Ali Murtaza Rasool;Fawad S. Niazi;Tauqir Ahmed;Mubashir Aziz
Geomechanics and Engineering
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v.33
no.5
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pp.507-518
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2023
The effects of various supporting arrangements have been investigated on an excavation support system using a numerical tool. The purpose of providing different supporting arrangements was to limit the pile wall deflection in the range of 0.5% to 1% of the excavation depth. Firstly, a deep excavation supported by sheet pile wall was modeled and the effects of sheet pile wall thickness, excavation depth and distance to adjacent footings from sheet pile wall face were explored on the soil deformation and wall deflection. Further analysis was performed considering six different arrangements of tieback anchors and struts in order to limit the wall deflections. Case-01 represents the basic excavation geometry supported by sheet pile wall only. In Case-02, sheet pile wall was supported by struts. Case-03 is a sheet pile wall supported by tieback anchors. Likewise, for the Cases 04, 05 and 06, different arrangements of struts and tieback anchors were used. Finally, the effects of different supporting arrangements on soil deformation, sheet pile wall deflection, bending moments and anchor forces have been presented.
Wave interaction in marine structures is an important issue where requires to be considered in view of number of bases, piles and arrangement method. In this research, effect of waves and their forces on piles with different arrangements was investigated using numerical modeling. Simulations were performed in presence of bracing elements between piles against the force of waves and also were compared with simple arrangement without bracing elements in different arrangements. Results showed that in models that were fitted with bracing elements, the displacement rate reduced about 96%, and tension tolerances increased more than 53% and abutment responses also decreased about 70%.
In this study the behavior of pile groups is investigated experimentally. Special attention is given to the load transfer characteristics of pile groups and to the evaluation of the group effects under vertical and horizontal loadings. In the laboratory experiments, vertical and lateral loadings were imposed on model piles in sand. Model piles made of PVC embedded in Joomoonjin sand were used in this study. Pile arrangements($2\times2,\; 3\times3$) and pile spacings(2.5D, 5.OD, 7.5D) were considered. Load-transfer curves(t-z, q-z and p-y curves), load-deflection curves and group interaction factors were obtained from the experimental results. The group interaction factors under both vertical and horizontal loadings were proposed for the cases of $2\times2\; and\; 3\times3$ pile groups with varying ratios of pile spacings. p-multipliers in this study were found for the individual piles in $2\times2\; and\; 3\times3$ pile groups.
Recently, foundation designs based on piled raft concept have been increasing, where the piles are required not to ensure the overall stability of the foundation but to act as settlement reducer. When a concrete track is constructed on soft ground, excessive settlements may occur, while it rarely has bearing capacity problems. In this case, the settlement of the concrete track may be effectively reduced by arranging a small number of small-diameter piles beneath the track. This paper presents the effect of pile installation on the reduction of concrete track's settlement. A 3D finite difference method was employed to model the piled concrete tracks. A parametric study was carried out to assess the effect of varying soil condition and pile arrangements. From the analysis results, it is verified that the effect of the pile installation is significant to effectively reduce the settlement of concrete track. Optimal number of pile rows and pile spacings was proposed for the economical design of a piled concrete track. The bearing mechanism of piles was also investigated by analyzing load sharing characteristics of pile according to soil conditions and pile arrangements.
H-pile can be more easily driven than pipe pile by pile driver and shows high skin friction and plugging effect. This experimental study was devoted to investigate skin friction of H group piles in granite soil under laboratory test. Pile arrangements $(1{\times}2,\;1{\times}3,\;2{\times}2,\;2{\times}3,\;3{\times}3)$, pile space (2D,4D,6D), and soil density $(D_r=40%,\;80%)$ were tested. The main results obtained from the model tests can be summarized as follows. Distribution ratio of skin friction for total load decreased by $48{\sim}39%$ (dense soil), $32{sim}27%$ (loose soil) as piles space ratio increases in case of $3{\times}3$ group piles. And the distribution ratio of skin friction by pile settlements under loose soil decreased by about $58{\sim}33.2%$ in $2{\times}2$ group piles and about $65{\sim}38%$ in $3{\times}3$ group piles respectively.
