Link za više informacija:
Ćosić M., Božović N., Krstić M.: Analysis of Redistribution of the Pile Shaft-Base Load Using the Dynamic Load Test (DLT), Earthquake Engineering and Geotechnical Aspects of Civil Engineering, Vrnjačka Banja, Serbia, 2021, pp. 308-316.
Test dinamičkog opterećenja šipa (DLT) pripada grupi visokodilatacionih testova, a zasniva se na utvrđivanju mobilisane sile u šipu (mobilisane statičke nosivosti) pri dinamičkom dejstvu spoljašnje pobude. DLT se sprovodi tako što se teg izlaže slobodnom padu sa određene visine prilikom čega, usled udara tega o glavu šipa, izaziva se dinamička pobuda u šipu. Sistem za upravljanje DLT sastoji se iz: modularne noseće čelične konstukcije koja se montira i povezuje na glavu šipa, modularnog tega, hidrauličnog sistema za podizanje tega na određenu visinu, sistema za zaustavljanje tega (kočioni sistem) na određenu visinu, motora‒agregata i podloški od drveta. Elektronska oprema (hardverski i softverski sistem) za DLT šipa sastoji se iz: senzora sa integrisanim akcelerometrima i mernim dilatometrima, uređaja (kondicionera) za akviziciju podataka i digitalizaciju signala, laptop računara za upravljanje ispitivanjem, softvera za monitoring i procesiranje signala prilikom ispitivanja, softvera za detaljan proračun nosivosti šipa i digitalnog nivelmana za geodetsko osmatranje sleganja šipa. DLT istraživanje je sprovedeno na jednom šipu u Vojvodini. Na slici 1 prikazane su CPT penetracije i definisani tipovi tla po slojevima, određeni na osnovu klasifikacije Robertson-a.
Slika 1. CPT penetracije i definisani tipovi tla po slojevima, određeni na osnovu klasifikacije Robertson-a
Ispitni šip, u pogledu tehnologije izvođenja, predstavlja nearmirani SDP (Soil Displacement Pile) šip prečnika Ø520mm i dužine 14m. Za potrebe ispitivanja izrađen je nastavak šipa dužine 1.8m na koji su postavljeni senzori. Korišćen je teg težine 2.5t. Na slici 2 prikazana je montirana i setovana mehanička i elektronska oprema za DLT šipa. Pod terminom ispitivanje mobilisane nosivosti šipa podrazumeva se utvrđivanje intenziteta reaktivnih sila šipa u kumulativnoj (ukupnoj) formi (po omotaču i bazi) i reaktivnih sila šipa u komponentalnoj (nezavisnoj) formi (po omotaču i bazi). Određivanje nosivosti, iz rezultata in‒situ DLT ispitivanja, sprovodi se primenom indirektne metode. Na indirektan način se nosivost određuje postupkom kompatibilizacije signala (signal matching), koji predstavlja iterativni postupak pronalaženja statičkih i dinamičkih parametara tla sa ciljem dobijanja računskog signala koji se najbolje poklapa sa merenim signalom. Analiza kvaliteta sprovedenog postupka kompatiblizacije signala sprovodi se razmatrajući procentualna odstupanja kompatibilizovanog in‒situ izmerenog signala u domenima: duž omotača, ulaska talasa u bazu, u samoj bazi, odlaska talasa iz baze i kumulativno.
Slika 2. Oprema za in‒situ DLT šipa
Dinamičko opterećenja šipa sprovedeno je slobodnim padom tega, pri čemu je pri svakom narednom puštanju tega inkrementalno povećavana visina pada. Na slici 3 prikazani su dijagrami promena sila u vremenu dobijeni in‒situ DLT merenjem dilatacija i akceleracija (sveži signali) za različite visine pada tega h. Akcelerometrima se mere akceleracije, a sile se proračunavaju na osnovu proizvoda brzina (numerička integracija) i impedance. Meračima dilatacija se mere dilatacije, a sile se proračunavaju na osnovu proizvoda modula elastičnosti betona, površine poprečnog preseka šipa i dilatacija. Postupkom kompatibilizacije povratnog talasa sile, nelinearnog numeričkog modela interakcije šip‒tlo, i izmerenih signala dobijeni su dijagrami sleganja šipa u funkciji mobilisane sile u šipu za svaki udarac tega.
