Effects of installation disturbance on behavior of multi-helix anchors in sands

Faraz Bagheri, M. Hesham El Naggar

In the proceedings of: GeoMontréal 2013: 66th Canadian Geotechnical Conference; 11th joint with IAH-CNC

Session: Foundations III

ABSTRACT: In recent years, helical anchors/piles have gained wide popularity as an attractive alternative for conventional driven piles. Unfortunately, our current understanding about helical anchors behavior is still lacking and discrepancies between predicted and measured uplift capacities have been observed in previous research. These discrepancies can mainly be attributed to the significant soil disturbance related to the rotary installation technique of the helical anchors. As the helical blade proceeds into the ground, sand within the cylindrical path circumscribed by helices, experiences torsional and vertical shearing accompanied by sand displacement and stress changes. This process is more pronounced in the case of multi-helix and large diameter anchors, as significant local heterogeneities and strength losses in sand alter the anchor behavior. Therefore, considering the appropriate soil strength parameters and failure mechanism are essential for reliable uplift capacity calculation of the helical anchors. This study proposes a limit equilibrium method which is modified to account for the effects of installation for calculating uplift capacity of multi-helix anchors. A good agreement is observed between the experimental measurements and the model predictions of anchors with individual helix bearing as well as cylindrical shear mechanisms..

RÉSUMÉ: Au cours des dernières années, les avantages intrinsèques des ancres hélicoïdales ont élargi leur demande comme une alternative intéressante pour les pieux battus classiques. Malheureusement, notre compréhension actuelle sur le comportement des ancres hélicoïdale est insatisfaisante et les écarts entre les résultats prévus et les capacités de soulèvement mesurées ont été observés dans les études antérieures. Ces différences sont dues principalement à la perturbation du sol importante liée à la technique d'installation de rotation des ancres hélicoïdales. A mesure que la lame hélicoïdale dans le sol, le sable à l'intérieur de la trajectoire cylindrique circonscrit par hélices, expériences cisaillement en torsion et vertical accompagné de sable déplacements et des contraintes changements. Ce processus est plus prononcé dans le cas des points d'ancrage multi-hélices et de grand diamètre, comme d'énormes hétérogénéités locales et des pertes de résistance dans le sable changent de manière significative le comportement de l'ancre. Par conséquent, en considérant les paramètres de résistance du sol appropriées et des mécanismes de défaillance sont essentiels pour le calcul de la capacité de soulèvement fiable des ancres hélicoïdales. Cette étude propose une méthode d 'équilibre limite qui est modifiée en fonction des effets de l'installation pour le calcul de la capacité de soulèvement des ancres multi-hélice. Un bon accord est trouvé entre les mesures expérimentales et les prédictions des modèles d'ancres avec roulement à hélice individuelle ainsi que des mécanismes de cisaillement cylindriques.

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