Compressive resistance of helical piles subjected to seismic loads

ABSTRACT: Helical piles installed in seismic regions are subjected to the detrimental effects caused by dilatational and shear waves traveling through soils. The dilatational wave produces an increase in pore pressure, which leads to a decrease in the effective stress and consequently a decrease in the soil shear strength. Furthermore, shear wave propagation produces dynamic shear stresses, which are additive to the static shear stresses present in the soil mass prior to the earthquake. On this basis, seismic waves produce a decrease in soil resistance and an increase in shear stresses acting in the soil. A methodology based on Zeevaert’s theory is presented in the present paper that allows designing helical piles for seismic loads, based on the determination of the increase in pore pressure due to dilatational waves and the increase in shear stresses due to shear waves.

RÉSUMÉ: Les pieux hélicoïdaux installés dans les régions sismiques sont soumis aux effets néfastes causés par les ondes de dilatation et de cisaillement traversant les sols. L'onde de dilatation produit une augmentation de la pression interstitielle, ce qui entraîne une diminution de la contrainte effective et par conséquent une diminution de la résistance au cisaillement du sol. De plus, la propagation des ondes de cisaillement produit des contraintes de cisaillement dynamiques, qui s'ajoutent aux contraintes de cisaillement statiques présentes dans la masse du sol avant le tremblement de terre. Sur cette base, les ondes sismiques produisent une diminution de la résistance du sol et une augmentation des contraintes de cisaillement agissant dans le sol. Une méthodologie basée sur la théorie de Zeevaert est présentée dans le présent article qui permet de concevoir des pieux hélicoïdaux pour les charges sismiques, sur la base de la détermination de l'augmentation de la pression interstitielle due aux ondes de dilatation et de l'augmentation des contraintes de cisaillement dues aux ondes de cisaillement.