Stability analysis of drilling rigs moving on a weak subsoil. Selected case studies

• Autorzy: Urbański A. , Richter M.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2020.131811

Warianty tytułu

PL

Analiza stateczności wiertnic poruszających się po podłożu słabonośnym. Studium wybranych przypadków

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents results of the numerical analysis of the interaction between heavy caterpillar tracks system and subsoil. The main goal of the article is to present an algorithm to design working platforms - temporary structures enabling the work of heavy construction equipment on weak subsoils. A semi-analytical method is based on the results of the numerical analysis performed with use of the finite element method (FE software ZSoil.PC [12]). The calculations were carried out for the piling rig machine - Bauer BH20H (BT60). Three ground models were adopted: Model 1: one layer - weak cohesive soil (clay); Model 2: two layers: weak cohesive soil (clay) and cohesionless working platform (medium sand); Model 3: one layer: strong cohesionless subsoil (medium sand). The following problems were solved: I) entry of the machine on the ground with various geotechnical parameters under each caterpillar tracks II) detection of the maximum permissible angle of ground slope.

PL

Nabierająca tempa dynamika produkcji budowlanej wymusza na inwestorach konieczność zagospodarowania nieruchomości gruntowych których przeznaczenie na cele budowlane było wcześniej nieopłacalne (niskie parametry gruntowe, wysoki poziom wód gruntowych, występowanie zwartej zabudowy itp.). W związku z tym, grunty na których posadowienie są budynki coraz częściej charakteryzują się niskimi parametrami wytrzymałościowymi. Dlatego geotechnicy mają trudne zadanie projektowania i wykonywania budowli na terenach wymagających podjęcia szczególnych środków ostrożności. W celu odpowiedniego przenoszenia obciążeń pomiędzy budynkiem a podłożem gruntowym o niskich parametrach wytrzymałościowych projektanci decydują się na wykonanie fundamentów pośrednich. Ich wykonanie wymaga zastosowania specjalistycznych maszyn roboczych (palownic, wiertnic itp.). Przed dopuszczeniem maszyny roboczej do pracy należy sprawdzić, czy podłoże gruntowe ma wystarczającą nośność. W przypadku jej niedoboru, należy odpowiednio wzmocnić podłoże poprzez wykonanie platformy roboczej. W niniejszym artykule przedstawiono analizę współpracy maszyna budowlane - podłoże gruntowe. Podstawową analizę przeprowadzono metodą elementów skończonych 3D (oprogramowanie FE ZSoil.PC). Jej wyniki zostały opracowane w formie formuł umożliwiających rozwiązanie problemu interakcji maszyna budowlana – podłoże gruntowe. Szczegółowe obliczenia przeprowadzono dla palownicy - Bauer BH20H (BT60).

Słowa kluczowe

EN

working platform; subsoil-machine interaction; piling rig machine; bearing capacity; geotechnical engineering; finite element modelling; FEM

PL

platforma robocza; interakcja podłoże gruntowe-maszyna; nośność podłoża; inżynieria geotechniczna; modelowanie; metoda elementów skończonych; MES

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 66, nr 2
• Strony: 303--319
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Urbański A.

• Cracow University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Cracow, Poland

autor

Richter M.

• Cracow University of Technology, Faculty of Environmental and Energy Engineering, Cracow, Poland

Bibliografia

• 1. K. Białek, L. Bałachowski, “Bearing capacity of the working platform with kinematic method”, Studia Geotech Mech, 37(1), 2015.
• 2. H.J. Burd, S. Frydman, “Bearing capacity of plane-strain footings on layered soils”, Canadian Geotechnical Journal; 34, p. 241-53, 1997.
• 3. W.F. Chen H.L. Davidson, “Bearing capacity determination by limit analysis”, Fritz Engineering Laboratory Report, 355(15) ,1972.
• 4. D.V. Griffiths, “Computation of bearing capacity on layered soil”, Proceedings of the 4th international conference on numerical methods in geomechanics, vol. 1, p. 163-70, 1982.
• 5. A.M. Hanna, G.G. Meyerhof, “Design charts for ultimate bearing capacity of foundations on sand overlying soft clay”, Canadian Geotechnical Journal, 17, p.300-309, 1980.
• 6. R.L. Michałowski, L. Shi, “Bearing capacity of footings over two-layer foundation soils”, Journal of Geotechnical Engineering, 121(5), p. 421-428, 1995.
• 7. P.W. Mitchell, “Bearing capacity of shallow footings in sand over clay by the punching shear model”, Australian Geomechanics,41(2), 2006.
• 8. Piling & Foundation Specialists Federation. Web page http://www.pilingfederation.org.au/page/pilesafe.html
• 9. Richter M., Urbański A., “Stability of drilling rigs” (in Polish Stateczność maszyn budowlanych), Builder, Vol. 8 (253), 2018.
• 10. A. Urbański, A. Truty, M. Richter, “Stability of drilling rigs moving on a weak subsoil. Theoretical formulation and selected case studies”, Engineering Structures, Vol. 184, 2019.
• 11. Working platforms for tracked plant: good practice guide to the design, installation, maintenance and repair of ground-supported working platforms, BRE 470, Garston, Watford: BREPress, 2004.
• 12. ZSOIL.PC 2016. User manual, 2016.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).