- Tytuł:
-
FEM modelling of screw displacement pile interaction with subsoil
Modelowanie MES współpracy pali przemieszczeniowych wkręcanych z podłożem gruntowym - Autorzy:
-
Więcławski, Paweł
Krasiński, Adam - Wydawca:
- Polska Akademia Nauk. Czasopisma i Monografie PAN
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/27322973.pdf Link otwiera się w nowym oknie
- Opis:
-
Predicting the Q-s settlement characteristics of piles is an important element in the designing of pile foundations. The most reliable method in evaluating pile-soil interaction is the static load test, preferably performed with instrumentation for measuring shaft and pile base resistances. This, however, is a mostly post-implementation test. In the design phase, prediction methods are needed, in which numerical simulations play an increasingly popular role. This article proposes a procedure for numerically modeling the interaction of screw displacement piles with soil using the ZSoil 2D FEM program. The procedure takes into account technological characteristics of this type of pile, such as the process of soil expansion during the screwing-in of the auger and the pressure of concrete mix after pile concreting. They significantly affect the soil stress state, which is a key parameter for the pile load capacity. Geotechnical parameters of the subsoil were adopted from CPTU probing and laboratory tests. Due to the physical complexity, a constitutive soil model “Hardening Soil” (HS) was used in the analyses. The modeling procedure was calibrated on the basis of the static load test results of several instrumented piles, which were carried out as part of the “DPDT-Auger” research project. As a result of these calibrations, generalized recommendations were derived for an entire single pile modeling process with the axisymmetric system of ZSoil program. These can be useful in the reliable FEM prediction of the Q-s characteristics for screw displacement piles for practical engineering purposes.
Prognoza osiadania pali fundamentowych pod wpływem obciążeń zewnętrznych jest kluczowym zagadnieniem w projektowaniu posadowień głębokich. Dysponując charakterystyką „Q-s” (obciążenie - osiadanie) można z dobrą dokładnością określić w jaki sposób będzie zachowywała się konstrukcja w trakcie budowy i użytkowania. Najlepszą metodą weryfikacji współpracy pali z podłożem jest próbne obciążenie statyczne, szczególnie cenne w przypadku pali oprzyrządowanych, gdy poza globalną charakterystyką dysponujemy dodatkowo pomiarami oporów gruntu pod podstawą i tarcia na pobocznicy. Ze względu na ograniczenia techniczne i ekonomiczne nie zawsze istnieje możliwość wykonania satysfakcjonującej liczby testów w terenie z zaawansowanym oprzyrządowaniem pomiarowym. Problem częściowo rozwiązuje możliwość symulacji numerycznej. W artykule przedstawiono propozycję procedury modelowania współpracy pali przemieszczeniowych, formowanych za pomocą świdrów rozpierających DPDT, z ośrodkiem gruntowym w programie ZSoil 2018. Rozpatrywany problem potraktowano jako zagadnienie początkowo-brzegowe, dotyczące pala pojedynczego, wymodelowane w układzie osiowo-symetrycznym. Pal wyrażono za pomocą elementów objętościowych. Przedstawiona procedura uwzględnia czynniki technologiczne charakterystyczne dla tego typu pali, takie jak proces rozpierania gruntu przez wkręcanie świdra czy ciśnienie mieszanki betonowej. Procesy te wymodelowano sposobami zastępczymi. Wpływają one istotnie na stan naprężenia w gruncie, czyli kluczowy parametr, od którego zależy nośność pala. Wzdłuż linii styku pala z gruntem (wzdłuż pobocznicy i pod podstawą) zastosowano elementy kontaktowe („interface”). Elementy te są opisywane typowymi parametrami gruntowymi, ale oprócz tego parametrami Kn_mult oraz Kt/Kn. Wartości tych oraz innych parametrów określano na podstawie prób kalibracyjnych. W modelu geometrycznym, uwarstwienie podłoża gruntowego dostosowywano do profilu geotechnicznego wyznaczonego z sondowania statycznego CPTU. Ze względu na znaczną złożoność zagadnienia (fazy z obciążeniami i odciążeniami), w analizach wykorzystano model konstytutywny gruntu „Hardening Soil”. Procedura modelowania została skalibrowana na podstawie wyników próbnych obciążeń statycznych kilku pali oprzyrządowanych pomiarowo, które wykonano w ramach projektu badawczego „DPDT-Auger” nr POIR.04.01.04-00-0124/18 dofinansowanego z NCBiR i środków UE. W wyniku kalibracji wyprowadzono uogólnione zalecenia dotyczące całego procesu modelowania pala pojedynczego w układzie osiowosymetrycznym programu ZSoil, jak również dotyczące wartości parametrów poszczególnych etapów tego modelowania. Pozwolą one na miarodajne i wiarygodne prognozowanie MES charakterystyk “Q-s” pali przemieszczeniowych wkręcanych, przydatnych w praktyce projektowej. - Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł