałości.
Notatka! Główną zaletą podpór palowych typu wierconego, oprócz wygodnego montażu, jest charakter przenoszenia obciążenia z domu na grunt. Rozkład ciężaru dotyczy nie tylko podstawy podeszwowej, ale także całej powierzchni ścian bocznych.
Przydatne wideo
Podsumowanie
Nośność określa odporność pala na odkształcenia pod wpływem ciężaru budynku i uderzenia gruntu bez zmiany właściwości konstrukcyjnych i użytkowych. W zależności od rodzaju konstrukcji, sposobu montażu i nośności pale dzieli się na wbijane, śrubowe i wiercone. W zależności od charakteru interakcji z glebą dzielą się na stosy-stojaki i wiszące.
Aby zwiększyć nośność, stosuje się dwie główne metody - wstrzykiwanie gruntu zaprawą betonową i poszerzenie podstawy samej konstrukcji. Do określenia nośności pala stosuje się 4 metody:
- Szacowana wartość teoretyczna.
- Dynamiczny.
- Statyczny.
- Sondaż.
Pale wbijane są rzadko stosowane – najczęściej do budowy 2-3-piętrowych domów z ciężkich materiałów, pali śrubowe – do lekkich konstrukcji, wiercone – najczęściej do wszystkich typów domów na niestabilnych gruntach.
