Load Transfer Behavior of Full-Scale Instrumented Helical Piles

Kristen M. Tappenden, Ehsan Abazari, David C. Sego

In the proceedings of: GeoEdmonton 2018: 71st Canadian Geotechnical Conference; 13th joint with IAH-CNC

Session: Soil Mechanics and Foundations (Deep Foundations II)

ABSTRACT: A field load testing program was undertaken to study the load transfer behavior of full-scale, instrumented helical piles installed in clay and sand soils. Five piles were fabricated of 219-mm-diameter hollow circular steel shafts each affixed with three 356-mm-diameter steel helices, spaced at 1.5 times the helix diameter. Each helical pile was instrumented with strain gauges at five locations along the inside wall of the pile shaft. Four of the five instrumented piles were installed to 5.0 m, with two tested in uplift and two in compression; the fifth pile was installed to 3.0 m and tested in uplift. Strain gauge readings collected during the axial load tests were used to characterize the stress transfer along the length of the test piles to the surrounding soil. The resulting load distribution curves for the five test piles are presented in this paper. The load distribution curves and ultimate axial capacities are compared to theoretical values calculated by the Cylindrical Shear and Individual Plate Bearing models, and discrepancies between the models and the measured distributions are discussed.

RÉSUMÉ: Un programme d'essais de charge sur le terrain a été entrepris pour étudier le comportement de transfert de charge des pieux hélicoïdaux instrumentés à pleine échelle installés dans les sols argileux et sableux. Cinq piles ont été fabriquées à partir d'arbres creux circulaires en acier de 219 mm de diamètre fixés chacun à l'aide de trois hélices en acier de 356 mm de diamètre, espacées de 1,5 fois le diamètre de l'hélice. Chaque pile hélicoïdale a été instrumentée avec des jauges de contrainte à cinq endroits le long de la paroi intérieure de l'arbre de pieux. Quatre des cinq piles instrumentées ont été installées à 5,0 m, deux d'entre elles étant soumises à un soulèvement et deux à la compression; la cinquième pile a été installée à 3,0 m et testée en soulèvement. Les lectures des jauges de contrainte recueillies au cours des essais de charge axiale ont été utilisées pour caractériser le transfert des contraintes le long des pieux d'essai vers le sol environnant. Les courbes de distribution de charge résultantes pour les cinq piles d'essai sont présentées dans cet article. Les courbes de distribution de charge et les capacités axiales ultimes sont comparées aux valeurs théoriques calculées par les modèles Cylindrical Shear et Individual Plate Bearing, et les discordances entre les modèles et les distributions mesurées sont discutées.

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