Inżynier Budownictwa Maj 2008 Próbne Obciążenia Pali Formowanych w Gruncie

Artykuł SponSorowAny

Termin wykonania próbnych obciążeń

Sprawdzenie nośności pali formowa-nychwgrunciepowinnosięodbyćwter-minie30dnioddatywykonania,czylipookresiewktórymbetonosiągazałożonągwarantowaną wytrzymałość na ściska-nie. Okres ten można skrócić po labo-ratoryjnym potwierdzeniu dostatecznejwytrzymałościpróbekbetonupobranychprzy formowaniu trzonu pala próbnego,nadbetonowanejgłowicy,jakrównieżpalikotwiących.Wceluprzyspieszeniatermi-nubadaństosujesiębetonwyższejklasy,bądź dodatki przyspieszające wiązanie.Wprzypadkuzastosowaniainiekcjipod-staw,palpróbnymożnaobciążaćwtermi-nie2tygodniodprzeprowadzeniainiekcji,apalekotwiącenależyiniektowaćdopieropoprzeprowadzeniubadania.Wzasadachogólnychnormyznajdujesięzapisiżgdyliczba pali jest większa niż 100 „Spraw-dzenienośnościpalipróbnieobciążanychnależy przeprowadzać przed przystąpie-niem do wykonania pozostałych pali”.Ta zasada rzadko znajduje zastosowaniezuwaginaokres, jakipowinienupłynąćoddatyuformowaniapalidowykonaniabadania, wpływający na rozciągnięcieharmonogramu, jak również na kosztyponownegosprowadzeniawiertnicy.Dal-szestwierdzenienormyniepowinnobyćjednak pomijane: „Należy wówczas za-pewnićtakąkolejnośćwykonywaniapali,aby w przypadku stwierdzonej zmiany

nośnościmożnabyłowykonaćniezbędnezmianywprojekciepalowania”.

Liczba i wybór pali przeznaczonych do próbnych obciążeń

Liczbapaliprzeznaczonychdoprób-nych obciążeń jest określona w PN-83/B-02482ipowinnawynosićconajmniej2 pale, gdy w skład fundamentu wcho-dzi do 100 pali, oraz co najmniej 1 palna każde rozpoczęte dalsze 100 pali.Większąliczbębadaństosujesięwprzy-padku występowania szeregu różnychstref geotechnicznych, bądź z uwagi naszczególnewytyczneProjektanta.Prób-nemuobciążeniunależypoddawaćpalew miejscach najniekorzystniejszychwarunków geotechnicznych. Wyborudokonujesięteżczęstowkryteriumza-pewnieniadojazdusprzętuciężkiegodostanowiskbadawczych.Najbardziejeko-nomicznie uzasadnione jest wykonaniepróbnych obciążeń z użyciem pali ko-twiących(kosztystanowiskbalastowychsą o wiele wyższe), dlatego i ten aspektjestczęstobranypoduwagęprzyustala-niupalipróbnych. Norma pozwala na odstąpienie odpróbnychobciążeń,jeżelinośnośćpod-łożaijakośćwykonanychpaliniebudzązastrzeżeń. Można rozważać przepro-wadzenie badania dynamicznego bądźtypu Statnamic, o ile zaistnieje możli-wośćprzeprowadzeniabadańkorelacyj-

nych.Wprzypadkuprostychwarunkówgeotechnicznych próbne obciążeniamożna zastąpić badaniami ciągłościpali metodą Crosshole Sonic Loggingna100%ogólnejliczbypali.

Projekt próbnego obciążenia

Opracowanie szczegółowego projek-tupróbnegoobciążeniastatycznegojestkonieczne,nawetwprzypadkugdybada-niewydaje sięprostedoprzeprowadze-nia. Z uwagi na zróżnicowanie sprzętubędącego w posiadaniu wykonawców,projektpowinienbyćopracowanyprzezfirmę, która została wybrana do prze-prowadzeniabadania.Podstawąopraco-waniaprojektupróbnegoobciążeniajestprojektfundamentupalowego,wktórympowinny być zawarte obliczenia nośno-ści, dopuszczalne obciążenia oblicze-nioweorazprzewidywanedopuszczalneosiadaniapali.Niezbędnejesttakżeuzy-skaniewynikówbadańgeotechnicznych,szczególnie w przypadku koniecznościobliczenia nośności pali kotwiących.Zarównoprojektjakiwynikibadańpo-winnybyćsprawdzoneprzezProjektantafundamentupalowego.

