Link za više informacija:
Ćosić M., Šušić N.: Comparative Analysis of Bearing Capacity of Piles Tested by Dynamic Load Test (DLT) and Pressuremeter Test (PMT), 5th symposium of the Macedonian Association for Geotechnics, Ohrid, Macedonia, 2022, pp. 344-354.
DLT test pripada grupi visokodilatacionih testova. Matematička formulacija problema DLT testa zasniva se na teorijama: dinamika kretanja krutog tela (rigid-body dynamics), talasna teorija (wave theory), metoda karakteristika (method of characteristics), nelinearna teorija (nonlinear theory), dinamika konstrukcija (dynamics of structures), interakcija konstrukcija-tlo (SSI – soil-structure interaction) i teorija i obrada signala (theory and signal processing). Prilikom dinamičkog opterećenja šipa koje se aplicira na nastavak glave šipa, usled slobodnog pada tega odgovarajuće mase m i sa odgovarajuće visine h, prenosi se energija udara i dolazi do deformacija (sleganja) šipa, pri čemu se kontrolišu dozvoljeni kompresioni i tenzioni naponi u šipu. Određivanje nosivosti šipa, iz rezultata in-situ DLT ispitivanja, sprovodi se primenom indirektne metode. Na indirektan način se nosivost šipa određuje postupkom kompatibilizacije signala (signal matching), koji predstavlja iterativni postupak pronalaženja statičkih i dinamičkih parametara tla sa ciljem da se dobije računski signal koji se najbolje poklapa sa merenim signalom. Tačnije, usklađuje se signal nelinearnog numeričkog modela interakcije šip-tlo sa merenim signalom iz in-situ DLT testa. Numerički model šipa u interakciji sa tlom jeste kontinualni matematički model sa kontinualno raspodeljenim masama i modeliranom krutošću. Pod merenim signalom podrazumeva se dolazni/povratni talas, odnosno talas koji se kreće na gore od baze, jer u osnovi on nosi podatke o otpornosti tla. Na slici 1 prikazan je matematički model šipa i tla.
Slika 1. Matematički model šipa i tla za analizu nosivosti prema DLT testu
Monitoring svih relevantnih parametara ponašanja šipa sprovodi se primenom dijagrama promena: akceleracija u vremenu za svaki senzor posebno a(t), brzina u vremenu za svaki senzor posebno v(t), pomeranja u vremenu za svaki senzor posebno u(t), ukupnih prosečnih akceleracija u vremenu aave(t), ukupnih prosečnih brzina u vremenu vave(t), ukupnih prosečnih pomeranja u vremenu uave(t), sila u vremenu (iz akceleracija i dilatacija) za svaki senzor posebno F(t), ukupnih prosečnih sila u vremenu Fave(t), sile odlaznog (downward) talasa u šipu Fd(t), sile dolaznog/povratnog (upward) talasa u šipu Fu(t) i kinetičke energije u vremenu Ek(t).
Proračuni nosivosti šipova, na osnovu rezultata PMT testova, sprovedeni su u saglasnosti sa standardima (EN 1997-1:2004, 2004) i (EN 1997-2:2004, 2004).
In-situ ispitivanja su sprovedena primenom PMT testova, dok su DLT ispitivanja sprovedena na radnim (eksploatacionim) šipovima. Šipovi su fundirani u koluvijumu (peskovito-šljunkovite gline) od 1/3 do 1/2 dužine stabla, dok su preostale dužine stabla šipova fundirane u bazalnoj zoni (konglomerati, peščari, lapori). Prečnici šipova su 1.2m, dok su dužine od 15m do 24m, a marka betona MB 30. Svi šipovi su izgrađeni tehnologijom bušenja tla.
Dijagrami promena sila u vremenu, dobijeni in-situ DLT testovima i merenjem dilatacija i akceleracija sa naknadnim proračunom za razmatrani most, prikazani su na slici 2. Dijagnostičkom analizom prikazanih signala može se konstatovati da su šipovi fundirani u tlu dobre nosivosti, tako da imaju značajnu nosivost i omotačem i bazom. Komparativnom analizom signala promena sila u vremenu može se konstatovati da su siginali međusobno veoma slični, osim kod šipova P 2 i P 7. Kod ova dva šipa su dobijene i manje ukupne statičke nosivosti iz DLT testova.
Slika 2. Dijagrami promena sila u vremenu dobijeni in-situ DLT testovima i merenjem dilatacija i akceleracija sa naknadnim proračunom: a) šip P 1, b) šip P 2, c) šip P 3, d) šip P 4, e) šip P 5, f) šip P 6, g) šip P 7
Rezultati sprovedenih kompatibilizacija signala (signal matching) povratnih talasa sile (upward traveling wave) nelinearnog numeričkog modela interakcije šip-tlo sa signalima dobijenim in-situ DLT ispitivanjima šipova na terenu prikazani su na slici 3. Kompatibilizacije su sprovedene prema nelinearnim parametrima tla do maksimalno mogućeg nivoa tačnosti, tako da su odstupanja rezultata do 2% za interval od dva perioda signala povratnog talasa sile. Dijagnostičkom analizom povratnih talasa sile evidentno je da su gotovo svi signali pozitivni, a takođe, može se konstatovati da su šipovi fundirani u geološkoj sredini koja omogućava visoku nosivost i omotačem i bazom.
Slika 3. Kompatibilizacija signala (signal matching) povratnih talasa sile (upward traveling wave) nelinearnog numeričkog modela interakcije šip-tlo sa signalima dobijenim in-situ DLT ispitivanjima: a) šip P 1, b) šip P 2, c) šip P 3, d) šip P 4, e) šip P 5, f) šip P 6, g) šip P 7
Na slici 4 prikazani su dijagrami: mobilisanih statičkih nosivosti šipova iz DLT testova Rm,DLT, projektnih sila Fc,d, projektnih nosivosti šipova iz PMT testova Rc,d,PMT, karakterističnih nosivosti šipova iz PMT testova Rc,k,PMT i minimalnih proračunatih (graničnih) nosivosti šipova iz PMT testova Rc,cal,PMT. Vrednost Rm,DLT jeste mobilisana statička nosivost iz DLT testa, proračunata kompatibilizacijom in-situ signala i signala numeričkog modela i dodatnom eliminacijom dinamičkih uticaja, za udarac tega koji je omogućio najveću statičku nosivost šipa. Vrednost Fc,d je određena projektom kompletnog mosta sa fundamentima. Vrednosti Rc,d,PMT, Rc,k,PMT i Rc,cal,PMT proračunate se prema izrazima (8)-(18) iz PMT testa.
Slika 4. Dijagrami: Rm,DLT mobilisana statička nosivost šipa iz DLT testa, Fc,d projektna sila, Rc,d,PMT projektna nosivost šipa iz PMT testa, Rc,k,PMT karakteristična nosivost šipa iz PMT testa, Rc,cal,PMT minimalna proračunata (granična) nosivost šipa iz PMT testa – šip P 1, šip P 2, šip P 3, šip P 4, šip P 5, šip P 6 i šip P 7
DLT ispitivanjem i analizom signala su dobijene mobilisane statičke nosivosti šipova iz DLT testova Rm,DLT veće od projektnih sila Fc,d i projektnih nosivosti šipova iz PMT testova Rc,d,PMT kod svih šipova. Ovo je, zapravo, i bio primarni cilj DLT ispitivanja šipova da se dokaže da je Rm,DLT>Rc,d,PMT>Fc,d. DLT ispitivanjem i analizom signala su dobijene mobilisane statičke nosivosti šipova iz DLT testova Rm,DLT veće i od karakterističnih nosivosti šipova iz PMT testova Rc,k,PMT i minimalnih proračunatih (graničnih) nosivosti šipova iz PMT testova Rc,cal,PMT, osim kod šipa P 7.
