Єврокод 7. Геотехнічне проектування. Частина 1. Загальні правила / Eurocode 7. Geotechnical design. Part 1. General rules

Розділ 7 Пальові фундаменти

7.1 Загальні положення

(1)Р Положення цього розділу застосовуються до паль-стійок, висячих паль, розтягуваних (висмикуваних) паль і паль горизонтально навантажених (з бічним навантаженням), які встановлюються забиванням, задавлюванням і загвинчуванням або бурінням з або без ин’єктування (бетонування).

(2) Положення цього розділу не слід застосовувати безпосередньо до проектування паль, які призначені для зменшення осідань, таких як деякі плитно пальові ростверки.

(3)Р При влаштування паль слід застосовувати наступні норми:

- EN 1536:1999 – для бурових паль;

- EN 12063:2000 – для шпунтових огороджень з паль;

- EN 12699:2000 – для забивних паль.

ПРИМІТКА EN 14199 Виробництво спеціальних геотехнічних робіт - Мікро-палі знаходяться в розробці.

7.2 Граничні стани

(1)Р Необхідно розглядати наступні граничні стани і необхідно складати відповідний перелік:

- втрата загальної нестійкості;

- недостатня несуча здатність пальового фундаменту;

- піднімання або недостатня міцність при розтягуванні пальового фундаменту;

- руйнування ґрунту, обумовлене бічним навантаженням пальового фундаменту;

- руйнування пальової конструкції при стискуванні, розтягуванні, вигині, подовжньому вигині і зрушенні;

- комбіноване руйнування ґрунту і пальового фундаменту;

- комбіноване руйнування ґрунту і конструкції;

- недопустиме (надмірне) осідання;

- недопустиме випинання;

- недопустиме бічне переміщення;

- недопустимі вібрації.

7.3 дії і проектні ситуації

7.3.1 Загальні положення

(1) При виборі проектних ситуацій слід розглядати дії, перераховані в 2.4.2(4).

(2) Навантаження паль може бути осьовим і/або бічним.

(3)Р Проектні ситуації повинні встановлюватися у відповідності з 2.2

(4) аналіз взаємодії між спорудою, пальовим фундаментом і ґрунтом може бути необхідний для доказу (підтвердження), що можливі граничні стани задоволенні.

7.3.2 Дії, обумовлені переміщенням ґрунту

7.3.2.1 Загальні положення

(1)Р Ґрунт зі встановленими в нім палями може бути схильний до переміщень, спричинених консолідацією, набряканням (спученням), сусідніх навантажень, повзучістю ґрунту, зсувами чи землетрусами. Вказане повинно враховуватись особливо, оскільки може впливати на палі, викликаючи негативне поверхневе тертя (негативне тертя по бічній поверхні), підйом, розтягування, бічне навантаження і переміщення.

(2) Для цих ситуацій проектні величини міцності і жорсткості зміщуваного ґрунту, як правило, повинні братись як верхні величини.

(3)Р Для проектування повинно бути прийнято одне з двох наступних наближень (підходів):

- переміщення ґрунту розглядається як дія. виконується аналіз взаємодії для визначення сил, переміщень і деформацій в палі;

- верхня межа сили, яку грант може передавати на палю, повинна вводитися як проектна дія. При оцінці цієї сили слід враховувати опір ґрунту і характер сили, представленої вагою або стискуванням зміщуваного ґрунту чи значимістю (величиною) порушуючих дій.

7.3.2.2 Негативне поверхневе тертя (негативне тертя по бічній поверхні)

(1)Р Якщо проектний граничний стан за втратою несучої здатності визначається розглядаючи силу негативного тертя, як дію, то її величина береться як максимальна, яке може створити осідання від негативного тертя ґрунту по відношенню до палі.

(2) При визначенні максимальних сил негативного тертя необхідно враховувати опір зрушенню на контакті ґрунту і ствола палі, а також осідання ґрунту під дією власної ваги і можливих поверхневих сил довкола палі.

(3) верхня межа негативного навантаження для групи паль може бути визначена з ваги пригрузки, що викликала осідання, і з врахуванням змін порового тиску, обумовлених водозниженням, консолідацією або забиванням паль.

(4) Якщо осідання ґрунту після установки палі невелике, економічне проектування можна отримати, розглядаючи осідання ґрунту як дію і виконуючи аналіз взаємодії.

(5)Р Проектна величина осідання ґрунту повинна встановлюватися з врахуванням об'ємної ваги і ущільнюваності (стискуваності) матеріалів у відповідності з 2.4.3.

(6) взаємодія визначається беручи до уваги переміщення палі відносно осідання навколишнього ґрунту, опір зрушенню ґрунту уздовж ствола палі, вагу ґрунту і очікувані поверхневі навантаження довкола кожної палі, які є причиною негативного тертя.

(7) Зазвичай, негативне тертя і короткочасне навантаження не враховуються разом в сполученнях навантажень.

7.3.2.3 підйом

(1)Р При розгляді ефекту підйому або направлених вгору навантажень, які можуть викликати уздовж ствола палі, переміщення ґрунту повинне розглядатися як дія.

ПРИМІТКА 1 Спучення (набрякання) або підняття ґрунту може статися унаслідок розвантаження, відкопування, промерзання або забиванням сусідніх паль. Також воно може бути пов'язане з підвищенням вологості ґрунту унаслідок видалення дерев, припиненням відкачування з водоносних горизонтів, заходами по запобіганню випаровування (при новому будівництві) і аваріями.

ПРИМІТКА 2 Спучення може статися під час будівництва до пригрузки паль спорудою і може спричиняти недопустиме піднімання або руйнування конструкції паль.

7.3.2.4 Поперечні навантаження

(1)Р необхідно враховувати поперечні дії, що створюються переміщеннями ґрунту довкола палі.

(2) Необхідно розглянути наступний ряд проектних ситуацій, які можуть привести до поперечних дій на палі:

- різні пригрузки аж до перегрузки з різних боків пальового фундаменту (наприклад, в або біля насипу);

- різні рівні відкопування з різних боків пальового фундаменту (наприклад, у або поряд з виїмкою);

- пальовий фундамент, розташований на зсувному укосі;

- похилі палі в просідаючому ґрунті;

- палі в сейсмонебезпечному регіоні .

(3) Як правило, поперечні дії на палі необхідно оцінювати, розглядаючи взаємодію паль, які приймаються як жорсткі або гнучкі балки, і зміщуваного ґрунтового масиву. Коли горизонтальна деформація шарів слабких ґрунтів значна і палі розставлені з широкими проміжками, бічні дії на палі залежать, головним чином, від опору зрушенню слабких ґрунтів.

7.4 Проектні методи і проектні положення

7.4.1 Проектні методи

(1)Р проектування повинне базуватись на одному з наступних підходів:

- результатах випробувань статичними навантаженнями, які, як було доведено визначеннями або іншими способами, співставлювані з іншими відповідними випадками;

- емпіричні або аналітичні методи визначень, прийнятність яких була доведена випробуваннями статичними навантаженнями в аналогічних ситуаціях;

- результати випробувань динамічними навантаженнями, прийнятність яких була доведена випробуваннями статичними навантаженнями в аналогічних ситуаціях;

- нагляд поведінки співставлюваного пальового фундаменту за умови, що в основі цього наближення лежать результати польових досліджень і випробувань ґрунтів.

(2) Проектні величини параметрів, використовуваних у визначеннях, повинні, в основному, бути у відповідності з розділом 3, але результати випробувань навантаженнями можуть бути також враховані при виборі величин параметрів.

(3) Випробування статичними навантаженнями можуть виконуватися на пробних палях, встановлених спеціально для цих цілей до завершення проектування, або на робочих палях, що формально є частиною фундаменту.

7.4.2 Проектні положення

(1)Р Необхідно брати до уваги поведінку окремих паль і груп паль та жорсткість і міцність об'єднуючої палі конструкції.

(2)Р При виборі методів визначення і величин параметрів і при використанні результатів випробувань навантаженнями слід враховувати тривалість дії і зміни навантажень у часі.

(3)Р Планування майбутньої укладки чи зняття покривного шару (побутового тиску) або потенційні зміни режиму ґрунтових вод повинні бути враховані і в визначенні і при інтерпретації результатів випробування навантаженням.

(4)Р При виборі типа паль, включаючи якість матеріалу палі і метод влаштування, необхідно брати до уваги наступне:

- стан ґрунту і ґрунтових вод на ділянці, включаючи наявність або можливість перешкод в ґрунті;

- напруження, що виникає в палях при їх влаштуванні;

- можливість збереження і контролю цілісності палі при її влаштуванні;

- вплив методу і етапів виробництва пальових робіт на встановлені раніше палі і на сусідні споруди і комунікації;

- допуски, в межах яких паля може бути надійно встановлена;

- шкідливий вплив хімічних речовин, наявних в ґрунті;

- можливість зв'язку між різними водними горизонтами;

- розстановка і транспортування паль;

- вплив пальових робіт на сусідні будівлі.

(5) При розгляді перерахованих вище аспектів необхідно вивчити наступні питання:

- відстань між палями в групах паль;

- переміщення або вібрації сусідніх споруд, викликані влаштуванням паль;

- тип використовуваного молота або вібратора;

- динамічна напруження в палі під час занурення;

- для таких типів бурових паль, де рідина (буровий розчин) використовують зсередини бурової свердловини, необхідно підтримувати тиск рідини на постійному рівні, щоб бурова свердловина не руйнувалась, і не допускати гідравлічного руйнування основи;

- зачистка основи і в деяких випадках ствола бурової свердловини, особливо під бентонітом, для видалення зайвих матеріалів;

- локальна нестійкість ствола при бетонуванні, що може викликати попадання ґрунту в ствол палі;

- попадання ґрунту або води в перетин буронабивної палі і можливі порушення складу бетонної суміші унаслідок просочування води через бетон;

- наявність довкола палі сухих шарів піску, які витягують воду з бетону;

- вплив сухих шарів піску довкола палі, які можуть витягувати воду з бетону;

- уповільнюючий вплив хімічних речовин в ґрунті;

- ущільнення ґрунту, обумовлене забиванням паль;

- порушення ґрунту, викликані бурінням ствола палі.

7.5 Випробування паль навантаженнями

7.5.1 Загальні положення

(1)Р Випробування паль навантаженнями повинні виконуватися в наступних ситуаціях :

- при використанні типа паль або методу їх влаштування, для яких співставлюваний (аналогічний) досвід відсутній;

- якщо палі не були випробувані в співставлюваних (подібних) ґрунтових умовах і при таких же навантаженнях;

- коли палі були піддані навантаженню, для якого теорія і досвід не забезпечують достовірних результатів для проектування. Методика випробування палі повинна забезпечувати навантаження, аналогічне передбачуваному навантаженню;

- коли спостереження в процесі влаштування показує поведінку палі, що значно відрізняється в гіршу сторону від поведінки, яка передбачалася за результатами польових досліджень або на підставі попереднього досвіду і коли додаткові дослідження не пояснюють причин такої відмінності.

