Field and Theoretical Dynamic Response of Vertically Loaded Helical and Driven steel piles

Mohamed Elkasabgy, M. Hesham El Naggar, M. Sakr

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: This paper presents the comparison between the full-scale vertical vibration response of a 9.0 m large-capacity single-helix pile and a driven steel pile of similar length, in order to qualify and quantify the large-capacity helical piles and -ended piles with shaft outer diameter of 324 mm and helix diameter of 610 mm. Quadratic type harmonic load tests were conducted using five force intensities applied within frequency range that covered the resonance frequencies of the tested pile-soil-cap systems. The acceleration at the level of the centre of gravity of the pile cap system was recorded. The dynamic and static properties of the site soils were determined using the conventional soil boring and testing methods and the seismic cone penetration tests. The current study compares the field observations against the theoretical predictions and provides an insight into the role of pile-soil interaction in theoretically matching the field observations. The effects of soil nonlinearity, soil separation, pile slippage, and the effect of the boundary zone concept were considered in the simulation process and the stiffness and damping parameters of the test piles were obtained. The findings from this project are considered to be useful in the design and analysis of piles under similar geometrical and material conditions as well as validating the adequacy of the existing theoretical formulations for analysing the dynamic response of helical piles.

RÉSUMÉ: Cet article présente la comparaison entre la réponse vibratoire vertical à grande échelle d'une pile 9,0 m de grande capacité unique hélice et un pieu en acier mécanique de longueur similaire, afin de qualifier et de quantifier la grande capacité pieux hélicoïdaux et des pieux enfoncés «dynamique performance. Les pieux d'essai ont été fermées pieux de diamètre extérieur de 324 mm arbre et le diamètre d'hélice de 610 mm. Essais de type quadratique charge harmonique ont été menées en utilisant cinq intensités force appliquée dans la plage de fréquence couverte les fréquences de résonance des systèmes de pile-sol-plafond testé. L'accélération au niveau du centre de gravité du système de plafonnement des tas a été enregistré. Les propriétés statiques et dynamiques des sols du site ont été déterminés en utilisant le sol classique ennuyeux et méthodes d'essais et les tests de pénétration au cône sismique. La présente étude compare les observations sur le terrain contre les prédictions théoriques et donne un aperçu du rôle de l'interaction pieu-sol correspondant à la théorie des observations de terrain. Les effets de la non-linéarité du sol, la séparation du sol, de glissement de pieux, et l'effet de la notion de zone frontière ont été pris en compte dans le processus de simulation et de la raideur et de l'amortissement des pieux d'essai ont été obtenus. Les résultats de ce projet sont considérés comme utiles dans la conception et l'analyse des pieux dans les mêmes conditions géométriques et des matériaux ainsi que de valider la pertinence des formulations théoriques existantes pour l'analyse de la réponse dynamique des pieux hélicoïdaux.

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Cite this article:
Mohamed Elkasabgy; M. Hesham El Naggar; M. Sakr (2011) Field and Theoretical Dynamic Response of Vertically Loaded Helical and Driven steel piles in GEO2011. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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