Al-Omari, Raid R.;Al-Azzawi, Adel A.;AlAbbas, Kadhim A.
Geomechanics and Engineering
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v.10
no.5
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pp.599-615
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2016
The present research presents experimental and finite element studies to investigate the behavior of piled raft-tunnel system in a sandy soil. In the experimental work, a small scale model was tested in a sand box with load applied vertically to the raft through a hydraulic jack. Five configurations of piles were tested in the laboratory. The effects of pile length (L), number of piles in the group and the clearance distance between pile tip and top of tunnel surface (H) on the load carrying capacity of the piled raft-tunnel system are investigated. The load sharing percent between piles and rafts are included in the load-settlement presentation. The experimental work on piled raft-tunnel system yielded that all piles in the group carry the same fraction of load. The load carrying capacity of the piled raft-tunnel model was increased with increasing (L) for variable (H) distances and decreased with increasing (H) for constant pile lengths. The total load carrying capacity of the piled raft-tunnel model decreases with decreasing number of piles in the group. The total load carrying capacity of the piles relative to the total applied load (piles share) increases with increasing (L) and the number of piles in the group. The increase in (L/H) ratio for variable (H) distance and number of piles leads to an increase in piles share. ANSYS finite element program is used to model and analyze the piled raft-tunnel system. A three dimensional analysis with elastoplastic soil model is carried out. The obtained results revealed that the finite element method and the experimental modeling are rationally agreed.
In the present study, a procedure to predict the depth from the ground surface to the center of bulging failure zone in each of the square granular group piles under a rigid mat foundation is proposed. This analytical procedure is established on the basis of the conical modeling of bulging failure shape and the replacement ratio of soft foundation soils. considering the effect of a share of procedure to estimate the ultimate cylindrical pressure in the area reinforced with granular piles and the ultimate bearing capacity of each of granular piles in group. This analytical procedure is also established on the basis of the pre-determined depth to the zone of bulging failure and an iterative solution technique. Finally the analytical procedures proposed in this study are verified by analyzing the results of 3D finite element analyses, and the predictions of ultimate bearing capacity of granular piles are compared with the results obtained from the tests, empirical equation and 3D finite element analyses.
Xu, Chang J.;Ding, Hai B.;Luo, Wen J.;Tong, Li H.;Chen, Qing S.;Deng, Jian L.
Geomechanics and Engineering
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v.20
no.3
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pp.255-265
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2020
Laboratory tests are conducted to investigate the performance of retaining system with different combinations of long-short piles. Numerical analysis implemented using ABAQUS are verified by comparing numerical results with measured data. By performing numerical studies, the horizontal displacement of piles, heave of excavation bottom and bending moment of pile for various pile system with different pile lengths are investigated. Results show that long piles share higher bending moments than short piles. The increase in the number of short piles leads to a slight increase in the heave at excavation bottom for long-short pile retaining system. Retaining system with different long and short pile combinations have greater effects on the horizontal displacement of pile above the excavation bottom, compared to its counterparts below excavation bottom. For a given length of long pile, the bending moment and displacement of piles increase with the decrease in length of short piles, while the increasing rate of maximum moment of retaining pile system is insignificant. Results highlight that a reliable and economical pile retaining system can be designed by optimizing the number and length of short piles, provided that the working performance of retaining structures above excavation bottom meets the design requirement in practice.
PHC piles, extension-plate attached PHC piles, and steel pipe attached PHC piles were installed in field test site. Axial compressive static load tests including load distribution test and Pile Driving Analyzer (after driving) were done on the tip-transformed PHC piles and the grouted tip-transformed PHC piles. Load-displacement curves of three different type of PHC piles, which are PHC pile (TP-1), extension plate attached PHC pile (TP-2) and steel pipe attached PHC pile (TP-3), showed almost the same behavior. Thus bearing capacity increase effect of the tip-transformed PHC piles was negligible. Share ratio of side resistance and end bearing resistance for PHC pile, extension plate attached PHC pile, and steel pipe attached PHC pile were 95.8% vs. 4.2%, 95.6% vs. 4.4%, and 97.8% vs. 2.2% respectively.