(2) Випробування паль вантаженням можуть бути використані для:

- оцінки придатності методу будівництва;

- визначення реакції на навантаження репрезентативної палі і навколишнього ґрунту, як з точки зору осідання так і граничного навантаження;

- для оцінки стану всього пальового фундаменту.

(3) Коли випробування навантаженнями не можуть бути виконані через труднощі моделювання змін навантаження (наприклад, циклічне навантаження), проектні величини для властивостей матеріалу повинні застосовуватися з особливою обережністю.

(4)Р Якщо виконується одне випробування палі, то це нормально для ділянці, де передбачаються найбільш несприятливі ґрунтові умови. Якщо це не можливо, цей факт повинен враховуватися при оцінці характеристичної величини опору стискуванню ( несучої здатності).

(5)Р Коли випробування навантаженнями виконуються на двох або більше випробувальних палях, місце випробування повинно відповідати ділянці пальового фундаменту, а одна з випробувальних паль повинна розташовуватися там, де передбачаються найбільш несприятливі ґрунтові умови.

(6)Р Між влаштуванням випробувальної палі і початком випробування навантаженням має бути витримка за часом; це необхідно, щоб матеріал палі набрав відповідну міцність і порові тиски повернулися до початкових величин.

(7) В деяких випадках, необхідно фіксувати порові тиски, спричинені влаштуванням палі, і їх подальше розсіювання, щоб прийняти правильне рішення про початок випробування навантаженнями.

7.5.2 Випробування статичними навантаженням

7.5.2.1 методика навантаження

(1)Р Методика випробування палі навантаженням⁵, особливо число рівнів навантажень, тривалість цих кроків і прикладання циклів навантажень, були такими, щоб в результаті можна було зробити висновки про режим деформацій, повзучість, реакцію (розвантаження) пальового фундаменту з вимірювання на палі. Для пробних паль навантаження повинні бути такими, щоб в результаті можна було також отримати висновки про граничне навантаження при руйнуванні.

(2) прилади для визначення навантажень, напружень або деформацій і переміщень необхідно калібрувати перед випробуванням.

(3) Напрям випробувальних сил стискування або розтягування паль повинен співпадати з подовжньою віссю палі.

(4) Паля, випробувана навантаженням, для призначення проектного розтягування пальового фундаменту, повинна бути доведена до руйнування. екстраполяція графіка навантаження - переміщення для випробувань на розтягування не використовується.

7.5.2.2 Пробні палі

(1)Р Кількість пробних паль, необхідних для верифікації проекту, залежить від наступного:

- стану ґрунтів і їх мінливість на ділянці;

-геотехнічна категорія споруди, якщо призначена;

- попередні задокументовані дані про поведінку паль даного типа в подібних ґрунтових умовах;

- загальна кількість і тип паль, в проекті фундаменту.

(2)Р Ґрунтові умови на випробувальній ділянці повинні бути ретельно досліджені. Глибина буріння чи польових випробувань повинна бути достатньою для визначення типа ґрунту як довкола так і під п’яти м палі. Повинної бути досліджені всі шари, які значно впливають на поведінку палі.

(3)Р Метод, вживаний для установки пробних паль, повинен бути повністю задокументований у відповідності з 7.9.

7.5.2.3 Робочі палі (Палі під споруду)

(1)Р повинно бути вказано, що число випробувань навантаженнями робочих паль, слід вибирати на основі результатів протоколювання даних процесу влаштування.

(2)Р Випробувальне навантаження, прикладене до робочих паль, повинно бути у всякому разі рівне проектному навантаженню для фундаменту.

7.5.3 Випробування динамічними навантаженнями

(1) Випробування динамічними навантаженнями⁶ можуть служити для визначення опору стискуванню (несучої здатності при стискуванні) за умови адекватного місця досліджень і наявності відпрацьованої методики випробувань статичними навантаженнями паль такого ж типа, подібної довжини і поперечного перетину і в схожих ґрунтових умовах (дивись 7.6.2.4 – 7.6.2.6).

__________________________

⁵Дивись: ISSMFE Підкомісія польових і лабораторних випробувань, метод випробування паль осьовим навантаженням, рекомендований Метод. ASTM Журнал, червень 1985, стор.79-90

⁶ Дивись: ASTM Дослідження D 4945, Стандартне Випробування. метод випробування паль для високо деформованої динаміки.

(2)Р Якщо використовується більш ніж один тип динамічного випробування, результати різних типів динамічного випробування повинні завжди розглядатися у порівнянні один з одним.

(3) Випробування динамічними навантаженнями може також використовуватися як показник консистенції (щільності) паль і для виявлення слабких паль.

7.5.4 Звіт про випробування навантаженням

(1)Р повинно бути вказано, що звіт за фактом повинен бути складений для всіх випробувальних навантажень. Відповідно ці звіти повинні включати:

- опис ділянки;

- стан ґрунтів з посиланням на дослідження ґрунтів;

- тип паль;

- опис влаштування паль і будь яких проблем, відмічених під час робіт;

- опис навантаження і вимірювальної апаратури та систем реакції;

- документи калібрування (градуювання, тарування) для манометрів, домкратів і датчиків;

- протоколи влаштування пробних паль;

- звіти з фотографіями палі і випробувальної ділянки;

- результати випробувань в числовій формі;

- графіки переміщення-час для кожного прикладеного на навантаження, коли використовується методика навантаження кроками (ступенями);

- оцінку вимірів навантаження - переміщення;

- причини відхилень від вищевказаних необхідних вимог.

7.6 Палі з осьовим навантаженням

7.6.1 Загальні положення

7.6.1.1 проектування за граничним станом

(1)Р Проект повинен показати, що перевищення наступних граничних станів достатньо невірогідне:

- крайній (аварійний) граничний стан за втратою несучої здатності при руйнуванні, обумовленому розтягуванням і стискуванням окремої палі;

- крайній граничний стан за втратою несучої здатності при руйнуванні, обумовленому стискуванням або розтягуванням пальового фундаменту вцілому ;

- крайній граничний стан при руйнуванні (колапсі) або серйозному пошкодженні споруди, викликаний надмірним переміщенням або різницею переміщень пальового фундаменту;

- граничний стан за непридатністю до експлуатації пошкодженої споруди, викликаний переміщенням паль.

(2) як правило, у проекті повинен бути врахований запас міцності для випадку руйнування при стискуванні або розтягуванні, тобто стану, при якому пальовий фундамент значно переміщається вниз або вгору при нікчемно малому збільшенні або зменшенні опору (дивись 7.6.2 і 7.6.3).

(3) Для задавлюваних паль (що працюють на стискування), граничний стан за втратою несучої здатності часто буває важко визначити на підставі графіка навантаження–осідання, що має постійний нахил. В цьому випадку, як критерій "руйнування", слід приймати осідання голови палі рівне 10% діаметру її п’яти.

(4)Р Для паль, що піддаються великим осіданням, граничні стани за втратою несучої здатності можуть настати в над фундаментних конструкціях до того, як опір паль повністю мобілізується. В цих випадках у проекті слід давати обережну оцінку можливого діапазону осідань.

ПРИМІТКА Осідання паль розглядається в 7.6.4.

7.6.1.2 Загальна стійкість

(1)Р Руйнування унаслідок втрати загальної стійкості пальового фундаменту, що працює на стискування, повинно розглядатися у відповідності з розділом 11.

(2) Якщо можлива втрата стійкості, необхідно враховувати поверхні руйнування, що проходять під палями і пересікають їх.

(3)Р Перевірка руйнування унаслідок підйому ґрунтового масиву з палями повинна виконуватися у відповідності з 7.6.3.1(4) Р.

7.6.2 опір стискуванню ґрунту (несуча здатність)

7.6.2.1 Загальні положення

(1)Р Щоб довести, що пальовий фундамент може витримувати проектне навантаження з відповідним запасом проти компресійного руйнування, для всіх випадків крайнього гранично стану за навантаженням (втратою несучої здатності) і поєднання навантажень повинна бути задоволена наступна нерівність:

F_c;d ≤R_c;d

(2) В принципі, F_c;d,повинен включати власну вагу палі і, R_c;d,повинен включати тиск верхнього шару ґрунту на основу фундаменту. Проте цими двома членами можна зневажати, якщо вони приблизно погашаються. Їх не можна відміняти, якщо:

- негативне тертя суттєве ;

- ґрунт дуже пухкий;

- паля продовжується за поверхнею ґрунту

(3)Р Для паль у групах необхідно брати до уваги два механізми руйнування:

- руйнування за компресійним опором окремих паль;

- руйнування за компресійним опором паль і ґрунту, що міститься між ними, які працюють як блок.

проектний опір повинен братися як найменша величина, відповідна цим двом механізмам.

(4) Компресійний опір групи паль, що працюють як блок, несуча, можна визначати розглядаючи блок, як одиничну палю великого діаметру.

(5)Р Жорсткість і міцність конструкції, яка об'єднує палі куща, враховується при визначенні розрахункової величини здатності підстави, несуча.

(6) Якщо на палі обпирається жорстка споруда, можна використовувати перевагу конструкції до перерозподілу навантаження між палями. Граничний стан виникає лише, якщо одночасно руйнується досить велика кількість паль; тому немає необхідності розглядати руйнування лише однієї палі.

(7) якщо на палі обпирається гнучка споруда, то потрібно допустити, що настання граничного стану визначається компресійним опором найслабкішої палі.

(8) особливу увагу слід звернути на можливість руйнування крайніх паль під впливом похилих або ексцентричних навантажень від підтримуваної споруди .

(9)Р Якщо шар, в якому розташовуються палі, лежить над слабким ґрунтом, вплив слабкого шару на компресійний опір фундаменту повинен бути врахований.

(10)Р Опір зони ґрунту, розташованого вище і нижче за основи (п’яти ) палі, повинен бути врахований при визначенні опору основи палі.

ПРИМІТКА Ці зони можуть поширюватися на декілька діаметрів вище і нижче основи (п’яти ) палі. Будь які слабкі ґрунти в цій зоні, мають порівняно великий вплив на опір основи (п’яти ) палі.

(11) руйнування продавлюванням необхідно розглядати, якщо слабкий ґрунт поширюється на глибину менше чотирьох діаметрів основи (п’яти) палі нижче кінців паль.

(12)Р Коли діаметр п’яти палі більше діаметру її ствола, необхідно розглянути можливі несприятливі ефекти.

(13) Для забивних труб з відкритим нижнім кінцем або забивних секційних паль з отворами більше чим 500 мм в будь якому напрямі і без спеціального внутрішнього устрою для утворення пробки, опір п’яти повинен бути обмежений найменшим з:

- опором зрушенню між ґрунтовою пробкою і внутрішньою поверхнею палі;

- опором основи (п’яти ), розрахованим з врахуванням площі поперечного перетину п’яти .

7.6.2.2 Граничний компресійний опір (несуча здатність) з випробувань статичним навантаженням

(1)Р Методика проведення випробувань навантаженнями повинен бути у відповідності з 7.5 і повинен бути точно визначений в звіті з геотехнічного проектування .

(2)Р Пробні палі для попередніх випробувань, повинні виконуватися таким же способом, що і палі фундаменту, і повинні спиратися на такий же шар (ґрунту).

(3) Якщо діаметр пробної палі відрізняється від такого ж робочої палі, можливу різницю в поведінці паль різних діаметрів необхідно враховувати при оцінці компресійного опору (несучої здатності), який буде прийнято.

(4) У випадку дуже великого діаметру палі, часто недоцільно проводити випробування навантаженням випробувальної палі повного розміру. випробування навантаженням на палях меншого діаметру може виконуватись, враховуючи що:

- відношення діаметр випробувальної палі/ діаметр робочої палі не менше 0,5;

- випробувальні палі меншого діаметру виготовляються і встановлюються таким же способом, що і палі, використовувані для фундаменту;

- випробувальна паля оснащається приладами у такий спосіб, щоб опір п’яти і ствола можна було встановити окремо з вимірювань.

Цей підхід слід застосовувати з обережністю для забивних паль з відкритим кінцем унаслідок впливу діаметру на мобілізацію компресійного опору (несучої здатності) ґрунтової пробки в палі.

(5)Р у випадку пальового фундаменту, на який діють сили негативного тертя, опір палі при руйнуванні або переміщенні, що відповідає критерію для перевірки граничного стану за втратою несучої здатності, виведеному за результатами випробувань навантаженням, повинен бути скорегований. Поправка повинна досягатись відніманням виміряного або найбільш несприятливого позитивного опору по стволу у стискуваному шарі і в шарі вище, де негативне тертя розвивається, з навантажень, виміряних в голові палі.

(6) Під час випробування навантаженням палі, на яку діє негативне тертя, по всій довжині палі розвивається позитивне поверхневе тертя, і це повинно бути враховано у відповідності з 7.3.2.2(6). Максимальне випробувальне навантаження, прикладене до робочої палі, повинно бути більше ніж сума проектного зовнішнього навантаження плюс подвійна сила негативного тертя.

(7)Р коли визначається граничний характеристичний компресійний опір (несуча здатність), R_c,_k,, з величин, R_c;m, виміряних в одному або декількох випробуваннях палі навантаженнями, необхідно зробити поправку на змінність ґрунту і зміни від способу влаштування палі.

(8)Р Для споруджень, які не здатні передавати навантаження від "слабких" паль до "міцних" паль, як мінімум, наступне рівняння повинно бути задоволене:

де ξ₁ і ξ₂ коефіцієнти кореляції, що враховують кількість випробувальних паль і застосовуються до середнього (R_c;m)_mean і найменших (R_c;m)_min і (R_c;m)_, відповідно.

ПРИМІТКА Величини коефіцієнтів кореляції можуть міститися в національному додатку. рекомендовані величини надані в таблиці А.9.

(9) Для споруд, які мають достатню жорсткість і міцність, щоб передавати навантаження від "слабких" до "міцних" паль, величини ξ₁ і ξ₂ можна розділити на 1,1 за умови, що ξ₁ ніколи не буде менше 1,0.

(10)Р При інтерпретації випробувань палі навантаженням необхідно розрізняти системні і випадкові складові змін ґрунту.

(11)Р Необхідно контролювати дані по установці випробувальної(их) палі(ь) і враховувати будь-яке відхилення від нормальних умов виробництва робіт.

(12) Характеристичний компресійний опір (несуча здатність) ґрунту R_c;k, може бути виведений з характеристичних величин опору основи (п’яти) R_b;k, і бічного опору R_s;k, як це:

R_c;k = R_b;k + R_s;k

(13) Ці компоненти можуть бути виведені безпосередньо з результатів випробувань статичними навантаженнями або оцінені на основі результатів випробувань ґрунтів або випробувань динамічними навантаженнями.

(14)Р Проектний опір R_c;d, слід визначати з наступного:

R_c;d = R_c;k/γ_t

або:

R_c;d = R_b;_k/γ_b + R_s;k/γ_s

ПРИМІТКА Величини окремих коефіцієнтів можуть міститися в національному додатку. рекомендовані величини для постійних і тимчасових ситуацій надані в таблицях А.6, А7 і А8.

7.6.2.3 Граничний компресійний опір з результатів випробувань ґрунту

(1)Р Методи для оцінки компресійного опору (несучої здатності) пальового фундаменту з результатів випробувань ґрунту встановлюються з випробувань палі навантаженням і з співставлюваного досвіду, як показано в 1.5.2.2.

(2) можна ввести коефіцієнт моделі, як описано в 2.4.1(9), щоб переконатися, що утверджений компресійний опір достатньо безпечний.

(3)Р Проектна несуча здатність палі, R_c;d, повинна визначатись з:

R_c;d = R_b;d+ R_s;d

(4)P Для кожної палі R_b;d і R_s;d повинні отримуватись з:

R_b;d = R_b;k/γ_b і R_s;d= R_s;k/γ_s

ПРИМІТКА Величини окремих коефіцієнтів можуть бути надані в національному додатку. рекомендовані величини для постійних і тимчасових ситуацій надані в таблицях А.6, А.7 і А.8.

(5)Р Характеристичні величини R_b;k і R_s;k кожна повинні визначатися з:

де ξ₃і ξ₄ – коефіцієнти кореляції, які залежать від кількості випробуваних профілів n і застосовуються відповідно:

- до середніх величин (R_c;cal )_mean = (R_b;cal + R_s;cal)_mean = (R_b;cal)_mean + (R_s;cal)_mean

- і до мінімальних величин(R_c;cal )_min = (R_b;cal + R_s;cal)_min,

або методом, наданим в 7.6.2.3(8).

ПРИМІТКА Величини коефіцієнтів кореляції можуть міститися в національному додатку. рекомендовані величини надані в таблиці А.10.

(6)Р систематичні і випадкові компоненти змін у ґрунті повинні усвідомлюватись при інтерпретації випробувань ґрунтів і визначенні опорів.

(7) Для конструкцій, з жорсткістю і міцністю достатньою для передачі навантаження від "слабких" до "міцних" паль, коефіцієнти ξ₃і ξ₄ можуть бути розділені на 1,1 за умови, що ξ₃ ніколи не буде менше 1,0.

(8) Характеристичні величини можуть бути отримати визначенням:

і R_s;k = Σ A_{s; i}q_{s; i;k}

де q_b;k і q_s;i;k – характеристичні величини опору п’яти і бічного тертя в різних шарах, отримані з величин параметрів ґрунту.

ПРИМІТКА Якщо цю альтернативну схему застосовують, величини окремих коефіцієнтів γ_b і γ_s, рекомендовані в додатку А, мають необхідність бути скореговані коефіцієнтом моделі більше 1,0. Величина коефіцієнта моделі може бути надана в національному додатку.

(9)Р Якщо застосовують Проектний підхід 3, характеристичні величини параметрів ґрунту повинні визначатися відповідно до 2.4.5. окремі коефіцієнти повинні потім прикладатися до цих характеристичних величин для отримання проектних величин параметрів ґрунту, для визначення проектних величин опору (несучої здатності) палі.

(10) При оцінці достовірності моделі, основаної на результатах випробувань ґрунту, необхідно включати наступні пункти:

- тип ґрунту, включаючи градуювання, мінералогію, кутуватість, щільність, попереднє ущільнення, стискуваність і проникність;

- метод влаштування палі, включаючи метод буріння чи занурення;

- довжину, діаметр, матеріал і фору ствола і п’яти палі (наприклад, розширення основи);

- метод випробування ґрунту.

7.6.2.4 Граничний опір стискуванню з динамічних ударних випробувань

(1)Р Де динамічні ударні (удар молота) випробування палі [система виміру деформації і прискорення порівнюється з часом такту під час удару (див. 7.5.3(1))] застосовуються для визначення опору індивідуальної стискуваної палі, придатність (достовірність) результату повинна бути продемонстрована попереднім доказом прийнятливості характеристик випробуваннями статичним навантаженням палі такого ж типа, подібної довжини і перетину і в подібних ґрунтових умовах.

(2) Коли використовуються динамічні ударні випробування опір зануренню палі повинен вимірюватися безпосередньо на місці дослідження.

ПРИМІТКА Випробування навантаженням цього типу може також включати процес сигналу (зв’язку) відповідності виміру напруження підйому (хвилі) на графіку. сигнал відповідності дозволяє апроксимацію розвитку опору ствола і п’яти палі також добре, як моделювання його поведінки при навантаженні осідання.

(3)Р Енергія удару повинно бути досить високою, щоб дозволити належну інтерпретацію палі опору стискуванню при досить високому рівні деформації.

(4)Р Проектна величина опору стискуванню палі R_c;d повинна виводиться з формули:

R_c;d= R_c;k/γ_t

з

R_c;k = Min

де ξ₅ і ξ₆ – коефіцієнти кореляції, пов'язані з кількістю випробувань паль, n, і вживані для середньої (R_c;m)_mean і мінімальної (R_c;m)_min величини R_c;m відповідно

ПРИМІТКА Величини окремого коефіцієнта і коефіцієнтів кореляції можуть міститися в національному додатку. рекомендовані величини надані в таблиці А.11.

7.6.2.5 Граничний опір стискуванню (несуча здатність) визначений з формули забивання палі

(1)Р Формула забивання паль повинна застосовуватися тільки, якщо нашарування ґрунтів добре вивчені.

(2)Р Якщо формули забивання палі застосовується для оцінки граничного опору при стискування окремих паль у фундаменті, придатність формули повинна бути продемонстрована попереднім експериментальним доказом прийнятливості характеристик випробуваннями статичним навантаженням палі такого ж типа, подібної довжини і перетину і в подібних ґрунтових умовах.

(3)Р Для паль-стійок, забитих в незв'язний ґрунт, проектна величина опру стискуванню R_c;d, повинна визначатися за такою схемою, як у 7.6.2.4.

(4) Коли застосовується формули забивання палі для перевірки опору стискуванню палі, випробування по забиванню палі повинно бути виконане не менше чим на 5 палях на достатньо великій відстані одна від одної у зоні розташування для визначення кількості кінцевої серії ударів.

(5) точки занурення палі для кінцевої серій ударів необхідно реєструвати для кожної палі.

7.6.2.6 Граничний опір стисканню (несуча здатність) з аналізу поширення хвиль

(1)Р Аналіз поширення хвиль в палях повинен використовуватися тільки, коли нашарування ґрунтів визначене бурінням і польовими випробуваннями.

(2)Р Коли аналіз поширення хвиль використовується для оцінки опору окремих стискуваних паль, придатність аналізу повинна бути продемонстрована попереднім доказом прийнятливості характеристик випробуваннями статичним навантаженням палі такого ж типа, подібної довжини і перетину і в подібних ґрунтових умовах.

