Evaluating the Capacity of Helical Piles in Clay Tills Using Pile Load Tests

ABSTRACT: This thesis analyzes seven static load tests conducted on helical piles installed in clay till at a site in Northern Manitoba, Canada. Four methods, the Davisson Offset Limit, the Hansen Ultimate Load, the Chin-Kondner Extrapolation, and the Decourt Extrapolation are used to determine the ultimate capacity using the pile load test results. The ultimate capacities obtained were then used to determine the empirical parameter Kt for helical piles in clay tills, this parameter relates the pile capacity of helical piles to the installation torque of the pile. The Davisson Offset Limit and the Hansen Ultimate Load provided consistent and conservative ultimate capacities based on the pile load test results and showed lesser variability in results compared with the Chin-Kondner Extrapolation and Decourt Extrapolation methods. The ultimate loads based from the Hansen and Davisson methods were used to calculate a Kt value. It was determined that a Kt value ranging from 9 m-1 to 11 m-1 is appropriate for evaluating the capacity of a helical pile in clay tills using the installation torque of the pile.

RÉSUMÉ: Cette thèse fait l’analyse de sept essais de mise en charge statique effectués sur des pieux vissés installés dans une formation de moraine (till) argileuse dans le nord du Manitoba, au Canada. Quatre méthodes ont été utilisées pour la détermination de la capacité ultime utilisant les résultats des essais de mise en charge : la méthode de la charge limite décalée (Davisson), la méthode de la charge ultime (Hansen), ainsi que les méthodes d’extrapolation de Chin-Kondner et de Decourt. Les capacités ultimes obtenues ont ensuite été utilisées pour déterminer le paramètre empirique Kt pour pieux vissés en moraine argileuse. Ce paramètre relie la capacité du pieux vissé au couple d’installation du pieu. Les méthodes de la charge limite décalée (Davisson) et de la charge ultime (Hansen) ont fourni des capacités ultimes constantes et conservatrices par rapport aux résultats des essais de mise en charge et ont démontré des résultats moins variables en comparaison avec les méthodes d’extrapolation de Chin-Kondner et de Decourt. Les charges ultimes obtenues à partir des méthodes de Hansen et Davisson ont été utilisées pour calculer une valeur Kt. Il a été établi qu’une valeur Kt se situant entre 9 m-1 et 11 m-1 est convenable pour l’évaluation de la capacité d’un pieu vissé en moraine argileuse en utilisant le couple d’installation du pieu.