Frictional forces between soil and structural elements are of vital importance for the foundation engineering. Although numerous studies were performed about the soil-structure interaction in recent years, the approximate relations proposed in the first half of the 20th century are still used to determine the frictional forces. Throughout history, wood was often used as friction piles. Steel has started to be used in the last century. Today, alternatively these materials, FRP (fiber-reinforced polymer) piles are used extensively due to they can serve for long years under harsh environmental conditions. In this study, various ratios of low plasticity clays (CL) were added to the sand soil and compacted to standard Proctor density. Thus, soils with various internal friction angles (${\phi}$) were obtained. The skin friction angles (${\delta}$) of these soils with FRP, which is a composite material, steel (st37) and wood (pine) were determined by performing interface shear tests (IST). Based on the data obtained from the test results, a chart was proposed, which engineers can use in pile design. By means of this chart, the skin friction angles of the soils, of which only the internal friction angles are known, with FRP, steel and wood materials can be determined easily.
Ground motions recorded in near-fault sites, where the rupture propagates toward the site, are significantly different from those observed in far-fault regions. In this research, finite element modeling is used to investigate the effect of pile cap stiffness on the seismic response of soil-pile-structure systems under near-fault ground motions. The Von Wolffersdorff hypoplastic model with the intergranular strain concept is applied for modeling of granular soil (sand) and the behavior of structure is considered to be non-linear. Eight fault-normal near-field ground motion records, recorded on rock, are applied to the model. The numerical method developed is verified by comparing the results with an experimental test (shaking table test) for a soil-pile-structure system. The results, obtained from finite element modeling under near-fault ground motions, show that when the value of cap stiffness increases, the drift ratio of the structure decreases, whereas the pile relative displacement increases. Also, the residual deformations in the piles are due to the non-linear behavior of soil around the piles.
In this study, centrifuge model tests were performed to investigate the stress concentration ratio, bearing capacity and deformation modes of piles in clay ground improved by granular piles with two types of pile (CSCP, SCP) and various replacement ratios (0, 20, 40, 60%). According to the results of tests, the load ratio of ground improved by SCP and CSCP proportionally increased as replacement ratio increased. It shows that average normalized load of ground improved by CSCP is higher by about $8{\sim}21%$ than by SCP. As a result of rigid loading tests, it was evaluated that average stress concentration ratio of CSCP is higher than that of SCP. Only expansion failure occurred in CSCP, whereas SCP showed the expansion and shear failure simultaneously.
Designing pile foundations subjected to the uplift forces such as buildings, oil platforms, and anchors is becoming increasingly concerned. In this paper, the conceptual design of a new type of driven piles called expanding pile is presented and assessed. Some grooves have been created in the shaft of the novel pile, and some moveable arms have been designed at the pile tip. At first, static analyses using the finite element method were performed to evaluate the effectiveness of the innovative pile on the axial bearing capacity. Then its effect on seismic behavior of moment frame is considered. Results show that the expanding arms were provided an ideal anchorage system because of the soil's noticeable locking-up effect increasing uplift bearing capacity. For example at the end of the static tensile loading procedure, displacement decrement up to 55 percent is observed. In addition, comparing the uplift bearing capacity of the usual and new pile with different lengths in sand and clay layers shows noticeable effect and sharp increase up to about two times especially in longer piles. Besides, a sensible reduction in the seismic response and the stresses in the beam-column connection between 23-36 percent are achieved that ensures better seismic behavior of the structures.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.15
no.7
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pp.4588-4594
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2014
In this study, small scaled (1/30) laboratory chamber tests of the pile foundation for a lightweight concrete pavement system were carried out to evaluate the safety of a pile foundation on sandy soil. The testing ground was simulated in the field and a standard pile-loading test was conducted. The test piles were divided into 3 types, Cases A, B and C, which is the location from the center of the slab by applying a vertical load. The interval between the piles was set to 8 cm. As a result of the pile foundation model test, the pavement settled when the vertical load was increased to 12kg from 1.5kg in sandy soil ground, particularly the maximum settlement of 0.04mm. Judging from the model chamber test, Case A showed compressive deformation, whereas Case B represented the compression and tensile forces with increasing vertical load. Case C showed an increase in tensile strain.