(3)Р Проектна величина опору стискуванню R_c;d виведена з результатів аналізу поширення хвиль в декількох репрезентативних палях, повинна оцінюватися за такою ж схемою, як у 7.6.2.4, використовуючи ξ-величини, основані на місцевому досвіді.

ПРИМІТКА Аналіз поширення хвиль базується на математичній моделі ґрунту, палі і забивного устаткування без виміру хвиль напруження на місці. Метод зазвичай застосовується при вивченні роботи пальового молота, динамічних параметрів ґрунту і напруження в палі у продовж забивання. Ним також, на основі моделей, можливо визначити потрібний (необхідний) опір забиванню (кількість ударів), який зазвичай зв'язаний з передбачуваним опором палі на стискування.

7.6.2.7 Повторне забивання

(1)Р в проекті повинна бути визначена кількість паль для повторного забивання. Якщо повторне забивання дає слабкіші результати, вони повинні використовуватися як базові для оцінки граничного опору стискуванню. Якщо повторне забивання дає вищі результати, вони можуть бути враховані.

(2) Повторне забивання, як правило, потрібне для мулистих ґрунтів, якщо місцевий досвід не доводить його недоцільність.

ПРИМІТКА Повторне забивання висячих паль в глинистих ґрунтах зазвичай веде до зменшення опору стискуванню.

7.6.3 Опір розтягуванню ґрунту

7.6.3.1 Загальні положення

(1)Р Проектування паль на розтягування повинно узгоджуватися з правилами проектування, наданими в 7.6.2, де доцільно. правила проектування, специфічні для фундаментів включаючих розтягнуті палі, наведені далі.

(2)Р для перевірки, що фундамент витримає проектне навантаження з адекватним запасом проти руйнування при розтягуванні, для всіх граничних станів за втратою несучої здатності за випадковими навантаженнями і комбінацією навантажень, повинна задовольнятися наступна нерівність:

F_t;d ≤ R_t;d

(3)Р Для розтягуваних паль два механізми руйнування повинні враховуватися:

- висмикування паль з ґрунтового масиву;

- гідравлічний підйом блоку ґрунту, що містить палі.

(4)Р Перевірка проти руйнування від гідравлічного підйому ґрунтового блоку, що містить палі (дивись рисунок 7.1), повинна виконуватися у відповідності з 2.4.7.4.

(5) Для окремих розтягнутих паль або групи розтягнутих паль, механізм руйнування може визначатись опором висмикуванню ґрунтового конусу, особливо для паль з розширеною п’ятою або заглиблених в скелю.

(6) При розгляді гідравлічного підйому маси грунтового блоку, що містить палі, опір зрушенню на бічних поверхнях блоку T_d може додаватися до сил опору, вказаних на рисунку 7.1.

(7) Звичайний вплив блоку є визначальний для проектного опору при розтягуванні, якщо відстань між палями буде рівною або менше кореня квадратного з добутку діаметру палі на величину заглиблення в основний міцний шар.

(8)Р Ефект групи, який може зменшити ефективне вертикальне напруження в ґрунті і, відповідно, величини бічного опору різних паль групи, повинно бути враховано в розрахунку при оцінці опору розтягуваннію групи паль.

(9)Р Слід враховувати значний несприятливий ефект на опір розтягуванню циклічних навантажень і змін напряму дії навантажень.

(10) співставлюваний досвід, оснований на випробуваннях паль навантаженням, необхідно застосовувати, щоб оцінити цей ефект.

1 поверхня землі

2 рівень грунтових вод

3 бічна поверхня "блоку", де розвивається опір T_d

Рисунок 7.1 – Приклади гідравлічного підйому (UPL) групи паль

7.6.3.2 Граничний опір розтягуванню (міцність), з випробувань палі навантаженням

(1)Р Випробування паль навантаженням для визначення граничного опору розтягуванню окремої палі R_t, повинні проводитись у відповідності з 7.5.1, 7.5.2 і 7.5.4 і з врахуванням 7.6.2.2.

(2)Р Проектний опір розтягуванню R_t;dслід вствновлювати з:

R_t;d = R_t;k/γ_s;t

ПРИМІТКА Величини окремих коефіцієнтів можуть міститися в національному додатку. рекомендовані величини для постійних і перемінних ситуацій надані в таблицях А.6, А.7 і А.8.

(3) Зазвичай, коли палі повинні працювати на розтягування, в технічних умовах слід вказати, що повинна випробуватись більш ніж одна паля. При великій кількості розтягуваних паль, не менше 2% повинно бути випробувано.

(4)Р Журнали (протоколи) установки випробувальної(их) палі(ь) необхідно перевіряти і будь-які відхилення від нормальних умов будівництва повинні бути враховані при інтерпретації результатів випробування палі навантаженням

(5)Р Характеристична величина опору розтягуванню палі повинна визначатись з :

R_t;k =

де ξ₁ і ξ₂ – коефіцієнти кореляції, пов'язані з кількістю випробувальних паль, n, які застосовуються відповідно для середньої (R_t;m)_mean

і мінімальної (R_t;m)_min величини виміряного опору розтягуванню.

ПРИМІТКА Величини коефіцієнтів кореляції можуть міститися в національному додатку. рекомендовані величини надані у таблиці А.9.

7.6.3.3 Граничний опір розтягуванню з результатів випробувань ґрунту

(1)Р Методи оцінки опору розтягуванню пальового фундаменту з результатів випробувань ґрунту повинні встановлюватися з випробувань паль навантаженнями і з співставлюваного досвіду будівництва, як вказано в 1.5.2.2.

(2) коефіцієнт моделі може бути введений, як вказано в 2.4.1(9), щоб переконатися, що опір розтягуванню прийнятий із запасом по безпеці.

(3)Р Проектна величина опору розтягуваннюγ палі R_t;d, повинна виводитися з:

R_t;d = R_t;k/ γ_s;t

де:

R_t;k = R_s;k

ПРИМІТКА Величини окремого коефіцієнта можуть міститися в національному додатку. рекомендовані величини для постійних і тимчасових ситуацій надані в таблицях А.6, А.7 і А.8.

(4)Р Характеристична величина R_t;k визначається з формули:

де ξ₃ і ξ₄ – це коефіцієнти кореляції, які залежать від кількості випробувальних профілів, n, і застосовуються відповідно до середньої (R_s;cal)_mean

і мінімальної (R_s;cal)_min величини R_s;cal або до методу, наданому у 7.6.3.3(6).

ПРИМІТКА Величини коефіцієнтів кореляції можуть міститися в національному додатку. рекомендовані значення надані в таблиці А.10.

(5)Р системні і випадкові компоненти зміни в ґрунті повинні бути усвідомлені в інтерпретації визначення опору розтягуванню.

(6) Характеристична величина опору розтягуванню може бути отримана визначенням:

R_t;k =

де q_s;i;k це характеристичні величини бічного тертя в різних шарах, отримані з величин властивостей ґрунту.

ПРИМІТКА якщо застосовують цю альтернативну схему, величина окремого коефіцієнта γ_s;t, рекомендованого в додатку А, має необхідність коректування коефіцієнтом моделі більше 1,0. Величина коефіцієнта моделі може міститися в національному додатку.

(7)Р Якщо застосовується проектний підхід 3, характеристичні величини параметрів ґрунту необхідно визначити відповідно до 2.4.5; окремі коефіцієнти повинні потім прикладатись до цих характеристичних величин для отримання проектних величин параметрів ґрунту і визначення проектних величин опору палі.

(8) Оцінка достименності моделі, базується на результатах випробувань ґрунту, повинна виконуватись у відповідності з 7.6.2.3(10).

7.6.4 Вертикальні переміщення пальових фундаментів (Граничний стан за придатністю до експлуатації підтримуваної споруди)

7.6.4.1 Загальні положення

(1)Р вертикальні переміщення при граничному стані за придатністю до експлуатації, необхідно виконувати і перевіряти на відповідність вимогам наданим у 2.4.8 і 2.4.9.

(2) Коли визначаються вертикальні переміщення пальового фундаменту необхідно враховувати погрішності (невизначеності), пов'язані з розрахунковою моделлю і визначенням відповідних властивостей ґрунту. При цьому не слід забувати, що в більшості випадків визначення можуть дати лише приблизну оцінку переміщень пальового фундаменту.

ПРИМІТКА Для паль, що спираються на ґрунти від середньої щільності до щільних, і для розтягнутих паль, вимоги безпеки для проектування за крайнім граничним станом (втратою несучої здатності), зазвичай, є достатніми, щоб не допустити граничного стану за придатності до експлуатації підтримуваної споруди.

7.6.4.2 Пальові фундаменти при стискуванні

(1)Р Настання граничного стану за придатністю до експлуатації підтримуваної споруди, обумовленого осіданнями паль, повинно бути перевірено беручи до уваги негативне тертя, де воно вірогідне.

ПРИМІТКА Коли п’ята палі розташовується в шарі середньої щільності або твердому шарі вище скельного або дуже жорсткого ґрунту, окремі коефіцієнти безпеки для крайнього граничного стану (за втратою несучої здатності), зазвичай, є достатніми для задоволення умов граничного стану за придатністю до експлуатації.

(2)Р Оцінка осідання повинна включати обидва осідання окремих паль і осідання обумовленого дією групи.

(3) Аналіз осідань повинен включати оцінку можливих нерівномірних осідань, що можуть траплятися.

(4) Коли немає доступних результатів випробування навантаженням, для аналізів взаємодії пальових фундаментів з будівлею характеристика навантаження - осідання окремих паль повинна основуватись на емпіричних гіпотезах з врахуванням запасу.

7.6.4.3 пальові фундаменти при розтягуванні

(1)Р Оцінка переміщень вгору повинна виконуватись у відповідності з принципами 7.6.4.2.

ПРИМІТКА Необхідно приділяти особливу увагу подовженню матеріалу паль.

(2)Р Коли дуже строгі вимоги пред'являються до граничного стану за непридатністю до експлуатації, перевірка переміщень вгору повинна проводиться окремо.

7.7 Палі з бічним (поперечним) навантаженням

7.7.1 Загальні положення

(1)Р Проектування паль під дією бічних навантажень повинно виконуватися з врахуванням проектних правил, наданих в 7.4 і 7.5, де необхідно. проектні правила специфічні для фундаментів, що включають палі з бічним навантаженням, приведені нижче.

(2)Р Щоб показати, що паля може витримати проектне бічне навантаження із запасом по безпеці до руйнування, повинно бути задоволена наступна нерівність для всіх випадків навантажень і поєднань навантажень в граничному стані за втратою несучої здатності:

F_tr;d≤ R_tr;d

(3) Необхідно розглядати один з наступних механізмів руйнування:

- для коротких паль, обертальний або поступальний рух як твердого тіла;

- для довгих тонких паль, руйнування палі при вигині у поєднанні з локальною пластичною деформацією і переміщенням ґрунту біля верху палі.

(4)Р Ефект групи повинен бути врахований, коли оцінюється опір паль з бічним навантаженням.

(5) Необхідно брати до уваги, що бічне навантаження, прикладене до групи паль, має результат у поєднанні зі стискуванням, розтягуванням і бічними силами в окремих палях.

7.7.2 Опір бічному навантаженню з випробувань палі навантаженням

(1)Р Випробування паль бічними навантаженнями повинні виконуватися у відповідності з 7.5.2.

(2) На відмінність до схеми випробування навантаженнями, описаній у 7.5, випробування на бічне навантаження паль не потрібно, як правило, продовжувати до стану руйнування. інтенсивність і рівень дії випробувального навантаження повинні моделювати проектне навантаження палі.

(3)Р Необхідно враховувати чинник змінності ґрунту, особливо на декількох верхніх метрах палі, коли визначається число паль для випробувань і коли визначається проектний бічний опір з результатів випробування навантаженням.

(4) Акти (звіти) по установці випробувальної (их) палі(ь) необхідно контролювати і будь-яке відхилення від нормальних умов будівництва повинно враховуватись при інтерпретації результатів випробування палі навантаженням. Для групи паль ефекти взаємодії і фіксації оголовка необхідно враховувати при визначенні бічного опору з результатів випробувань навантаженнями окремих випробувальних паль.

7.7.3 Опір бічному навантаженню з результатів випробування ґрунту і параметрів напружень палі

(1)Р Бічний опір палі або групи паль повинен визначатися з використанням подібності до ефектів дій в конструкціях, реакцій ґрунту і переміщень.

(2)Р Аналізи палі з бічним навантаженням повинні включати вірогідність руйнування конструкції палі в ґрунті у відповідності з 7.8.

(3) Визначення бічного опору довгої тонкої палі може виконуватися з використанням теорії балки, що навантажена на верхньому кінці і спирається на деформоване середовище, яке характеризується горизонтальним модулем реакції.

(4)Р Міра свободи обертання паль на контакті з конструкцією повинна братись до уваги при оцінці опору фундаменту бічному навантаженню.

7.7.4 Бічне переміщення

(1)Р Оцінка бічного переміщення пальового фундаменту повинна враховувати:

- жорсткість ґрунту і її зміна залежно від рівня напруження;

- жорсткість окремої палі при вигині;

- момент затискання паль на з'єднанні з конструкцією;

- груповий ефект;

- ефект зміни напряму дії навантаження або циклічного навантаження.

(2) Головний аналіз переміщення пальового фундаменту повинен базуватись на передбачуваній мірі кінематичної свободи руху.

7.8 Проект конструкції (конструювання) паль

(1)Р Палі повинні перевірятися на руйнування конструкції у відповідності з 2.4.6.4.

(2)Р Конструкція паль повинна проектуватися з врахуванням всіх ситуацій, в яких палі будуть експлуатуватись. Це включає:

- умови їх використання, наприклад, впливи корозії;

- умови їх установки, наприклад, несприятливі ґрунтові умови, такі як валуни, скельні поверхні, що залягають під великим кутом;

- інші чинники, що впливають на заглиблюваність, включаючи якість стиків;

- для збірних паль - умови їх транспортування на місці і влаштування.

(3)Р При проектуванні конструкції слід брати до уваги конструктивні допуски для прийнятого типу палі, складові дії і стан фундаменту.

(4)Р Тонкі палі, що проходять через воду або товсті відкладення дуже слабкого ґрунту, повинні бути перевірені на подовжній вигин.

(5) Як правило, перевірка на подовжній вигин не потрібна, якщо палі розташовані в ґрунтах з представленою міцністю на недренований зсув c_u, що перевищує 10 кПа.

7.9 Контроль виробництва робіт

(1)Р План установки палі повинен бути основою для пальових робіт.

(2) План повинен надавати наступну проектну інформацію:

- тип палі;

- розміщення і нахил кожної палі, включаючи допуски по її положенню;

- поперечний перетин палі;

- для набивних паль дані про армування;

- довжина палі;

- число палі;

- необхідна несуча здатність палі;

- відмітка п’яти палі (відносно репера у межах або поряд місця влаштування) або необхідний опір зануренню;

послідовність влаштування;

- відомі перешкоди;

- будь-які інші завади пальовій діяльності.

(3)Р Це повинно бути вказано, що влаштування всіх паль передбачає моніторинг і актування влаштування паль.

(4) Акт для кожної палі повинен включати аспекти будівництва, вказані у стандартах на виробництво робіт EN 1536:1999, EN 12063:1999, EN 12699:2000, такі як наступні:

- число палі;

- устаткування для влаштування;

- перетин і довжина палі;

- дата і час влаштування (включаючи перерви в процесі влаштування);

- склад бетону, об'єм використаного бетону і метод бетонування палі на місці влаштування;

- об'ємна вага, рН, в'язкість по Маршу і вміст дрібних часток в бентонітовому розчині (в разі вживання);

- для буроін'єкційних паль і інших ін'єкційних паль, величини і тиск нагнітання розчину або бетону, зовнішній і внутрішній діаметр, крок різьблення і заглиблення на кожен зворот;

- для паль заміщення (витіснення), величини вимірювання опору забиванню, такі як вага і висота падіння або потужність молота, частота забивання і число ударів на останніх 0,25 м занурення;

- потужність вібраторів (при вживанні);

- момент крутіння двигуна бурового агрегату (при вживанні);

- для бурових паль, шари, пройдені при бурінні, і стан основи, якщо технічний стан (виконання) п’яти палі є небезпечним;

- перешкоди, зустрінуті при установці паль;

- відхилення положення і напряму і виконавчої позначки.

ПРИМІТКА EN 14199 на виконання мікро паль - у підготовці.

(5) Акти повинні зберігатися щонайменший період п'ять років після закінчення робіт. Будівельна документація повинна складатися після установки паль і зберігатися з виконавчою документацією. (6)Р Якщо спостереження на місці чи перевірка звітів, виявили невизначеності відносно якості влаштування паль, необхідно провести додаткове обстеження з метою встановлення їх стану і ремонтні заходи, якщо необхідно. Ці обстеження повинне включати або випробування палі статичним навантаженням, або перевірку цілісності, установку нової палі, або у випадку зміщення палі, повторне забивання палі у поєднанні з випробуваннями ґрунту поряд з сумнівною палею.

(7) Р випробування слід проводити для перевірки цілісності паль, для яких якість чутлива до схеми влаштування, якщо схема не може контролюватися у надійний спосіб.

(8) Динамічні випробування цілісності при невеликих деформаціях можуть застосовуватися для загальної оцінки паль, які, можливо, мають серйозні дефекти чи установка яких може викликати різке зниження міцності ґрунту на протязі будівництва. дефекти, такі як погана якість бетону або недостатній захисний шар арматури, які можуть впливати на довготривалість палі, не завжди можуть бути виявлені при динамічних випробуваннях, і інші випробування, такі як ультразвукові, вібраційні або вибурювання, можуть бути необхідні в процесі нагляду.

Section 7 Pile foundations

7.1 General

(1)P The provisions of this Section apply to end-bearing piles, friction piles, tension piles and transversely loaded piles installed by driving, by jacking, and by screwing or boring with or without grouting.

(2) The provisions of this Section should not be applied directly to the design of piles that are intended as settlement reducers, such as in some piled raft foundations.

(3)P The following standards shall apply to the execution of piles:

— EN 1536:1999, for bored piles

— EN 12063:2000, for sheet pile walls,

— EN 12699:2000, for displacement piles.

NOTE EN 14199 Execution of special geotechnical works - Micro-piles is in preparation.

7.2 Limit states

(1)P The following limit states shall be considered and an appropriate list shall be compiled:

— loss of overall stability;

— bearing resistance failure of the pile foundation;

— uplift or insufficient tensile resistance of the pile foundation;

— failure in the ground due to transverse loading of the pile foundation;

— structural failure of the pile in compression, tension, bending, buckling or shear;

— combined failure in the ground and in the pile foundation;

— combined failure in the ground and in the structure;

— excessive settlement;

— excessive heave;

— excessive lateral movement;

— unacceptable vibrations.

7.3 Actions and design situations

7.3.1 General

(1) The actions listed in 2.4.2(4) should be considered when selecting the design situations.

(2) Piles can be loaded axially and/or transversely.

(3)P Design situations shall be derived in accordance with 2.2.

(4) An analysis of the interaction between structure, pile foundation and ground can be necessary to prove that the limit state requirements are met.

7.3.2 Actions due to ground displacement

7.3.2.1 General

(1)P Ground in which piles are located may be subject to displacement caused by consolidation, swelling, adjacent loads, creeping soil, landslides or earthquakes. Consideration shall be given to these phenomena as they can affect the piles by causing downdrag (negative skin friction), heave, stretching, transverse loading and displacement.

(2) For these situations, the design values of the strength and stiffness of the moving ground should usually be upper values.

(3)P One of the two following approaches shall be adopted for design:

— the ground displacement is treated as an action. An interaction analysis is then carried out to determine the forces, displacements and strains in the pile;

— an upper bound to the force, which the ground could transmit to the pile shall be introduced as the design action. Evaluation of this force shall take account of the strength of the soil and the source of the load, represented by the weight or compression of the moving soil or the magnitude of disturbing actions.

7.3.2.2 Downdrag (negative skin friction)

(1)P If ultimate limit state design calculations are carried out with the downdrag load as an action, its value shall be the maximum, which could be generated by the downward movement of the ground relative to the pile.

(2) Calculation of maximum downdrag loads should take account of the shear resistance at the interface between the soil and the pile shaft and downward movement of the ground due to self-weight compression and any surface load around the pile.

(3) An upper bound to the downdrag load on a group of piles may be calculated from the weight of the surcharge causing the movement and taking into account any changes in groundwater pressure due to ground-water lowering, consolidation or pile driving.

(4) Where settlement of the ground after pile installation is expected to be small, an economic design may be obtained by treating the settlement of the ground as the action and carrying out an interaction analysis.

(5)P The design value of the settlement of the ground shall be derived taking account of material weight densities and compressibility in accordance with 2.4.3.

(6) Interaction calculations should take account of the displacement of the pile relative to the surrounding moving ground, the shear resistance of the soil along the shaft of the pile, the weight of the soil and the expected surface loads around each pile, which are the cause of the downdrag.

(7) Normally, downdrag and transient loading need not be considered simultaneously in load combinations.

7.3.2.3 Heave

(1)P In considering the effect of heave, or upward loads, which may be generated along the pile shaft, the movement of the ground shall generally be treated as an action.

NOTE 1 Expansion or heave of the ground can result from unloading, excavation, frost action or driving of adjacent piles. It can also be due to an increase of the ground-water content resulting from the removal of trees, cessation of abstraction from aquifers, prevention (by new construction) of evaporation and from accidents.

NOTE 2 Heave may take place during construction, before piles are loaded by the structure, and may cause unacceptable uplift or structural failure of the piles.

7.3.2.4 Transverse loading

(1)P Consideration shall be given to transverse actions originating from ground movements around a pile.

(2) Consideration should be given to the following list of design situations, which may result in transverse actions on a pile:

— different amounts of surcharge on either side of a pile foundation (e.g. in or near an embankment);

— different levels of excavation on either side of a pile foundation (e.g. in or near a cutting);

— a pile foundation constructed in a creeping slope;

— inclined piles in settling ground;

— piles in a seismic region.

(3) Transverse loading should normally be evaluated by considering the interaction between the piles, treated as stiff or flexible beams, and the moving soil mass. When the horizontal deformation of weak soil layers is large and the piles are widely spaced, the resulting transverse loading of the piles depends mainly on the shear strength of the weak soil layers.

7.4 Design methods and design considerations

7.4.1 Design methods

(1)P The design shall be based on one of the following approaches:

— the results of static load tests, which have been demonstrated, by means of calculations or otherwise, to be consistent with other relevant experience;

— empirical or analytical calculation methods whose validity has been demonstrated by static load tests in comparable situations;

— the results of dynamic load tests whose validity has been demonstrated by static load tests in comparable situations;

— the observed performance of a comparable pile foundation, provided that this approach is supported by the results of site investigation and ground testing.

(2) Design values for parameters used in the calculations should be in general accordance with Section 3, but the results of load tests may also be taken into account in selecting parameter values.

(3) Static load tests may be carried out on trial piles, installed for test purposes only, before the design is finalised, or on working piles, which form part of the foundation.

7.4.2 Design considerations

(1)P The behaviour of individual piles and pile groups and the stiffness and strength of the structure connecting the piles shall be considered.

(2)P In selecting calculation methods and parameter values and in using load test results, the duration and variation in time of the loading shall be considered.

(3)P Planned future placement or removal of overburden or potential changes in the groundwater regime shall be considered, both in calculations and in the interpretation of load test results.

(4)P The choice of type of pile, including the quality of the pile material and the method of installation, shall take into account:

— the ground and ground-water conditions on the site, including the presence or possibility of obstructions in the ground;

— the stresses generated in the pile during installation;

— the possibility of preserving and checking the integrity of the pile being installed;

— the effect of the method and sequence of pile installation on piles, which have already been installed and on adjacent structures or services;

— the tolerances within, which the pile can be installed reliably;

— the deleterious effects of chemicals in the ground;

— the possibility of connecting different ground-water regimes;

— the handling and transportation of piles;

— the effects of pile construction on neighbouring buildings.

(5) In considering the aspects listed above, the following items should receive attention:

— the spacing of the piles in pile groups;

— displacement or vibration of adjacent structures due to pile installation;

— the type of hammer or vibrator used;

— the dynamic stresses in the pile during driving;

— for those types of bored pile where a fluid is used inside the borehole, the need to keep the pressure of the fluid at a level to ensure that the borehole will not collapse and that hydraulic failure of the base will not occur;

— cleaning of the base and sometimes the shaft of the borehole, especially under bentonite, to remove remoulded materials;

— local instability of a shaft during concreting, which may cause a soil inclusion within the pile;

— ingress of soil or water into the section of a cast-in-situ pile and possible disturbance of wet concrete by the flow of water through it;

— the effect of unsaturated sand layers around a pile extracting water from the concrete;

— the retarding influence of chemicals in the soil;

— soil compaction due to the driving of displacement piles;

— soil disturbance due to the boring of a pile shaft.

7.5 Pile load tests

7.5.1 General

(1)P Pile load tests shall be carried out in the following situations:

— when using a type of pile or installation method for which there is no comparable experience;

— when the piles have not been tested under comparable soil and loading conditions;

— when the piles will be subject to loading for which theory and experience do not provide sufficient confidence in the design. The pile testing procedure shall then provide loading similar to the anticipated loading;

— when observations during the process of installation indicate pile behaviour that deviates strongly and unfavourably from the behaviour anticipated on the basis of the site investigation or experience, and when additional ground investigations do not clarify the reasons for this deviation.

(2) Pile load tests may be used to:

— assess the suitability of the construction method;

— determine the response of a representative pile and the surrounding ground to load, both in terms of settlement and limit load;

— to allow judgement of the overall pile foundation.

(3) Where load tests are not practical due to difficulties in modelling the variation in the load (e.g. cyclic loading) very cautious design values for the material properties should be used.

(4)P If one pile load test is carried out, it shall normally be located where the most adverse ground conditions are believed to occur. If this is not possible, an allowance shall be made when deriving the characteristic value of the compressive resistance.

(5)P If load tests are carried out on two or more test piles, the test locations shall be representative of the site of the pile foundation and one of the test piles shall be located where the most adverse ground conditions are believed to occur.

(6)P Between the installation of the test pile and the beginning of the load test, adequate time shall be allowed to ensure that the required strength of the pile material is achieved and the pore-water pressures have regained their initial values.

(7) In some cases it can be necessary to record the pore-water pressures caused by pile installation and their subsequent dissipation in order to take a proper decision regarding the start of the load test.

7.5.2 Static load tests

7.5.2.1 Loading procedure

(1)P The pile load test procedure⁵, particularly with respect to the number of loading steps, the duration of these steps and the application of load cycles, shall be such that conclusions can be drawn about the deformation behaviour, creep and rebound of a piled foundation from the measurements on the pile. For trial piles, the loading shall be such that conclusions can also be drawn about the ultimate failure load.

(2) Devices for the determination of loads, stresses or strains and displacements should be calibrated prior to the test.

(3) The direction of the test load applied to compression or tensile piles should coincide with the longitudinal axis of the pile.

(4) Pile load tests for the purpose of designing a tensile pile foundation should be carried out to failure. Extrapolation of the load-displacement graph for tension tests should not be used.

7.5.2.2 Trial piles

(1)P The number of trial piles required to verify the design shall depend on the following:

— the ground conditions and their variability across the site;

— the Geotechnical Category of the structure, if appropriate;

— previous documented evidence of the performance of the same type of pile in similar ground conditions;

— the total number and types of pile in the foundation design.

(2)P The ground conditions at the test site shall be investigated thoroughly. The depth of borings or field tests shall be sufficient to ascertain the nature of the ground both around and beneath the pile tip. All strata likely to contribute significantly to pile behaviour shall be investigated.

(3)P The method used for the installation of the trial piles shall be fully documented in accordance with 7.9.

7.5.2.3 Working piles

(1)P It shall be specified that the number of working pile load tests shall be selected on the basis of the recorded findings during installation.

(2)P The test load applied to working piles shall be at least equal to the design load for the foundation.

7.5.3 Dynamic load tests

(1) Dynamic load tests⁶ may be used to estimate the compressive resistance provided an adequate site investigation has been carried out and the method has been calibrated against static load tests on the same type of pile, of similar length and cross-section, and in comparable soil conditions, (see 7.6.2.4 to 7.6.2.6).

__________________________

⁵ See: ISSMFE Subcommittee on Field and Laboratory Testing, Axial Pile Loading Test, Suggested Method. ASTM Journal, June 1985, pp. 79-90.

⁶ See: ASTM Designation D 4945, Standard Test Method for High-Strain Dynamic Testing of Piles.

(2)P If more than one type of dynamic test is used, the results of different types of dynamic test shall always be considered in relation to each other.

(3) Dynamic load tests may also be used as an indicator of the consistency of the piles and to detect weak piles.

7.5.4 Load test report

(1)P It shall be specified that a factual report shall be written for all load tests. Where appropriate, this report shall include:

— a description of the site;

— the ground conditions with reference to ground investigations;

— the pile type;

— description of the pile installation and of any problems encountered during the works;

— a description of the loading and measuring apparatus and the reaction system;

— calibration documents for the load cells, the jacks and the gauges;

— the installation records of the test piles;

— photographic records of the pile and the test site;

— test results in numerical form;

— time-displacement plots for each applied load when a step loading procedure is used;

— the measured load-displacement behaviour;

— reasons for any departures from the above requirements .

7.6 Axially loaded piles

7.6.1 General

7.6.1.1 Limit state design

(1)P The design shall demonstrate that exceeding the following limit states is sufficiently improbable:

— ultimate limit states of compressive or tensile resistance failure of a single pile;

— ultimate limit states of compressive or tensile resistance failure of the pile foundation as a whole;

— ultimate limit states of collapse or severe damage to a supported structure caused by excessive displacement or differential displacements of the pile foundation;

— serviceability limit states in the supported structure caused by displacement of the piles.

(2) Normally the design should consider the margin of safety with respect to compressive or tensile resistance failure, which is the state in which the pile foundation displaces significantly downwards or upwards with negligible increase or decrease of resistance (see 7.6.2 and 7.6.3).

(3) For piles in compression it is often difficult to define an ultimate limit state from a load settlement plot showing a continuous curvature. In these cases, settlement of the pile top equal to 10% of the pile base diameter should be adopted as the "failure" criterion.

(4)P For piles that undergo significant settlements, ultimate limit states may occur in supported structures before the resistance of the piles is fully mobilised. In these cases a cautious estimate of the possible range of the settlements shall be adopted in design.

NOTE Settlement of piles is considered in 7.6.4

7.6.1.2 Overall stability

(1)P Failure due to loss of overall stability of foundations involving piles in compression shall be considered in accordance with Section 11.

(2) Where there is a possibility of instability, failure surfaces both passing below the piles and intersecting the piles should be considered.

(3)P Failure due to uplift of a block of soil containing piles shall be checked in accordance with 7.6.3.1(4)P.

7.6.2 Compressive ground resistance

7.6.2.1 General

(1)P To demonstrate that the pile foundation will support the design load with adequate safety against compressive failure, the following inequality shall be satisfied for all ultimate limit state load cases and load combinations:

(7.1)

(2) In principle F_c;d should include the weight of the pile itself and R_c;dshould include the overburden pressure of the soil at the foundation base. However these two items may be disregarded if they cancel approximately. They need not cancel if:

— downdrag is significant;

— the soil is very light,

— the pile extends above the surface of the ground.

(3)P For piles in groups, two failure mechanisms shall be taken into account:

— compressive resistance failure of the piles individually;

— compressive resistance failure of the piles and the soil contained between them acting as a block.

The design resistance shall be taken as the lower value caused by these two mechanisms.

(4) The compressive resistance of the pile group acting as a block may be calculated by treating the block as a single pile of large diameter.

(5)P The stiffness and strength of the structure connecting the piles in the group shall be considered when deriving the design resistance of the foundation.

(6) If the piles support a stiff structure, advantage may be taken of the ability of the structure to redistribute load between the piles. A limit state will occur only if a significant number of piles fail together; therefore a failure mode involving only one pile need not be considered.

(7) If the piles support a flexible structure, it should be assumed that the compressive resistance of the weakest pile governs the occurrence of a limit state.

(8) Special attention should be given to possible failure of edge piles caused by inclined or eccentric loads from the supported structure.

(9)P If the layer in which the piles bear overlies a layer of weak soil, the effect of the weak layer on the compressive resistance of the foundation shall be considered.

(10)P The strength of a zone of ground above and below the pile base shall be taken into account when calculating the pile base resistance.

NOTE This zone may extend several diameters above and below the pile base. Any weak ground in

this zone has a relatively large influence on the base resistance.

(11) Punching failure should be considered if weak ground is present at a depth of less than 4 times the base diameter below the base of the pile.

(12)P Where the pile base diameter exceeds the shaft diameter, the possible adverse effect shall be considered.

(13) For open-ended driven tube or box-section piles with openings of more than 500 mm in any direction, and without special devices inside the pile to induce plugging, the base resistance should be limited to the smaller of:

— the shearing resistance between the soil plug and the inside face of the pile;

— the base resistance derived using the cross-sectional area of the base.

7.6.2.2 Ultimate compressive resistance from static load tests

(1)P The manner in which load tests are carried out shall be in accordance with 7.5 and shall be specified in the Geotechnical Design Report.

(2)P Trial piles to be tested in advance shall be installed in the same manner as the piles that will form the foundation and shall be founded in the same stratum.

(3) If the diameter of the trial pile differs from that of the working piles, the possible difference in performance of piles of different diameters should be considered in assessing the compressive resistance to be adopted.

(4) In the case of a very large diameter pile, it is often impractical to carry out a load test on a full size trial pile. Load tests on smaller diameter trial piles may be considered provided that:

— the ratio of the trial pile diameter/working pile diameter is not less than 0,5;

— the smaller diameter trial pile is fabricated and installed in the same way as the piles used for the foundation;

— the trial pile is instrumented in such a manner that the base and shaft resistance can be derived separately from the measurements.

This approach should be used with caution for open-ended driven piles because of the influence of the diameter on the mobilisation of the compressive resistance of a soil plug in the pile.

(5)P In the case of a pile foundation subjected to downdrag, the pile resistance at failure, or at a displacement that equals the criterion for the verification of the ultimate limit state determined from the load test results, shall be corrected. The correction shall be achieved by subtracting the measured, or the most unfavourable, positive shaft resistance in the compressible stratum and in the strata above, where negative skin friction develops, from the loads measured at the pile head.

(6) During the load test of a pile subject to downdrag, positive shaft friction will develop along

the total length of the pile and should be considered in accordance with 7.3.2.2(6). The maximum test load applied to the working pile should be in excess of the sum of the design external load plus twice the downdrag force.

(7)P When deriving the ultimate characteristic сompressive resistance R_c,_k from values R_c;m measured in one or several pile load tests, an allowance shall be made for the variability of the ground and the variability of the effect of pile installation.

(8)P For structures, which do not exhibit capacity to transfer loads from "weak" piles to "strong" piles, as a minimum, the following equation shall be satisfied:

(7.2)

where ξ₁ and ξ₂ are correlation factors related to the number of piles tested and are applied to the mean (R_c;m)_mean and the lowest (R_c;m)_min of R_c;m respectively.

NOTE The values of the correlation factors may be set by the National annex. The recommended values are given in Table A.9.

(9) For structures having sufficient stiffness and strength to transfer loads from "weak" to "strong" piles, the values of ξ₁ and ξ₂ may be divided by 1,1, provided that ξ₁ is never less than 1,0.

(10)P The systematic and random components of the variations in the ground shall be recognised in the interpretation of pile load tests.

(11)P The records of the installation of the test pile(s) shall be checked and any deviation from the normal execution conditions shall be accounted for.

(12) The characteristic compressive resistance of the ground, R_c;k, may be derived from the characteristic values of the base resistance, R_b;k, and of the shaft resistance, R_s;k, such that:

(7.3)

(13) These components may be derived directly from static load test results, or estimated on the basis of ground test results or dynamic load tests.

(14)P The design resistance, R_c;d, shall be derived from either:

(7.4)

or

(7.5)

NOTE The values of the partial factors may be set by the National annex. The recommended values for persistent and transient situations are given in Tables A.6, A.7 and A.8

7.6.2.3 Ultimate compressive resistance from ground test results

(1)P Methods for assessing the compressive resistance of a pile foundation from ground test results shall have been established from pile load tests and from comparable experience as defined in 1.5.2.2.

(2) A model factor may be introduced as described in 2.4.1(9) to ensure that the predicted compressive resistance is sufficiently safe.

(3)P The design compressive resistance of a pile, R_c;d, shall be derived from:

(7.6)

(4)P For each pile, R_b;dand R_s;d shall be obtained from:

(7.7)

NOTE The values of the partial factors may be set by the National annex. The recommended values for persistent and transient situations are given in Tables A.6, A.7 and A.8.

(5)P The characteristic values R_b;k and R_s;k shall either be determined by:

(7.8)

where ξ₃ and ξ₄ are correlation factors that depend on the number of profiles of tests, n, and are applied respectively:

• to the mean values (R_c;cal )_mean = (R_b;cal + R_s;cal)_mean = (R_b;cal)_mean + (R_s;cal)_mean

• and to the lowest values (R_c;cal )_min = (R_b;cal + R_s;cal)_min,

or by the method given in 7.6.2.3(8).

NOTE The values of the correlation factors may be set by the National annex. The recommended values are given in Table A.10.

(6)P The systematic and random components of the variation in the ground shall be recognised in the interpretation of the ground tests and calculated resistances.

(7) For structures with sufficient stiffness and strength to transfer loads from “weak” to “strong” piles, the factors ξ₃ and ξ₄ may be divided by 1,1, provided that ξ₃ is never less than 1,0.

(8) The characteristic values may be obtained by calculating:

(7.9)

where q_b;kand q_s;i;k are characteristic values of base resistance and shaft friction in the various strata, obtained from values of ground parameters.

NOTE If this alternative procedure is applied, the values of the partial factors γ_b and γ_s recommended in Annex A may need to be corrected by a model factor larger than 1,0. The value of the model factor may be set by the National annex.

(9)P If Design Approach 3 is used, the characteristic values of ground parameters shall be determined according to 2.4.5. Partial factors shall then be applied to these characteristic values to obtain design values of the ground parameters for calculating the design values of the pile resistance.

(10) In assessing the validity of a model based on ground test results, the following items should be considered:

— soil type, including grading, mineralogy, angularity, density, pre-consolidation, compressibility and permeability;

— method of installation of the pile, including method of boring or driving;

— length, diameter, material and shape of the shaft and of the base of the pile (e.g. enlarged base);

— method of ground testing.

7.6.2.4 Ultimate compressive resistance from dynamic impact tests

(1)P Where a dynamic impact (hammer blow) pile test [measurement of strain and acceleration versus time during the impact event (see 7.5.3(1))] is used to assess the resistance of individual compression piles, the validity of the result shall have been demonstrated by previous evidence of acceptable performance in static load tests on the same pile type of similar length and cross-section and in similar ground conditions.

(2) When using a dynamic impact load test, the driving resistance of the pile should be measured directly on the site in question.

NOTE A load test of this type can also include a process of signal matching to measured stress wave figures. Signal matching enables an approximate evaluation of shaft and base resistance of the pile as well as a simulation of its load-settlement behaviour.

(3)P The impact energy shall be high enough to allow for an appropriate interpretation of the pile capacity at a correspondingly high enough strain level.

(4)P The design value of the compressive resistance of the pile, R_c;d shall be derived from:

(7.10)

with

(7.11)

where ξ₅ and ξ₆ are correlation factors related to the number of piles tested, n, and are applied to the mean (R_c;m)_mean and the lowest (R_c;m)_min value of R_c;m respectively.

NOTE The values of the partial factor and correlation factors may be set by the National annex. The recommended values are given in Table A.11.

7.6.2.5 Ultimate compressive resistance by applying pile driving formulae

(1)P Pile driving formulae shall only be used if the stratification of the ground has been determined.

(2)P If pile driving formulae are used to assess the ultimate compressive resistance of individual piles in a foundation, the validity of the formulae shall have been demonstrated by previous experimental evidence of acceptable performance in static load tests on the same type of pile, of similar length and cross-section, and in similar ground conditions.

(3)P For end-bearing piles driven into non-cohesive soil, the design value of the compressive resistance, R_c;d, shall be assessed by the same procedure as in 7.6.2.4.

(4) When a pile driving formula is applied to verify the compression resistance of a pile, the pile driving test should have been carried out on at least 5 piles distributed at sufficient spacing in the piling area in order to check a suitable blow count for the final series of blows.

(5) The penetration of the pile point for the final series of blows should be recorded for each pile.

7.6.2.6 Ultimate compressive resistance from wave equation analysis

(1)P Wave equation analysis shall only be used where stratification of the ground has been determined by borings and field tests.

(2)P Where wave equation analysis is used to assess the resistance of individual compression piles, the validity of the analysis shall have been demonstrated by previous evidence of acceptable performance in static load tests on the same pile type, of similar length and crosssection, and in similar ground conditions.

(3)P The design value of the compressive resistance, R_c;d, derived from the results of wave equation analysis of a number of representative piles, shall be assessed by the same procedure as in 7.6.2.4, using ξ -values based on local experience.

NOTE Wave equation analysis is based on a mathematical model of soil, pile and driving equipment without stress wave measurements on site. The method is usually applied to study hammer performance, dynamic soil parameters and stresses in the pile during driving. It is also, on the basis of the models, possible to determine the required driving resistance (blow count) that is usually related to the expected compressive resistance of the pile.

7.6.2.7 Re-driving

(1)P In the design, the number of piles to be re-driven shall be specified. If re-driving gives lower results, these shall be used as the basis for ultimate compressive resistance assessment. If re-driving gives higher results, these may be considered.

(2) Re-driving should usually be carried out in silty soils, unless local comparable experience has shown it to be unnecessary.

NOTE Re-driving of friction piles in clayey soils normally results in reduced compressive resistance.

7.6.3 Ground tensile resistance

7.6.3.1 General

(1)P The design of piles in tension shall be consistent with the design rules given in 7.6.2, where applicable. Design rules that are specific for foundations involving piles in tension are presented below.

(2)P To verify that the foundation will support the design load with adequate safety against a failure in tension, the following inequality shall be satisfied for all ultimate limit state load cases and load combinations:

(7.12)

(3)P For tension piles, two failure mechanisms shall be considered:

— pull-out of the piles from the ground mass;

— uplift of the block of ground containing the piles.

(4)P Verification against uplift failure of the block of ground containing the piles (see Figure 7.1), shall be carried out in accordance with 2.4.7.4.

(5) For isolated tensile piles or a group of tensile piles, the failure mechanism may be governed by the pull-out resistance of a cone of ground, especially for piles with an enlarged base or rock socket.

(6) When considering the uplift of the block of ground containing the piles the shear resistance T_d along the sides of the block may be added to the resisting forces shown in figure 7.1.

(7) Normally the block effect will govern the design tensile resistance if the distance between the piles is equal to or less than the square root of the product of the pile diameter and the pile penetration into the main resisting stratum.

(8)P The group effect, which may reduce the effective vertical stresses in the soil and hence the shaft resistances of individual piles in the group, shall be considered when assessing the tensile resistance of a group of piles.

