UNIVERSITATEA TEHNIC DIN CLUJ NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCII MASTER INGINERIE GEOTEHNIC ANUL I

NCERCAREA STATIC I DINAMIC A PILO ILORntocmit: Alexandru Bonhai Vlad Bughe Cristian Gangal

Scurt istoric: Piloii ca elemente de construcie sunt folosii nc din antichitate.Primele utilizri ale piloilor din lemn au fost la construirea locuintelor lacustre, n perioada pietrei cioplite sau n epoca bronzului i a fierului, n care oamenii se adposteau pentru a se apra mai uor de animalele slbatice. Astfel, se menioneaz c n epoca neolitic mileniul al III-lea .e.n triburile de agricultori i pstori din Europa construiau case din lemn pe piloi, numite palafite , legate de maluri cu puni din lemn. Un alt domeniu n care piloii de lemn au cunoscut o larg utilizare este construcia de poduri.

Tipuri de ncercri: SR EN 1997-1-2004 prevede urmtoarele tipuri de ncercri ale piloilor de prob verticali, izolai: a) ncercri statice cu trepte de ncrcare meninute n timp: -axiale, la compresiune; -axiale, la smulgere; -transversale (cu fore orizontale). b) ncercri pe cale dinamic (bateri de prob).

ncercrile pe piloi vor fi realizate conform unui proiect i vor fi conduse de personal tehnic avnd calificarea necesar.Se va asigura prezena permanent la locul ncercrii a unui specialist cu experien n domeniu. Raportul de ncercare va fi ntocmit de un inginer avnd pregtirea necesar interpretrii rezultatelor obinute. In funcie de scopul urmrit i de exigenele impuse prin programul de ncercare i de echipare a piloilor, se stabilesc patru niveluri(clase) de calitate pentru ncercrile n teren ale piloilor i anume: nivelul N1: - ncercri pentru cercetarea tiinific (n vederea perfecionrii, calibrrii, sau adaptrii metodelor sau a principiilor de calculal fundaiilor pe piloi); nivelul N2: - ncercri efectuate n apropierea amplasamentului construciei proiectate, pentru verificarea tehnologiei de execuie a piloilor n condiiile de teren date i pentru determinarea

nivelul N3: - ncercri de control pe piloi din fundaie, pentru confirmarea capacitii portante preliminate n proiect; nivelul N4: - ncercri pentru recepia piloilor cu posibile defecte de execuie.Proiectantul lucrrii, de comun acord cu inginerul geotehnician, poate decide modificarea nivelului de calitate fa de cel indicat n alineatul precedent n funcie de tipul structurii proiectate, de complexitatea condiiilor geotehnice de pe amplasament i de experiena privind comportarea piloilor similari n condiii de teren asemntoare. Deasemenea, acetia pot cere n cadrul unei ncercri prevzute pentru un nivel de calitate respectarea unor exigene corespunztoare unui nivel de calitate superior privind desfurarea programului de ncercare, pregtirea sau instrumentarea piloilor de

NCERCAREA STATIC: ncercarea static se realizeaz prin aplicarea asupra unui pilot izolat, identic cu cel din lucrare, a unor ncrcri controlate, care se menin constante n anumite intervale de timp, cu msurarea deplasrilor la partea superioar a pilotului. n cazul piloilor de dislocuire, cu diametru mare (d60 cm),avnd capacitate portant ridicat, se admite realizarea ncercrilor statice axiale pe piloi-model executai cu aceeai tehnologie, avnd aceeai lungime, dar cu diametrul cel puin egal cu jumtate din valoarea diametrului piloilor din lucrare. In aceast situaie, ncercrile se fac la nivelcalitativ N1 sau N2 i este obligatorie msurarea separat a eforturilor transmise pe

Pentru fiecare pilot supus ncercm se vor preciza urmtoarele date: -poziia n plan a pilotului de prob i dupcaz a piloilor adiaceni executai; -dimensiunile geometrice; -utilajul folosit n execuie i caracteristicile acestuia; -caracteristicile materialelor din corpul pilotului: armarea,clasa betonului i marca oelului; -n cazul ncercrilor cumsurarea deformaiilor n lungul pilotului se va preciza ivaloarea modulului de deformaie al materialului din corpul pilotului; -alte observaii din timpul execuiei

