Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Estimation of ultimate bearing capacity of piles

Budkowska B., Saha C.

Archives of Civil Engineering

|

2002

|

Vol. 48, nr 1

3-29

EN

The determination of bearing capacity of piles is one of the pivotal tasks in the design of structures. It affects the behaviour of superstructures as well as installation methods. This paper presents a detailed description of four types of soils which are typical for the South-Eastern region of North America. The bearing capacity characteristics of the pile-soil system are expressed by the Standard Penetration Test (SPT) N-values that have been obtained through conversion from the Cone Penetration Test (CPT), and thus are considered to be highly reliable. Consequently, the SPT N-values are related to unit end bearing and ultimate unit side friction for piles made of different materials and having various cross-sections. The real soil data bank created great opportunity for systematic performance review of piles when embedded in the same soils. Full assessment of similar piles offered rational justification for optimal choice of the best suited pile type as far as the force-supporting system is concerned. The graphical representation of the quantitative assessment of piles formed the design charts that can be used for a fast determination of bearing capacity of any pile. The design charts are the functions of SPT N, aspect rafio R and pile's diameter D.

PL

Artykuł przedstawia badania, których celem jest wyznaczenie nośności granicznej pali zagłębionych w czterech rodzajach gruntów typowych dla obszarów południowo-wschodnich Ameryki Północnej. Charakterystyki nośności granicznej, określające współpracę pala i gruntu wyrażone są przez wartości standardowego testu penetracji (SPT-N), które zostały otrzymane z konwersji testów wykonanych za pomocą penetracji stożka i uważane są za wysoce wiarygodne. Następnie, SPT-N wartości są odniesione do jednostkowej nośności granicznej podstawy pali oraz nośności granicznej tarcia na pobocznicy pali, wykonanych z różnych materiałów (żelbetowych i stalowych), jak również mających różny kształt w przekroju poprzecznym. Bank danych o współpracy systemu pal-grunt, umożliwił ilościową ocenę wszystkich nośności granicznych pali, które tworzą zbiory znormalizowanych nośności granicznych. Estymacja tych zbiorów umożliwia wyznaczenie najbardziej efektywnego typu pali, który może być zainstalowany w danym rodzaju gruntu. Umożliwia ona również relatywną ocenę każdego typu pala, gdy jest on zagłębiony w różnych gruntach. Graficzna reprezentacja ilościowego oszacowania znormalizowanego systemu pal-grunt tworzy grupy wykresów, które służą do szybkiego wyznaczenia nośności granicznej dowolnego typu pala. Wykresy te zależne są od SPT-N, współczynnika postaci/długości oraz średnicy pala.

2

Assessment of side friction effect of axially loaded piles - sensitivity analysis

Budkowska B., Saha C.

Archives of Civil Engineering

|

2002

|

Vol. 48, nr 4

425-449

EN

This paper focuses on parametric studies of frictional piles which are made of steel and concrete. The steel piles have the H and pipe cross-section, while the concrete piles are square and circular types. The geometrical similarity of the analyzed piles is achieved by setting the width (or diameter) as constant for all the analyzed collection of piles. The variable length of the piles is determined by means of the integer-value multiplier and the diameter of the piles. The bearing capacity characteristics for four types of soils typical for Iowland of Florida region designated as S1, S2, S3 and S4 are described by means of the established functions of the Standard Penetration Test (SPT) N-values. They take into account the type of soil, the pile material, and their cross-section shapes. The frictional piles are such that are able to resist more than 70% of Davisson's axial capacity by means of mobilized skin frictional resistance. This is equivalent to the criterion that requires the frictional resistance be larger than 80% of pile's point capacity. The effect of side friction resistance, with respect to Davisson's bearing capacity, is described by means of F D factor which depends explicitly on the aspect rafio (R) and the SPT N-values. This fact allows for the assessment of sensitivity of F D with respect to N and R which are considered as the design variables.

PL

Przedstawiono wyniki badań parametrycznych pali stalowych i żelbetowych typu tarciowego, czyli z dominującym efektem oporu tarcia na pobocznicy pala. Analizowane pale stalowe mają przekrój H oraz rurowy, natomiast pale żelbetowe są kwadratowe i kołowe w przekroju poprzecznym. Unifikacja geometryczna badanych pali jest uzyskana poprzez ustalenie takiej samej średnicy / szerokości dla wszystkich pali. Zmienność długości pali wyznaczono jako iloczyn średnicy i skalarnego mnożnika. Charakterystyki jednostkowych nośności granicznych na pobocznicy i podstawie pali, zagłębionych w cztery rodzaje gruntów typowych dla obszarów nizinnych południowo - wschodniej Ameryki Północnej, są określone za pomocą wyników N testu standardowego SPT. Rezultaty SPT N zależne są od typu gruntu, materiału pala oraz kształtu przekroju poprzecznego. Pale z dominującym efektem oporu tarcia są zdefiniowane jako takie, które przenoszą ponad 70% całkowitej nośności osiowej typu Davissona poprzez mobilizacje oporu tarcia na pobocznicy pala. Definicja ta jest równoważna kryterium wymagającego udziału ponad 80 % oporu tarcia w odniesieniu do nośności podstawy pala. Wymaga się, aby wprowadzony współczynnik FD, który charakteryzyje udział nośności tarcia na pobocznicy pali, przekraczał wartość 70% dla pali typu tarciowego. W przedstawionych badaniach, współczynnik FD zależy od współczynnika długości R oraz SPT N. Zależność ta umożliwia oszacowanie wrażliwości pali tarciowych na zmiany SPT N oraz R, które przyjęto jako zmienne projektowe.

