Comparison of methods for determination the bearing capacity of piles in punched holes with broadening using the results of static load tests

Abstract


In recent years, due to the increasing of urban construction extent, there has been a tendency to exhaust of territorial reserves, suitable for construction in large cities. Increasingly, it is necessary to use territories with unfavorable soil conditions for the construction of civil and industrial buildings. In such cases, various pile foundations are used, which have significant technical and economic advantages compared to foundations on a natural bases. Among the progressive designs of pile foundations, a special place is occupied by piles in punched holes with broadening (SPSu), which ensure the improvement of the physical and mechanical properties of the foundation during the production of works, as well as the reduction of material, energy and labor costs during their installation. Piles of this type are designed using the developed regulatory framework ISO 36554501-018-2009 "Design and installation of pile foundations and reinforced foundations from packed piles in punched holes". At the same time, the task of improving the quality of work on the design, arrangement, as well as the assessment and prediction of the bearing capacity of piles becomes particularly relevant. This task is solved with a high degree of accuracy by conducting large-scale tests of piles with a static load tests. These tests are carried out in real conditions of the construction site and allow to observe the changes pile`s settlement under load. The article is devoted to solving the problem of increasing the efficiency of assessing the bearing capacity of piles according to static load tests. Using the example of the test results of single SPSu, the authors of the article assess the effectiveness of the existing domestic and foreign methods for determining the bearing capacity of piles. As part of the solution of this issue, the results of the bearing capacity determining according to SP 24.13330.2021 were compared with the data obtained during the use of Davisson, Chin, De Beer, Hansen, Decourt and Eurocode 7 methods. The advantages and disadvantages of this approaches used are noted. Based on the accumulated practical experience of testing the SPSu in various ground conditions, the authors of the article proposed an alternative method of interpreting the "settlement - load" graph.

Full Text

С учётом современной тенденции повышения плотности городской застройки за счётиспользования территорий со слабыми структурно-неустойчивыми грунтами и роста вертикальных нагрузок на основания сооружений, свайные фундаменты получили широкое распространение в отечественной и зарубежной практике строительства как наиболее надежное и универсальное решение для возведения зданий в различных инженерно-геологических условиях. Таким образом, в настоящее время задача модернизации методик определения несущей способности свай по грунту и контроля качества работ по их устройству весьма актуальна и приобретает особую значимость в геотехническом проектировании.Максимальное использование несущей способности свай обеспечивает оптимизацию материально-технических затрат на их устройство при полном использовании прочностных свойств грунта основания. Поэтому наиболее важным с практической точки зрения является решение вопроса об определении предельной нагрузки на сваи до начала массового устройства свайного поля. Несущая способность свай в полевых условиях может быть определена следующими методами: статическими испытаниями свай, динамическими испытаниями свай, испытаниями грунтов эталонной сваей, испытаниями грунтов статическим зондированием.Испытания грунтов статической вдавливающей нагрузкой сваями, проводимые согласно ГОСТ 5686-2020, являются наиболее достоверным и универсальным способом оценки несущей способности свай. Момент достижения предельного состояния грунта, соответствующий исчерпанию несущей способности сваи, связан с эффектом «срыва» – явлением, характеризующимся постоянным нарастанием перемещений сваи без увеличения действующего усилия [1]. В действующих в нашей стране строительных нормативах, наряду с оценкой несущей способности по моменту «срыва» сваи, несущая способность определяется в зависимости от допускаемой величины осадки Su для проектируемого объекта. Последнее достаточно спорно. Поэтому выработка более объективных критериев оценки несущей способности свай по результатам статических испытаний является весьма актуальной задачей.Однако при испытании свай статической нагрузкой в ряде случаев «срыва» не происходит – график «нагрузка – осадка» имеет равномерную непрерывную кривизну без перелома. Серьезной проблемой при проведении испытаний является устройство анкерной системы, воспринимающей реактивное вертикальное усилие при загружении опытной сваи. В соответствии с требованиями ГОСТ 5686-2020, все конструкции установок, применяемые для испытаний, должны быть рассчитаны на нагрузку, превышающую на 20 % наибольшую нагрузку, предусмотренную программой испытаний, составляющую 1,5 Fd, где 1,5 Fd – несущая способность сваи. Данное ограничение иногда не позволяет выполнить нагружение сваи нагрузкой, вызывающей «срыв» сваи. Таким образом, проведение статических испытаний сваи до момента «срыва» и определение полной несущей способности в отдельных случаях представляет собой достаточно сложную задачу.В отечественной практике фундаментостроения оценка результатов испытаний свай проводится в соответствии с требованиями СП 24.13330.2021, в то время как в Европейском союзе, помимо национальных стандартов, применяют общие требования, изложенные в Еврокоде 7. Помимо этого, для оценки предельной нагрузки на сваю, когда не наблюдается состояние «срыва», разработано несколько методов экстраполяции кривой «нагрузка – осадка» [2]. Наибольший интерес представляют следующие методики: Davisson, Chin, De Beer, Hansen, Decourt [3]. Цель данной работы состоит в сравнении различных методов интерпретации результатов статических испытаний и выявлении наиболее достоверного способа определения несущей способности свай.

