Wśród wielu metod badania pali w Polsce wykonywane są powszechnie trzy rodzaje badań.
Podstawowym badaniem jest obciążenie statyczne zgodne z normą PN-B-02482:1983 Fundamenty budowlane – Nośność pali i fundamentów palowych. W przypadku pali prefabrykowanych równie powszechne jest badanie dynamiczne, stosowane przez wykonawcę tych pali. Badanie dynamiczne wykonywane jest również na innych rodzajach pali przez wyspecjalizowane jednostki badawcze. Trzecim badaniem jest badanie ciągłości, które – ze względu na swoją prostotę i szybkość wykonania – umożliwia zbadanie nawet wszystkich pali w obiekcie.
Obciążenie statyczne jest najbardziej miarodajną metodą oceny zachowania się pala pod obciążeniem. Polega na wywieraniu na głowicę pala obciążenia z jednoczesnym pomiarem przemieszczeń pionowych (osiadań) głowicy. Obciążenie przykładane jest stopniami, a siła na każdym stopniu utrzymywana jest do czasu stabilizacji przemieszczeń. Za stabilizację przyjmuje się przyrost przemieszczeń mniejszy niż 5 mm/10 min w ciągu dwóch kolejnych 10 minut.
Fot. 1. Konstrukcja do próbnego obciążenia na wciskanie
Fot. 2. Konstrukcja do przeprowadzenia próbnego obciążenia na wyciąganie
Efektem próbnego obciążenia jest krzywa obciążenie-osiadanie pala. W wyniku graficznego różniczkowania powstałej krzywej tworzy się wykres pomocniczy dQ/ds, z którego wyznacza się obciążenie, jakie można dopuścić na pal.
Wyróżnia się trzy rodzaje wykresu pomocniczego:
– wykres, na którym da się wydzielić jeden odcinek prostoliniowy (krzywa typu „a” – rys. 1),
– wykres, na którym da się wydzielić dwa odcinki prostoliniowe (krzywa typu „b” – rys. 2),
– wykres, na którym nie da się wydzielić odcinka prostoliniowego (rys. 3).
Widać na tych wykresach, że wyinterpretowana z wykresów nośność pala nie zależy od osiadań pala, lecz jedynie od kształtu wykresu.
Warunek stanu granicznego nośności ma postać:
Qr ≤ k × Noc
gdzie:
Qr – obciążenie obliczeniowe na pal; k – współczynnik korekcyjny zależny od kształtu wykresu pomocniczego (przyjmuje wartości 0,8–1,0); Noc – obciążenie, które można dopuścić na pal (zależne od kształtu wykresu pomocniczego).
Rys. 1. Wykres pomocniczy typu „a”
Rys. 2. Wykres pomocniczy typu „b”
Rys. 3. Wykres, na którym nie da się wydzielić odcinka prostoliniowego
Wyciąganie pala
Obciążenie przykładane jest stopniami podobnie jak przy wciskaniu, a siła na każdym stopniu utrzymywana jest przez czas zależny od warunków gruntowych (fot. 2). Podstawą dalszej interpretacji jest maksymalna siła przyłożona na pal w czasie próbnego obciążenia.
Warunek stanu granicznego nośności ma postać:
Qr ≤ 0,6 × Nw
gdzie: Qr – obciążenie obliczeniowe na pal; Nw – graniczne obciążenie wyciągające pala wynikające z próbnego obciążenia.
Fot. 3. Przykład próbnego obciążenia na siły poziome pali ekranów akustycznych na skarpie
Rys. 4. Schemat próbnego obciążenia na wyciąganie
Rys. 5. Schemat próbnego obciążenia na siły poziome
Obciążenie boczne
Obciążenie boczne (fot. 3)przykładane jest do głowicy pala stopniami, a siła na każdym stopniu utrzymywana jest do czasu stabilizacji przemieszczeń. Warunek przemieszczeń bocznych pala według normy PN-83/B-02482 ma postać:
yo ≤ yd
gdzie: yo – przemieszczenie osi pala w poziomie terenu pod wpływem obciążenia; yd – dopuszczalne przemieszczenie boczne, jeśli nie zostało określone przez projektanta, przyjmuje się 10 mm.
Zalety badań statycznych:
– bezpośrednie określenie nośności granicznej lub częściej obciążenia maksymalnego,
– bezpośredni pomiar osiadań,
– łatwa zgrubna ocena wyników w czasie badania,
– warunki badania najlepiej odpowiadają rzeczywistej pracy konstrukcji.
Wady badań statycznych:
– czasochłonne przygotowania do badań,
– relatywnie długi czas samego badania,
– konieczność wykonania konstrukcji oporowej z zastosowaniem pali kotwiących lub balastu,
– wynikający z tego duży koszt badania,
– niemożność wykonania w trudnych lokalizacjach (brak pali kotwiących, trudności z zastosowaniem balastu).
mgr inż. Piotr Rychlewski
Instytut Badawczy Dróg i Mostów
