Monografia 134. Pale przemieszczeniowe wkręcane. Nośność i praca w gruntach niespoistych

Oprawa: miękka, Format: A5, Stron: , 2013 r.


Pale przemieszczeniowe wkręcane są nową, bardzo efektywną technologią palowania, która jednak przysparza projektantom i wykonawcom problemów, które opisano w niniejszej pracy. Dotyczą one między innymi dużych oporów wkręcania świdrów formujących pale w gruntach niespoistych oraz trności w projektowaniu tego rodzaju pali. W rozprawie przytoczono i przeanalizowano wyniki wybranych badań pali przemieszczeniowych wkręcanych, zrealizowanych przez ośrodki badawcze we Francji, Belgii i Stanach Zjednoczonych. Efektem badań są opracowane w tych krajach techniki obliczania nośności pali przemieszczeniowych wkręcanych. Są to przeważnie metody empiryczne, bazujące bezpośrednio na wynikach sondowań CPT. Praktyka pokazuje, że jak dotąd są one najbardziej miarodajne. Trno natomiast znaleźć w literaturze propozycje prognozowania oporów wkręcania świdrów przemieszczeniowych. Mało jest też propozycji analiz teoretycznych i modelowania numerycznego zagadnień związanych z wykonywaniem i obciążaniem pali przemieszczeniowych wkręcanych.

Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że pale przemieszczeniowe wkręcane przenoszą obciążenia głównie przez opór pobocznicy. Określono ilościowy ział podstawy i pobocznicy pala w przenoszeniu obciążeń oraz wyprowadzono uogólnione relacje między oporami jednostkowymi gruntu niespoistego wzdłuż pobocznicy i pod podstawą a oporami stożka sondy CPT. Na podstawie tych relacji opracowano metody projektowania nośności pali wkręcanych w wariancie klasycznym i w wariancie z wykorzystaniem funkcji transformacyjnych.

Określono także zależności między wynikami badań CPT gruntu a oporami wkręcania świdrów przemieszczeniowych. Stwierdzono, że opory wkręcania w znacznym stopniu zależą od oporów stożka sondy CPT oraz od rodzaju świdra. Badania modelowe wykazały, że świdry pali „Atlas” generują mniejsze opory wkręcania niż świdry SDP. W opracowaniu przedstawiono propozycję prognozowania oporów wkręcania świdrów SDP i CMC na podstawie wyników badań CPT, a także propozycję prognozowania nośności pali na podstawie oporów wkręcania świdrów w podłoże gruntowe. Podjęto również próbę numerycznego odwzorowania faz wykonywania i obciążania pala przemieszczeniowego wkręcanego z wykorzystaniem standardowego programu do analizy MES – Plaxis 2D. Uzyskano dobre rezultaty odwzorowań, stwierdzono jednak że do miarodajnej analizy rozpatrywanego zagadnienia konieczne jest opracowanie specjalnego modelu konstytutywnego gruntu niespoistego.

Zależności wyprowadzone z wyników badań oraz opracowane metody obliczeniowe wymagają jeszcze wielu weryfikacji w odniesieniu do wyników kolejnych badań pali i z czasem będą na pewno poddawane modyfikacjom i korektom. Tematyka pali przemieszczeniowych wkręcanych jest nadal otwarta i niezbędne jest kontynuowanie prac badawczych w tym zakresie.

Spis treści

SCREW DISPLACEMENT PILES. INTERACTION WITH NON-COHESIVE SOIL

Screw displacement piles are a new and very effective pilling technology, but one which poses problems for designers and contractors. These problems are dealt with in detail in this sty. Among other things, they concern considerable resistance encountered when the piles augers are screwed into non-cohesive soils. Thus the need to design appropriate screw piles for this type of soil. This work cites and analyses selected sties carried out by research centres in France, Belgium and the USA which have produced methods of designing the bearing capacity of screw piles. The most common procedure is empirically based on CPT results. Although so far practice has shown this to be a reliable method. Very little has been written on predicting the resistance encountered by screw displacement piles. Moreover, there is a distinct lack of theoretical analyses and numerical models concerning the installation and loading of screw piles.

The investigation and analysis results have shown that screw displacement piles transfer most of the resistance to the pile shaft. The quantitative contributions of the pile base and shaft to load transfer have been established as have the general relationships between the unit resistances of the non-cohesive soil, pile base and shaft with those of the soil under a CPT cone. On the basis of these relationships it has been possible to develop screw pile bearing capacity design methods for the classical variant as well as one using load-transfer functions.

The relationships between CPT results and the resistances encountered during displacement auger penetration were established. The analyses have shown that there is a correlation between CPT resistance and considerably greater auger penetration resistance also depending on the type of auger used. The model sties have indicated that “Atlas” augers produce considerably less resistance than SDP ones. This work proposes a method of predicting SDP and CMC auger resistance on the basis of CPT results as well as a method of assessing pile bearing capacity on the basis of auger resistance. The project has also incled a numerical interpretation of the phases of pile installation and loading using the standard MES – Plaxis 2D program. Insofar as the results were satisfactory, one of the conclusions is that a more reliable analysis requires the development of a special constitutive model for non-cohesive soil.

The relationships derived from the above sty as well as the development of fully appropriate computational methods still require the verification of further pile tests and with time will no doubt undergo correction and modification. The problem of screw displacement piles still requires further research and therefore various projects in this field will no doubt be continued.