Wykonał: Prowadzący: Wojciech Świderski dr inż. Mariusz Rejment nr albumu 132398 rok akademicki 2011/2012
gr pn 17.05-18.45
1.1 Dane ogólne: przedmiot, cel i zakres projektu.
Przedmiotem opracowania jest element prefabrykowany - pal żelbetowy. Celem projektu jest opracowanie koncepcji formy i stanowiska do produkcji powyższego elementu. Zakres jaki obejmuje poniższe ćwiczenie to scharakteryzowanie danego elementu prefabrykowanego, opis metod jego wytwarzania, formy, opis procesu produkcyjnego, stanowiska na którym powstaje element i produkcji pomocniczej. Na końcu projektu zostanie przedstawiony schemat koncepcyjny wytwórni elementów budowlanych.
1.2 Charakterystyka elementu/asortymentu elementów.
#Definicja:
• Pal (pile). Długi element wprowadzony w grunt stanowiący podparcie fundamentu.
• Pal prefabrykowany (prefabricated pile). Pal lub element pala, który jest wykonywany przed zagłębieniem jako jeden odcinek lub z kilku odcinków.
#Zakres stosowania pali prefabrykowanych:
Zastosowanie pali ściśle związane jest z przekazaniem dużych, skoncentrowanych obciążeń na głębsze warstwy podłoża gruntowego. Fundamenty palowe stosujemy przede wszystkim w następujących przypadkach:
· gdy w górnych, przypowierzchniowych obszarach podłoża zalegają grunty o małej nośności i wysokiej podatności na odkształcenia jak np. torfy, namuły, luźne nasypy,
· warunki konstrukcyjne, czy też eksploatacyjne wymagają ograniczenia bezwzględnej wielkości osiadań lub różnicy osiadań,
· zachodzi potrzeba stabilizacji skarp, zboczy, uskoków naziomu, nasypów na podłożu odkształcalnym,
· jako obudowa głębokich wykopów, garaży podziemnych, torowisk poniżej powierzchni terenu.
Fundamenty palowe stosuje się w miejscach, gdzie konieczne jest przeniesienie dużych skoncentrowanych obciążeń na głębsze (bardziej wytrzymałe) warstwy gruntu. Można wyróżnić kilka podstawowych przypadków, w których konieczne jest użycie tego typu fundamentów. Palowanie stosuje się wówczas, gdy w górnych, przypowierzchniowych warstwach występują grunty o małej nośności i wysokiej podatności na odkształcenia (np. namuły, torfy, luźne nasypy).
Zastosowanie pali wg wielkości przekroju poprzecznego przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1. Zastosowanie pali prefabrykowanych wg przekrojów poprzecznych
Przykładowe zastosowania pokazane również na rys.1-5
Rys 1. Fundament filara mostu drogowego
Rys 2. Fundament palowy zbiornika oczyszczalni ścieków
Rys 3. Wzmocnienie podłoża pod nasypem
Rys 4. Palowanie fundamentu estakady
Rys 5. Z lewej-pale pod fundamenty hali przemysłowej, z prawej-pale wykorzystane pod turbiny farmy wiatrowej.
#Producenci m.in. : De Waal Polska Sp. z o.o. , PA Wyroby Betonowe Sp. z o.o. , Kutnowska Prefabrykacja Betonów Kutno Sp. z o.o.
Położenie producentów przedstawiono na mapce na rys.6
Rys 6. Producenci prefabrykowanych pali żelbetowych
#Charakterystykę oferowanych pali prefabrykowanych przedstawiono w tabeli 2. pobranej ze strony producenta AARSLEFF Sp. z o.o.
Tabela 2. Charakterystyka oferowanych pali prefabrykowanych
#Opis techniczny wyrobu
Każdy pal posiada trzy części; głowicę, trzon oraz stopę(rys.7). Część głowicowa i stopa mają identyczną konstrukcję, różnią się one względem trzonu zbrojeniem oraz skokiem rozstawu strzemion.
Rys 7. Rysunek części pala żelbetowego
Zbrojenie podłużne stanowią pręty umieszczone w narożach konstrukcji prefabrykatu o średnicy od 12 do 28mm. Istnieje możliwość zastosowania większych średnic prętów głównych zbrojenia, na podstawie dostarczonej dokumentacji technicznej. Do zbrojenia głównego, używana jest stal zbrojeniowa: klasy A-IIIN.