ncercarea axial la compresiune Msurarea deplasrilor verticale (tasrilor) pilotului sub ncrcare se face la partea superioar a acestuia, ntr-un plan orizontal, cu ajutorul a cel puin 3 aparate dispuse necolinear n jurul pilotului. n cadrul ncercrilor de nivel calitativ N1 este obligatoriu, iar la ncercrile de nivel N2 este recomandabil, s se msoare i deplasrile transversale (orizontale) ale capului pilotului, cu aparate dispuse pe dou axe orizontale, perpendiculare. ncercarea trebuie efectuat far ntreruperi. ncrcarea pilotului se face n trepte Q egale cu cel mult 1/8 din valoarea ncrcrii maxime prezumate Qmax. Dup aplicarea unei trepte de ncrcare, care trebuie realizat rapid (de regul, n interval de max. 1 minut) se fac nregistrri pe aparatele de msurare a deplasrilor (verticale i orizontale) la 0', 2', 5', 10', 15', 20',25', 30', 40', 50'. 60' i ncontinuare dac este cazul la intervale de 10min., pn la

Diferenele ntre nregistrrile pe fiecare dintre aparatele demsurare a tasrii, nu trebuie s se abat de la valoarea medie sm cu mai mult de: -50%, pentru sm < 1 mm; -30%, pentru sm= 1...5 mm; -20%, pentru sm> 5 mm. In caz contrar, ncercarea se consider neconcludent. Pentru fiecare treapt de ncrcare se fac nregistrri la toate aparatele de msurare pn la stabilizarea convenional a tasrii pilotului,care se consider atins cnd diferena lsrilor medii msurate la uninterval de 20 min. nu depete 0,1 mm Variaia ncrcrii se poate realiza n una din cele dou modaliti artate mai jos (stabilit prin acordul comun al proiectantului i ale executantului ncercrii): - prin ncrcare monoton pn la Qmax -prin ncrcare n dou cicluri: primul pn la

Dup ncheierea timpului de meninere a ncrcrii Qmax, se recomand ca descrcarea s se efectueze n trepte duble (2Q) fa de mrimea treptei la ncrcare. La fiecare treapt de descrcare se msoar deplasrile la dou intervale de cte 5 min. Dup descrcarea final, la interval de o or se face o ultim serie de msurtori. Toate msurtorile realizate n timpul ncercrii, ca i observaiile operatorului se consemneaz n fia de nregistrare a rezultatelor ncercrii,care va cuprinde urmtoarele date:-unitatea care efectueaz ncercarea; lucrarea (antierul, obiectivul); numrul de identificare a pilotului ncercat; tipul pilotului; data terminrii execuiei (nfingerii) pilotului; data ncercrii dinamice (dac este cazul); presa de ncrcare: seria, data etalonrii; celula de for (inel dinamometric): tipul, seria, data etalonrii; aparate pentru msurarea deplasrilor: tipul, seria, dataetalonrii; alte dispozitive i aparate de msur: tipul, seria, dataetalonrii; nivelmentul grinzilor de

Pe baza datelor ncercrii pilotului se ntocmesc grafice centralizate pe o diagram cuprinznd: -variaia ncrcrii Q cu timpul t; -variaia tasrii capului pilotului s n funcie de timp; -variaia tasrii stabilizate a capului pilotului cu ncrcarea. -variaia ncrcrii pe baza i pe suprafaa lateral a pilotului n funcie de Q; -variaia eforturilor tangeniale pe suprafaa lateral a pilotului n lungul acestuia pentru diferite valori Q etc.

ncercarea axial la smulgere Aplicarea forei de smulgere Qsm se face, de regul, cu dou prese acionate simultan, iar transmiterea eforturilor la pilotul ncercat prin armtura acestuia care va fi dimensionat pentru o for egal cu cel puin 1,5 Qsm max(Qsm max fiind fora maxim de smulgere prezumat n ncercare). Modul de efectuare a ncercrii la smulgere i de realizare amsurtorilor este similar cu cel prevzut pentru ncercrile la compresiune. Drept valoare critic a forei de smulgere Qsm cr se consider: -valoarea forei corespunztoare treptei precedente valoriide rupere Qsm, (definit la pct. 5.3.6.), n cazul ncercrilor de nivel N1 iN2;

Dup atingerea forei Qsm cr se trece la descrcarea total a pilotului, dup care se msoar deplasrile la interval de o or. Msurtorile realizate n timpul ncercrii i observaiile operatorului se consemneaz n fia de nregistrare identic cu cea de la incecarea axial. Datele ncercrii servesc la ntocmirea graficelor centralizate

ncercarea cu for e orizontale ncercarea cu fore orizontale a pilotului izolat are drept scop determinarea forei orizontale critice Qor cr sau a parametrilor rigiditii n plan orizontal a terenului n conlucrare cu pilotul, n condiiile unei scheme statice simple de solicitare a acestuia. Fora se aplic prin montarea n poziie orizontal a presei hidraulice la un nivel cat mai apropiat de cota bazei radierului construciei proiectate.Deplasrile orizontale ale pilotului se msoar n planul orizontal alforei (deplasarea or 1) i la o cot superioar acesteia cu 0,80...l,00 m(deplasareaor 2). ncercarea pilotului se realizeaz prin creterea foreiorizontale, monoton, n trepte cu valoarea Qor = 5....50kN, corespunztor cu1/15... 1/10 din valoarea forei critice prezumate pentru

Fiecare treapt se menine 30 min., msurnduse deplasrile orizontale la 0',5',10' i 30' din momentul aplicrii. La nceputul i la sfritul aplicrii fiecrei trepte se verific poziia presei, semnalndu-se eventualele nclinri ale acesteia.ncrcarea se continu pn la apariia unor deplasri n planul orizontal al forei: or 1 0,1 d (d - fiind diametrul sau latura seciunii pilotului) sau pn la reducerea rezistenei opuse de piloi constatat prin scderea evident a presiunii uleiului n pres.

n cazul ncercrii unei perechi de piloi ncercarea se ntrerupe n momentul ndeplinirii condiiei de mai sus la unuldintre piloi. Fora orizontal critic Qor cr corespunde treptei de ncrcare maxime pentru care deplasarea n planul orizontal al forei este or 25 mm. Msurtorile realizate n timpul ncercrii i

Datele ncercrii servesc la ntocmirea graficelor centralizate , care cuprind: -variaia forei orizontale Qor cu timpul t; -variaia deplasrii orizontale a pilotului n planul orizontal al forei or1, i la cota superioar or 2 n funcie de timp; -variaia deplasrilor orizontale la cele dou cote,nregistrate la sfritul aplicrii fiecrei trepte, cu ncrcarea.

n mod similar se pot trasa diagramele de variaie a rotirii capului pilotului 0, calculat pe baza valorilor or 1, i or2.

Condi ii speciale pentru realizarea ncercrilor statice n teren inundat ncercarea static a piloilor n teren inundat se realizeaz n cazul prezenei pe amplasament a pmnturilor sensibile la umezire (P.S.U.), a cror ncadrare n grupa A sau B se precizeaz n studiul geotehnic, nconformitate cu prevederile normativului P7-92.127. n aceste condiii ncercrile se efectueaz, de regul, corespunztor nivelului calitativ N1 sau N2, pe baza unui program special, elaborate comun de proiectantul lucrrii i de specialistul geotehnician, n funcie de caracteristicile structurii proiectate, precum i de modul de evoluie a ncrcrilor pe piloii din construcie i de modul de variaie a umiditii terenul de fundare. Pentru ncercarea static a piloilor n terenul

n jurul pilotului de prob se execut patru foraje dispuse n cruce la distana de 1...1,5 m fa de axa acestuia, avnd adncimea egal cu grosimea masivului de PSU. n jurul pilotului de prob se execut patru foraje dispuse n cruce la distana de 1...1,5 m fa de axa acestuia, avnd adncimea egal cu grosimea masivului de PSU. Dac prin programul de ncercare nu s-a prevzut altfel, ncrcarea pilotului se poate realiza: la compresiune conform prevederilor pct. 5.3.,iar la smulgere conform prevederilor de la pct. 6.2.

Piloii de prob se vor amplasa n afara perimetrului construciei proiectate la o distan de siguran fa deaceasta i fa de construciile i de instalaiile supraterane sau ngropate existente. n cazul folosirii piloilor de ancoraj se va ine seama de reducerea pronunat (pn la anulare) a rezistenei pe suprafaa lateral n limita stratului sensibil la umezire, saturat n timpul ncercrii. Amenajarea terenului adiacent n vederea inundrii se face conform celor artate ; - pentru PSU din grupa A ; - pentru PSU din grupa B. Instalaia de debitare a apei n incinta inundat va fi prevzut cu un dispozitiv de msurare a cantitilor introduse n teren, cu o precizie de 0,1 m

NCERCAREA DINAMIC: ncercarea pe cale dinamic a piloilor de prob (baterea de prob)se efectueaz pe piloi prefabricai, introdui la cota final din proiect, dup trecerea unei perioade de timp de la terminarea nfigerii cel puin egal cu timpul de odihn: - 5 zile, pentru pmnturile necoezive; - 2 .... 4 sptmni, pentru pmnturile coezive Pe pilotul de prob se aplic, fr ntreruperi, 10 lovituri cu aceeai nlime de cdere a berbecului i se msoar ptrunderea total remanent n teren e1 a pilotului. Refuzul (ptrunderea medie remanent sub o lovitur) se calculeaz cu relaia:e=e1/10 Refuzul clasic (deplasarea reversibil a capului pilotului sub o lovitur)se nregistreaz,

Rezultatele ncercrii pe cale dinamic se consemneaz n fian cercrii, care va cuprinde urmtoarele date: -unitatea care efectueaz ncercarea; -lucrarea (antierul, obiectivul); -numrul de identificare a pilotului ncercat; -tipul pilotului i dimensiunile acestuia; -data terminrii nfigerii pilotului; -data ncercrii dinamice;-tipul sonetei utilizate la baterea de prob; -tipul i cadena de batere a berbecului; -masa berbecului i nlimea de cdere; -lucrul mecanic efectiv transmis de o lovitur (scznd pierderile datorit frecrilor etc.) - dac s-a msurat direct; -masa cciulii de protecie i materialul din care sunt constituite straturile amortizante; -dispozitivul de msurare a refuzului; -dispozitivul de msurare a refuzului elastic; -msurtori ale ptrunderii pilotului n timpul ncercrii dinamic i ale refuzului elastic etc.

Raportul de ncercare: Rezultatele ncercrii n teren a piloilor se prezint sub formaunui raport, care va cuprinde: a) denumirea i adresa unitii care a efectuat ncercarea n teren a piloilor; b) denumirea, adresa i numrul de autorizaie al laboratoarelor dencercri (dac n cadrul programului de ncercare a piloilor s-au efectuat determinri geotehnice sau pe materialul din corpul pilotului); c) denumirea i adresa clientului; d) tema pentru ncercarea piloilor; e) indicarea prescripiilor tehnice pe baza crora s-au efectuat ncercrile; f) descrierea condiiilor geotehnice pe amplasamentul de ncercare; g) comentarea rezultatelor obinute; Etc.

Raportul de ncercare i anexele se pstreaz la executantul ncercrilor, la proiectantul construciei i la beneficiar, fcnd parte integrant din documentaia de proiectare (inclusiv din cartea construciei) pentru construcia respectiv.

MSURI SPECIFICE DE TEHNICA SECURITII MUNCII Se vor respecta toate msurile de tehnica securitii muncii prevzute n cap. 12 din Ghidul practic privind tehnologia de execuie a piloilor din fundaii GE-029-97.11.2. Se vor respecta exigenele artate la art. 4.1. pentrudimensionarea dispozitivelor de preluare a reaciunilor. Se va urmri aezarea n poziii stabile a tuturor elementelor de lestare. Se vor preveni efectele spargerii accidentale a

Exemplu incercare dinamicData: Santier: Baia Plaza 2008 Proiect: Gold Mare 14 Decembrie

Introducere Client: Harcon ZRT. Proiect: Gold Plaza Santier: Baia Mare Piloti incercati: 2 db (O12, T3) Scopul testului a fost sa se determine capacitatea portanta ultima a pilotilor. Incercari dinamice au fost efectuate, utilizand un Analizator Motor al Pilotilor (model PAX). Interpretarea datelor a fost realizata cu ajutorul analizei CAPWAP. Comportamentul static incarcare-deplasare al pilotilor este dat conform rezultatelor interpretate. Testele au fost efectuate conform recomandarilor comitetului 2.1 al DGGT, si conform cu MSZ EN 1536.

Descrierea metodei dinamice de testare a piloilor Metodele de asigurare a calitatii pilotilor Pilotii de fundare poarta sarcina de-a lungul axului si la baza lor. Relatia incarcare-stabilitate a unui capat de pilot este determinata de regula printr-o incercare statica. Aceasta incercare furnizeaza informatiile necesare in mod direct, desi procedura de testare este consumatoare de timp si de bani. Incercarile dinamice au intrat in practica incepand cu anii `70. Capul pilotului este lovit, si undele de soc indus sunt masurate la capatul de sus al pilotului. Acest test furnizeaza in mod indirect informatii despre interactiunea pilot-sol, asadar este nevoie de calcule suplimentare. Ideea de baza a procedurii de testare dinamica este aceea ca undele de soc transmis si reflectate sunt influentate atat de material, cat si de proprietatile geometrice ale pilotului, si de caracteristicile interactiunii dintre pilot si solul inconjurator, in acest fel undele de soc poarta informatia despre aceste

Testul de integritate Scopul acestui test este sa se detecteze discontinuitatile geometrice si materiale ale pilotului. Procedura este de aseamenea numita incercare dinamica de mica tensiune, deoarece un impact relativ mic induce unde de soc slabe, comparativ cu incercarile dinamice. Un ciocan de mana special este utilizat pentru a induce un impuls al undei de soc pe capul pilotului (Fig.1). Undele de soc transmise si reflectate sunt masurate cu ajutorul unui accelerometru montat pe capul pilotului. Un semnal tipic masurat este ilustrat in Figura 2. Datele testului de integritate sunt evaluate in ipoteza ca viteza de propagare a undei este cunoscuta din caracteristicile materialului pilotului, asa ca lungimea pilotului poate fi calculata din timpul masurat de reflectare a undei. Daca reflectarea cea mai ridicata a pilotului nu este clara, atunci se fac studii suplimentare asupra altor reflectii. Astfel,

Incercarea dinamica Scopul incercarii este sa se determine capacitatea portanta statica a unui pilot, capul pilotului este lovit si undele de soc induse de catre impact inauntrul pilotului si in solul inconjurator sunt masurate la capul pilotului. Echipamentul de dirijare poate fi utilizat pentru a lovi pilotul in cazul dirijarii pilotilor prefabricati. In cazul pilotilor forati se poate folosi o greutate care se arunca. Accelerometrele si traductoarele de tensiune sunt montate pe doua parti opuse ale pilotului, langa capul acestuia, semnalele undelor de soc sunt inregistrate de un echipament numit PDA. Tasarile permanente sunt de asemenea masurate in timpul incercarii pentru a calibra deplasarile varfului pilotului. Modelul numeric al sistemului interactiunii pilotsol este supus la forta F(T) (in figura 3.a) masurata la varful pilotului ca o conditie limitativa. Echilibrul la partea superioara a

Viteza simulata depinde de parametrii interactiunii pilot-sol si poate fi comparata cu viteza masurata (V1(T) in figura 3a,b) pana cand se ajunge la cel mai bun rezultat intre vitezele masurate. Sunt facute ajustari automatice asupra parametrilor pilot-sol, utilizand pasi interactivi succesivi pentru care algoritmi numerici sunt disponibili. Ca rezultat al acestei procedurii distributia rezistentei putului si rezistentei talpii au fost calculate. Parametrii rezistentei statice a solului sunt utilizati atunci intr-o simulare a procesului de incarcare statica si calcularea relatiei incercare-stabilitate a partii superioare a pilotului(Fig.3c).

Condi ii de ncercare Incercarile dinamice au fost facute pe pilotul T3 si piltul O12. Capetele pilotilor au fost pregatite de o carcasa de otel lunga de 1,5 m cu 2 ferestre senzor situate la o distanta de 1,5 diametrul pilotului fata de varful carcaselor. Doua perechi de traductori de tensiune si accelerometre au fost montate pe capetele pilotilor. 2 cm de tampoane de lemn au fost aplicate intre berbec si capatul pilotului pentru a reduce tensiunile excesive din pilot. Greutatea a fost lasata de la 0,5-1m pozitia finala a fost masurata dupa fiecare incercare. Greutatea de 57kN a fost ridicata de un excavator si a fost lasata de catre un ssitem mecanic de eliberare Rezultate Scopul incercarii dinamice a fost sa se determine capacitatea portanta ultima a pilotilor testati. Semnalele undelor de soc au fost inregistrate de dispozitivul PDA. Semnalele masurate au fost utilizate pentru a determina parametrii interactiunii pilot-sol prin procedura de analiza CAPWAP. Comportamentul static incarcare-deplasare a fost

Calibrarea rezultatelor Este necesar sa se calibreze rezultatele incercarii dinamice cu rezultatele statice in concordanta cu standardele (Eurocode). Calibrarea poate fi facuta in mai multe feluri: -incarcarea statica si dinamica pe acelasi pilot -incercarea statica si dinamica pe piloti similari pe acelasi santier -incercarea statica si dinamica pe piloti similari pe santiere cu proprietatile solului similar Tabelul de mai jos rezuma datele solului si valorile caracteristice ale comportamentului incarcare-stabilitate a pilotului de referinta si a pilotilor utilizati in scopul calibrarii. Datele incercarii statice au fost adunate din baza de date geotehnica a companiei de investigare si verificare a solului (date de aproximativ de 1200 de incercari statice).

Curba de compresiune tasare pentru pilotul ncercat

V MUL UMIM !