تخمین ظرفیت باربری شمع های بتنی درجاریز با استفاده مستقیم از نتایج آزمایش‌های صحرایی CPT، SPT و مقایسه با بارگذاری استاتیکی شمع- مطالعه موردی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان

چکیده

در این پژوهش، از چهار روش پیشنهادی مبتنی بر نتایج آزمایش نفوذ مخروط، CPT، (Cone Penetration Test) و همچنین با دو روش پیشنهادی بر پایه نتایج آزمایش نفوذ استاندارد، SPT، (Standard Penetration Test) به‌منظور تخمین ظرفیت باربری پنج شمع درجاریز بتن مسلح استفاده ‌شده است. شمع‌های مذکور در پروژه بندر شهید رجایی در غرب شهر بندرعباس، جنوب ایران و شمال خلیج‌فارس، اجرا شده است. نتایج تخمین ظرفیت باربری با استفاده از آزمایش‌های صحرایی CPT و SPT در مقایسه با نتایج حاصل آزمایش‌های انجام‌شده استاتیکی در محل بر روی شمع‌های واقعی، موردبحث و بررسی قرار گرفته است. برای به ­دست آوردن ظرفیت باربری شمع‌ها با استفاده از داده‌های CPT و SPT از نرم‌افزار Unipile استفاده ‌شده است. برای داده‌های CPT از چهار روش اشمارتمن- تاتینگهام (Schmertmann و Nottingham)، برنگن- درویتر (Beringen و De Ruiter)، بوستامانته- جیانسلی (Bustamante و Gianeselli) و اسلامی- فلنیوس (Eslami و Fellenius) و همچنین برای داده ­های SPT، از دو روش مایرهوف (Meyerhof) و اونیل- ریس (O'Neill و Reese) برای تخمین ظرفیت باربری شمع‌ها استفاده‌شده است. به‌منظور مقایسه نتایج به‌دست‌آمده از تحلیل‌های آماری مختلفی همچون بهترین خط برازش یافته، میانگین هندسی و انحراف معیار، میزان احتمالات تجمعی، میزان دقت 20% اخذشده از هیستوگرام (Histogram) و نمودار توزیع نرمال، استفاده‌ شده است. با اولویت‌بندی هر روش در هر تلاش آماری و درنهایت با جمع‌بندی کل اولویت‌بندی‌ها، بهترین روش تخمین ظرفیت باربری شمع‌ها با استفاده از داده‌های نفوذ مخروط، روش اشمارتمن- تاتینگهام و با استفاده از داده‌های نفوذ استاندارد، روش مایرهوف حاصل ‌شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Estimation of Bearing Capacity of Bored Piles Using CPT and SPT Direct Results and Compared with Static Pile Load Tests- The Case Study

نویسندگان [English]

  • Davar Mosavi
  • Hamid Alielahi
Department of Civil Engineering, Zanjan Branch, Islamic Azad University, Zanjan, Iran
چکیده [English]

In marine environments such as beaches and ports, typically, the type of soil layers are soft, thus using piles to retrofit (strengthen) the soil in this area is essential for constructing different structures such as the quay walls. Bored concrete piles are commonly used in these marine areas; consequently, determining the final bearing capacity of this type of pile is necessary for the safe design of deep foundations. Whereas, the exact prediction of the ultimate bearing capacity of the piles is always a challenge for engineering designers who can achieve it by using various approaches, for instance, pile load tests, dynamic analysis, static analysis, and in situ testing. The cone penetration test (CPTu) is the most effective in situ technique for describing soil characteristics. The CPTu is an efficient, simple, fast, reliable, and economical test that can provide continuous data of subsurface soil properties. Besides, the standard Penetration Test (SPT) is one of the most common and economical field tests used during the structures' ground investigations. Not only is it used for main applications in soil characterization, but also SPT N-Value is widely used for the design of structural foundations and other underground structures, especially for the bearing capacity of the piles.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bearing Capacity
  • Marine condition
  • Reinforcement Concrete piles
  • Static Loading Test
  • Cone Penetration Test (CPTu)
  • Standard Penetration Test (SPT)