3

Sensitivity of piles due to variable thickness and location of the soil layer. Part 1. Theoretical formulation

Budkowska B., Sekulovic D., Saha C.

Archives of Civil Engineering

|

1999

|

Vol. 45, nr 3

427-441

EN

The paper presents the theoretical formulation of sensitivity of laterally loaded piles due to variable location of a soil layer. The pile is modelled as a beam element. The surrounding soil is represented by the Winkler foundation. The analysis is conducted in the framework of variational calculus. The variability of the bending energy caused by the changes of the position of a soil layer are defined with involvement of a functional with moving ends. It employs the adjoint structure concept subject to suitable unit dummy load. The design variables are taken as the distances describing the changes of the top and bottom boundaries of the specified soil layer. The evaluation of the variations of kinematic as well as static field components includes Taylor's mean value theorem. The final form of sensitivity equations due to variable location of the soil layer is accompanied with the system of equilibrium equations for primary and adjoint structure. Additional set of equations guarantees the correctness of natural conditions on the boundaries of each layer for the primary and adjoint structure.

PL

Artykuł przedstawia sformułowanie teoretyczne analizy wrażliwości pali obciążonych bocznie, zagłębionych w gruncie warstwowym. Położenie dowolnej warstwy gruntu oraz jej grubość przyjęto jako zmienne projektowe. Konstrukcja pala symulowana jest jednowymiarowym elementem belkowym. Otaczający pal grunt modelowany jest ośrodkiem sprężystym typu Winklera. Sformułowanie teoretyczne wykorzystuje pojęcie funkcjonału z ruchomymi końcami. Funkcjonał energii zginania zbudowany jest z wykorzystaniem zasady prac wirtualnych w ramach rachunku wariacyjnego. Wyznaczenie funkcjonału energii zginania stosuje koncepcję konstrukcji stowarzyszonej, obciążonej odpowiednim obciążeniem (jednostkową dystorcją) jednostkowym. Badanie wariacji (zmian) składowych pola kinematycznego i statycznego przeprowadzono w zakresie małych przemieszczeń, z wykorzystaniem twierdzenia Taylora dla wartości średnich. Otrzymana końcowa postać równań wrażliwości spełnia równania równowagi statycznej oraz zawiera równania pracy sił wewnętrznych konstrukcji pierwotnej na wariacjach uogólnionych przemieszczeń konstrukcji stowarzyszonej, zlokalizowanych na granicach różnych warstw gruntowych.

4

Sensitivity of piles due to variable thickness and location of the soil layer. Part 2. Numerical investigation

Budkowska B., Sekulovic D., Saha C.

Archives of Civil Engineering

|

1999

|

Vol. 45, nr 4

553-570

EN

The paper is considered as the inseparable portion of Part 1 of the paper which contains the theoretical basis for sensitivity exploration. This part is focused on numerical studies of laterally loaded piles from the sensitivity theory perspective. The various combinations of the design variables which are taken as the variable location of soil layers expand the possible scenarios of geological conditions that the piles can penetrate. The sensitivity of maximum values of lateral deformations of short and long piles subject to horizontal force and bending moment are investigated separately. The obtained results are compared with outcomes of reanalysis. The accuracy investigations enables one to determine the acceptable range of changes of the design variables.

PL

Artykuł jest kontynuacją poprzedniej części pracy noszącej taki sam tytuł. Niniejsza część koncentruje się na szczegółowych badaniach numerycznych bocznie obciążonych pali, zagłębionych w niejednorodnym gruncie typu warstwowego, z punktu widzenia teorii wrażliwości. Przedstawione w poprzedniej części artykułu sformułowanie teoretyczne umożliwia analizę różnych wariantów zmiany granic dowolnej warstwy gruntu, prowadzącej w rezultacie do jej poszerzenia, lub kurczenia oraz do sztywnej translacji w górę lub w dół. Opierając się na zaleceniach projektowych dotyczących warunków eksploatacji konstrukcji, artykuł zawiera badania wrażliwości maksymalnego poziomego przemieszczenia oraz kąta obrotu dla pali krótkich i długich, obciążonych niezależnie siłą poziomą a następnie momentem zginającym, dla różnych opcji zmienności granic dowolnej warstwy gruntu. Uzyskane w ramach teorii wrażliwości wyniki porównane są ze ścisłymi rezultatami otrzymanymi drogą reanalizy. Możliwy do akceptacji zakres zmienności zmiennych projektowych może być wyznaczony na podstawie analizy dokładności uzyskanych rozwiązań, przeprowadzonej w zakresie teorii błędu.