Wprowadzenie: Czym są pale królewskie?
W dużych projektach inżynierii morskiej i lądowej same grodzice często nie mają odpowiedniej sztywności konstrukcyjnej wymaganej do wytrzymania dużych obciążeń bocznych, głębokich wykopów lub długich ścian oporowych. Aby temu zaradzić, pale królewskie są wykorzystywane jako główne elementy nośne w systemach ścian kombinowanych.
Pal królewski to pionowy element konstrukcyjny – często pal H, pal rurowy lub pal skrzynkowy – który służy jako główny element nośny ściany oporowej. Pomiędzy tymi palami montowane są lżejsze grodzice, tworząc system równoważący wytrzymałość, wydajność i koszty. Pale królewskie są zwykle rozmieszczone w odstępach około 2,0-3,5 m (w zależności od projektu), a pręty łączące i otuliny przenoszą obciążenia na linię kotwiącą lub platformę odciążającą.
Od ścian nabrzeży w ruchliwych portach po fundamenty pod morskie konstrukcje wiatrowe, pale królewskie mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia szkieletu ścian narażonych na ciśnienie wody, obciążenia gruntu i siły dynamiczne w budownictwie.
Kluczowa charakterystyka pali królewskich
- Podstawowa nośność: Przenoszą większość obciążeń pionowych i bocznych; arkusze wypełniające przede wszystkim zatrzymują glebę/wodę.
- Sztywność strukturalna: Zaprojektowany, aby wytrzymać momenty zginające, przy których same grodzice zawiodłyby.
- Wszechstronność formy: Mogą być wytwarzane jako belki H, rury rurowe lub spawane pale rurowe, w zależności od wymagań projektu.
- Integracja z grodzicami: Wyposażone w zamki (punkty blokujące) lub łączniki grodzic do integracji z grodzicami wypełniającymi.
- Możliwość dostosowania: Produkowane w szerokim zakresie rozmiarów, w wysokich gatunkach stali (S355-S460) i z powłokami odpowiednimi do warunków morskich.
Rodzaje pali królewskich
Istnieją trzy główne kategorie pali królewskich stosowanych w nowoczesnym budownictwie:
1. Pale królewskie H
Opis: Standardowe walcowane na gorąco lub spawane belki H pełniące funkcję pala królewskiego, z łącznikami przyspawanymi do górnej półki.
Zastosowanie: Powszechne w płytkich lub średniej głębokości ścianach oporowych, koferdamach i fundamentach.
Zalety:
- Łatwy montaż za pomocą młotów wibracyjnych.
- Spawanie belek dwuteowych umożliwia dostosowanie szerokości/głębokości kołnierza do modułu przekroju i geometrii walcowania.
- Dobrze nadaje się do integracji z regularnymi grodzicami typu U lub Z.
- Ekonomiczna opcja dla ścian o średniej nośności.
Uwaga praktyczna: Jeśli w ścianie kombi wymagany jest większy rozstaw pali królewskich, zwiększenie szerokości górnej półki na spawanym palu H i dostosowanie grubości blachy może zapewnić wymagany moduł przekroju przy bardziej efektywnym rozkładzie masy. Oznacza to konieczność zainstalowania mniejszej liczby pali królewskich, co zmniejsza koszty instalacji i przyspiesza budowę – pod warunkiem, że każdy pal królewski jest zaprojektowany z wystarczającym modułem przekroju (sztywnością), aby bezpiecznie przenosić zwiększone obciążenia zginające.
2. Pale rurowe (pale rurowe)
Opis: Pale rurowe o dużej średnicy (np. rury LSAW lub SSAW) używane jako pale królewskie, ze Sprzęgłami przyspawanymi do rury w celu połączenia z wypełniającą grodzicą.
Zastosowanie: Powszechnie stosowane w wytrzymałych ścianach nabrzeży i konstrukcjach ścian kombi, gdzie wymagana jest bardzo wysoka sztywność zginania i nośność osiowa, takich jak porty głębokowodne, terminale kontenerowe i obiekty przeładunkowe.
Zalety:
- Wysoka sztywność i nośność osiowa sprawiają, że są one idealne do głębokiego osadzania i ciężkich obciążeń / cumowania.
- Elastyczność w zakresie średnicy i grubości ścianek, umożliwiająca dostosowanie wymiarów do specyficznych dla projektu wymagań geotechnicznych i konstrukcyjnych.
- Sprzęgła mogą być spawane w dowolnym miejscu na obwodzie 360° rury, umożliwiając elastyczność w ustawianiu ścianek, narożników i przejść.
- Wytrzymałość w warunkach cyklicznych obciążeń – takich jak powtarzające się fale, pływy i siły cumowania typowe dla środowisk morskich.
- Potrzebna jest mniejsza liczba pali w porównaniu do systemów z palami H, ponieważ rury o dużej średnicy pokrywają większą szerokość ściany i zapewniają większą indywidualną sztywność.
3. Grodzice skrzynkowe (Box Pile King Piles)
Opis: Grodzice skrzynkowe wytwarzane poprzez Spawanie dwóch grodzic (zazwyczaj U lub Z) w zamkniętą skrzynkę; czasami wypełnioną betonem. Daje to palowi znacznie większą sztywność i wytrzymałość w porównaniu z pojedynczym grodzicami, przy jednoczesnym zachowaniu pełnej kompatybilności ze standardowymi ściankami szczelnymi.
Zastosowanie: Pale skrzynkowe są zwykle umieszczane w określonych punktach ścianki szczelnej, w których należy wytrzymać większe obciążenia lub siły skupione, np. pod ciężkimi konstrukcjami, punktami cumowniczymi lub przejściami.
Zalety:
- Większa sztywność niż w przypadku pojedynczej ścianki szczelnej; doskonała kompatybilność ze ściankami szczelnymi.
- Mogą służyć jako niezależne pale nośne, odpowiednie do pomostów, delfinów i głębokich fundamentów.
- Może być umieszczony w dowolnym miejscu w ścianie z grodzic (o tej samej szerokości), aby przenosić skoncentrowane obciążenia pionowe lub poziome.
- Możliwość wypełnienia (np. betonem) w celu zwiększenia wydajności.
- Zazwyczaj instalowane w pozycji otwartej, co zmniejsza przemieszczenia i falowanie gruntu.
Czynniki inżynieryjne wpływające na projektowanie i użytkowanie pali królewskich
- Moduł przekroju i rozstaw: Wybór pali królewskich o wyższym module przekroju pozwala na szerszy rozstaw (często ~2,0-3,5 m), co zmniejsza liczbę elementów pierwotnych i związany z tym wysiłek instalacyjny.
- Optymalizacja wypełnienia: Gdy pale królewskie przenoszą główne obciążenia zginające, można zastosować lżejsze grodzice wypełniające, zmniejszając całkowity tonaż stali.
- Wydajność połączeń: Odpowiednia szerokość kołnierza (zwłaszcza w belkach dwuteowych) upraszcza walcowanie i detalowanie prętów łączących, usprawniając produkcję i montaż na miejscu.
- Strategia wbijania: Geometria pala (H vs. rurowy) wpływa na zachowanie podczas wbijania. Palice są często stosowane w gruzowiskach lub gruntach mieszanych, a wybór metody wibracyjnej, udarowej lub wciskania zależy od warunków gruntowych, ograniczeń związanych z hałasem i ryzyka osiadania.
- Trwałość i cykl życia: Długoterminowa wydajność zależy od środków ochronnych. Powłoki powinny być zgodne z klasami ISO 12944 (np. C5-M dla stref rozbryzgów/pływów), z dodatkami korozyjnymi i określonymi szczegółami na linii błota i w strefach rozbryzgów, aby zarządzać długoterminową utratą grubości.
Pale królewskie w kombinowanych systemach ściennych
Ściana kombi z pali królewskich (system ścian kombinowanych) to ściana oporowa utworzona z naprzemiennych pali królewskich i pośrednich grodzic. Pale królewskie działają jako główne elementy nośne, podczas gdy grodzice służą głównie jako elementy podtrzymujące grunt. Taka konfiguracja zapewnia wysoką sztywność i wytrzymałość wymaganą dla nowoczesnych ścian nabrzeża, głębokich wykopów i innych konstrukcji nabrzeżnych.
Główne składniki:
- Pale królewskie: Instalowane w regularnych odstępach (zazwyczaj 2,0-3,5 m w zależności od wymagań projektowych), wytrzymują większość momentów zginających i sił osiowych pochodzących od naporu ziemi i wody.
- Grodzice wypełniające: Lżejsze grodzice są wbijane pomiędzy grodzice. Ich rolą jest zamknięcie ściany, zatrzymanie gruntu i przeniesienie obciążenia na pale królewskie za pomocą spawanych lub blokowanych łączników.
- Pręty ściągające i ściany: Obciążenia ze ściany są przenoszone na grunt lub konstrukcję kotwiącą za pomocą prętów ściągających, a ściany (belki poziome) równomiernie rozkładają siły.