About the authors

V. S. Glukhov

Penza State University of Architecture and Construction

P. K. Gavrilov

Penza State University of Architecture and Construction

References

  1. Глухов В.С., Гаврилов П.К. Оценка несущей способности свай при испытании статической нагрузкой // Строительство и архитектура. - 2020. - Т. 8, № 4. - С. 22-27. doi: 10.29039/2308-0191-2020-8-4-22-27
  2. Применение интерпретационных методов для определения несущей способности составных железобетонных свай / А.Ж. Жусупбеков, К.Б. Боргекова, Е.Б. Утепов, А.Р. Омаров, С.Б. Ахажанов // Труды университета. - 2018. - № 3 (72). - С. 104-108.
  3. Awad-Allah M.F. Reliability of the International Codes for Estimating the Bearing Capacity of Pile Foundation // Electronic Journal of Geotechnical Engineering. - 2018. - P. 467-486.
  4. Седин В.Л., Винников Ю.Л., Бикус Е.М. О влиянии повторных нагружений набивных свай в пробитых скважинах на деформативность оснований // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. - 2014. - № 3. - С. 110-118.
  5. Глухов В.С., Гаврилов П.К. Оценка несущей способности свай в пробитых скважинах с уширением по результатам полевых испытаний и поверочных расчётов // Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: сб. материалов XI Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза, 2020. - С. 44-51.
  6. Пономарев А.Б., Сурсанов Д.Н., Ержаковский Е.О. К вопросу определения несущей способности свай на заторфованных территориях // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2018. - № 4 (712). - С. 32-41.
  7. Экспериментальные исследования несущей способности свай FUNDEX после длительного "отдыха" в глинистых грунтах статическими вдавливающими и выдергивающими нагрузками / А.В. Савинов, В.Э. Фролов, Ю.Н. Бровиков, М.П. Кожинский // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. - 2019. - Т. 10, № 4. - С. 13-29. doi: 10.15593/2224-9826/2019.4.02
  8. Davisson M.T. High capacity piles. Proceedings of Lecture Series on Innovations in Foundation Construction // American Society of Civil Engineers. - Chicago, 1972. - P. 81-112.
  9. Fellenius B.H. The analysis of results from routine pile load tests // Ground Engineering. - London, 2005. - P. 21-29.
  10. Белых А.Н., Астахов И.А., Евдокимов А.А. Оценка несущей способности свай по результатам статических испытаний. Метод Дэвиссона // Перспективы науки. - 2021. - № 4 (139). - С. 231-233.
  11. Chin F.K. Estimation of the ultimate load of piles not carried to failure // Proc. 2nd Southest Asian Conf. on Soil Engng. - 1970. - P. 81-90.
  12. Шмидт О.А. Совершенствование методики определения несущей способности сваи по результатам статистических испытаний // Современное оборудование, методы инструментального обследования и усиления зданий и сооружений. - 2019. - С. 80-87.
  13. Hansen J.B. Discussion on Hyperbolic Stress-Strain Response, Cohesive Soils // Journal for Soil Mechanics and Foundation Engineering. - 1963. - Vol. 89. - P. 241-442.
  14. Fellenius B.H. What capacity value to choose from the results a static loading test. We have determined the capacity, then what? // Deep Foundation Institute. - Fulcrum Winter, USA, 2001. - P. 19-26.
  15. Decourt L. Behavior of Foundations under Working Load Conditions // Proceedings of the 11th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. - Foz DoIguassu, August, 1999. - Vol. 4. - P. 453-488.

Statistics

Views

Abstract - 119

PDF (Russian) - 114

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2023 Glukhov V.S., Gavrilov P.K.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies