Rikard Skov & Per Grud cp test a/s · PP_006 Præfab.jbt. 30x30 22,0 21.05.07 V 21,0 0,8 13/14/14 29.05.07 21,4 0,8 10/3 3 2350 33,1 2320 1710 610 PP_010 Præfab.jbt. 30x30 22,0 22.05.07

PraktiskPraktisk anvendelse af anvendelse af ststøødbdbøølgemlgemåålingerlinger

Rikard Skov & Per GrudRikard Skov & Per Grud

cp cp test a/stest a/s

PrPrææsentationens hovedpunktersentationens hovedpunkter

• Lidt teori– Dokumentation af pælefundering– Stødbølgemålinger eller PDA-målinger– Modellering i CAPWAP

• Nogle praktiske overvejelser– Pæletyper– Forberedelser– Resultater og afledt information

• Sammenligning statisk-dynamisk prøvebelastning• EURO-code• Eksempler fra verden udenfor• Spørgsmål og diskussion_

StStøødbdbøølgemlgemåålinger eller linger eller PDAPDA--mmåålingerlinger

• Målemetode udviklet i USA i 1960-erne

• Første Pile Driving Analyzer til Sverige i 1978

• cptest a/s startede op i Danmark og Tyskland 1979

Dokumentation af Dokumentation af ppæælefunderinglefundering

• Installationskontrol• Dokumentation af pæles bæreevne–Rammeformlen–Dynamisk prøvebelastning

–Statisk prøvebelastning

• Pæles integritet

PPæælefunderinglefundering –– kvalitetskontrolkvalitetskontrol

slagantal-

kurve

Pælekræfter

Energi

Driveability

Last-/

sætnings-

kurve

Brud-

Bæreevne

Last.-/

Energi

IntegritetIntegritet

Pælekræfter

Energi

Brud-

bæreevne

Last-

fordeling

Last/sætning

Integritet

Pælekræfter

Resultat:

belastning

Brud-

bæreevne

"Høj Energi"

CASE

prøve- Slag / 20 cm

Kontor:

Metode:

Byggeplads:

CAPWAP

Driveability Studies

Brud-

bæreevne

"Lav Energi"

Rammeformel

StødbølgemålingStatisk

Pile Pile DrivingDriving AnalyzerAnalyzer

StStøødbdbøølgemlgemååling pling påå pladsplads

MMååling pling påå stståålplpææll, H, H--profilprofil

Dynamisk prDynamisk prøøvebelastning (PDA)vebelastning (PDA)

• Fordele– Sikker bæreevnebestemmelse– Økonomisk i forhold til statisk prøvebelastning– Kan benyttes på de fleste pæletyper, når hammer er til rådighed

– Egnet til de fleste jordbundsforhold– Uafhængig af rammeudrustnings effektivitet– Kan bestemme tryk og trækkræfter i pæl under ramning– Kontrollerer pælens integritet– Kan adskille overflademodstand fra spidsmodstand– Kan angive last-sætningskurve for pæl


Kraft

Hastighed

1. Diagram: målte kurver

2. Diagram: nedadgående og reflekteret stødbølge

3. Diagram: modstandskurver

4. Diagram: energioverførsel og pæletop bevægelse

StStøødbdbøølgemlgemåålingling

Strain transducerStrain transducer AccelerometerAccelerometer

StStøødbdbøølgens opstlgens opstååen i pen i pæælenlen

CASECASE--metodenmetoden

CaseCase--kurverkurver

Modellering i CAPWAPModellering i CAPWAP

Nedadrettet bølge i pæl

Reflekteret bølge

GRLGRL

CAPWAPCAPWAP--modelmodel

GRLGRL Overall PileOverall Pile--Soil ModelSoil Model

Element height, dL= 1 - 2m (3 - 6ft)

Element height, Element height, dLdL= 1 = 1 -- 2m (3 2m (3 -- 6ft)6ft)

Mass density, ρρρρModulus, E

Mass density, Mass density, ρρρρρρρρModulus, EModulus, E

Spring (static resistance)Dashpot (dynamic resist)

Spring (static resistance)Spring (static resistance)Dashpot (dynamic resist)Dashpot (dynamic resist)

Element lengths are adjusted if either E or ρρρρ vary

so that the travel time for each element is constant

Element lengths are Element lengths are

adjusted if either E or adjusted if either E or ρρρρρρρρ varyvaryso that so that the travel time for the travel time for each element is constanteach element is constant

Wavespeed, c = √√√√(E/ρρρρ)WavespeedWavespeed, c = , c = √√√√√√√√(E/(E/ρρρρρρρρ))

Travel time, ∆∆∆∆t = dL/cTravel time, Travel time, ∆∆∆∆∆∆∆∆t = t = dL/cdL/c

∆∆∆∆t

∆∆∆∆t

∆∆∆∆t

∆∆∆∆t

∆∆∆∆t

∆∆∆∆t

∆∆∆∆t

X-secn area, AXX--secnsecn area, Aarea, A

Pile Impedance,

Z = EA/c

Pile Impedance,Pile Impedance,

Z = EA/cZ = EA/c

PilePile

ElementElementSoilSoil

ElementElement

Rigid plastic slider with Resistance Ru

Rigid plastic slider Rigid plastic slider

with Resistance with Resistance RRuu

Elastic spring with max. compression q (quake)

Elastic spring with max. Elastic spring with max.

compression q compression q ((quakequake))

For us < qs, Rs = us Rus / qs

For us ≥≥≥≥ qs, Rs = Rus

Shear stiffness, ks = Rus / qs

For uFor uss < < qqss, , RRss = u= uss RRus us / / qqss

For uFor uss ≥≥≥≥≥≥≥≥ qqss, , RRss = R= Rusus

Shear stiffness, Shear stiffness, kkss = R= Rus us / / qqss

Fixed referenceFixed referenceFixed reference

uuss

RRusus

RRss

kkss

11

quake, quake, qqss

Static ShaftStatic ShaftResistance ModelResistance Model

Dynamic ShaftDynamic ShaftResistance ModelResistance Model

PilePile

ElementElementSoilSoil

ElementElement

Viscous damper Viscous damper

with parameter with parameter JJvv

Rd = Jv u' RRdd = = JJvv u' u'

Fixed referenceFixed reference

velocity u'velocity u' velocity = 0velocity = 0

Tabeludskrift fra Tabeludskrift fra CAPWAPCAPWAP--analyseanalyse

Grafisk udskrift fra Grafisk udskrift fra CAPWAPCAPWAP--analyseanalyse

StStøødbdbøølgemlgemåålinger plinger påå boret pboret pææll

-


PDA pPDA påå boret pboret pææll

CAPWAP pCAPWAP påå boret pboret pææll

Grafisk udskrift fra CAPWAP pGrafisk udskrift fra CAPWAP påå boret boret ppææll

-

AfstAfstøødeligdelig spids pspids påå boret boret fortrfortræængningspngningspææll

Test af forskellige Test af forskellige ppææletyperletyper

• De typiske– Beton

• Præfabrikerede• Borede

– Stålprofiler• Rør (åben/lukket), H- og I-profiler, spuns

• De sjældnere• Træ (azobe, gran)• Kombineret træ/jernbeton

Forberedelse af testForberedelse af test

ANSVARLIG

Rågiver/

geotekniker

Anden/-

hovedentreprenør

Rammeentreprenør

cptest a/s

AKTIVITETER Fastsættelse af last for eftervisning, Vd < Q/γb X Udpegning af prøvepæle og kriterier derfor X Sikring af adgang til prøvepæle (frigravning, tørholdelse) X ( ) Levering og betjening af rammemaskine og hammer X Tilvejebringelse af information fra geotekniske boringer X ( ) Ramme-/borejournaler med pæledata X ( ) Gennemførelse af PDA-måling, analyse og rapportering X

Test tidspunkt og bTest tidspunkt og bææreevneudviklingreevneudvikling

• Indramning• Efterramning

– Friktionsjord, vent [1] dag– Kohæsionsjord, vent [3] dage

– Tålmodighed belønnes, men har en pris

– Meget anvendt kompro-mis: indramning fredag og test næstfølgende mandag

– Vores erfaring, at hidtil antagne jordartskarak-teristika holder stik• Kalk er noget for sig

Sammenligning til rammeformel Sammenligning til rammeformel indind--//efterramningefterramning

• Vi bruger også ramme-formlen!

• Indramningsforløb er vigtig info til CAPWAP-analysen– Dynamisk prøvebelastning giver sædvanligvis højere værdier end rammeformel anvendt på indramning – der er også en tidsforskydning!

• Efterramning– Dynamisk prøvebelastning giver sædvanligvis lavere værdier end rammeformel anvendt på efterramning

• Der er som oftest en rimelig korrelation, og vi bruger det som ”sanity check”.

Sammenligning DK-formel - CAPWAPOdense Havn

y = 1,3382x

y = 0,8057x

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Rammeformel [kN]

CA

PW

AP

[kN

]

Indramning Efterramning Lineær (Indramning) Lineær (Efterramning)

Typisk resultatskema fra mTypisk resultatskema fra måålerapportlerapport

CASE- og CAPWAP-resultater fra PDA-målinger

Projekt: X

Måledato: 29. maj 2007

Rammeentreprenør: Y

PDA-operatør: PG/HM

PDA-analytiker: PG/MBC/RS

Bemærkninger: Junttan rammemaskine monteret med 50 kN hydraulisk hammer.

Der er benyttet Jc= 0,70 - 0,95 ved CASE-udskrifter.

Dybde Fald- Antal slag Måle- Opgivet Sæt [mm]/ Sæt [mm] Bemærkninger

Nr. Type Tværsnit Længde Dato Ramme- u.t. *) højde på sidste Dato længde faldh. antal slag iflg. CASE RMX EMX Total Overfl. Spids

[cm x cm] [m] vinkel [m] [m] 3x20 cm [m] [m] **) for 1 slag [kN] [kNm] [kN] [kN] [kN]

PP_006 Præfab.jbt. 30x30 22,0 21.05.07 V 21,0 0,8 13/14/14 29.05.07 21,4 0,8 10/3 3 2350 33,1 2320 1710 610

PP_010 Præfab.jbt. 30x30 22,0 22.05.07 V 20,9 0,8 14/16/16 29.05.07 21,4 1,0 10/3 3 2470 36,5 2450 1820 630

PP_014 Præfab.jbt. 30x30 22,0 22.05.07 V 21,0 0,8 15/14/14 29.05.07 21,4 1,0 9/3 3 2580 39,5 2580 2110 470

PP_040 Præfab.jbt. 30x30 22,0 21.05.07 V 21,2 0,5 20/20/20 29.05.07 21,4 1,0 8/3 2 2460 38,1 2460 2060 400

PP_042 Præfab.jbt. 30x30 22,0 22.05.07 V 21,0 0,8 17/18/18 29.05.07 21,4 1,0 13/3 4 2450 39,5 2470 1850 620

PP_044 Præfab.jbt. 30x30 22,0 21.05.07 V 21,0 0,8 18/20/20 29.05.07 21,2 1,0 13/3 4 2250 37,8 2260 1770 490

PP_046 Præfab.jbt. 30x30 22,0 22.05.07 V 21,0 0,8 17/19/19 29.05.07 21,4 1,0 8/3 3 2410 41,2 2400 1870 530

PP_073 Præfab.jbt. 30x30 22,0 22.05.07 V 21,0 0,8 12/13/13 29.05.07 21,4 1,0 7/3 3 2610 37,7 2610 2150 460

PP_099 Præfab.jbt. 30x30 22,0 21.05.07 V 21,1 0,5 17/17/17 29.05.07 21,4 0,8 11/3 3 2120 32,6 2220 1990 230

PP_101 Præfab.jbt. 30x30 22,0 21.05.07 V 21,0 0,8 16/16/16 29.05.07 21,4 0,8 8/3 3 2350 37,5 2350 1890 460

PP_104 Præfab.jbt. 30x30 22,0 22.05.07 V 20,6 0,8 40/37/38 29.05.07 21,0 1,0 37/3 16 1560 43,2 1)

PP_127 Præfab.jbt. 30x30 22,0 21.05.07 V 21,0 0,8 14/13/13 29.05.07 21,2 0,8 6/3 2 2420 33,8 2400 1930 470

PP_145 Præfab.jbt. 30x30 22,0 21.05.07 V 21,0 0,5 12/14/15 29.05.07 21,4 0,8 9/3 3 1950 28,7 1910 1530 380

PP_154 Præfab.jbt. 30x30 22,0 21.05.07 V 21,0 0,5 32/39/40 29.05.07 21,4 1,0 7/3 3 2640 45,1 2710 2210 500

PP_164 Præfab.jbt. 30x30 22,0 22.05.07 V 16,9 0,5 16/18/20 29.05.07 18,7 0,7 -/1 0 1630 9,5 2)

PP_171 Præfab.jbt. 30x30 22,0 21.05.07 V 21,1 0,8 15/13/13 29.05.07 21,3 1,0 6/3 2 2850 43,1 2940 2440 500

PP_185 Præfab.jbt. 30x30 22,0 22.05.07 V 21,0 0,8 15/16/16 29.05.07 21,4 0,8 10/3 3 2210 35,3 2200 1740 460

PP_189 Præfab.jbt. 30x30 22,0 22.05.07 V 21,0 0,8 24/30/30 29.05.07 21,4 0,8 5/3 2 2250 39,1 2270 1700 570

PP_192 Præfab.jbt. 30x30 22,0 22.05.07 V 21,0 0,8 28/23/23 29.05.07 21,2 0,8 3/3 1 2300 31 2310 1790 520

*) Dybde u. t. er angivet fra lokalt terræn, dvs. ved udgravning og lokal terrænsænkning omkring pælen, er der målt fra bunden af disse.

**) Sæt af pæl ved slag under PDA-målinger blev målt med laser.

1) Pælen er brækket under test ca. 16 m fra pæletoppen. Den angivne bæreevne er analyseret for den afkortede pælelængde

2) Pælen er topknust under indramning. Den er forsøgt PDA-målt med ekstraordinær tyk rammepude. Pga. af lav EMX er RMX ikke fuldt mobiliseret

For pæle med en blivende sætning < 3 mm pr. slag vurderes de angivne bæreevner at være mobiliserede bæreevner.

For måling af brudbæreevnen kræves > 3 mm blivende sætning pr. slag.

Faldhøjder er oplyst af rammeentreprenøren.

De angivne værdier er mobiliserede bæreevner på prøvningstidspunktet. Alle jordlag, som pælen bevæger sig mod, giver positivt bidrag til bæreevnen.

Jf. DS 415: 1998 fås for de enkelte pæle en ”karakteristisk” bæreevne ved division af de målte værdier med en faktor 1,5.

Den ”regningsmæssige” værdi bestemmes derefter ved at dividere den ”karakteristiske” værdi med den aktuelle partialkoefficient.

Desuden må der tages hensyn til eventuel negativ overflademodstand, hvis de geotekniske undersøgelser indicerer, at den kan blive aktiveret.

Pæledata Indramningsdata Mobiliserede bæreevner

CASE CAPWAP

cp test a/s

Måledata

Hvad ser vi ogsHvad ser vi ogsåå ppåå under under ststøødbdbøølgemlgemååling?ling?

• Stødbølgens form• Energioverførsel• Spændinger i pælematerialet• Pæleintegritet

StStøødbdbøølgens formlgens form

• Er et ”fingeraftryk”– Kombinationen af hammer, ramhat, pæl og jordbunds-forhold

– Er der nok rammetræ i ramhatten?

– Eksempler påforskellige hamre og sammenlignelige pæle

StStøødbdbøølgens formlgens form

cptest a/sBassin, SvendborgPDA OP: cp test a/s

PILE DRIVING ANALYZER ®Version 2005.096.007P1.10

BN 4006-01-2005 17:11:32RMX kN2315EMX kN-m26.1FMX kN2643VMX m/s2.50CSX MPa29.4TSX MPa1.4DMX mm12DFN mm2BTA (%)100.0

LE m11.1AR cm^2900.00EM MPa40000SP kN/m324.5WS m/s4001.4EA/C kN-s/m900LP m10.8

F34 A34

F3: [1229] 107.1 (1.07)F4: [5183] 86.7 (1.07)A3: [254] 330 mv/5000g's (1)A4: [412] 385 mv/5000g's (1)

5.50 ms

51.2ms

5000kN

F

5.56m/s

V

cptest a/sMarselisborg Renseanlaeg, AarhusPDA OP:

PILE DRIVING ANALYZER ®Version 2005.096.007PP_014



F34 A34

F3: [8963] 90 (1.12)F4: [8953] 91.8 (1.12)A3: [k0235] 340 mv/5000g's (1)A4: [k0220] 400 mv/5000g's (1)

10.70 ms

51.2ms

5000kN

F

5.56m/s

V

cptest a/sFinderupparken, AarhusPDA OP:

PILE DRIVING ANALYZER ®Version 2005.096.007PP_86A



F34 A34

F3: [8960] 88.8 (1.08)F4: [8951] 96.5 (1.1)A3: [k0237] 315 mv/5000g's (1)A4: [k0234] 315 mv/5000g's (1)

14.20 ms

51.2ms

5000kN

F

5.56m/s

V

Graferne viser målt kraft og hastighed på 30*30 cm2 jernbetonpæle med ca. samme totalbære-evne og fordeling mellem overflade og spids-modstand ~hhv. 85/15%.De er efterramment m. hhv. en Banut 50kN, en Junttan 50kN og en Uddcomb 60 kN hydraulisk hammer faldhammer.

EnergioverfEnergioverføørselrsel

• Tilstrækkelig og dokumenteret energioverførsel er en grundlæggende forudsætning for godt rammearbejde

• Vi holder øje under PDA-måling, og rapporterer evt. usædvanlige forhold

• Vi tilbyder at udføre eftervisning af energioverførsel– Er specifik for kombination af aktuel hammer og pæl

– Kræver en pæl rammet til stor bæreevne i en vis overlængde

– Kan passende udføres i forbindelse med evt. øvrig PDA-måling på pladsen

– For at undgå evt. misforståelser: Den beregnede effektivitet er kan ikke umiddelbart indsættes som ”η η η η ” i rammeformlen!

Hammereffektivitetsmåling

y = 9,74x - 0,27

R2 = 0,99

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Observeret faldhøjde i [m]

VM

X2

gn

s

Gns. 10-slagsserier Tendenslinie

Hammereffektivitetsmåling

y = -0,14x + 0,95

R2 = 0,83

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40

Korrigeret faldhøjde i [m]

Eff

ekti

vit

et k

orr [

-]

Gns. 10-slagsserier Tendenslinie

SpSpæændinger i ndinger i ppæælematerialetlematerialet

• Vi holder øje under PDA-måling, og rapporterer evt. usædvanlige forhold

• Typiske indikatorer– Høje trykspændinger kan ved betonpæle f.eks. forårsage knusning af pæletop

– Høje trækspændinger kan medføre revnedannelse i pæletværsnittet og evt. brud under fortsat ramning

• Et par håndregler for jernbetonpæle– Max. trykspændinger; 0,85*fc– Max trækspændinger; 0,70*fy*(As/Ac)

PPææleintegritetleintegritet

• Evt. tværsnits-ændringer langs pælen kan ses på en PDA-måling

• Tværsnitsreduktioner, koblinger og revner ses som tidlige træk-reflekser før spidsen

• Eksempel: en pæl, der knækker under PDA-måling


cptest a/sKnaekPDA OP:

PILE DRIVING ANALYZER ®Version 2005.096.007P1



F34 A34

F3: [8963] 90 (1.13)F4: [8953] 91.8 (1.13)A3: [k0235] 340 mv/5000g's (1)A4: [k0220] 400 mv/5000g's (1)

11.00 ms

51.2ms

5000kN

F

5.56m/s

V

51.2ms

5000kN

WD

5000kN

WU

Der ses trækrefleks fra kobling og en dybere liggende skade


Den dybere liggende skade udvikler sig under næste slag





F34 A34

F3: [8963] 90 (1.13)F4: [8953] 91.8 (1.13)A3: [k0235] 340 mv/5000g's (1)A4: [k0220] 400 mv/5000g's (1)

11.00 ms

51.2ms

5000kN

F

5.56m/s

V

51.2ms

5000kN

WD

5000kN

WU


Pælen er knækket!





F34 A34

F3: [8963] 90 (1.13)F4: [8953] 91.8 (1.13)A3: [k0235] 340 mv/5000g's (1)A4: [k0220] 400 mv/5000g's (1)

7.50 ms

51.2ms

5000kN

F

5.56m/s

V

51.2ms

5000kN

WD

5000kN

WU

Sammenligning statiskSammenligning statisk--dynamisk dynamisk prprøøvebelastningvebelastning














TrTræækbkbææreevne fra CAPWAPreevne fra CAPWAP

Overflademodstand beregnet i Overflademodstand beregnet i CAPWAPCAPWAP

EUROEURO--codecode


Statisk og dynamisk prStatisk og dynamisk prøøvebelastning i vebelastning i BudapestBudapest

Dynamisk forsøg

Statisk forsøg

Statisk Test

•Bekostlig

•Tidskrævende

Statisk Test

•Bekostlig

•Tidskrævende

Dynamisk prDynamisk prøøvebelastningvebelastningLagymanyosLagymanyos BridgeBridge

BudapestBudapest

• Hammervægt: 90kN• Pælediameter: 1,5m• Pælelængde: 17,30m• Mobiliseret last: 11.000kN

Dynamisk prDynamisk prøøvebelastningvebelastningLagymanyosLagymanyos Bridge BudapestBridge Budapest

Dynamisk prøvebelastning Lagymanyos Bridge

Budapest

……Morgenstemning v. FrederikssundMorgenstemning v. Frederikssund……

Documents

Rikard Skov & Per Grud cp test a/s · PP_006 Præfab.jbt. 30x30 22,0 21.05.07 V 21,0 0,8 13/14/14 29.05.07 21,4 0,8 10/3 3 2350 33,1 2320 1710 610 PP_010 Præfab.jbt. 30x30 22,0 22.05.07