Ważne odległości

Usytuowanie pali kotwiących, pod-pórbalastuorazpodpórbazypomiaro-wej powinno być tak dobrane, aby niewpływałonaprzebiegpróbnegoobciąże-niastatycznegoinaodczytyprzemiesz-czeń, jak również aby nie powodowałonakładaniasięstrefnaprężeńwgruncie.Każdanormawinnysposóbokreślami-nimalneodległości(Tabela1). Wnormachiwytycznychnieokreślasię minimalnej odległości podpór bazypomiarowej od pobocznic pali kotwią-cychikrawędzipodpórbalastu,choćmaona znaczący wpływ na przebieg bada-nia.Należyjednakzwrócićnatouwagęistaraćsięzachowaćmożliwiedużydy-stans.

Minimalna odległość od pala próbnego do: PN-83/B-02482 PN-EN 1536 ICE 2007

pali kotwiących 2.0 m i 1/10 L pala

kotwiącego (do pobocznicy pala próbnego)

3.0 m i 3 D (w świetle)

2.0 m i 3 D (osiowo)*

krawędzi podpór balastu

2.5 m lub 4 D dla D ≤ 0.6 m (od osi) 3 D od pobocznicy 1.3 m

od pobocznicypodpór bazy pomiarowej

3.0 m lub 4 D dla D ≤ 0.6 m (od osi) Nie określono 2.0 m od pobocz-

nicy i 3 D od osi

Próbne obciążenia pali formowanych w grunciePrzeprowadzenie próbnych obciążeń pali fundamentowych jest planowane z dużym wyprzedzeniem i powinno być wykonane dokładnie w wyznaczonym terminie. Prawidłowe i terminowe wykonanie badań jest uzależnione od właściwego ich przygotowania. Kontynuacja wszystkich pozostałych robót jest uzależniona od uzyskanych rezultatów, dlatego wyniki powinny być przedstawione niezwłocznie po zakończeniu badania. W artykule przytoczono najważniejsze wytyczne pomocne w realizacji pionowych próbnych obciążeń statycznych na wciskanie pali żelbetowych formowanych w gruncie.

*nie dotyczy przypadku gdy pale kotwiące są dłuższe od pala próbnego. Minimalna odległość osiowa wynosi wtedy 5 D o ile nośność podstawy pala jest mniejsza niż 20% całkowitej nośności pala.

Tabela 1. Minimalne odległości w próbnych obciążeniach statycznych.

60 INżyNIer BuDowNIcTwa Maj 2008

Artykuł SponSorowAny

Maksymalna siła do uzyskania w próbnym obciążeniu

Maksymalnasiładouzyskaniawprób-nym obciążeniu wg PN-83/B-02482 po-winna wynosić 150% nośności na wci-skanie. Istnieją jednak odstępstwa od tejreguły.Próbneobciążeniapalionośnościznacznieprzekraczającejmaksymalneob-ciążenia,możnaprojektowaćnasiłęrówną150%obciążenia.Zdrugiejstrony,wprzy-padkuzastosowaniadużychwspółczynni-kówbezpieczeństwa(szczególnaważnościbudowli,zagrożeniasejsmiczne ,itp.)Pro-jektantmożeustalićprzeciążenieowarto-ścido300%obciążenia.

Program próbnego obciążenia statycznego

Tradycyjnie wg PN-83/B-02482przyjmuje się stopnie obciążeń wyno-szące1/12-1/8nośnościpala.Nakażdymstopniunależyuzyskaćstabilizacjęosia-dańprzyjmowanąjako0,30mm/godz. Uzasadnionewniektórychprzypadkachmoże być zastosowanie bardziej dokładne-go programu obciążenia zalecanego przezICE (Tabela 2), gdzie kryterium stabilizacjidlaosiadańnieprzekraczających10mmjestokreślonena0.10mm/godz.Wielogodzinneutrzymywanie pala na maksymalnych ob-ciążeniach pozwala określić wpływy: kon-solidacjigruntu,pełzaniapodobciążeniem,orazciśnieniawodywporachgruntu.

Urządzenia do sprawdzania nośności pali

Wceluwyeliminowaniabłędówwszel-kie pomiary powinny być wykonywanez dwóch niezależnych źródeł. Odczytysiłyzdynamometrupotwierdzasięnotu-jąc ciśnienie w układzie hydraulicznym,natomiastodczytyprzemieszczeńwyko-nuje się zarówno z czujników o dokład-ności0.01mmjakizniwelatoraprecyzyj-nego. Wszystkie urządzenia pomiarowepowinnymiećważneatesty.

Wykonanie wykopów i skucie głowic pali

Mechanizacjarobótniepowinnamiećwpływu na ich jakość. Przykładem złegozastosowania mechanizacji jest wykony-waniewykopówwokółpali irozkuciaichgłowicsprzętemciężkim,cowpołączeniuz niedoświadczeniem operatora skutkujeczęsto naruszeniem struktur pali. Czę-stymidefektamisąwtedypęknięciairysybetonu, oraz zdeformowane zbrojenie.Wynikibadańtakichpalidająnegatywnerezultaty,aconajważniejsze:paleniebędąspełniały swojej funkcji w konstrukcji.Ostatnie 50 cm betonu należy rozkuwać

młotami ręcznymi. Należy zwracać teżuwagępracownikomwykonującymbetonpodkładowy,abynieukładaligonagłowi-cachpali.Głowicepowinnybyćrozkutedopoziomu+3do+5cmnadprojektowanympoziomembetonupodkładowego.

