Pale wykonane są z betonu, żelbetu, metalu i są pustymi lub litymi prętami, które są układane ukośnie lub pionowo w ziemi. Elementy montuje się pod konstrukcją i przenoszą z części gruntowej na grunt obciążenia ściskające, skręcające i ścinające. Nośność pala zależy od materiału produkcyjnego i rodzaju gruntu.
Zależność od materiałów nośnych i typów gleby
Pale styka się z warstwami gruntu, więc jego zdolność do wytrzymywania obciążeń zależy od kategorii gruntu. Wymagana liczba elementów pala jest obliczana na podstawie właściwości materiału i gleby.
W budowie domów prywatnych rozpowszechniły się rodzaje fundamentów:
- na wbijanych palach;
- na wspornikach śrubowych;
- z nudnymi osłonkami.
Nośność gruntu jest brana pod uwagę przy określaniu rodzaju fundamentu palowego. Charakteryzuje nacisk, jaki może wytrzymać warunkowy obszar warstwy. Wartość ta jest niższa niż analogiczna charakterystyka pala i zależy od rodzaju formacji, jej nasycenia wodą oraz gęstości. Wykonywane są badania geodezyjne w celu określenia właściwości warstwy gruntu w zakresie budownictwa.
Pale żelbetowe są umieszczane pod budynkami o dużych obciążeniach, przedsiębiorstwach przemysłowych. Dobrze sprawdzają się w ściskaniu i zginaniu, ponieważ mają wewnątrz metalową ramę. Elementy stalowe są odporne na ścinanie, uderzenia dynamiczne i skręcanie, dlatego są stosowane pod budynkami o podobnych obciążeniach. Pręty drewniane są stosowane w stabilnych glebach i absorbują nacisk z małych prywatnych budynków.
Wyznaczenie nośności fundamentu
Na masę domu składa się waga elementów:
- bariery pionowe (ściany, ścianki działowe);
- sufity międzypodłogowe i piwniczne;
- systemy krokwi, kratownic i dachów;
- wykończenie zewnętrzne z warstwami izolacji;
- sprzęt, komunikacja, technologia, ludzie;
- ciśnienie śniegu i wiatru;
- Fundacja.
Wszystkie składniki są dokładnie obliczane, a następnie dodawane, stosowany jest współczynnik wytrzymałości i uzyskiwane jest całkowite obciążenie podłoża. Jeśli wydłużenia są zakładane w czasie, nacisk z nich jest również brany pod uwagę przy określaniu nośności.
Jeżeli uzyskana wartość jest mniejsza niż obliczona, opcja jest akceptowana i budowa przebiega zgodnie z planem. W przeciwnym razie stosuje się metodę poszerzenia podstawy pala lub zwiększenia ilości elementów prętowych. Rozbudowa części nośnej jest lepsza w przypadku pali śrubowych, gdy możliwe jest znaczne zwiększenie średnicy ostrzy.
W przypadku elementów żelbetowych należy zastosować metodę wiercenia ekspanderem wiertniczym lub wykonać pale maskujące. Metoda iniekcji gruntu maksymalizuje właściwości nośne, gdy roztwór piasku i cementu jest wprowadzany w przestrzeń między prętami pala 1,5 - 2,0 m poniżej podpory filara.
Metody obliczania
Pociski przechodzą kilka testów na placu budowy.Liczba badań kontrolnych jest wybierana przez autora projektu, biorąc pod uwagę warunki terenowe, konstrukcję budynku, nośność projektową pali zgodnie z zaleceniami budowy GOST do badania gruntów. Testy rewizyjne przeprowadzane są na początku zanurzenia, aby nie marnować betonu i metalu oraz w pełni wykorzystać wytrzymałość projektową.
Badania kontrolne przeprowadzane są metodami:
- nacisk statyczny na stos;
- dynamiczna akcja;
- badanie gleby podczas zanurzania pręta odniesienia;
- badanie gleby sondą statyczną.
1% ilości pali na budowie poddawanych jest badaniom statycznym, wynik zależy od złożoności gruntu, formatu obciążeń oraz ilości rodzajów podpór pionowych. 2% liczby prętów podlega obciążeniu dynamicznemu, ale nie mniej niż 6 - 9 w zależności od klasy konstrukcji.
Charakterystyki nośne pala i gruntu można obliczyć za pomocą wzorów w sposób teoretyczny, dynamiczny i próbny.
Teoretyczny
Jakościowy wynik obliczenia interakcji pali i gruntu uzyskuje się z uwzględnieniem plastyczności warstwy gruntu, ściśliwości pręta fundamentowego. Wyznaczane są lokalne obszary naprężeń granicznych i redystrybucji obciążeń stycznych. Minimalną odległość między elementami śrubowymi przyjmuje się w wysokości podwójnej średnicy ostrza, a maksymalną dobiera się w zależności od zdolności rusztu i podpory do wytrzymania nacisku.
Rozpiętość między filarami jest uważana za sztywno zamocowaną belkę z dwóch końców, obciążenie jest określane tak, aby nie występowały odkształcenia, a ugięcie środkowe nie jest większe niż normy.
Teoretycznie obliczenie nośności pala wyraża się wzorem W = H / dgdzie:
- H - konstrukcyjna charakterystyka nośna pręta;
- re - współczynnik wytrzymałości z uwzględnieniem marginesu odporności na nacisk.
Ilość H określa się przez pomnożenie powierzchni podpory lub przez obliczony opór gruntu, w którym jest ułożony w ziemi. W przypadku typowych warstw gleby takie wskaźniki są podane w tabelach konstrukcyjnych, pod warunkiem, że głębokość jest większa niż 1,5 metra. Po zanurzeniu ziemia traci swoją gęstość, przywrócenie początkowej charakterystyki zajmuje dużo czasu. Zakłada się, że maksymalna odległość między podporami wynosi trzy metry. Jeśli obliczenia dają duże odstępy, dodaj kilka prętów, aby zmniejszyć rozpiętość.
Dynamiczny
Technologia metody dynamicznej polega na tym, że wraz z pogłębieniem kolumny wzrasta opór warstwy gruntu. Uwzględnia się zależność między siłą uderzenia podczas zanurzenia a charakterystyką nośną elementu. Jazda ujawnia słabe punkty pola pala i pocisków, aby obliczyć średnicę i długość słupa wsporczego.
Badania dynamiczne nie wymagają drogiego sprzętu i wysokich kosztów, nadają się do testowania różnych standardowych rozmiarów. Minusem jest fakt, że zmieniające się obciążenie czasami zawyża wskaźnik wytrzymałości i pojawia się niedokładność w obliczeniach. Testy dynamiczne przeprowadzają doświadczeni technicy, niestabilne lub luźne podłoża nie nadają się do tej metody.
Rodzaj stosów dobiera się zgodnie z właściwościami warstwy, która znajduje się pod końcówką pręta. Pale stelażowe montuje się w przypadku stosowania gleb skalistych o niskiej ściśliwości. W innych wersjach umieszczane są pale cierne (wbijane w ziemię). Długość dobiera się biorąc pod uwagę fakt, że pręt jest osadzony w korpusie rusztu o 5 - 10 cm przy obciążeniu pionowym.
Próba
Procesowi próbnego pogłębienia towarzyszą dokumenty techniczne, w których umieszcza się wymiar, rodzaj i obciążenie obliczeniowe pala. Do wykonania wymagany jest szczegółowy plan posadowienia z podanymi wykopami sondażowymi, które zostały zbadane przez geologów.Wskazany jest przebieg kabli komunikacyjnych i elektrycznych.
Jazdę próbną przeprowadza się w przypadku:
- obecność słabych gleb, sztuczne działki wypełniające;
- liczba pali przekracza 2 tys.;
- budowa wieżowców na pięciu kondygnacjach;
- jeśli istnieją wątpliwości co do poprawności teoretycznej części obliczeń.
Zanurzeniu towarzyszą dokumenty techniczne wskazujące obciążenia projektowe, rodzaj pocisków. Wyniki testu są zapisywane w dzienniku, który opisuje otrzymane uszkodzenia, kategorię młota i liczbę uderzeń przed ostatecznym zanurzeniem.
Obliczanie nośności pali w określonych warunkach
Nośności wbijanych prętów żelbetowych oblicza się jako sumę nośności gruntu pod podeszwą i przeszkodą boczną F = y (Fd + Fr)gdzie:
- Fd = u Σ y Fl Hl;
- ty - zewnętrzny obwód słupka;
- tak - współczynnik funkcjonowania;
- Fl - boczny opór ziemi;
- Hl - grubość warstw gruntu w obszarze kontaktu;
- Fr = y R S;
- R - opór gruntu pod czubkiem wg normy;
- S - obszar wsparcia na dole.
Obliczenia przeprowadza się również dla znudzonych osłonek. Dla takich pali nośność oblicza się ze wzoru F = R S + u ∫ y Fl Hlgdzie:
- R - opór gruntu pod grotem zgodnie z normą;
- S - obszar podparcia na dole;
- ty - zewnętrzny obwód słupka;
- tak - współczynnik funkcjonowania;
- Fl - boczny opór ziemi;
- Hl - grubość warstw gruntu w obszarze kontaktu.
Wzór na obliczenie wskaźnika dla pala śrubowego różni się od poprzednich wyrażeń, ponieważ wymagane są inne cechy: F = yc ((a1 c1 + a2 y1 h1) D + u G (h - d))gdzie:
- yc - współczynnik funkcjonowania;
- a1 i a2 - współczynniki tabelaryczne;
- c1 - współczynnik liniowości gruntu dla piasku lub specyficznej spójności dla gliny;
- y1 - ciężar właściwy ziemi nad ostrzem;
- h1 - ilość pogłębienia;
- D to średnica ostrzy minus średnica samego stosu;
- u - obwód podstawy pala;
- sol - boczny opór gruntu;
- h - długość stosu;
- re Czy średnica śruby nośnej.
Nośność po badaniach dynamicznych, statycznych i sondowaniu sprawdzana jest poprzez obliczenie obciążeń i oddziaływań nośności materiału. Jeżeli jeden z rodzajów badań nie potwierdzi obliczonych wskaźników, takie stosy nie mogą być instalowane.
