Praktisk anvendelse af. Rikard Skov & Per Grud cp test a/s

Transkript

1 Praktisk anvendelse af stødb dbølgemålingerlinger Rikard Skov & Per Grud cp test a/s

2 Præsentationens hovedpunkter Lidt teori Dokumentation af pælefundering Stødbølgemålinger eller PDA-målinger Modellering i CAPWAP Nogle praktiske overvejelser Pæletyper Forberedelser Resultater og afledt information Sammenligning statisk-dynamisk prøvebelastning EURO-code Eksempler fra verden udenfor Spørgsmål og diskussion _

3 Stødb dbølgemålinger linger eller PDA-målinger Målemetode udviklet i USA i 1960-erne Første Pile Driving Analyzer til Sverige i 1978 cptest a/s startede op i Danmark og Tyskland 1979

4 Dokumentation af pælefundering Installationskontrol Dokumentation af pæles bæreevne Rammeformlen Dynamisk prøvebelastning Statisk prøvebelastning Pæles integritet

5 Pælefundering kvalitetskontrol Kontor: Driveability Studies Byggeplads: Slag / 20 cm Stødbølgemåling Statisk prøvebelastning "Høj Energi" "Lav Energi" Metode: Rammeformel CASE CAPWAP Resultat: Brudbæreevne Brudbæreevne Integritet Pælekræfter Energi Brudbæreevne Lastfordeling Last/sætning Integritet Pælekræfter Energi Integritet Last.-/ sætningskurve Brud- Bæreevne Driveability Last-/ slagantalkurve Pælekræfter Energi

6 Pile Driving Analyzer

7 Stødb dbølgemåling ling påp plads

8 Måling påp stålp lpæl,, H-profilH

9 Dynamisk prøvebelastning (PDA) Fordele Sikker bæreevnebestemmelse Økonomisk i forhold til statisk prøvebelastning Kan benyttes på de fleste pæletyper, når hammer er til rådighed Egnet til de fleste jordbundsforhold Uafhængig af rammeudrustnings effektivitet Kan bestemme tryk og trækkræfter i pæl under ramning Kontrollerer pælens integritet Kan adskille overflademodstand fra spidsmodstand Kan angive last-sætningskurve for pæl

10 Stødb dbølgemålinger linger eller PDA-målinger 1. Diagram: målte kurver 2. Diagram: nedadgående og reflekteret stødbølge Kraft 3. Diagram: modstandskurver 4. Diagram: energioverførsel og pæletop bevægelse Hastighed

11 Stødb dbølgemålingling Strain transducer Accelerometer

12 Stødb dbølgens opståen i pælenp

13 CASE-metoden

14 Case-kurver

15 Modellering i CAPWAP Nedadrettet bølge i pæl Reflekteret bølge

16 GRL CAPWAP-model

17 GRL Overall Pile-Soil Model Mass density, ρ Modulus, E Wavespeed,, c = (E/ (E/ρ) Travel time, t t t = dl/c dl/c X-secn area, A Pile Pile Impedance, Z = EA/c t t t t t t t Element height, dl dl = 1 --2m 2m (3 (3--6ft) Spring (static resistance) Dashpot (dynamic resist) Element lengths are are adjusted if if either E or or ρ vary vary so so that that the the travel time time for for each element is is constant

18 R s R us Static Shaft Resistance Model Elastic spring with max. compression q (quake) 1 k s quake, q s Pile Element u s For u s < q s,, R s = u s R us us // q s For u s q s,, R s = R us us Shear stiffness, k s = R us us // q s Soil Element Rigid plastic slider with Resistance R u Fixed reference

19 Dynamic Shaft Resistance Model R d = J v u' Pile Element Soil Element velocity u' velocity = 0 Viscous damper with parameter J v Fixed reference

20 Tabeludskrift fra CAPWAP-analyse

21 Grafisk udskrift fra CAPWAP-analyse

22 Stødb dbølgemålinger linger påp boret pælp -

23 Stødb dbølgemålinger linger eller PDA-målinger

24 PDA påp boret pælp

25 CAPWAP påp boret pælp

26 Grafisk udskrift fra CAPWAP påp boret pæl -

27 Afstødelig spids påp boret fortrængningsp ngningspæl

28 Test af forskellige pæletyper De typiske Beton Præfabrikerede Borede Stålprofiler Rør (åben/lukket), H- og I-profiler, spuns De sjældnere Træ (azobe, gran) Kombineret træ/jernbeton

29 Forberedelse af test ANSVARLIG Rågiver/ geotekniker Anden/- hovedentreprenør Rammeentreprenør cptest a/s AKTIVITETER Fastsættelse af last for eftervisning, V d < Q/γ b X Udpegning af prøvepæle og kriterier derfor X Sikring af adgang til prøvepæle (frigravning, tørholdelse) X ( ) Levering og betjening af rammemaskine og hammer X Tilvejebringelse af information fra geotekniske boringer X ( ) Ramme-/borejournaler med pæledata X ( ) Gennemførelse af PDA-måling, analyse og rapportering X

30 Test tidspunkt og bæreevneudviklingb Indramning Efterramning Friktionsjord, vent [1] dag Kohæsionsjord, vent [3] dage Tålmodighed belønnes, men har en pris Meget anvendt kompromis: indramning fredag og test næstfølgende mandag Vores erfaring, at hidtil antagne jordartskarakteristika holder stik Kalk er noget for sig

31 Sammenligning til rammeformel ind- /efterramning Vi bruger også rammeformlen! Indramningsforløb er vigtig info til CAPWAP-analysen Dynamisk prøvebelastning giver sædvanligvis højere værdier end rammeformel anvendt på indramning der er også en tidsforskydning! Efterramning Dynamisk prøvebelastning giver sædvanligvis lavere værdier end rammeformel anvendt på efterramning Der er som oftest en rimelig korrelation, og vi bruger det som sanity check. CAPWAP [kn] Sammenligning DK-formel - CAPWAP Odense Havn y = 1,3382x y = 0,8057x Rammeformel [kn] Indramning Efterramning Lineær (Indramning) Lineær (Efterramning)

32 Typisk resultatskema fra målerapportm CASE- og CAPWAP-resultater fra PDA-målinger cp test a/s Projekt: X Måledato: 29. maj 2007 Rammeentreprenør: PDA-operatør: PDA-analytiker: Bemærkninger: Y PG/HM PG/MBC/RS Junttan rammemaskine monteret med 50 kn hydraulisk hammer. Der er benyttet Jc= 0,70-0,95 ved CASE-udskrifter. Pæledata Indramningsdata Måledata Mobiliserede bæreevner Dybde Fald- Antal slag Måle- Opgivet Sæt [mm]/ Sæt [mm] CASE CAPWAP Bemærkninger Nr. Type Tværsnit Længde Dato Ramme- u.t. *) højde på sidste Dato længde faldh. antal slag iflg. CASE RMX EMX Total Overfl. Spids [cm x cm] [m] vinkel [m] [m] 3x20 cm [m] [m] **) for 1 slag [kn] [knm] [kn] [kn] [kn] PP_006 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,0 0,8 13/14/ ,4 0,8 10/ , PP_010 Præfab.jbt. 30x30 22, V 20,9 0,8 14/16/ ,4 1,0 10/ , PP_014 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,0 0,8 15/14/ ,4 1,0 9/ , PP_040 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,2 0,5 20/20/ ,4 1,0 8/ , PP_042 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,0 0,8 17/18/ ,4 1,0 13/ , PP_044 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,0 0,8 18/20/ ,2 1,0 13/ , PP_046 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,0 0,8 17/19/ ,4 1,0 8/ , PP_073 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,0 0,8 12/13/ ,4 1,0 7/ , PP_099 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,1 0,5 17/17/ ,4 0,8 11/ , PP_101 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,0 0,8 16/16/ ,4 0,8 8/ , PP_104 Præfab.jbt. 30x30 22, V 20,6 0,8 40/37/ ,0 1,0 37/ ,2 1) PP_127 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,0 0,8 14/13/ ,2 0,8 6/ , PP_145 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,0 0,5 12/14/ ,4 0,8 9/ , PP_154 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,0 0,5 32/39/ ,4 1,0 7/ , PP_164 Præfab.jbt. 30x30 22, V 16,9 0,5 16/18/ ,7 0,7 -/ ,5 2) PP_171 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,1 0,8 15/13/ ,3 1,0 6/ , PP_185 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,0 0,8 15/16/ ,4 0,8 10/ , PP_189 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,0 0,8 24/30/ ,4 0,8 5/ , PP_192 Præfab.jbt. 30x30 22, V 21,0 0,8 28/23/ ,2 0,8 3/ *) Dybde u. t. er angivet fra lokalt terræn, dvs. ved udgravning og lokal terrænsænkning omkring pælen, er der målt fra bunden af disse. **) Sæt af pæl ved slag under PDA-målinger blev målt med laser. 1) Pælen er brækket under test ca. 16 m fra pæletoppen. Den angivne bæreevne er analyseret for den afkortede pælelængde 2) Pælen er topknust under indramning. Den er forsøgt PDA-målt med ekstraordinær tyk rammepude. Pga. af lav EMX er RMX ikke fuldt mobiliseret For pæle med en blivende sætning < 3 mm pr. slag vurderes de angivne bæreevner at være mobiliserede bæreevner. For måling af brudbæreevnen kræves > 3 mm blivende sætning pr. slag. Faldhøjder er oplyst af rammeentreprenøren. De angivne værdier er mobiliserede bæreevner på prøvningstidspunktet. Alle jordlag, som pælen bevæger sig mod, giver positivt bidrag til bæreevnen. Jf. DS 415: 1998 fås for de enkelte pæle en karakteristisk bæreevne ved division af de målte værdier med en faktor 1,5. Den regningsmæssige værdi bestemmes derefter ved at dividere den karakteristiske værdi med den aktuelle partialkoefficient. Desuden må der tages hensyn til eventuel negativ overflademodstand, hvis de geotekniske undersøgelser indicerer, at den kan blive aktiveret.

33 Hvad ser vi også på under stødb dbølgemåling? ling? Stødbølgens form Energioverførsel Spændinger i pælematerialet Pæleintegritet

34 Er et fingeraftryk Kombinationen af hammer, ramhat, pæl og jordbundsforhold Er der nok rammetræ i ramhatten? Eksempler på forskellige hamre og sammenlignelige pæle Stødb dbølgens form

35 Stødb dbølgens form cptest a/s Bassin, Svendborg PDA OP: cp test a/s PILE DRIVING ANALYZER Version P1.10 cptest a/s Marselisborg Renseanlaeg, Aarhus PDA OP: PILE DRIVING ANALYZER Version PP_ kn F 5.56 m/s V BN :11:32 RMX 2315 kn EMX 26.1 kn-m FMX 2643 kn VMX 2.50 m/s CSX 29.4 MPa TSX 1.4 MPa DMX 12 mm DFN 2 mm BTA (%) 5000 kn F 5.56 m/s V BN :24:01 RMX 2576 kn EMX 39.5 kn-m FMX 3231 kn VMX 3.35 m/s CSX 35.9 MPa TSX 5.8 MPa DMX 16 mm DFN 3 mm BTA (%) 5.50 ms 51.2ms LE 11.1 m AR cm^2 EM MPa SP 24.5 kn/m3 WS m/s EA/C 900 kn-s/m LP 10.8 m ms 51.2ms LE 21.4 m AR cm^2 EM MPa SP 24.5 kn/m3 WS m/s EA/C 900 kn-s/m LP 21.0 m F34 A34 F34 A34 F3: [1229] (1.07) F4: [5183] 86.7 (1.07) A3: [254] 330 mv/5000g's (1) A4: [412] 385 mv/5000g's (1) F3: [8963] 90 (1.12) F4: [8953] 91.8 (1.12) A3: [k0235] 340 mv/5000g's (1) A4: [k0220] 400 mv/5000g's (1) 5000 kn F cptest a/s Finderupparken, Aarhus PDA OP: ms 5.56 m/s PILE DRIVING ANALYZER Version PP_86A V 51.2ms BN :12:51 RMX 2255 kn EMX 39.5 kn-m FMX 2619 kn VMX 2.93 m/s CSX 29.1 MPa TSX 8.1 MPa DMX 19 mm DFN 2 mm BTA (%) LE 28.4 m AR cm^2 EM MPa SP 24.5 kn/m3 WS m/s EA/C 900 kn-s/m LP 27.8 m F34 A34 F3: [8960] 88.8 (1.08) F4: [8951] 96.5 (1.1) A3: [k0237] 315 mv/5000g's (1) A4: [k0234] 315 mv/5000g's (1) Graferne viser målt kraft og hastighed på 30*30 cm 2 jernbetonpæle med ca. samme totalbæreevne og fordeling mellem overflade og spidsmodstand ~hhv. 85/15%. De er efterramment m. hhv. en Banut 50kN, en Junttan 50kN og en Uddcomb 60 kn hydraulisk hammer faldhammer.

