Próbne obciążenia i badania głębokich fundamentów.pdf

fundamenty palowe

Próbne obciążenia i badania

tem kształtowania i kontroli jakości fundamentów palowych

i ścian szczelinowych. PMC Precision Monitoring & Control Ltd.

jest niezależną firmą, jedną z największych na świecie, specjalizującą

się wyłącznie w szeroko rozumianych, profesjonalnych badaniach

głębokich fundamentów. Firma działa od 1988 roku i pokrywa ponad

80% zapotrzebowania rynku Wielkiej Brytanii i Irlandii. W ubiegłym

roku PMC Ltd. wykonała kompletne programy badań na ponad 1800

odrębnych budowach. PMC Polska Sp. z o.o. została utworzona jako

polski oddział brytyjskiej firmy PMC Ltd. i oferuje pełny wachlarz ba-

dań. Przytoczone w artykule metody są w dyspozycji projektantów,

inspektorów nadzoru i kierowników budów. Program badań należy

dobrać w taki sposób, aby możliwie najniższym kosztem zebrać

niezbędne informacje o nośności i jakości fundamentów. Wieloletnie

doświadczenie firmy PMC przekłada się bezpośrednio na wykorzy-

stanie najbardziej ekonomicznych sposobów badań.

ciążenia lub testy typu CRP: Constant Rate of Penetration. Dzięki

zastosowaniu nowoczesnej aparatury możemy również wykonać

testy cykliczne, np. w celu symulacji obciążeń taborem kolejo-

wym lub samochodowym.

Sterowanie i rejestracja - PMC Ltd. jest pionierem w zastoso-

waniu komputerowych urządzeń rejestrujących Data Logger, które

wykorzystywane są do zdalnego pomiaru i utrzymywania zada-

nego obciążenia (precyzyjne sterowanie układem hydraulicznym

pompa-siłownik), jak również do rejestracji obciążeń, przemiesz-

czeń, czasu i temperatury otoczenia. Zdalne sterowanie gwarantuje

bezpieczeństwo podczas prowadzenia badań i zapobiega porusze-

niu bazy pomiarowej: nikt nie zbliża się do głowicy pala w celu

dokonania odczytów. W zależności od potrzeb, Data Logger może

rejestrować wszystkie dane z częstotliwością nawet co kilkanaście

sekund. Pomiar obciążenia odbywa się z użyciem wyposażonych

w przegub kulisty, elektronicznych dynamometrów (Load Cells)

umieszczanych pomiędzy siłownikiem, a konstrukcją obciążającą.

Dynamometr główny jest kalibrowany co 12 miesięcy w Naro-

dowym Laboratorium Fizyki w Londynie. Wszystkie pozostałe

dynamometry są kalibrowane w oparciu o wskazania dynamo-

metru głównego. Łączna nośność siłowników przekracza 460 MN

(46000 ton). PMC Polska Sp. z o.o. dysponuje w kraju siłownikami

o mocy od 2 MN (200 ton) do 15 MN (1500 ton), co zapewnia moż-

liwość obsłużenia prawie wszystkich próbnych obciążeń. Każdy si-

łownik jest wyposażony w dynamometr o odpowiedniej nośności.

Przemieszczenie jest rejestrowane za pomocą połączonych z kom-

puterem elektronicznych czujników liniowych o wysokiej precyzji.

Konstrukcję obciążającą stanowi bądź ułożony na ruszcie balast,

bądź układ belek mocowanych do pali kotwiących.

Próbne obciążenia statyczne z użyciem balastu - Z uwagi

na duży koszt transportu i obsługi dźwigowej próbne obciążenia

z użyciem balastu stosuje się wyłącznie w przypadku braku pali ko-

twiących w sąsiedztwie pala obciążanego lub ich niewystarczającej

nośności na wyciąganie. Balast jest także często stosowany w przy-

padku badań strefy gruntu, np. w przypadku kolumn żwirowych.

Głównym elementem konstrukcyjnym do budowy stanowiska

jest ruszt, na którym ustawiane są bloki żelbetonowe. PMC posiada

kilka różnych systemów balastowych począwszy od 400 ton aż do

1000 ton. Bloki żelbetonowe ważą po 6 ton i są zaprojektowane

i wykonane specjalnie do tego celu. System jest łatwy w budowie

i ma zastosowanie w wielu konfiguracjach. Wszystkie elementy

tego systemu są wzajemnie dopasowane i zaprojektowane w taki

sposób, by zapewnić łatwy, możliwie najtańszy i przede wszyst-

kim bezpieczny sposób przeprowadzenia badania.

