Designation: D 4945 – 00Standard Te

Designation: D 4945 – 00
Standard Test Method for
High-Strain Dynamic Testing of Piles1
This standard is issued under the fixed designation D 4945; the number immediately following the designation indicates the year of
original adoption or, in the case of revision, the year of last revision. A number in parentheses indicates the year of last reapproval. A
superscript epsilon (e) indicates an editorial change since the last revision or reapproval.
1. Scope
1.1 This test method covers the procedure for testing vertical or batter piles individually to determine the force and
velocity response of the pile to an impact force applied axially
by a pile driving hammer or similar device that will cause a
large strain impact to the top of the pile. This test method is
applicable to deep foundation units that function in a manner
similar to foundation piles, regardless of their method of
installation provided that they are receptive to high strain
impact testing.
1.2 This standard does not purport to address all of the
safety concerns, if any, associated with its use. It is the
responsibility of the user of this standard to establish appropriate safety and health practices and determine the applicability of regulatory limitations prior to use. For a specific
precautionary statement, see Note 5.
NOTE 1—High-strain dynamic testing requires a strain at impact which
is representative of a force in the pile having the same order of magnitude,
or greater, than the ultimate capacity of the pile.
NOTE 2—This standard method may be applied for high-strain dynamic
testing of piles with the use of only force or strain transducers and/or
acceleration, velocity or displacement transducers as long as the test
results clearly state how the testing deviates from the standard.
NOTE 3—A suitable follower may be required for testing cast-in-place
concrete piles. This follower should have an impedance between 80 and
150 % of that of the pile. However, additional caution and analysis may be
required if the impedance is not within 10 %. For mandrel-driven piles,
the mandrel may be instrumented in a similar way to a driven pile
provided that the mandrel is constructed of a single member with no
joints.
2. Referenced Documents
2.1 ASTM Standards:
C 469 Test Method for Static Modulus of Elasticity and
Poisson’s Ratio of Concrete in Compression2
D 198 Methods of Static Tests of Timbers in Structural
Sizes3
D 653 Terminology Relating to Soil, Rock, and Contained
Fluids4
D 1143 Test Method for Piles Under Static Axial Compressive Load4
3. Terminology
3.1 Except as defined in 3.2, the terminology used in this
test method conforms with Terminology D 653.
3.2 Definitions of Terms Specific to This Standard:
3.2.1 capblock—the material inserted between the hammer
striker plate and the drive cap on top of the pile (also called
hammer cushion).
3.2.2 cushion—the material inserted between the drive cap
on top of the pile and the pile (also called pile cushion).
3.2.3 impact event—the period of time during which the
pile is moving in a positive and/or negative direction of
penetration due to the impact force application. See Fig. 1.
3.2.4 moment of impact—the first moment of time after the
start of the impact event when the acceleration is zero. See Fig.
1.
3.2.5 pile impedance—indicates the resistance a pile has to
a sudden impact change in velocity.
3.2.5.1 Discussion—It can be calculated by multiplying the
cross-sectional area by Young’s Modulus of Elasticity and
dividing the product by the strain wave speed. Alternatively,
the impedance can be calculated by multiplying the unit
specific density by the wave speed and cross-sectional area.
Z 5 AE/c 5 r CA (1)
where:
Z = Impedance,
A = Cross-sectional area,
E = Young’s Modulus of Elasticity,
C = Wave speed of pile, and
r = Unit specific density.
3.2.6 strain wave speed (or wave speed)—the speed with
which a strain wave propagates through a pile; it is a property
of the pile composition.
3.2.7 particle velocity—the instantaneous velocity of a particle in the pile as a strain wave passes by.
3.2.8 restriking—the redriving of a previously driven pile
after a waiting period of from 15 min to 30 days or more.
3.2.8.1 Discussion—The length of the waiting period is
dependent upon the type of pile and the soil conditions along
the shaft and at the toe of the pile.
1 This test method is under the jurisdiction of ASTM Committee D18 on Soil and
Rock and is the direct responsibility of Subcommittee D18.11 on Deep Foundations.
Current edition approved Nov. 10, 2000. Published November 2000. Originally
published as D 4945 – 89. Last previous edition D 4945 – 96.
2 Annual Book of ASTM Standards, Vol 04.02.
3 Annual Book of ASTM Standards, Vol 04.10.
4 Annual Book of ASTM Standards, Vol 04.08.
1
Copyright © ASTM, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, United States.