Przygotowanie głowic pali próbnych

Konieczność nadbetonowania głowicpalipróbnychmożezaistniećzuwaginaza-pewnienie równej, gładkiej i odpowiedniodużej powierzchni oparcia siłownika, po-zostawiającmiejscanaszkiełkadooparciaczujników przemieszczeń. Zbrojenie palaograniczatąpowierzchnię,dlategogłowicapowinnabyćzabetonowanaponadpoziomzbrojenia. Najlepiej jest wykonać głowicewopascestalowej.Ułatwiatouformowaniegłowicy, jak i zdecydowanie poprawia jejtrwałośćpodobciążeniem.Wceluprzenie-sieniaobciążenianawiększąpowierzchnięizmniejszenianaprężeńwgłowicy,stosujesiępodsiłownikiemgrubeblachystalowe. Głowicę należy wykonać możliwienajszybciej (zwykle3–7dni)oddatybe-tonowaniapala.Wdniubadaniazarównobetontrzonupala jak igłowicypowinnymieć wymaganą nośność na ściskanie,dlategowartopobraćpróbkibetonuipo-twierdzićwytrzymałośćlaboratoryjnie.

Wykorzystanie w konstrukcji pali próbnych i kotwiących

Podczasprawidłowowykonanegobada-nianiepowinnowystąpićzniszczeniepali.Przyjmuje się iż przy osiadaniu przekra-czającym10%średnicypalapróbnego,lubuniesieniupalikotwiącychwynoszącym5mmobciążeniepowinnozostaćprzerwa-ne.Zachowanietychkryteriówpozwalanawykorzystaniepalidokonstrukcjibudowlizwykorzystaniemich100%obciążeńobli-czeniowych.Zniszczeniumożenatomiastulecźleprzygotowanagłowicapala,należywtedyjąrozkućiodtworzyć.

Wyniki próbnych obciążeń statycznych

Napodstawiezależnościosiadaniaodob-ciążenia, wykreślana jest krzywa pomoc-nicza służąca do określenia nośności palazgodniezPN-83/B-02482.Nośnośćniejestjednakjedynymparametrembezpośredniozwiązanym z funkcjonalnością pali. Ana-liza Stanu granicznego nośności powinnabyćpoprzedzonaanaliząstanugranicznegoużytkowania, ponieważ równie ważne jaknośność są dopuszczalne osiadania poje-dynczych pali oraz dopuszczalne różniceosiadańpomiędzypodporami.Projektancifundamentówpalowychrzadkojednakza-mieszczająwprojektachwymaganiadoty-czącedopuszczalnychosiadań.

Badania ciągłości pali

Badania ciągłości można wykonaćmetodą Pile Integrity (Echo) Test (PIT/PET), bądź metodą Crosshole SonicLogging (CSL). Badania ciągłości meto-dą PIT/PET wykonuje się na minimum20%-100%ogólnej liczbypali.BadaniaCrosshole Sonic Logging wykonuje sięw liczbie określanej na każdej budowieindywidualnie(minimum5%pali). Dobrąpraktykąjestobligatoryjneprze-prowadzeniebadańciągłościmetodąPIT/PETnawszystkichpalachużytychwtrak-cie próbnych obciążeń statycznych (napalach próbnych i kotwiących) zarównoprzedjakipobadaniu,nawetjeżelispecy-fikacjanieokreślatakiejkonieczności.Re-zultaty tych badań mogą być szczególniepomocnewprzypadkuproblematycznychwynikówpróbnychobciążeńpali.

mgrinż.RyszaRd RIPPELPILETESTSp.zo.o.

stopień obciążenia Minimalny czas utrzymywania

25% DVL 30 minut50% DVL 30 minut75% DVL 30 minut

100% dVL 6 godzin75% DVL 10 minut50% DVL 10 minut25% DVL 10 minut

0 1 godzina100% DVL 1 godzina100% DVL + 25% SwL 1 godzina

100% dVL + 50% sWL 6 godzina

100% DVL + 25% SwL 10 minut

100% DVL 10 minut75% DVL 10 minut50% DVL 10 minut25% DVL 10 minut

0 1 godzina

Tabela 2. Program obciążenia wg Ice*

*DVL: Design Verification Load, SwL: Specified working Load

Fot. 1. ustawienie siłownika, dynamometru i czujników przemieszczeń na głowicy pala.

61Maj 2008 INżyNIer BuDowNIcTwa