Na slici 5 prikazani su dijagrami: mobilisanih statičkih nosivosti omotačem šipova iz DLT testova Rs,m,DLT, projektnih nosivosti omotačem šipova iz PMT testova Rs,d,PMT, karakterističnih nosivosti omotačem šipova iz PMT testova Rs,k,PMT i minimalnih proračunatih (graničnih) nosivosti omotačem šipova iz PMT testova Rs,cal,PMT. DLT ispitivanjem i analizom signala su dobijene mobilisane statičke nosivosti omotačem šipova iz DLT testova Rs,m,DLT veće od projektnih nosivosti omotačem šipova iz PMT testova Rs,d,PMT kod svih šipova. Ovo je, zapravo, i bio primarni cilj DLT ispitivanja šipova da se dokaže da je Rs,m,DLT>Rs,d,PMT. Takođe, dobijeno je i da su mobilisane statičke nosivosti omotačem šipova iz DLT testova Rs,m,DLT veće i od karakterističnih nosivosti omotačem šipova iz PMT testova Rs,k,PMT i minimalnih proračunatih (graničnih) nosivosti omotačem šipova iz PMT testova Rs,cal,PMT, osim kod šipa P 7. Na slici 6 prikazani su dijagrami: mobilisanih statičkih nosivosti bazom šipova iz DLT testova Rb,m,DLT, projektnih nosivosti bazom šipova iz PMT testova Rb,d,PMT, karakterističnih nosivosti bazom šipova iz PMT testova Rb,k,PMT i minimalnih proračunatih (graničnih) nosivosti bazom šipova iz PMT testova Rb,cal,PMT.
Slika 5. Dijagrami: Rs,m,DLT mobilisana statička nosivost omotačem šipa iz DLT testa, Rs,d,PMT projektna nosivost omotačem šipa iz PMT testa, Rs,k,PMT karakteristična nosivost omotačem šipa iz PMT testa, Rs,cal,PMT minimalna proračunata (granična) nosivost omotačem šipa iz PMT testa – šip P 1, šip P 2, šip P 3, šip P 4, šip P 5, šip P 6 i šip P 7
Slika 6. Dijagrami: Rb,m,DLT mobilisana statička nosivost bazom šipa iz DLT testa, Rb,d,PMT projektna nosivost bazom šipa iz PMT testa, Rb,k,PMT karakteristična nosivost bazom šipa iz PMT testa, Rb,cal,PMT minimalna proračunata (granična) nosivost bazom šipa iz PMT testa – šip P 1, šip P 2, šip P 3, šip P 4, šip P 5, šip P 6 i šip P 7
DLT ispitivanjem i analizom signala su dobijene mobilisane statičke nosivosti bazom šipova iz DLT testova Rb,m,DLT veće od projektnih nosivosti bazom šipova iz PMT testova Rb,d,PMT kod svih šipova, osim kod šipova P 2 i P 7. Na slici 7 prikazani su dijagrami sleganja dobijeni in-situ DLT testovima i merenjem dilatacija i akceleracija sa naknadnim proračunom sDLT i dijagrami sleganja dobijeni proračunima prema in-situ PMT testovima i naknadnim proračunom sPMT. Prilikom sprovođenja DLT testova, geodetskim instrumentom, merena su plastična sleganja za svaki udarac tega i sproveden je monitoring elastoplastičnih sleganja u vremenskom domenu hardverom-softverom. Naknadno, kompatibilizacijom signala, nelinearnog numeričkog histerezisnog modela interakcije šip-tlo i signala dobijenih in-situ DLT ispitivanjem, konstruisane su krive mobilisane statičke nosivosti i odgovarajućih sleganja. Maksimumi sleganja, dobijeni na ovaj način, zapravo, vrednosti su prikazane na slici 7. Ovi maksimumi sleganja, proračunati kod DLT testova, gotovo su identični elastoplastičnim sleganjima dobijenim prilikom sprovođenja in-situ DLT testova. Treba napomenuti da razlike u sleganjima, prikazanim na slici 7, potiču usled različite metodologije proračuna – DLT vs PMT – ali i usled toga što su kod DLT testova sleganja određena za mobilisane statičke nosivosti šipova, dok su kod PMT testova sleganja određena za projektne sile za granično stanje upotrebljivosti. Sleganja dobijena primenom DLT testova i proračunom manja su u odnosu na sleganja dobijena PMT testovima i proračunom, osim kod šipova P 5 i P 6, i ako su kod svih šipova mobilisane statičke nosivosti Rm,DLT veće od projektnih sila Fc,d za granično stanje upotrebljivosti.
Slika 7. Dijagrami: sDLT sleganja dobijena in-situ DLT testovima i merenjem dilatacija i akceleracija sa naknadnim proračunom i sPMT sleganja dobijena proračunima prema in-situ PMT testovima i naknadnim proračunom
Link za više informacija:
Ćosić M., Šušić N.: Comparative Analysis of Bearing Capacity of Piles Tested by Dynamic Load Test (DLT) and Pressuremeter Test (PMT), 5th symposium of the Macedonian Association for Geotechnics, Ohrid, Macedonia, 2022, pp. 344-354.