Próbne obciążenia statyczne z użyciem pali kotwiących

- PMC Ltd. jest autorem i producentem opatentowanego sytemu

belek kapeluszowych Top Hat Beams. Belki w kształcie korby

zapewniają doskonałą stateczność, a co za tym idzie bezpieczeń-

stwo konstrukcji, jak również pomagają w osiowym obciążeniu

pala. Do wykonania belek stosuje się stale wysokogatunkowe,

stąd ich odkształcenia przy obciążeniu są zminimalizowane. Każ-

da belka przed opuszczeniem zakładu produkcyjnego jest prób-

nie obciążana. Elementem łączącym belki z palami kotwiącymi

są pręty z gwintem DYWIDAG Prestressing Steel THREADBAR®,

dzięki czemu na budowie nie stosuje się spawania, a ustawienie

stanowiska zajmuje zaledwie do kilku godzin.

Próbne obciążenia statyczne

Badania statyczne są uważane za najbardziej wiarygodną meto-

dę kontroli nośności pali fundamentowych. PMC wykonuje bada-

nia statyczne w każdej możliwej konfiguracji: próbne obciążenia

pionowe (wciskania i wyciągania), boczne, a także obciążenia pali

ukośnych. Badania są wykonywane zgodnie z polskimi normami,

bądź w oparciu o normy i specyfikacje zachodnie: ARUP, I.C.E.

Badaniom są poddawane: pale wielkośrednicowe, pale CFA, pale

wbijane, mikropale, kotwy gruntowe, kolumny żwirowe, ściany

szczelinowe itp. Wykonujemy badania metodą stałych stopni ob-

20 Geoinżynieria i Tunelowanie 02/2004 (02)

fundamenty palowe

głębokich fundamentów

P róbne obciążenia i badania ciągłości są nieodłącznym elemen-

fundamenty palowe

Asortyment naszych belek zapewnia możliwość przeprowadze-

nia próbnych obciążeń w zakresie od 200 kN do ponad 30 MN,

z wykorzystaniem dwóch, trzech, czterech, sześciu lub ośmiu pali

kotwiących rozmieszczonych wokół pala próbnie obciążanego.

W odróżnieniu od konwencjonalnych metod, które wymagają

dużego zaangażowania, ciężkiego transportu i obsługi dźwigowej,

opracowany przez PMC samowznoszący system opatentowanych

belek korbowych jest łatwy i szybki w montażu. System ten został

opracowany na podstawie wieloletnich doświadczeń firmy PMC

i zrewolucjonizował sposób przeprowadzania próbnych obciążeń.

Badania dynamiczne

Badania dynamiczne są powszechnie stosowaną metodą oceny

nośności pali fundamentowych. Badanie jest stosunkowo nie-

drogie i nie wymaga długiego czasu przygotowania. Obciążenie

odbywa się poprzez uderzenie głowicy pala, bądź młotem pa-

lownicy, bądź innym ciężarem (2-5% obciążenia) opuszczanym

bezwładnie z wysokości 0,5 m - 3,0 m. Rejestracja fali uderzenio-

wej przemieszczającej się wzdłuż pala następuje z użyciem przy-

spieszeniomierzy i tensometrów zamontowanych na głowicy pala

w odległości około dwóch średnic od poziomu uderzenia. Zmie-

rzone przyspieszenia i naprężenia są przekazywane do rejestrato-

ra — analizatora Pile Driving Analyzer®, model PAK amerykań-

skiej firmy Pile Dynamics, Inc. Urządzenie to jest przystosowane

do badania wszystkich rodzajów pali, tj. wbijanych (żelbetowych

lub stalowych, w tym rurowych bez szwu, spawanych spiralnie,

profili walcowanych, np. dwuteowych), drewnianych; wierco-

nych i formowanych w gruncie, tj.: wielkośrednicowych, CFA itp.

Pale wiercone wymagają zastosowania ośmiu czujników: czterech

tensometrów i czterech przyspieszeniomierzy, zamontowanych

parami w odległości kątowej 90°. Badanie można również prze-

prowadzać na palach o zmiennej geometrii, np. z rozwierconą

podstawą. Uzyskane dane charakteryzujące układ młot-pal-grunt

są następnie wykorzystywane w programie CAPWAP dla zinter-

pretowania nośności pala.

Analiza wyników powinna być przeprowadzona przez inżynie-

ra posiadającego odpowiednią praktykę, szczególnie w badaniu

pali w podobnych warunkach gruntowych. Specjaliści z PMC

posiadają odpowiednie doskonałe przeszkolenie i wieloletnie

doświadczenia zebrane na setkach budów.

Fot. 2. Badanie sfery gruntu z użyciem balastu

Fot. 3. Montaż stanowiska z użyciem belek korbowych

STATNAMIC

System Statnamic, opracowany przez firmę Berminghammer

Foundation Equipment z Kanady we współpracy z holenderskim

instytutem TNO Building and Construction Research, stosowany

jest stosowany w krajach zachodnich z dużym powodzeniem,

mimo iż jest jedną z nowszych metod kontroli nośności pali. Idea

opiera się na wykorzystaniu bezwładności względnie małego

balastu, wyrzuconego w kierunku przeciwnym do zamierzonego

obciążenia pala. Siła jest wywoływana poprzez detonację niewiel-

kiej ilości ładunku wybuchowego – prochu bezdymnego, bez-

piecznego dla przechowywania i transportu. Balast opiera się na

głowicy pala za pośrednictwem elektronicznego dynamometru,

o bardzo krótkim czasie reakcji. Pomijając fakt, iż czas trwania ob-

ciążenia mierzy się w milisekundach, badanie to nie posiada wielu

cech wspólnych z badaniami dynamicznymi. Podobnie jak w ba-

daniu statycznym rejestrowane są obciążenie i przemieszczenie

głowicy pala, a nie naprężenia i przyspieszenia jak w przypadku

badań dynamicznych. Kolejne odczyty są rejestrowane co 1.25 mi-

lisekundy. Pomiar przemieszczenia odbywa się przy użyciu lasera

zlokalizowanego w odległości min. 20 m od głowicy pala, tak aby

wstrząs nie miał wpływu na odczyty.

PMC dysponuje dwoma systemami Statnamic: 3000 kN i 1000 kN.

Oba systemy są wyposażone w hydrauliczny mechanizm za-

Fot. 4. Belka korbowa – System 250

trzymujący wyrzucony balast w najdalszym położeniu. System

1000 kN jest samobieżny – zamontowany na podwoziu gąsieni-

cowym, co zwiększa jego efektywność. W ciągu jednego dnia

można wykonać nawet do 5-ciu badań, każde o kilku cyklach.

Wyniki badań są analizowane w oparciu o Unloading Point

Method w celu eliminacji składnika nośności dynamicznej i wyru-

gowania poszukiwanej nośności statycznej pala.

Geoinżynieria i Tunelowanie 02/2004 (02)

fundamenty palowe

Najnowsze oprogramowanie Pile Dynamics pozwala na stworze-

nie trójwymiarowego obrazu trzonu pala: Tomography Imaging.

Fot. 5. Porównanie metod próbnych obciążeń

Aparatura kontrolno pomiarowa

dla wiertnic i palownic

PMC Polska jako jedyny polski przedstawiciel amerykańskiej

firmy Pile Dynamics, Inc., oferuje swoim klientom – wykonawcom

głębokich fundamentów – systemy kontroli procesu formowania

lub wbijania pali.

Saximetr jest podręcznym urządzeniem bezprzewodowo

współpracującym z zamontowanym na palownicy głębokościo-

mierzem. Urządzenie automatycznie i dokładnie rejestruje liczbę

uderzeń młota w trakcie zagłębiania pali. Saximetr jest szczególnie

dostosowany do współpracy z młotami dieslowskimi typu OED,

ponieważ moduł rejestrujący jest urządzeniem akustycznym i nie

jest potrzebne stosowanie dodatkowych urządzeń pomiarowych.