36 Energioverførsel rsel Tilstrækkelig og dokumenteret energioverførsel er en grundlæggende forudsætning for godt rammearbejde Vi holder øje under PDA-måling, og rapporterer evt. usædvanlige forhold Vi tilbyder at udføre eftervisning af energioverførsel Er specifik for kombination af aktuel hammer og pæl Kræver en pæl rammet til stor bæreevne i en vis overlængde Kan passende udføres i forbindelse med evt. øvrig PDAmåling på pladsen For at undgå evt. misforståelser: Den beregnede effektivitet er kan ikke umiddelbart indsættes som η i rammeformlen! VMX 2 gns Effektivitet korr [-] 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 Hammereffektivitetsmåling y = 9,74x - 0,27 R 2 = 0,99 0,00 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 Observeret faldhøjde i [m] Gns. 10-slagsserier Hammereffektivitetsmåling Tendenslinie y = -0,14x + 0,95 R 2 = 0,83 0,00 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 Korrigeret faldhøjde i [m] Gns. 10-slagsserier Tendenslinie

37 Spændinger i pælematerialet Vi holder øje under PDAmåling, og rapporterer evt. usædvanlige forhold Typiske indikatorer Høje trykspændinger kan ved betonpæle f.eks. forårsage knusning af pæletop Høje trækspændinger kan medføre revnedannelse i pæletværsnittet og evt. brud under fortsat ramning Et par håndregler for jernbetonpæle Max. trykspændinger; 0,85*f c Max trækspændinger; 0,70*f y *(A s /A c )

38 Evt. tværsnitsændringer langs pælen kan ses på en PDA-måling Tværsnitsreduktioner, koblinger og revner ses som tidlige trækreflekser før spidsen Eksempel: en pæl, der knækker under PDAmåling Pæleintegritet

39 Pæleintegritet cptest a/s Knaek PDA OP: PILE DRIVING ANALYZER Version P kn F 5.56 m/s V BN :29:55 RMX 2276 kn EMX 31.2 kn-m FMX 2534 kn VMX 2.82 m/s CSX 28.2 MPa TSX 6.2 MPa DMX 17 mm DFN 1 mm BTA (%) ms 5000 kn WD 5000 kn WU 51.2ms LE 21.0 m AR cm^2 EM MPa SP 24.5 kn/m3 WS m/s EA/C 900 kn-s/m LP 20.6 m F34 A34 F3: [8963] 90 (1.13) F4: [8953] 91.8 (1.13) A3: [k0235] 340 mv/5000g's (1) A4: [k0220] 400 mv/5000g's (1) 51.2ms Der ses trækrefleks fra kobling og en dybere liggende skade

40 Pæleintegritet cptest a/s Knaek PDA OP: PILE DRIVING ANALYZER Version P kn F 5.56 m/s V BN :29:57 RMX 2296 kn EMX 31.7 kn-m FMX 2541 kn VMX 2.96 m/s CSX 28.2 MPa TSX 6.7 MPa DMX 17 mm DFN 1 mm BTA 88.0 (%) ms 5000 kn WD 5000 kn WU 51.2ms LE 21.0 m AR cm^2 EM MPa SP 24.5 kn/m3 WS m/s EA/C 900 kn-s/m LP 20.6 m F34 A34 F3: [8963] 90 (1.13) F4: [8953] 91.8 (1.13) A3: [k0235] 340 mv/5000g's (1) A4: [k0220] 400 mv/5000g's (1) 51.2ms Den dybere liggende skade udvikler sig under næste slag

41 Pæleintegritet cptest a/s Knaek PDA OP: PILE DRIVING ANALYZER Version P kn F 5.56 m/s V BN :30:42 RMX 1488 kn EMX 42.9 kn-m FMX 3066 kn VMX 3.39 m/s CSX 34.1 MPa TSX 2.2 MPa DMX 23 mm DFN 17 mm BTA (%) 5000 kn WD 7.50 ms 5000 kn WU 51.2ms LE 15.0 m AR cm^2 EM MPa SP 24.5 kn/m3 WS m/s EA/C 900 kn-s/m LP 20.6 m F34 A34 F3: [8963] 90 (1.13) F4: [8953] 91.8 (1.13) A3: [k0235] 340 mv/5000g's (1) A4: [k0220] 400 mv/5000g's (1) Pælen er knækket! 51.2ms

42 Sammenligning statisk-dynamisk prøvebelastning