4. Significance and Use
4.1 This test method is used to provide data on strain or
force and acceleration, velocity or displacement of a pile under
impact force. The data are used to estimate the bearing capacity
and the integrity of the pile, as well as hammer performance,
pile stresses, and soil dynamics characteristics, such as soil
damping coefficients and quake values. This test method is not
intended to replace Test Method D 1143.
5. Apparatus
5.1 Apparatus for Applying Impact Force:
5.1.1 Impact Force Application—Any conventional pile
driving hammer or similar device is acceptable for applying the
impact force provided it is capable of generating a net
measurable pile penetration, or an estimated mobilized static
resistance in the bearing strata which, for a minimum period of
3 ms, exceeds to a sufficient degree the working load assigned
to the pile, as judged by the engineer in charge. The device
shall be positioned so that the impact is applied axially to the
head of the pile and concentric with the pile.
5.2 Apparatus for Obtaining Dynamic Measurements—The
apparatus shall include transducers, which are capable of
independently measuring strain and acceleration versus time at
a specific location along the pile axis during the impact event.
A minimum of two of each of these devices, one of each on
opposing sides of the pile, shall be securely attached so that
they do not slip. Bolt-on, glue-on, or weld-on transducers are
acceptable.
5.2.1 Force or Strain Transducers—The strain transducers
shall have a linear output over the entire range of possible
strains. When attached to the pile, their natural frequency shall
be in excess of 2000 Hz. The measured strain shall be
converted to force using the pile cross-section area and
dynamic modulus of elasticity at the measured location. The
dynamic modulus of elasticity may be assumed to be 200 to
207 3 10
6
kPa (29 to 30 3 106 psi) for steel. The dynamic
modulus of elasticity for concrete and wood piles may be
estimated by measurement during the compression test in
accordance with Test Method C 469 and Methods D 198.
Alternatively, the modulus of elasticity for concrete, wood, and
steel piles can be calculated from the square of the wave speed
(determined as indicated in 6.2) times the specific unit density
( E = pc2).
5.2.1.1 Force measurements also are made by force transducers placed between the pile head and the driving hammer,
although it should be recognized that such a transducer is
capable of altering the dynamic characteristics of the driving
system. Force transducers shall have an impedance between
50 % and 200 % of the pile impedance. The output signal must
be linearly proportional to the axial force, even under eccentric
load application. The connection between the force transducers
and the pile shall have the smallest possible mass and least
possible cushion necessary to prevent damage.
5.2.2 Acceleration, Velocity or Displacement Transducers—
Velocity data shall be obtained with accelerometers, provided
the signal is capable of being processed by integration in the
apparatus for reducing data. A minimum of two accelerometers
with a resonant frequency above 2500 Hz shall be at equal
radial distances on diametrically opposite sides of the pile. The
accelerometers shall be linear to at least 1000 g and 1000 Hz
for satisfactory results on concrete piles. For steel piles, it is
advisable to use accelerometers that are linear to at least 2000
g and 2000 Hz. Either ac or dc accelerometers can be used. If
AC devices are used, the resonant frequency shall be above
30 000 Hz and the time constant shall be at least 1.0 s. If DC
devices are used, then they should be damped with low pass
filters having a minimum frequency of 1500 Hz (−3dB).
Alternatively, velocity or displacement transducers may be
used to obtain velocity data, provided they are equivalent in
performance to the specified accelerometers.
5.2.3 Placement of Transducers—The transducers shall be
placed, diametrically opposed and on equal radial distances, at
the same axial distance from the bottom of the pile so that the
measurements compensate for bending of the pile. When near
the upper end, they shall be attached at least one and one-half
pile diameters from the pile head. This is illustrated in Figs.
2-7. Care shall be taken to ensure that the apparatus is securely
attached to the pile so that slippage is prevented. The transducers shall have been calibrated to an accuracy of 3 %
throughout the applicable measurement range. If damage is
suspected during use, the transducers shall be re-calibrated (or
replaced).
5.3 Signal Transmission—The signals from the transducers
shall be transmitted to the apparatus for recording, reducing,
and displaying the data (see 5.4) by means of a cable or
equivalent. This cable shall be shielded to limit electronic or
other interferences. The signals arriving at the apparatus shall
be linearly proportional to the measurements at the pile over
the frequency range of the equipment.
5.4 Apparatus for Recording, Reducing and Displaying
Data:
5.4.1 General—The signals from

Kết quả (Việt) 2:

Chỉ định: D 4945-00
Phương pháp thử tiêu chuẩn cho
High-Strain động kiểm tra của Piles1
tiêu chuẩn này được ban hành theo chỉ định D cố định 4945; số ngay lập tức sau sự chỉ định cho năm
con nuôi gốc hoặc, trong trường hợp sửa đổi, các năm của phiên bản cuối cùng. Một số trong dấu ngoặc chỉ năm reapproval cuối cùng. Một
epsilon superscript (e) chỉ ra một sự thay đổi biên tập kể từ khi phiên bản cuối cùng hoặc reapproval.
1. Phạm vi
1.1 Phương pháp kiểm tra này bao gồm các thủ tục để kiểm tra cọc thẳng đứng hoặc bột cá nhân để xác định các lực lượng và
vận tốc phản ứng của cọc một lực tác động áp dụng dọc trục
bằng một cái búa đóng cọc hoặc thiết bị tương tự mà sẽ gây ra một
tác động biến dạng lớn để đầu cọc. Phương pháp thử nghiệm này là
áp dụng cho các đơn vị nền tảng sâu sắc rằng hoạt động một cách
tương tự như cọc móng, bất kể phương pháp của họ về
lắp đặt điều kiện là phải tiếp thu những căng thẳng cao
thử nghiệm tác động.
1.2 Tiêu chuẩn này không nhằm mục đích để giải quyết tất cả các
vấn đề an toàn, nếu có, kết hợp với việc sử dụng nó. Đó là
trách nhiệm của người sử dụng tiêu chuẩn này để thiết lập thực hành an toàn và sức khỏe phù hợp và xác định khả năng áp dụng các giới hạn quy định trước khi sử dụng. Đối với một cụ
tuyên bố pháp phòng ngừa, xem chú 5.
Chú thích 1-cao-căng thử nghiệm năng động đòi hỏi một chủng tại tác động đó
là đại diện của một lực lượng trong đống có cùng độ lớn,
hoặc cao hơn, so với năng lực cuối cùng của cọc.
Chú ý 2-Phương pháp tiêu chuẩn có thể được áp dụng cho chủng cao động
thử nghiệm cọc với việc sử dụng các chỉ hiệu lực hoặc căng dò và / hoặc
tốc, vận tốc hoặc đầu dò chuyển miễn là kiểm tra
kết quả nêu rõ cách kiểm tra lệch so với tiêu chuẩn .
Chú ý 3-A theo phù hợp có thể được yêu cầu cho thử nghiệm đúc tại chỗ
cọc bê tông. Đồ này nên có một trở kháng giữa 80 và
150% là của các cọc. Tuy nhiên, cảnh cáo và phân tích bổ sung có thể được
yêu cầu nếu trở kháng không phải là trong 10%. Đối với các đống trục gá điều khiển,
các trục gá có thể được instrumented trong một cách tương tự như một cọc đóng
với điều kiện là các trục gá được xây dựng của một thành viên duy nhất không có
mối nối.
2. Tài liệu tham khảo
2.1 ASTM Tiêu chuẩn:
C 469 Phương pháp thử tĩnh Modulus đàn hồi và
Ratio Poisson của bê tông trong Compression2
D 198 Phương pháp thử nghiệm tĩnh của Timbers trong cấu
Sizes3
D 653 Thuật ngữ liên quan đến đất, đá, và chứa
Fluids4
D 1143 Phương pháp thử Dưới cọc tĩnh Axial nén Load4
3. Thuật ngữ
3.1 Trừ khi được quy định tại 3.2, các thuật ngữ được sử dụng trong này
phương pháp kiểm tra phù hợp với thuật ngữ D 653.
3.2 Các định nghĩa của điều khoản cụ thể để chuẩn này:
3.2.1 capblock-vật liệu chèn vào giữa búa
tấm tiền đạo và nắp ổ trên cọc (còn gọi là
búa đệm).
3.2.2 đệm-vật liệu chèn vào giữa nắp ổ đĩa
trên đầu trang của cọc và cọc (còn gọi là đống đệm).
3.2.3 tác động sự kiện thời gian mà các
đống đang chuyển động theo hướng tích cực và / hoặc tiêu cực của
sự thâm nhập do việc áp dụng lực tác động. Xem hình. 1.
3.2.4 thời điểm tác động-những giây phút đầu tiên của thời gian sau khi
bắt đầu của sự kiện tác động khi tăng tốc là số không. Xem hình.
1.
3.2.5 đống trở kháng chỉ ra các kháng một đống có đến
một sự thay đổi tác động đột ngột của tốc độ.
3.2.5.1 Thảo luận-Nó có thể được tính bằng cách nhân
diện tích mặt cắt ngang bởi Modulus đàn hồi Young và
chia sản phẩm bởi tốc độ sóng biến dạng. Ngoài ra,
trở kháng có thể được tính bằng cách nhân đơn vị
mật độ cụ thể do tốc độ sóng và cắt ngang khu vực.
Z 5 AE / c 5 r CA (1)
Trong đó:
Z = trở kháng,
A = cắt ngang khu vực,
E = Young Modulus đàn hồi,
tốc độ C = sóng của cọc, và
r = mật độ cụ thể đơn vị.
3.2.6 tốc độ sóng biến dạng (hoặc tốc độ sóng) -các với tốc độ
mà một làn sóng căng thẳng truyền qua một đống; nó là một tài sản
của các thành phần cọc.
3.2.7 vận tốc các hạt vận tốc tức thời của một hạt trong đống như một làn sóng căng thẳng trôi qua.
3.2.8 restriking-the redriving của một cọc đóng trước đây
sau một thời gian chờ đợi từ 15 phút đến 30 ngày hoặc nhiều hơn.
3.2.8.1 Thảo luận-Chiều dài của thời gian chờ đợi là
phụ thuộc vào các loại cọc và các điều kiện đất dọc
trục và ở chân đống.
1 phương pháp thử nghiệm này là thuộc thẩm quyền của ASTM D18 Ủy ban về đất và
Rock và là trách nhiệm trực tiếp của Tiểu ban D18.11 Móng sâu.
phiên bản hiện tại đã được phê duyệt ngày 10 Tháng Mười Một, 2000. Published Tháng Mười Một 2000. Nguyên
xuất bản như D 4945 - 89. Bài trước phiên bản D 4945 - 96.
2 ROM Danh mục tiêu chuẩn, Vol 04.02.
3 ROM Danh mục tiêu chuẩn, Vol 04.10.
4 ROM Danh mục tiêu chuẩn, Vol 04,08.
1
Copyright © ASTM, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, Hoa Kỳ.
4. Ý nghĩa và sử dụng
4.1 Phương pháp thử nghiệm này được sử dụng để cung cấp dữ liệu về chủng hay
lực và gia tốc, vận tốc hay di chuyển của một đống dưới
lực tác động. Các dữ liệu được sử dụng để ước tính khả năng chịu lực
và tính toàn vẹn của cọc, cũng như hiệu suất búa,
căng thẳng đống, và động lực đặc tính của đất, như đất
hệ số giảm chấn và các giá trị động đất. Phương pháp xét nghiệm này không được
dùng để thay thế phương pháp thử D 1143.
5. Bộ máy
5.1 Thiết bị cho Áp Lực lượng Tác động:
5.1.1 Tác động Force Application-Bất kỳ thông thường đống
búa lái xe hoặc thiết bị tương tự như là chấp nhận được đối với việc áp dụng các
lực tác động được cung cấp nó có khả năng tạo ra một mạng lưới
xâm nhập cọc đo lường được, hoặc một ước tính huy động tĩnh
kháng trong tầng lớp nhân dân mang đó, trong một thời gian tối thiểu là
3 ms, vượt quá một mức độ đủ tải trọng tác được phân công
để đống, được đánh giá bởi các kỹ sư phụ trách. Thiết bị này
sẽ được bố trí sao cho các tác động được áp dụng dọc trục với
đầu của cọc và đồng tâm với các cọc.
5.2 Thiết bị cho Lấy đo-Dynamic
bộ máy bao gồm đầu dò, có khả năng
độc lập đo căng thẳng và tăng tốc so với thời gian tại
một địa điểm cụ thể dọc trục cọc trong sự kiện tác động.
Có ít nhất hai trong mỗi thiết bị này, một trong mỗi ngày
đối mặt của cọc, được gắn chặt để
họ không bị trượt. Đầu dò bolt-on, keo-on, hoặc hàn trên là
chấp nhận được.
Đầu dò 5.2.1 Force hay Strain Đầu dò-Sự căng thẳng
có một đầu ra tuyến tính trên toàn bộ phạm vi có thể
chủng. Khi gắn vào cọc, tần số tự nhiên của họ sẽ
được vượt quá 2000 Hz. Sự căng thẳng đo được
chuyển đổi để buộc sử dụng diện tích mặt cắt ngang cọc và
mô đun năng động của độ đàn hồi tại vị trí đo. Các
mô đun năng động của độ đàn hồi có thể được giả định rộng tới 200 đến
207 3 10
6
kPa (29-ngày 30 tháng 3 106 psi) cho thép. Các động
mô đun đàn hồi của bê tông và gỗ cọc có thể được
ước tính bằng cách đo lường trong khi thử nghiệm nén ở
phù hợp với phương pháp thử C 469 và phương pháp D 198.
Ngoài ra, các mô đun của độ đàn hồi cho bê tông, gỗ,
cọc thép có thể được tính từ vuông của tốc độ sóng
(xác định như đã nêu trong 6.2) lần mật độ đơn vị cụ thể
(E = PC2).
5.2.1.1 đo Force cũng được thực hiện bởi các đầu dò lực đặt giữa các đầu cọc và búa lái xe,
mặc dù cần phải nhận thức rằng một bộ chuyển đổi như vậy là
có khả năng làm thay đổi các đặc tính năng động của các lái xe
hệ thống. Đầu dò quân phải có một trở kháng giữa
50% và 200% của trở kháng đống. Các tín hiệu đầu ra phải
là tuyến tính tỷ lệ thuận với lực dọc trục, thậm chí dưới lập dị
ứng dụng tải. Sự kết nối giữa các đầu dò lực
và cọc có khối lượng nhỏ nhất có thể và nhất là
đệm có thể cần thiết để ngăn chặn thiệt hại.
5.2.2 Acceleration, Velocity hoặc Displacement Transducers-
dữ liệu Velocity được thu được với các gia tốc kế, cung cấp
các tín hiệu có khả năng đang được xử lý bởi sự tích hợp trong
bộ máy để giảm dữ liệu. Một tối thiểu của hai gia tốc
với một tần số cộng hưởng trên 2500 Hz phải vào bằng
khoảng cách bố trí hình tròn trên mặt có đối tượng cọc. Các
gia tốc tuyến tính được cho ít nhất 1.000 g và 1000 Hz
cho kết quả khả quan trên các cọc bê tông. Đối với cọc thép, đó là
khuyến khích sử dụng gia tốc tuyến tính mà là để ít nhất là 2000
g và 2000 Hz. Hoặc ac hay dc gia tốc có thể được sử dụng. Nếu
các thiết bị AC được sử dụng, tần số cộng hưởng sẽ là trên
30 000 Hz và thời gian liên tục ít nhất là 1,0 s. Nếu DC
thiết bị được sử dụng, thì họ phải được hãm với thấp qua
bộ lọc có tần số tối thiểu là 1500 Hz (-3dB).
Ngoài ra, vận tốc hoặc chuyển đầu dò có thể được
sử dụng để có được dữ liệu tốc độ, miễn là họ là tương đương trong
thực hiện các quy định để gia tốc.
5.2.3 Vị trí của Đầu dò-Các đầu dò được
đặt, đối nghịch và khoảng cách bố trí hình tròn bằng nhau, ở
khoảng cách trục tương tự từ dưới cùng của cọc để
đo bù đắp cho uốn của cọc. Khi gần
cuối phía trên, họ sẽ được nối với ít nhất một trong và một nửa
cọc đường kính từ các đầu cọc. Điều này được minh họa trong hình.
2-7. Chăm sóc phải được thực hiện để đảm bảo rằng thiết bị được an toàn
gắn vào cọc để trượt được ngăn chặn. Các đầu dò sẽ được hiệu chỉnh chính xác đến 3%
trong suốt dải đo áp dụng. Nếu gây thiệt
bị nghi ngờ trong quá trình sử dụng, các đầu dò sẽ được tái định cỡ (hoặc
thay thế).
5.3 Tín hiệu truyền-Các tín hiệu từ các đầu dò
sẽ được chuyển tới các thiết bị dùng để ghi âm, giảm,
và hiển thị dữ liệu (xem 5.4), bằng phương một cáp hoặc
tương đương. Cáp này phải được che chắn để hạn chế điện tử hoặc
khác nhiễu. Các tín hiệu đến các bộ máy sẽ
có tỷ lệ tuyến tính với các số đo vào đống trên
các dải tần số của thiết bị.
5.4 Thiết bị để ghi âm, Giảm và hiển thị
dữ liệu:
5.4.1 dụng chung các tín hiệu từ