Driven pile capacity for wind farms in western Ontario, Canada

Prapote Boonsinsuk, Siva Nadarajah, Trudy Laidlaw

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Deep Foundations

ABSTRACT: For some wind farm projects in Western Ontario (Canada), piled foundations are required to support 80 m to 90 m high wind turbines due to the presence of thick soft soil strata. The wind farms constructed with piled foundations are located in Bruce County and Essex County in Ontario. In the last few years, approximately 2,000 steel H piles were driven to support about 60 wind turbines of which the majority were located in Bruce County. The piles had to be driven to achieve the design pile axial capacities in both compression and tension. During the design phase, the pile capacities were evaluated by static pile capacity analysis using borehole information obtained at each wind turbine location. The subsurface soil conditions were investigated by Standard Penetration Test (SPT), Dynamic Cone Penetration Test (DCPT), in-situ field vane shear test and laboratory test. The minimum pile embedment depth at each wind turbine location was calculated in order to achieve the design pile compression and tension capacities. Pile driving criteria based on Hiley formula were then developed and used for driving piles. During pile driving, Pile Driving Analyzer (PDA) was utilized to evaluate the performance of each pile driving hammer and the capacities of piles for both the end of initial drive and the restrike. The results of the PDA were then used to confirm the pile driving criteria and the design pile capacities. The results of the PDA were back-analyzed to determine the soil strength parameters applicable for static pile capacity analysis. The soil strength parameters back-analyzed include adhesion factor for pile shaft resistance in cohesive soils and bearing capacity factor for pile end bearing resistance in non-cohesive soils. The degree of pile capacity increase due to soil set-up is also obtained from the PDA results. The soil strength parameters and the soil set-up obtained from the PDA results presented in this paper will be useful for designing and driving piles in Bruce County and Essex County of Western Ontario (Canada).

RÉSUMÉ: Pour certains projets de parc éolien développés en Ontario (Canada), dû à la présence des épaisses strates de terre molles, les fondations sur pieux sont requises pour supporter des turbines éoliennes à haute vitesse, mesurées de 80m Ontario. Dans les dernières années, approximativement 2000 pieux en acier de type H sont utilisés pour supporter environ 60 turbines éoliennes dont la majorité est située au comté de Bruce. Les pieux ont dû enfoncés bien s puissants marteaux à ce que leurs capacités axiales de conception - en compression ains soient atteintes. Pendant la phase de conception, les capacités des pieux ont été évaluées par de capacité de pieu statique en utilisant les données de forage obtenues à chaque location où les turbines éoliennes se situent. Les conditions sous-(SPT), Essai de Pénétration Dynamique au Cône (DCPT), Essai au Scissomètre de Chantier (VST) et les tests en laboratoire. À chaque location où les turbines éoliennes se situent, la minimale du pieu a été déterminée afin que les capacités de formule de Hiley ont été en suite déve Penda du pieu, Pile Driving Analyzer (PDA) a été utilisé pour évaluer la performance de chaque marteau de fonçage et les capacités des pieux à la fin du fonçage initial et de rebattement. Les résultats obtenus du PDA ont été utilisés en suite pour confirmer les critères de fonçage et les capacités de conception du pieu. Les résultats du PDA ont été analysés de la capacité statique du pieu. Les paramètres de la force du sol qui ont été analysés incluent la facteur base du pieu grâce à la configuration du sol est aussi obtenue des résultats du PDA. Les paramètres de la force du sol et la configuration du sol obtenue des résultats du PDA présentées dans cet article seront utiles pour la conception et le fonçage des pieux aux comtés de

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