Beton do wykonania prefabrykatów posiada następujące właściwości: klasa min. C40/50 (B50), mrozoodporność min. F-150, wodoszczelność min. W-8, współczynnik w/c <0,4. Do wytwarzania mieszanki betonowej najczęściej używa się cementu portlandzkiego CEM I 52,5 R.
#Typowe rozwiązania konstrukcyjne prefabrykatów palowych
TYPOWY UKŁAD ZBROJENIA DLA PALI 250x250, 300x300, 400x400mm przedstawiono na rys.8
Rys 8. Rysunki typowych układów zbrojenia dla pali
W tabeli 3. przedstawione zostało typowe zbrojenie prefabrykatów pali, natomiast w tabeli 4. minimalne wymagania zbrojenia trzonu pala.
Tabela 3. Typowe zbrojenie prefabrykatów pali
Tabela 4. Minimalne wymagania zbrojenia trzonu pala
ZASADY OGÓLNE
Ze względu na uprzemysłowiony proces produkcji prefabrykatów pali są one wytwarzane w praktyce wyłącznie o długościach z przedziału 4,0m ÷ 14,0 (16,0)m stanowiących wielokrotność 1,0m. Tak określona długość jest długością całkowitą na którą składa się w rzeczywistym fundamencie długość czynna i długość zakotwienia pala w zwieńczeniu. Dla przykładu, jeśli wymagana długość czynna jest równa 12,2m, a długość zakotwienia w fundamencie jest równa 0,6m, to do wykonania fundamentu zostanie wykorzystany prefabrykat o długości całkowitej równej 13,0m > 12,2m+0,6m=12,8m.
Zasada ta może być złamana praktycznie wyłącznie w przypadku bardzo dużych realizacji, w przypadku których może być opłacalne wprowadzenie dodatkowego zróżnicowania długości prefabrykatów co 0,5m. Jednak jest to niezalecane, ze względu na łatwość pomyłki na budowie. Zatem projektant na etapie opracowania projektu posadowienia powinien (nie musi) uwzględniać uwarunkowania wynikające z technologii produkcji prefabrykatów zawartych w KATALOGU PALI PREFABRYKOWANYCH. Na tym polega prawidłowy dobór długości pali.
W przypadku konieczności wykonania pali dłuższych niż długość wytwarzanego prefabrykatu stosuje się różnego rodzaju połączenia prefabrykatów. W Polsce najczęściej stosowane są złącza mechaniczne.
a) Pale prefabrykowane pojedyncze
Pale pojedyncze to pale wytwarzane, transportowane, składowane i wbijane w jednym odcinku. O długości pala pojedynczego decyduje najbardziej ostry z następujących warunków:
· ograniczenia skrajni transportowej:
Obecnie na drogach publicznych obowiązuje ograniczenie skrajni pozwalające na transport bez dodatkowych zezwoleń prefabrykatów o długości do 14(15)m włącznie. Transport dłuższych prefabrykatów jest możliwy na zasadzie przejazdów ponadnormatywnych, co w sposób znaczący zwiększa koszt całkowity robót palowych.
· ograniczenia wynikające z możliwości technicznych zakładu prefabrykacji oraz kafarów, tj. długość form, udźwig suwnic, długość masztu itp.:
Decydujące w tym zakresie są zwykle uwarunkowania związane z formami, które z reguły pozwalają na wyprodukowanie prefabrykatu o długości do 18m włącznie. Maszty większości kafarów pozwalają na zainstalowanie elementów o długości od 18 do 21(24)m.
· ograniczenie wynikające z nośności przekroju żelbetowego:
Warunek ten nie jest z reguły decydujący, choć racjonalne jest minimalizowanie ilości zbrojenia w trzonie pala, co związane jest ze stosowaniem najkrótszych z możliwych prefabrykatów. O ilości zbrojenia w większości przypadków decydują stany technologiczne, a więc obciążenia o charakterze chwilowym lub/i jednostkowym (jedno wyciąganie z formy, najczęściej dwa załadunki i rozładunki, dwa transporty, w tym jeden bardzo krótki, jedno podnoszenie do kafara). Jedynie proces wbijania ma inną charakterystykę: w grę wchodzą złożone układy obciążeń dynamicznych.
W praktyce najczęściej decyduje ograniczenie dotyczące skrajni transportowej. W wyjątkowych, uzasadnionych technicznie przypadkach produkowane, transportowane i wbijane są pale o długości do 16(18)m. Przykład rozwiązania konstrukcyjnego pala pojedynczego przedstawiono na rys.9
Rys 9. Rozwiązanie konstrukcyjne pala pojedynczego
b) Pale złożone
Pale prefabrykowane złożone (łączone) stosowane są wtedy, gdy niemożliwe jest osiągnięcie wymaganej nośności zewnętrznej pala w gruncie przy wykorzystaniu pali pojedynczych. Prefabrykaty tworzące docelowo pal złożony produkowane są w odcinkach jak pale pojedyncze i dodatkowo wyposażone w element złączki montowany na jednym lub na dwóch końcach prefabrykatu. W przypadku zbrojenia wykonywanego automatycznie obowiązują podobne zasady jak dla pali pojedynczych przy minimalnej ilości 8szt. prętów w przekroju. Przykład rozwiązania konstrukcyjnego pala ze złączką przedstawiono na rys.10
Rys 10. Rozwiązanie konstrukcyjne pala ze złączką
#Dodatkowe elementy wyposażenia
· Złącza mechaniczne
Jednym z bardzo popularnych sposobów łączenia pali prefabrykowanych jest wykorzystanie złączy mechanicznych. Zasada pracy złącza mechanicznej jest bardzo prosta, a łączenie pali nie jest czasochłonne i polega na klinowaniu wystających z kolejnych prefabrykatów trzpieni. Złączki są kształtowane w taki sposób, aby ich nośność nie była mniejsza od nośności trzonu pala. W przypadku pali wciskanych, zginanych niewielkim momentem zginającym lub wyciąganych niewielką siłą można stosować złącza z czterema bolcami (łącznikami), a w przypadku pali silnie zginanych lub wyciąganych z dużą siłą należy stosować złącza z ośmioma bolcami (łącznikami). Ze względu na lokalizację złącza (najczęściej ok. 2/3 długości całkowitej pala) zwykle pracuje ono na ściskanie, a w nielicznych przypadkach na wyciąganie (np. fundamenty turbin wiatrowych lub nabrzeży portowych). Kolejność czynności przy łączeniu pala złączką mechaniczną przedstawiono na rys.11
Rys.11. Kolejność czynności przy łączeniu pala złączką mechaniczną (od lewej: wbicie dolnego odcinka pala z użyciem podkładki zabezpieczającej, osadzenie na złączu górnego odcinka pala, wbicie bolców blokujących i kontynuowanie wbijania pala)
· Uchwyty montażowe
Załadunek i rozładunek prefabrykatów pali odbywa się przy użyciu suwnic lub dźwigów. W obydwu przypadkach pale należy zaczepiać za uchwyty transportowe zabetonowane w prefabrykacie. Zasady umieszczania uchwytów przedstawiono w tabeli 5.
Tabela 5. Geometria umieszczania uchwytów transportowych
2. Opis metod wytwarzania elementu
2.1 Ogólna charakterystyka metod/y
Ze względu na ustawieniu urządzenia formującego w hali w jednym miejscu (forma jest nieruchoma - standing) stosuje się metodę stendową.
Elementy urządzeń formujących.
Forma jest nierozbieralna. Podkład jest sztywno połączony z dłuższymi bokami (burtami). Forma bateryjna stendowa. Ze względu na materiał konstrukcji jest to forma metalowa. Ze względu na produkowany element podkład i burty są płaskie. Formy te służą do jednoczesnego wytwarzania, w pozycji poziomej, kilku lub kilkunastu elementów.
Rys. 2.1 Kształt poprzecznego przekroju formy do produkcji elementów
2.2 Przyjęcie metody – uzasadnienie wyboru.
Z racji posiadanej infrastruktury produkcyjnej (hala, zbrojownia) oraz wielkością środków finansowych dysponowanych, przyjęto metodę stendową wytwarzania prefabrykowanych pali żelbetowych.
3. Opis techniczny formy
Klasa dokładności wykona...
maly_smok