Granular compaction piles have the load bearing capacity of the soft ground increase and have the settlement of foundation built on the reinforced soil reduce. The granular compaction group piles also have the consolidation of the soft ground accelerate and have the liquefaction caused by earthquake prevent using the granular materials such as sand, gravel, stone etc. However, this method is one of unuseful methods in Korea. The Granular compaction piles are constructed by grouping it with a raft system. The confining pressure at the center of bulging failure depth is a major variable in relation to estimate for the ultimate bearing capacity of the granular compaction piles. Therefore, a share of loading is determined considering the effect of load concentration ratio between the granular compaction piles and surrounding soils, and varies the magnitude of the confining pressure. In this study, method for the determination of the ultimate bearing capacity is proposed to apply a change of the horizontal pressure considering bulging failure depth, surcharge and loaded area. Also, the ultimate bearing capacity of the granular compaction piles is evaluated on the basis of previous study on the estimation of the ultimate bearing capacity and compared with the results obtained from laboratory scale model tests. And using the result from laboratory model tests, it is studied increase effect of the bearing capacity on the granular compaction piles and variance of coefficient of consolidation for the ground.
This research presents the monitoring results and their interpretation on load sharing of the pile foundation during the construction of a high-rise (124 m in height) building in Bangkok, in soft clayey ground. Axial forces in several piles, pore water pressure and earth pressures beneath the raft in a tributary area were monitored through the construction period of the building. The raft of the pile foundation in soft clayey ground can share the load up to 10-20% even though the foundation was designed using the conventional approach in which the raft resistance is ignored. The benefit from the return of ground water table as the uplift pressure is recognized. A series of parametric study by 3D-FEA were carried out. The potential of utilizing the piled raft system for the high-rise building with underground basement in soft clayey ground was preliminarily confirmed.
Granular compaction pile has the load bearing capacity of the soft ground increase and has the settlement of foundation built on the reinforced soil reduce. The granular compaction group piles also have the consolidation of the soft ground accelerate and prevent the liquefaction caused by earthquake using the granular materials such as sand, gravel, stone etc. However, this method is not widely used in Korea. The granular compaction piles are constructed by grouping them with a raft system. The confining pressure at the center of bulging failure depth is a major variable in estimating the ultimate bearing capacity of the granular compaction piles. Therefore, a share of loading is determined considering the effect of load concentration ratio between the granular compaction piles and surrounding soils, and the variation of the magnitude of the confining pressure. In this study, a method for the determination of the ultimate bearing capacity is proposed to apply a change of the horizontal pressure considering bulging failure depth, surcharge, and loaded area. Also, the ultimate bearing capacity of the granular compaction pile is evaluated on the basis of previous study(Kim et al., 1998) on the estimation of the ultimate bearing capacity and compared with the results obtained from laboratory scale model tests and DEM numerical analysis using the PFC-2D program.
Piled raft foundations have been highlighted as an economical design concept of pile foundations in recent years. However, piled raft foundations have not been widely used in Korea due to the difficulty in estimating the complex interaction effects among rafts, piles and soils. The authors developed an effective numerical program to analyze the behavior of piled raft foundations for practical design purposes and presented it briefly in this paper. The developed numerical program simulates the raft as a flexible plate consisting of finite elements with eight nodes and the raft is supported by a series of elastic springs representing subsoils and piles. This study imported another model to simulate pile groups considering non-linear behavior and interaction effects. The apparent stiffnesses of the soils and piles were estimated by iterative calculations to satisfy the compatibility between those two components and the behavior of piled raft foundations can be predicted using these stiffnesses. For the verification of the program, the analysis results about some example problems were compared with those of rigorous three dimensional finite element analysis and other approximate analysis methods. It was found that the program can analyze non-linear behaviors and interaction effects efficiently in multi-layered soils and has sufficient capabilities for application to practical analysis and design of piled raft foundations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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