Oszacowanie liczby uderzeń pozwala na określenie wysokości

spadu i energii uderzenia młota. Zadaniem operatora, lub innego

pracownika jest przyciśnięcie klawisza „Start”, a następnie obser-

wowanie na ekranie, czy zadane kryteria zostały spełnione.

Opcjonalnie dostępnym osprzętem jest Angle Analyzer – urzą-

dzenie do pomiaru katów nachylenia i szybkiego pionowania

masztu. Zastosowanie tego urządzenia w znacznym stopniu przy-

spiesza ustawienie palownicy przy każdym palu.

Pile Installation Recorder PIR-A jest stosowany przy wyko-

nawstwie pali wierconych i formowanych świdrem ciągłym CFA.

W fazie wiercenia rejestrowany jest moment obrotowy oraz pręd-

kość zagłębiania świdra. W fazie betonowania kontroli podlega

ilość tłoczonej mieszanki betonowej. Urządzenie bardzo pomaga

operatorowi w prawidłowym uformowaniu (bez przewężeń) trzo-

nu pala, przy racjonalnym zużyciu betonu.

Fot. 6. Unloading point method

Badania ciągłości pali

Sonic Echo Integrity Testing - Badanie wykonywane jest przy

pomocy Pile Integrity Tester™ (PIT) amerykańskiej firmy Pile Dy-

namics, Inc. Badanie to należy do grupy Low Strain i ma na celu

kontrolę ciągłości pala, poprzez lekkie uderzenie młotkiem głowicy

i wywołanie fali, przemieszczającej się wzdłuż trzonu pala. Przyło-

żony do głowicy pala bardzo czuły przyśpieszeniomierz rejestruje

powracające fale w funkcji czasu - tj. długości pala. W przypadku

natrafienia na jakąkolwiek wyraźną zmianę, fala zostaje odbita

i zarejestrowana wcześniej niż sygnał pochodzący z podstawy pala.

Dzięki temu badaniu można szybko i skutecznie sprawdzić wszyst-

kie pale na danej budowie, oceniając długość, znaczne przewęże-

nia średnicy, pęknięcia, a nawet gwałtowne zmiany układu warstw

geotechnicznych. Ewentualne zmiany wskazujące na występowa-

nie problemu w konstrukcji pala są wykrywane i analizowane

natychmiast. Badanie wymaga jedynie starannego przygotowania

głowicy pala i umożliwienia do niej dostępu.

Cross-Hole Sonic Logging - Badanie wykorzystuje zjawisko roz-

chodzenia się fal ultradźwiękowych w trzonie pala. Przeprowadzenie

tego badania wymaga instalacji podczas betonowania pala, od jednej

do kilku rur, w celu wprowadzenia dwóch sond: nadajnika i odbior-

nika. Przy zastosowaniu 4 rur można uzyskać aż 6 profili pala.

Monitoring natężenia hałasu i wibracji

Proces budowy przebiega niejednokrotnie w bezpośrednim

sąsiedztwie budynków eksploatowanych (zamieszkałych) lub

wrażliwych na drgania konstrukcji.

Fot. 8. Cirrus Sound Monitor i Vibrock V801

W przypadku konieczności zastosowania kontroli wibracji

i hałasu, PMC dysponuje urządzeniami: Cirrus Sound Monitor do

rejestracji natężenia dźwięku i sejsmografem Vibrock V801 do re-

jestracji poziomu wibracji w dowolnym miejscu i czasie.

Podsumowanie

Spośród wielu metod kontroli należy wybrać i dostosować do

warunków gruntowych i technologii fundamentowania program

badań. Kombinacja w/w metod prowadzi do zebrania wszystkich

niezbędnych informacji przy najmniejszym koszcie. PMC zapewnia

wszystkie składniki niezbędne do przeprowadzenia badań. Nasza

usługa jest kompleksowa, tzn. obejmuje: doradztwo, projekt,

dostarczenie elementów, budowę stanowisk, przeprowadzenie

badania z użyciem najnowocześniejszych technik pomiarowych,

analizę wyników, opracowanie i przedłożenie raportów. l

autor mgr inż. Ryszard Rippel

PMC Polska Sp. z o.o.

Fot. 7. Trójwymiarowy obraz pala otrzymany z 6-ciu proili

22 Geoinżynieria i Tunelowanie 02/2004 (02)

fundamenty palowe

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: