Сваи будут использованы в фундаменте моста через реку Уобаш возле кампуса Purdue на восточной стороне Sagamore Parkway в West Lafayette, Indiana.Стальные трубы длиной около 100 футов и диаметром 2 фута, называемые большими трубными сваями с открытым концом (LOEPP), образуют центральные опоры моста. По словам Родриго Сальгадо, профессора Чарльза Панкова в области гражданского строительства в Школе Лайлса Пердью, одним из преимуществ трубных свай является то, что их легче забивать в аллювиальный грунт русла реки, чем традиционные сваи с закрытым концом, которые будут использоваться для концевых опор. Гражданское строительство.
Он возглавляет исследования с профессором гражданского строительства Моникой Прецци, работая с докторантами Эшаном Ганджу и Фей Ханом. В проекте также участвуют инженеры INDOT через Совместную программу транспортных исследований в Purdue.
«Инженеры INDOT долгое время работали с Purdue над совместной разработкой и оценкой инновационных инженерных подходов», — сказал Дарси Баллок, профессор гражданского строительства и директор Совместной программы транспортных исследований. «Подобные полевые эксперименты — важный шаг в реализации инженерных инноваций».Исследователи построили специально разработанную испытательную сваю с двойными стенками, содержащую внутреннюю и внешнюю трубы, одна вставляющаяся в другую. Поскольку два сегмента соединены только сверху, они могут деформироваться независимо друг от друга, что позволяет точно и по отдельности измерять силы, действующие со стороны почвы на внутреннюю и внешнюю поверхности.
Видео на YouTube доступно по адресу https://youtu.be/IlWj13whIMQ.Большие сваи с открытым концом использовались в морских сооружениях, таких как ветряные турбины и нефтяные платформы, и INDOT изучает, как их чаще использовать для конструкций на суше. Поскольку сваи больше обычных свай, их требуется меньше, что потенциально снижает затраты на строительство мостов.
«Если пропускная способность достаточно высока, они могут предложить очень экономичный способ наведения мостов», — сказал Прецци.Однако мало что известно о том, как сваи ведут себя глубоко в земле.
Этот процесс, в зависимости от плотности и напряжений в грунте, а также от внутреннего диаметра сваи, может вызвать образование плотной пробки из грунта на дне сваи, изменяя ее поведение. Два типа датчиков, размещенных с шагом в один фут по длине сваи, предоставят данные для точного определения того, какая деформация создается во внутренних и внешних трубах двустенной сваи.
Данные будут учтены при окончательном проектировании фундаментов моста.Поскольку труба с открытым концом врезается в землю, почва вызывает различное сопротивление на внешней и внутренней стенках трубы.«Эти сваи с открытым концом получают свое сопротивление из-за сложного взаимодействия сваи с грунтовой пробкой, которая в нее входит», — сказал Сальгадо. «Мы узнаем, сколько грунта попадает в сваю и какое сопротивление вы развиваете по мере того, как заглушка становится более плотной.
Мы также узнаем, как заглушка влияет на реакцию сваи во время забивки, при динамических нагрузках и во время статической нагрузки, с помощью теста нагрузки, который будет выполнено. "Датчики размещаются как на внутренней, так и на внешней стенках испытательной сваи, что позволяет исследователям измерить, какая часть нагрузки передается на почву, когда свая забивается в землю, а также позже, во время испытаний на статическую нагрузку. В то же время исследователи изучат вторую тестовую стопку с закрытым концом, что позволит провести прямое сравнение. В отличие от свай с открытым концом, свая с закрытым концом имеет в основании заостренный башмак.«Что необычно и, возможно, уникально, так это то, что мы установим сваи большого диаметра с закрытым и открытым концом на одном участке, чтобы мы могли напрямую сравнивать их», — сказал Сальгадо.
Более 200 датчиков, используемых для измерения свай, будут подключены к системе сбора данных с помощью электрических кабелей длиной 24 000 футов.«Если нагрузки в разных местах неодинаковы, это потому, что некоторая нагрузка на этой длине была передана на почву, а это именно то, что вы хотите», — сказал Преззи. «Измеряя деформации в различных поперечных сечениях, вы можете определить, как нагрузка уменьшается вниз по свае по мере ее передачи на почву».
Перемещение пробки в трубу также будет измеряться с помощью калибра с приводом от шкива.«Это передовая инновация, которая стала возможной благодаря постоянным инвестициям в JTRP и совместной работе сотрудников INDOT и исследователей мирового уровня», — сказал Тимоти Дж. Уэллс, инженер и менеджер отдела исследований транспортных систем INDOT.
Проект предоставляет необычную возможность для докторантов.«У аспирантов очень редко есть возможность проводить качественные крупномасштабные исследования в этой области», — сказал Сальгадо.