Modeling techniques of piled pier were reviewed and the influences of pile cap's boundary conditions were analyzed in this study. The method using flexible springs seems to be useful fur the practical design since its simplified model can represent the complex behaviors of pile groups efficiently. Parameter studies were performed far various pile group arrangements, pile spacings, end bearing conditions, and loading stages to analyze their effects on the lateral displacements, maximum pile bending stresses, and lateral stiffness of pile groups. Through the parameter studies, it was found that when lateral stiffness of pile groups was estimated by using three-dimensional analysis method (YSGroup), its complex behavior could be predicted better than other methods based on single pile analysis.
Application the pile group foundation to reduce overall settlement of the foundation and also avoid a very fruitful settlement of foundations, inconsistent was carried out. In such a case, in event that the Foundation, not as a mere pile group, which as a system consisting of a broad foundation with pile Group, economic design criteria will be provided in spite of high safety. A new approach in the design of the Foundation can be introduced as the piles are just a tool to improve the parameters of soil hardness; that it can work with detachable piles from raft. Centralized arrangement of piles as the most optimal layout of piles in reducing inconsistent settlement, which is the lowest value of resulting layout in this differential settlement. Using the combination of piles connected and disconnected to form the raft, bending moment created in the raft is reduced. It also concentrated arrangements have greatest effect in reducing amount of moment applied to the raft.
Reinforced concrete (RC) deep beams are critical structural elements used in offshore pile caps, rectangular cross-section water tanks, silo structures, transfer beams in high-rise buildings, and bent caps. As a result of the low shear span ratio to effective depth (a/d) in deep beams, arch action occurs, which leads to shear failure. Several studies have been carried out to improve the shear resistance of RC deep beams and avoid brittle fracture behavior in recent years. This study was performed to investigate the behavior of RC deep beams numerically and experimentally with different reinforcement arrangements. Deep beams with four different reinforcement arrangements were produced and tested under monotonic static loading in the study's scope. The horizontal and vertical shear reinforcement members were changed in the test specimens to obtain the effects of different reinforcement arrangements. However, the rebars used for tension and the vertical shear reinforcement ratio were constant. In addition, the behavior of each deep beam was obtained numerically with commercial finite element analysis (FEA) software ABAQUS, and the findings were compared with the experimental results. The results showed that the reinforcements placed diagonally significantly increased the load-carrying and energy absorption capacities of RC deep beams. Moreover, an apparent plastic plateau was seen in the load-displacement curves of these test specimens in question (DE-2 and DE-3). This finding also indicated that diagonally located reinforcements improve displacement ductility. Also, the numerical results showed that the FEM method could be used to accurately predict RC deep beams'behavior with different reinforcement arrangements.
The behavior of a piled raft system in multi-layered soil subjected to vertical loading has been studied numerically using 3D finite element analysis. Initially, the 3D finite element model has been validated by analytically simulating the field experiments conducted on vertically loaded instrumented piled raft. Subsequently, a comprehensive parametric study has been conducted to assess the performance of a combined piled raft system in terms of optimum pile spacing and settlement of raft and piles, in multi-layered soil stratum subjected to vertical loading. It has been found that a combined pile raft system can significantly reduce the total settlement as well as the differential settlement of the raft in comparison to the raft alone. Two different arrangements below the piled raft with the same pile numbers show a significant amount of increase of load transfer of piled raft system, which is in line with the load transfer mechanism of a piled raft. A methodology for the factor of safety assessment of a combined pile raft foundation has been presented to improve the performance of piled raft based on its serviceability requirements. The findings of this study could be used as guidelines for achieving economical design for combined piled raft systems.
H-pile can be more easily driven than pipe pile by pile driver and shows high skin friction and plugging effect. And lately It is well grown that the high strength H-pile has been widely used f3r pile foundations. To compare the skin frictions of H piles under different density soil conditions, this paper presents results of a series of model tests on vertically loaded group piles. Model piles made of steel embedded in weathered granite soil were used in this study. Pile arrangements $(2\times2,\;3\tunes3)$, pile space(2D, 4D, 6D), and soil density$(D_r=40\%,\;80\%)$ were tested. The main results obtained from the model tests can be summarized as follows. The series of tests found that compression load for group piles increases as number of piles increase and piles space ratic decrease to $D_r=40\%$ of soil density. The analysis also found that the theoretical value of skin friction for group piles is greater than practical value as piles space ratio increases to $D_r=40\%$ of soil density. Piles showed the greatest difference of the skin friction in case that the pile space ratio(S/D) is 6. The theoretical value by Meyerhof and DM-7 showed 1.83 times and 1.32 times respectively as great as practical value in case of S/D=6 and $2\times2$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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