Design for Adfreeze for Deep Foundations as Stipulated in the Canadian Codes

H Baba

In the proceedings of: GeoVancouver 2016: 69th Canadian Geotechnical Conference

Session: FOUNDATION DESIGN - III Driven Piles

ABSTRACT: The design of foundations for adfreeze requires a good understanding of soil and soil-structure interactions and its interdependency on climate during the service life of the structure. This paper examines the design provisions for adfreeze in the current Canadian Codes. Four essential elements of adfreeze design needs to be considered, namely: design frost depth; adfreeze stresses; frost jacking loads and geotechnical resistance. These elements are described in the light of limit states design approach following the Canadian Codes. The National Building Code of Canada (2010) and the Canadian Highway Bridge Design Code (2014) both rely heavily on the Canadian Foundation Engineering Manual (2006) for establishing the design frost depth, for the estimation of adfreeze stress, design adfreeze load and geotechnical resistance. All of these codes, however, do not provide guidance for the factors to be used in the resistance load equation. Therefore, by default the selection of load and resistance factors becomes discretionary to the designer. One example is presented in this paper that shows how the pile embedment depths can vary from 10.3 m to 20.9 m to resist adfreeze load for a case with no externally applied foundation loads. There is a need to reassess the relevant sections of all three Canadian Codes for the consistency in practice for the design of deep foundations in seasonal freezing ground conditions.

RÉSUMÉ: La conception des fondations pour adhésion due au gel implique une bonne compréhension du sol et des interactions sol-structure et son interdépendance sur le climat pendant la durée de vie de la structure. Cet article examine les dispositions de conception pour adhésion due au gel dans les Codes canadiens actuels. Quatre éléments essentiels de conception de l'adhésion due au gel doivent être considérés, à savoir: profondeur du gel; contraintes d'adhésion due au gel; forces de soulèvement due au gel et de la résistance géotechnique. Ces éléments sont décrits suivant l'approche de Codes canadiens. Le Code National du Bâtiment du Canada (2010) et le Code Canadien de Conception des Ponts des Autoroutes (2014), s'appuient fortement sur le Manuel Canadien des Fondations (2006) pour établir la profondeur de gel, pour l'estimation des contdue au gel et résistance géotechnique. Tous ces codes ne fournissent pas, toutefois, de lignes directrices pour les facteurs à utiliser dans l'équation de charge de résistance. Par conséquent, par défaut la sélection des facteurs de charge et de résistance est laissée à la discrétion du concepteur. Un exemple présenté dans cet article montre comment les profondeurs d'enfoncement de pieux peuvent varier de 10,3 m de 20,9 m pour résister à la charge d'adhésion due au pertinentes de tous les trois Codes canadiens pour la cohérence dans la pratique pour la conception des fondations profondes dans des conditions gel saisonnier de sol.

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