Influence of pullout loads on the lateral response of pile foundation

Mahmoud N. Hussien, Mourad Karray, Tetsuo Tobita, Susumu Iai

In the proceedings of: GeoRegina 2014: 67th Canadian Geotechnical Conference

Session: Earth Walls and Foundations

ABSTRACT: The influence of both compression and pullout loads on the lateral response of vertical piles installed in sandy soil is studied through two-dimensional finite elements. The interaction between the pile and the surrounding soil in three-dimensional type was idealized in the two-dimensional analysis using soil-pile interaction springs with hysteretic non-linear load displacement relationships. Soil models were idealized by multiple shear mechanism of hyperbolic type. Joint elements with separation-contact mechanism were used to idealize the separation effect at the soil-pile interface. Unlike the compression vertical loads that tend to increase the lateral capacity of a vertical pile installed sandy soil, numerical results show that pullout loads generally decrease the ultimate lateral capacity of piles. The increase or decrease in the confining pressures in the sand deposit at shallow depths is the major driving factor to contribute the increase or decrease in the lateral resistance of piles, depending on the direction of the applied vertical load.

RÉSUMÉ: L'influence de deux types de chargement, compression et arrachement, sur la réponse latérale de pieux verticaux installés dans un sol sablonneux est étudiée par éléments finis en deux dimensions. L'interaction entre le pieu et le sol environnant dans les trois dimensions a été idéalisé dans l'analyse en deux dimensions en utilisant des ressorts d'interaction sol-pieu avec des relations charge-déplacement hystérétique non-linéaire. Les sols ont été idéalisés par un mécanisme de cisaillement multiple de type hyperbolique. Les éléments communs avec mécanisme contact-séparation ont été utilisés pour idéaliser l'effet de séparation à l'interface sol-pieu. Contrairement aux charges verticales en compression qui tendent à augmenter la capacité latérale d'une pile verticale installé un sol sablonneux, les résultats numériques montrent que les charges d'arrachement diminuent généralement la capacité latérale ultime des pieux. L'augmentation ou la diminution de la pression de confinement dans le dépôt de sable à faible profondeur, est le facteur majeur qui contribue à l'augmentation ou la diminution de la résistance latérale de pieux, en fonction du sens de la charge verticale appliquée.

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