Zastosowania pali królewskich
Pale królewskie są niezbędne wszędzie tam, gdzie ściany oporowe muszą łączyć w sobie wysoką sztywność, głębokie osadzenie i długą żywotność. Ich zdolność do przenoszenia znacznych momentów zginających i obciążeń osiowych czyni je kamieniem węgielnym nowoczesnych projektów inżynierii morskiej i lądowej.
Porty i terminale
- Ściany nabrzeży, terminale kontenerowe, stocznie i terminale masowe.
- Pale królewskie zapewniają sztywność, aby wytrzymać siły cumowania, duże obciążenia dźwigów i ciśnienie głębinowe.
Śluzy i zapory
- Stosowany w ścianach podejścia, przyczółkach i konstrukcjach oporowych wokół dróg wodnych.
- Zapewniają stabilność w miejscach, w których należy wytrzymać skoncentrowane obciążenia pochodzące od bram lub uderzeń statków.
Ochrona przeciwpowodziowa i umocnienia brzegowe
- Ściany morskie, wały przeciwpowodziowe i groble.
- Pale królewskie zapewniają długoterminową odporność na działanie fal, wahania pływów i spiętrzenia sztormowe.
Obudowy wykopów i konstrukcje tymczasowe
- Obsługa głębokich wykopów w środowisku morskim lub rzecznym.
- W wielu przypadkach nadaje się do wielokrotnego użytku, oferując opłacalne rozwiązanie dla konstrukcji tymczasowych.
Fundamenty przemysłowe i infrastrukturalne
- Wsparcie dla rafinerii, zakładów przybrzeżnych i ciężkich maszyn.
- Zapewniają nośność osiową i boczną tam, gdzie występują duże obciążenia pionowe i wibracje.
Produkcja i normy dla pali królewskich
Grodzice produkowane są w różnych formach – walcowanych na gorąco belek H, spawanych pali H, pali rurowych i grodzic skrzynkowych. Niezależnie od typu, produkcja i kontrola jakości muszą być zgodne z uznanymi międzynarodowymi standardami, aby zapewnić bezpieczeństwo, wydajność i zgodność z przepisami.
Odpowiednie normy dotyczące produktów:
- EN 10248 – Grodzice/H belki walcowane na gorąco
- EN 10249 – Grodzice formowane na zimno
- EN 10219 – Spawanie konstrukcyjnych kształtowników zamkniętych (stosowanych do pali rurowych)
- EN 10025 – Gatunki stali konstrukcyjnej (np. S355, S460)
Normy wykonania i Spawania:
- EN 1090-2 – Wykonywanie konstrukcji stalowych (EXC3/EXC4)
- EN ISO 3834-2 – Wymagania dotyczące jakości spawania
- ISO 15614-1 / EN ISO 9606-1 – Procedury spawania i kwalifikacje spawaczy
Zapewnienie jakości:
- Certyfikaty testów młyna (EN 10204 3.1 / 3.2)
- Badania nieniszczące (UT, MT, RT) spawów i połączeń
- Kontrole wymiarowe geometrii pali i wyrównania łączników.
Ochrona powierzchni:
- Powłoki ochronne zgodne z ISO 12944 (C5-M dla stref rozpryskowych/pływowych)
- Cynkowanie ogniowe zgodnie z normą EN ISO 1461 (jeśli określono)
- Naddatki na korozję i detale w strefach błotnych/rozbryzgowych
Podsumowanie: Dlaczego stosy królewskie mają znaczenie
Grodzice są podstawą ścian kombi, zapewniając sztywność i nośność, których nie mogą osiągnąć same grodzice. Niezależnie od tego, czy są to pale H, rury rurowe czy grodzice skrzynkowe, umożliwiają one bezpieczną i ekonomiczną budowę ścian nabrzeży, śluz, zabezpieczeń przeciwpowodziowych i głębokich konstrukcji oporowych.
Pale królewskie zapewniają, że infrastruktura jest bezpieczna, odporna i trwała. Ich zdolność adaptacji, kompatybilność z palami wypełniającymi i zgodność z globalnymi standardami sprawiają, że są one niezbędnym rozwiązaniem w dzisiejszym złożonym środowisku inżynieryjnym.
Powiązane produkty od Aema Stal
- Spawane pale H
- Rury stalowe jako pale
- Systemy ściągów stalowych
- Gorącowalcowane grodzice typu U
- Gorącowalcowane grodzice typu Z
Skontaktuj się z nami już dziś, aby otrzymać ofertę dopasowaną do Twojego projektu.