Slika 3. Dijagrami promena sila u vremenu dobijeni in‒situ DLT merenjem dilatacija i akceleracija (sveži signali): a) h=0.2m, b) h=0.4m, c) h=0.6m, d) h=1m, e) h=1.4m
Analizom ovih dijagrama identifikuje se za prva dva udarca dominantna nosivost omotaćem, dok se za poslednja dva udarca identifikuje dominacija nosivosti bazom šipa. U tabeli 1 prikazane su vrednosti: kinetička energija Ek, sila pobijanja Rdr, realizovano plastično sleganje sp, realizovano elasto‒plastično sleganje sep, ukupna mobilisana statička sila Ru iz DLT, mobilisana statička sila omotačem Rs iz DLT i mobilisana statička sila bazom Rb iz DLT.
Tabela 1. Vrednosti dobijene in‒situ DLT i proračunom mobilisanih statičkih sila šipa
Na slici 4 prikazani su dijagrami sila‒sleganje dobijeni in‒situ DLT i proračunom mobilisanih statičkih sila kompatiblizacijom signala. Dijagrami su prikazani tako da svaki počinje od nultog sleganja. Ovo je urađeno kako bi se vizuelno uočila razlika između sila i sleganja dobijenih po fazama ispitivanja (različite visine pada tega).
Slika 4. Dijagrami sila‒sleganje dobijeni in‒situ DLT i proračunom mobilisanih statičkih sila šipa
Na slici 5 prikazane su mobilisane statičke sile u komponentalnoj i kumulativnoj formi dobijene in‒situ DLT i proračunom. Rezultati DLT šipa pokazuju da se za prva dva udarca tega mehanizam nosivosti šipa realizuje dominantno omotačem, dok se za poslednja dva udarca tega mehanizam nosivosti šipa realizuje dominantno bazom. Jasno se uočava preraspodela opterećenja između omotača i baze šipa sa povećanjem sleganja. Granična veličina sile koja se mobiliše stablom šipa realizuje se relativno malim sleganjima reda veličine 3mm. Za dostizanje granične sile baze šipa potrebno je znatno veće sleganje, nego što je to slučaj sa omotačem. Pri daljem povećanju opterećenja i slegnja šipa gotovo sva nosivost se realizuje bazom.
Slika 5. Dijagrami mobilisanih statičkih sila‒sleganja u komponentalnoj i kumulativnoj formi dobijeni in‒situ DLT i proračunom
U narednom koraku ispitivanja sprovodena je analiza nosivosti šipa sa preraspodelom opterećenja na relaciji omotač‒baza. DLT je sproveden na šipu koji se koristi u eksploataciji, pri čemu se prilikom unošenja veće kinetičke energije povećavaju naponi zatezanja u betonu. U tom smislu utvrđivanje ponašanja šipa do stanja granične nosivosti, na osnovu rezultata DLT, sprovedeno je koristeći poznate‒prihvaćene metode za ekstrapolaciju kod SLT. S obzirom da je sprovedeno 5 DLT, rezultati ispitivanja, dobijeni in‒situ merenjem i kompatibilizacijom signala, povezani su tako da je celokupan test posmatran kao ciklični test (test sa opterećenjem i rasterećenjem u pet ciklusa). Na osnovu ovako razmatranog testa, ekstrapolacije su sproveene prema metodama Chin-Kondner i Decourt. Na slici 6 prikazane su krive opterećenje‒sleganje dobijene ekstrapolacijom rezultata DLT šipa prema metodama Chin-Kondner i Decourt i rešenja DLT. Kriva opterećenje‒sleganje, faktički, anvelopa je za rešenje dobijeno DLT.
Slika 6. Rešenja DLT i krive opterećenje‒sleganje dobijene ekstrapolacijom rezultata DLT šipa prema metodama: a) Chin-Kondner, b) Decourt
Granična nosivost šipa prema metodi Chin-Kondner iznosi Ru=817kN, dok prema metodi Decourt iznosi Ru=819kN. S obzirom da su sleganja za granične nosivosti prema ove dve metode veća od 52mm, određivanje nosivosti je sprovedeno prema kriterijumu D/10 iz standarda (EN 1997-1:2004, 2004). Granična nosivost šipa prema metodi Chin-Kondner, uvažavajuči kriterijum graničnog sleganja D/10=520/10=52mm iz standarda (EN 1997-1:2004, 2004), iznosi Ru=799kN, dok prema metodi Decourt iznosi Ru=801kN.
Link za više informacija:
Ćosić M., Božović N., Krstić M.: Analysis of Redistribution of the Pile Shaft-Base Load Using the Dynamic Load Test (DLT), Earthquake Engineering and Geotechnical Aspects of Civil Engineering, Vrnjačka Banja, Serbia, 2021, pp. 308-316.