مراجع

شوش­ پاشا ع، سعیدی ب، "ارزیابی مقاومت اصطکاکی شمع و پارامتر‌های مؤثر بر آن در خاک ماسه‌ای با استفاده از آزمایش بارگذاری"، نشریه مهندسی عمران و محیط‌زیست دانشگاه تبریز، 1395، 84 (3)، 39-50.
AASHTO, Standard Specifications for Highway Bridges (2002) 17th edition, HB-17. American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, DC.
Abu-Farsakh MY, Titi HH, “Assessment of direct cone penetration test methods for predicting the ultimate capacity of friction driven piles”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2004, 130 (9), 935-944.
Alielahi H, Adampira M, “Comparison between empirical and experimental ultimate bearing capacity of bored piles-a case study”, Arabian Journal of Geosciences, 2016, 9 (1), 1-16.
Bustamante M, Gianeselli L, “Pile bearing capacity prediction by means of static penetrometer CPT”, In Proceedings of the 2-nd European symposium on penetration testing, 1982, 493-500.
Cai G, Liu S, Tong L, Du G, “Assessment of direct CPT and CPTu methods for predicting the ultimate bearing capacity of single piles”, Engineering Geology, 2009, 104 (3-4), 211-222.
Cai G, Liu S, Puppala AJ, “Reliability assessment of CPTu-based pile capacity predictions in soft clay deposits”, Engineering Geology, 2012, 141, 84-91.
Canadian Foundation Engineering Manual (CFEM), 4th Edition, Canadian Geotechnical Society, Bitech Publishers, Vancouver, 2006.
De Ruiter J, Beringen F, “Pile foundations for large North Sea structures”, Marine Georesources and Geotechnology, 1979, 3 (3), 267-314.
Dung NT, Chung SG, Kim SR, Beak SH, “Applicability of the SPT-based methods for estimating toe bearing capacity of driven PHC piles in the thick deltaic deposits”, KSCE Journal of Civil Engineering, 2011, 15 (6), 1023-1031.
Eslami A, Fellenius BH, “Pile capacity by direct CPT and CPTu methods applied to 102 case histories”, Canadian Geotechnical Journal, 1997, 34 (6), 886-904.
Eslami A, Fellenius BH, “Toe bearing capacity of piles from cone penetration test (CPT) data”, In Proceedings of the International Symposium on Cone Penetration Testing, CPT, 1995, 95, 4-5.
Eslami AA, Fellenius BH, “CPT and CPTu data for soil profile interpretation: review of methods and a proposed new approach”, Iranian Journal of Science and Technology Transaction B-Engineering, 2004, 28, B1, 69-86.
Eslami A, Aflaki E, Hosseini B, “Evaluating CPT and CPTu based pile bearing capacity estimation methods using Urmiyeh Lake Causeway piling records”, Scientia Iranica, 2011, 18 (5), 1009-1019.
Fateh AMA, Eslami A, Fahimifar A, “Direct CPT and CPTu methods for determining bearing capacity of helical piles”, Marine Georesources & Geotechnology, 2017, 35 (2), 193-207.
Fellenius B, “Basics of foundation design”, Lulu. com. 2017.
Goudreault P, Fellenius BH, “Unipile program for unified analysis of piles and pile groups considering capacity, negative skin friction, and settlement”, User Manual, Bengt Fellenius Consultants, Inc., Ottawa, 1990.
Hannigan PJ, Rausche F, Likins GE, Robinson BR, Becker ML, Geotechnical Engineering Circular No. 12, Vol. I. “Design and construction of driven pile foundations”, Publication No. FHWA-NHI-16-009, U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration, 2016.
Hung LC, Kim SR, “CPT-based method for toe resistance of driven piles in sand”, Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Geotechnical Engineering, 2015, 168 (6), 498-513.
KGS., “Design criteria of structure foundations”, Korean Geotechnical Society, 2003.
Nevels JB, Snethen D, “Comparison of settlement predictions for single piles in sand based on penetration test results”, In Vertical and Horizontal Deformations of Foundations and Embankments, ASCE, 1994, 1028-1038.
Nejad FP, Jaksa MB, Kakhi M, McCabe BA, “Prediction of pile settlement using artificial neural networks based on standard penetration test data”, Computers and Geotechnics, 2009, 36 (7), 1125-1133.
Schmertmann JH, “Guidelines for cone penetration test: performance and design (No. FHWA-TS-78-209)”, United States. Federal Highway Administration, 1978.
Zhang G, Robertson PK, Brachman RWI, “Estimating liquefaction-induced lateral displacements using the standard penetration test or cone penetration test”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2004, 130 (8), 861-871.
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز
دوره 52.2، شماره 107 - شماره پیاپی 107
تابستان 1401
شهریور 1401
صفحه 163-178

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار