Full-Scale Vertical and Horizontal Dynamic Testing of a Double Helix Screw Pile

Mohamed Elkasabgy, M.Hesham El Naggar, Mohammed Sakr

In the proceedings of: GEO2010 Calgary: 63rd Canadian Geotechnical Conference & 6th Canadian Permafrost Conference

Session: T2-A

ABSTRACT: Helical screw piles can provide immense construction and performance advantages over the conventional concrete and steel piles. To further exploit their potential advantageous performance, there is a need for thorough and systematic characterization of their performance. For applications that involve dynamic loading, it is necessary to qualify and quantify their dynamic performance. This paper presents the first full-scale vertical and horizontal dynamic field testing program executed on a large capacity helical screw pile. The complete test setup and test procedures are described to provide the basis for future dynamic testing performed on screw piles. A series of quadratic type harmonic loading tests was conducted on a 324 mm diameter steel pile installed 9.0 m into a clayey deposit. The pile was provided with two helices each of diameter 610 mm. A Lazan type mechanical oscillator was used to generate frequency sweep loadings from frequencies below to frequencies above the resonant frequency of the pile-soil-cap system at five force intensities for each loading direction. The acceleration at the level of the centre of gravity of the pile cap-oscillator system was recorded. Conventional soil boring and testing methods were adopted to determine the subsurface soil profile and static soil properties. Dynamic soil properties adjacent to the tested pile area were determined using the seismic cone penetration technique. The initial analysis of the testing results reveals basic dynamic characteristics of the pile-soil system and gives some insights into the interface conditions. In addition, the results of the current project can be employed to evaluate the adequacy of the existing theoretical approaches in order to predict the dynamic response of screw piles. The data presented is therefore considered valuable to other researchers and engineers considering the dynamic performance of helical screw piles.

RÉSUMÉ: Motoréducteurs à vis des piles peut fournir d'immenses avantages en matière de performances et de la construction sur le béton conventionnel et de pieux en acier. Pour exploiter leur potentiel de performance avantageux, il est nécessaire pour la caractérisation approfondie et systématique de leurs performances. Pour les applications qui impliquent le chargement dynamique, il est nécessaire de qualifier et de quantifier leurs performances dynamiques. Ce document présente la première grande échelle verticale et horizontale dynamique programme d'essais sur le terrain exécutées sur une grande capacité à vis hélicoïdales pile. Le test de configuration et les procédures d'essai sont décrites à fournir une base pour de futurs essais dynamiques effectués sur des piles à vis. Une série de type quadratique chargement harmonique tests a été réalisée sur un diamètre de 324 mm en acier 9.0 m pile installée dans un dépôt argileux. La pile a été muni de deux hélices de chaque diamètre 610 mm. Un oscillateur mécanique Lazan type a été utilisé pour générer des charges de la fréquence de balayage des fréquences inférieures aux fréquences au-dessus de la fréquence de résonance de la pile-sol-système de plafonnement à cinq intensités vigueur pour chaque direction de chargement. L'accélération au niveau du centre de gravité de la pile système de cap-oscillateur a été enregistrée. Sol conventionnel ennuyeux et méthodes d'essai ont été adoptées pour déterminer le sous-sol et statique, les propriétés du sol. Dynamique des propriétés du sol à côté de la pile testés ont été déterminés en utilisant la technique de pénétration au cône sismique. L'analyse initiale de la base des résultats des tests révèlent les caractéristiques dynamiques de la pile et le sol et donne un aperçu de l'interface conditions. En outre, les résultats du projet en cours peut être utilisé pour évaluer la pertinence de l'existence d'approches théoriques afin de prédire la réponse dynamique de la vis piles. Les données présentées est donc considéré comme très précieux pour d'autres chercheurs et d'ingénieurs envisagent la performance dynamique des piles à vis hélicoïdales. 1 INTRODUCTION

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