НИР в рамках изучения работ по волновой теорией удара (метод PDA)

НИР в рамках изучения работы 3х аналогичных приборов при проведении работ по динамическим испытаниям грунтов сваями волновой теорией удара (метод PDA).

Цель работы:
определить наиболее точный и оптимальный прибор для работы на акваториях с высокой влажностью и в тяжелых климатических условиях и с большим потоком испытаний. А также способ крепления тензодатчиков датчиков и акселерометров к испытуемой свае.
Выбрано 3 объекта в близи п.Усть-Луга Ленинградская область, п.Сабетта ЯНАО, г.П.Камчатский Камчатского края.
Проведено серия из 12 испытаний с подключением приборов на одни и те же сваи для сравнительного анализа и получения достоверных данных. Результаты также подтверждались статическими испытаниями грунтов сваями согласно ГОСТ 5686-2020.
Ниже инструкция работы с отечественным прибором MER MIC036.

Глава 1. Инструкция по проведению динамических испытаний грунтов сваями волновой теорией удара.
Испытания проводятся для определения остаточного и упругого отказа при погружении молотом. Далее определяются с помощью компьютерной программы RAM 12S или другим методом расчета, основанным на волновой теории удара. По которой определяется сопротивление грунта (несущую способность).
Мы применяем АКСЕЛЕРОМЕТР (датчик ускорения АТ-1105), т.к. в свае не образуется пробка от грунта и сопротивление считается по боковой поверхности и лобовому, но не учитывает сопротивление внутренней полости от пробки.
Данные с АКСЕЛЕРОМЕТР (датчик ускорения АТ-1105) рис1, считывается с помощью первичного устройства МЕРА MIC-36.
К первичному устройству подключается компьютер.
Подключение компьютера.
Схема подключения датчика к косе на MIC036
1-4-4-АТ1105-8
1-4-3-АТ1105-7
1-4-2-АТ1105-6
, где 6,7,8 это номер Акселерометра, 1-4-4 это номера кос в программе на компьютере RECORDER.

Глава 2. Порядок проведения
1. Что вносится на участок должны отмечать в бланке материальных ценностей, для дальнейшего выноса.
2. Площадку под акселерометр привариваем горизонтально оси сваи.
Уголок приварен к свае, на него с помощью магнита крепится АТ1105.
3.Гидромолот не должен касаться датчика, надо учитывать, что юбка гидромолота 4м.
4.Подключаем датчик через катушку с проводом(типа интернет) к косе(выделена красным)
5. Включаем MIC036 в сеть, кнопка сзади красная для включения.
6. Включаем ноутбук и открываем программу на рабочем столе RECORDER.
7. Выбираем Цифровой формат в меню.
8. Выбираем номер косы в зависимости куда подключили датчики 1-4-4 или 1-4-3 или 1-4-2
9. Нажимаем кнопку просмотр (желтая)
10. Немного стучим по датчик, проверяем работоспособность, должна появится диаграмма и амплитуда в зависимости от удара.
11. Далее после установки датчика к свае производим калибровку датчика. Выходим из режима просмотра и нажимаем правую кнопку мыши и выбираем калибровка.
12. Продолжительность «отдыха» сваи (то есть перерыв между окончанием забивки и началом добивки) составляет 6 суток.
13. Выставляем нивелир ,записываем данные до испытаний и после 3х ударов молотом, после 5 ударов, получаем отказ.
14. Выставляем режим запись на RECORDER, записываем видео на телефон для сохранения данных, для предотвращения форс-мажора по потере данных.
15. Добивку сваи проводят последовательно залогами из трех и пяти ударов. Высота падения ударной части молота при добивке должна быть одинаковой для всех ударов. Для гидромолотов высота падения ударной части должна быть равна высоте подъема ударной части при производственной забивке.
16. Сохранить.
Глава 3. Описание методики с ГОСТ 5686-2020
Испытание грунтов динамической нагрузкой на сваи
Динамические испытания свай следует производить с соблюдением требований ГОСТ 5686-2020 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями», с учетом дополнительных указаний данного раздела. В процессе испытания ведут журнал.
В соответствии с п.7 ГОСТ 5686-2020 испытания сваи динамической нагрузкой включают:
при забивке сваи - подсчеты числа ударов молота на каждый метр погружения и общего числа ударов, а на последнем метре - на каждые 10 см погружения;
при вибропогружении сваи - подсчеты времени на каждый метр погружения, а на последнем метре - времени на каждые 10 см погружения;
определение отказов сваи при ее добивке после «отдыха», т.е. после перерыва между окончанием забивки и началом добивки;
определение усилий в свае и скорости ее перемещения.
Забивку и добивку, а также вибропогружение испытуемой сваи проводят таким же оборудованием, используемым для погружения свай в составе фундамента.
Продолжительность «отдыха» сваи (то есть перерыв между окончанием забивки и началом добивки) составляет 6 суток.
Добивку сваи проводят последовательно залогами из трех и пяти ударов. Высота падения ударной части молота при добивке должна быть одинаковой для всех ударов. Для гидромолотов высота падения ударной части должна быть равна высоте подъема ударной части при производственной забивке.
За отказ сваи принимают среднюю остаточную глубину погружения от одного удара молотом или остаточную глубину погружения от работы вибропогружателя за 1 мин. За расчетный принимают наибольший средний отказ.
Приборы для измерения отказов (отказомеры) должны обеспечивать погрешность их измерения не более 1 мм. При отказах менее 2 мм раздельно фиксируют остаточную (с помощью отказомеров, высокоточных нивелиров) и упругую части отказа с помощью отказомеров.
Расчетная энергия удара молота принята равной той силе ,что при погружении. Примеры отказов: максимальный фактический остаточный отказ – 2 и 0,2 мм, упругий отказ – 10 мм.
Оценку сопротивления грунтов основания сваи по данным, регистрируемым в процессе продольного удара молота по свае, проводят путем определения усилий в свае с использованием датчиков деформации и скоростей ее перемещения с использованием акселерометров, а также значений остаточных перемещений сваи после удара, определяемых геодезическими приборами с точностью не менее 0,1 мм.
Допускается также в рассматриваемом случае проводить испытания свай с одновременной во времени регистрацией при продольном ударе сил, возникающих в голове сваи, и ее перемещений.

Анализ результатов испытаний
Результаты статического испытания грунтов оформляют в виде:
журнала полевого испытания грунтов статической нагрузкой на сваю;
графика зависимости деформации (осадки, выхода) сваи от нагрузки;
графика изменения деформации во времени по ступеням нагружения.
Результаты динамического испытания оформляют в виде графиков изменения отказов по глубине и зависимости общего числа ударов от глубины забивки сваи, а также графиков зависимости осадки сваи от действующих в ней динамических усилий, которые могут быть пересчитаны (благодаря их квазистагичности) на соответствующие им статические нагрузки.
Форма журнала и общий вид результирующих графиков приведены в Приложении Д.
Частные значения несущей способности свай определяются в соответствии с СП 24.13330.2011.
Частные значения предельного сопротивления при динамических испытаниях по измеренным остаточным и упругим отказам при их погружении молотами определяются с помощью компьютерной программы RAM 12S, методом расчета, основанным на волновой теории удара.
  При динамических испытаниях планируется использование следующего оборудования:
гидравлический молот «IHC S-280» в комплекте с энергостанцией «IHC P-800», направляющей для сваи («юбкой») и добойным устройством;
гидравлический молот «Junttan 25/28S» в комплекте с энергостанцией «30CCU», направляющей для сваи («юбкой») и добойным устройством;
высокоточный нивелир;
датчики деформации и скоростей перемещения (акселерометры).

Результаты работы и выводы:

Способы крепления датчиков:
Иридиевые магниты:
Плюсы: быстрый монтаж
Минусы: высокий шум, ограниченная сила удара гидромолота не более 200 кДж.

Сварное соединение плюс болтовое крепление датчиков:
Плюсы: простота монтажа и универсальность
Минусы высокий шум при снятии данных.

Болтовое соединение с высверливанием свай и нарезанием резьбового соединения:
Плюсы: отсутствие посторонних шумов, не требуется покраска сваи после испытаний (болты вкручиваются в сваю).
Минусы: высокая трудоемкость и длительный монтаж и требуется дополнительное оборудование.

Приборы для обработки результатов:

  Производство РФ:
Плюсы: высокая точность, погрешность не более 10%, показания занижены за счет большего коэффициента запаса. сертифицированное оборудование и программное обеспечение.,
Минусы: быстрый выход датчиков из строя (1 датчик на 3-5 испытаний), изготовление прибора более 8 месяцев и датчиков от 4х месяцев, сложная обработка результатов.
  Производство США:
Плюсы: высокая точность, высокая износостойкость датчиков до 40 испытаний
Минусы: высокая стоимость прибора в 3-4 раза по сравнению с аналогами, высокая стоимость датчиков, отсутствие комплектующих,   ограниченная работа программы для обработки результатов.
  Производство КНР:
Плюсы: удобный интерфейс (схож с прибором производства США), высокая точность не более 10% с завышенными показаниями. Оптимальная стоимость. Износостойкость датчиков до 30 испытаний.
Минусы: повышенная трудоемкость при монтаже, анализу и обработке данных для получения точных результатов.