(9)P The severe adverse effect of cyclic loading and reversals of load on the tensile resistance shall be considered.

(10) Comparable experience based on pile load tests should be applied to appraise this effect.

1 ground surface

2 ground-water level

3 side of the ‘block’, where resistance T_d develops

Figure 7.1 — Examples of uplift (UPL) of a group of piles

7.6.3.2 Ultimate tensile resistance from pile load tests

(1)P Pile load tests to determine the ultimate tensile resistance of an isolated pile, R_t, shall be carried out in accordance with 7.5.1, 7.5.2 and 7.5.4, and with regard to 7.6.2.2.

(2)P The design tensile resistance, R_t;d, shall be derived from:

(7.13)

NOTE The values of the partial factors may be set by the National annex. The recommended values for persistent and transient situations are given in Tables A.6, A.7 and A.8.

(3) Normally when piles are to be loaded in tension, it should be specified that more than one pile should be tested. In the case of a large number of tension piles, at least 2 % should be tested.

(4)P The records of the installation of the test pile(s) shall be checked and any deviation from the normal construction conditions shall be accounted for in the interpretation of the pile load test results.

(5)P The characteristic value of the pile tensile resistance shall be determined by:

(7.14)

where ξ₁ and ξ₂are correlation factors related to the number of piles tested, n, and are applied respectively to the mean (R_t;m)_mean and the lowest (R_t;m)_min value of the measured tensile resistances.

NOTE The values of the correlation factors may be set by the National annex. The recommended values are given in Table A.9.

7.6.3.3 Ultimate tensile resistance from ground test results

(1)P Methods for assessing the tensile resistance of a pile foundation from ground test results shall have been established from pile load tests and from comparable experience as defined in 1.5.2.2.

(2) A model factor may be introduced as described in 2.4.1(9) to ensure that the predicted tensile resistance is sufficiently safe.

(3)P The design value of tensile resistance of a pile, R_t;d, shall be derived from:

(7.15)

where:

(7.16)

NOTE The values of the partial factor may be set by the National annex. The recommended values for persistent and transient situations are given in Tables A.6, A.7 and A.8 .

(4)P The characteristic value R_t;k shall either be determined by:

(7.17)

where ξ₃and î ξ₄ are correlation factors that depend on the number of profiles of tests, n, and are applied respectively to the mean (R_s;cal )_mean and to the lowest value (R_s;cal)_min of R_s;cal, or by the method given in 7.6.3.3(6).

NOTE The values of the correlation factors may be set by the National annex. The recommended values are given in Table A.10.

(5)P The systematic and random components of the variation in the ground shall be recognised in the interpretation of the calculated tensile resistance.

(6) The characteristic value of tensile resistance may be obtained by calculating:

(7.18)

where q_s;i;k are characteristic values of shaft friction in the various strata obtained from values of ground properties.

NOTE If this alternative procedure is applied, the value of the partial factor γ_s;t recommended from Annex A, may need to be corrected by a model factor larger than 1,0. The value of the model factor may be set by the National annex.

(7)P If Design Approach 3 is used, the characteristic values of ground parameters shall be determined according to 2.4.5; partial factors shall then be applied to these characteristic values to obtain design values of the ground parameters to calculate the design values of the pile resistance.

(8) The assessment of the validity of a model based on ground test results should be in accordance with 7.6.2.3(10).

7.6.4 Vertical displacements of pile foundations (Serviceability of supported structure)

7.6.4.1 General

(1)P Vertical displacements under serviceability limit state conditions shall be assessed and checked against the requirements given in 2.4.8 and 2.4.9.

(2) When calculating the vertical displacements of a pile foundation, the uncertainties involved in the calculation model and in determining the relevant ground properties should be taken into account. Hence it should not be overlooked that in most cases calculations will provide only an approximate estimate of the displacements of the pile foundation.

NOTE For piles bearing in medium-to-dense soils and for tension piles, the safety requirements for the

ultimate limit state design are normally sufficient to prevent a serviceability limit state in the supported structure.

7.6.4.2 Pile foundations in compression

(1)P The occurrence of a serviceability limit state in the supported structure due to pile settlements shall be checked, taking into account downdrag, where probable.

NOTE When the pile toe is placed in a medium-dense or firm layer overlying rock or very hard soil, the partial safety factors for ultimate limit state conditions are normally sufficient to satisfy serviceability limit state conditions.

(2)P Assessment of settlements shall include both the settlement of individual piles and the settlement due to group action.

(3) The settlement analysis should include an estimate of the differential settlements that may occur.

(4) When no load test results are available for an analysis of the interaction of the piled foundation with the superstructure, the load-settlement performance of individual piles should be assessed on empirically established safe assumptions.

7.6.4.3 Pile foundations in tension

(1)P The assessment of upward displacements shall be in accordance with the principles of 7.6.4.2.

NOTE Particular attention should be paid to the elongation of the pile material.

(2)P When very severe criteria are set for the serviceability limit state, a separate check of the upward displacements shall be carried out.

7.7 Transversely loaded piles

7.7.1 General

(1)P The design of piles subjected to transverse loading shall be consistent with the design rules given in 7.4 and 7.5, where applicable. Design rules specifically for foundations involving piles subjected to transverse loading are presented below.

(2)P To demonstrate that a pile will support the design transverse load with adequate safety against failure, the following inequality shall be satisfied for all ultimate limit state load cases and load combinations:

(7.19)

(3) One of the following failure mechanisms should be considered:

— for short piles, rotation or translation as a rigid body;

— for long slender piles, bending failure of the pile, accompanied by local yielding and displacement of the soil near the top of the pile.

(4)P The group effect shall be considered when assessing the resistance of transversely loaded piles.

(5) It should be considered that a transverse load applied to a group of piles may result in a combination of compression, tension and transverse forces in the individual piles.

7.7.2 Transverse load resistance from pile load tests

(1)P Transverse pile load tests shall be carried out in accordance with 7.5.2.

(2) Contrary to the load test procedure described in 7.5, tests on transversely loaded piles need not normally be continued to a state of failure. The magnitude and line of action of the test load should simulate the design loading of the pile.

(3)P An allowance shall be made for the variability of the ground, particularly over the top few metres of the pile, when choosing the number of piles for testing and when deriving the design transverse resistance from load test results.

(4) Records of the installation of the test pile(s) should be checked, and any deviation from the normal construction conditions should be accounted for in the interpretation of the pile load test results. For pile groups, the effects of interaction and head fixity should be accounted for when deriving the transverse resistance from the results of load tests on individual test piles.

7.7.3 Transverse load resistance from ground test results and pile strength parameters

(1)P The transverse resistance of a pile or pile group shall be calculated using a compatible set of structural effects of actions, ground reactions and displacements.

(2)P The analysis of a transversely loaded pile shall include the possibility of structural failure of the pile in the ground, in accordance with 7.8.

(3) The calculation of the transverse resistance of a long slender pile may be carried out using the theory of a beam loaded at the top and supported by a deformable medium characterized by a horizontal modulus of subgrade reaction.

(4)P The degree of freedom of rotation of the piles at the connection with the structure shall be taken into account when assessing the foundation’s transverse resistance.

7.7.4 Transverse displacement

(1)P The assessment of the transverse displacement of a pile foundation shall take into account:

— the stiffness of the ground and its variation with strain level;

— the flexural stiffness of the individual piles;

— the moment fixity of the piles at the connection with the structure;

— the group effect;

— the effect of load reversals or of cyclic loading.

(2) A general analysis of the displacement of a pile foundation should be based on expected degrees of kinematic freedom of movement.

7.8 Structural design of piles

(1)P Piles shall be verified against structural failure in accordance with 2.4.6.4.

(2)P The structure of piles shall be designed to accommodate all the situations to which the piles will be subjected. These include:

— the circumstances of their use e.g. corrosion conditions;

— the circumstances of their installation e.g. adverse ground conditions such as boulders, steeply inclined bedrock surfaces;

— other factors influencing driveability, including quality of joints;

— for precast piles, the circumstances of their transportation to site and installation.

(3)P During structural design, construction tolerances as specified for the type of pile, the action components and the performance of the foundation shall be taken into account.

(4)P Slender piles passing through water or thick deposits of very weak soil shall be checked against buckling.

(5) Normally a check for buckling is not required when the piles are contained by soils with a representative, undrained shear strength, c_u, that exceeds 10 kPa.

7.9 Supervision of construction

(1)P A pile installation plan shall form the basis for the piling works.

(2) The plan should give the following design information:

— the pile type;

— the location and inclination of each pile, including tolerances on position;

— pile cross-section;

— for cast-in-situ piles, data about the reinforcement;

— pile length;

— pile number;

— required pile load carrying capacity;

— pile toe level (with respect to a fixed datum within or near the site), or the required penetration resistance;

— installation sequence;

— known obstructions;

— any other constraints on piling activities.

(3)P It shall be specified that the installation of all piles is monitored and records are made as the piles are installed.

(4) The record for each pile should include aspects of construction covered in the relevant execution standards, EN 1536:1999, EN 12063:1999, EN 12699:2000, such as the following:

— pile number;

— installation equipment;

— pile cross-section and length;

— date and time of installation (including interruptions to the installation process);

— concrete mix, volume of concrete used and method of placing for cast-in-situ piles;

— weight density, pH, Marsh viscosity and fines content of bentonite slurry (when used);

— for continuous flight auger piles or other injection piles, volumes and pumping pressures of

the grout or concrete, internal and external diameters, pitch of screw and penetration per revolution;

— for displacement piles, the values of driving resistance measurements such as weight and drop or power rating of hammer, blow frequency and number of blows for at least the last 0,25 m penetration;

— the power take-off of vibrators (where used);

— the torque applied to the drilling motor (where used);

— for bored piles, the strata encountered in the borings and the condition of the base if the performance of the pile toe is critical;

— obstructions encountered during piling;

— deviations of position and direction and as-built elevations.

NOTE EN 14199 on the execution of micro-piles is in preparation.

(5) Records should be kept for at least a period of five years after completion of the works. Asbuilt records should be compiled after completion of the piling and kept with the construction documents.

(6)P If site observations or inspection of records reveal uncertainties about the quality of installed piles, investigations shall be carried out to determine their condition and if remedial measures are necessary. These investigations shall include either performing a static pile load or integrity test, installing a new pile or, in the case of a displacement pile, re-driving the pile, in combination with ground tests adjoining the suspect pile.

(7)P Tests shall be used to examine the integrity of piles for which the quality is sensitive to the installation procedures if the procedures cannot be monitored in a reliable way.

(8) Dynamic low strain integrity tests may be used for a global evaluation of piles that might have severe defects or that may have caused a serious loss of strength in the soil during construction. Defects such as insufficient quality of concrete and thickness of concrete cover, both of which can affect the long term performance of a pile, often cannot be found by dynamic tests and other tests, such as sonic tests, vibration tests or coring, may be needed in supervising the execution.