In this study, we grasped the resistance state of the back ground which had a notable influence on computing the lateral resistance of the laterally loaded pile group in the homogeneous ground by the model test. Resistance state was grasped as the depth of rotation-point, wedge failure angle, and wedge wing angle. The model experiment is performed by varying the width, spacing and number of piles and the relative density of sand in this study. According to the observation of the rear ground surface deformation of the piles in lateral load, rotation point ratio, wedge failure angle, and wedge wing angle of the front row were similar to those of the middle row; however, those of the back row were relatively smaller. The rotation point ratio, wedge failure angle and wedge wing angle of the piles in parallel were the same as those of a single pile. Based on the model test results, equations for estimation of the rotation-point, wedge failure angle, and wedge wing angle are proposed.
Though the static pile load tests gives the mosts accurate estimation on the load carrying capacity of tested pile, it appears time-consuming and not economical. Many test methods using equipments, such as Pile Driving Analyzer(PDA), STATNAMIC, and Osterberg cell, have been introduced in Korea, and pile best using PDA has been gaining popularity because of iris fast and simple operation. Static and dynamic tests results on the piles installed in the granular coils were analyzed to investigate the effect of geometrical damping on the estimated load carrying capacity. It was found that the CAPWAP analysis without considering geometrical damping effect underestimates the pile capacity by 30~60% under certain conditions. It was observed that the underestimation of pile capacity by CAPWAP occurs on the piles installed in the water-borne granular boils by SIP methods. When Smith skin damping value(SSkn) greater than 1.0 sec/m is obtained in CAPWAP analysis, it may reflect the large possibility of underestimation of pile capacity. The introduction of the geometircal damping option in CAPWAP analysis gives reasonable pile capacity, compared with the static pile load test results, and reduces the SSb value under 0.7 sec/m.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2008.10a
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pp.708-712
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2008
Piles and pile foundations have been in common use since very early times. Usually function of piles is to carry load to a depth at which adequate support is available. Another important use of piles is to furnish lateral support and nowadays it is getting highlighted due to the wind load, lateral action of earthquake, and so on. After Broms (1964), many researchers have been suggested methods for estimating lateral capacity of pile. But each method assumes different earth pressure distribution and lateral earth pressure coefficient and it gives confusion to pile designers. Lateral earth pressure, essential in lateral capacity estimation, influenced by pile's behavior under lateral load. Prasad and Chari (1999) assumed the rotation point of pile and suggested an equation of ultimate lateral load capacity. In this study, we investigate the depth of rotation point in both homogeneous soil and multi layered soil, and compare to the estimation value by previous research. To model the pile set up in the sand, we use the chamber and small scale steel pile, and rain drop method. Test results show the rotation point is formed where the Prasad and Chari's estimation value, and they also show multi layered condition affects to location of rotation point to be scattered.
This study analyzes behavior of bearing capacity of open-ended pipe pile from laboratory experiment results. Unlike the conventional pipe piles, cone penetration is implemented into the inside of the pipe pile. During the cone penetration, cone driving energy helps densification of plugged soils and soils below the pile end. Sand pluviator was used to obtain homogeneous soil layers. Two kinds of piles with different pile outer surface roughness were prepared, and two different drop heights of pile driving were applied. Eight experimental cases varying pile outer surface roughness, pile driving energy for conventional and cone penetration implemented piles were conducted. From the experiments, ultimate load of the pile increased approximately by 70% for increased pile driving height, and it increased by 21% for rougher surface pile. When cone penetration is implemented, the ultimate load increased by 40% in average.
In this study, based on the relationship of the vertical force - settlement of batter piles obtained by pressure chamber model tests, the vertical bearing capacity of vertical and batter piles according to the increase of pile inclination was analyzed. A model open - ended steel pipe pile with the inclination of 5$^\circ$, 10$^\circ$ and 15$^\circ$ was driven into saturated fine sand with relative density of 50 %, and the static compression load tests were performed under each confining pressure of 35, 70 and 120 kPa in pressure chamber. The vertical bearing capacity of pile obtained from pressure chamber tests increased with the pile inclination. In the case of the inclination of 5$^\circ$, 10$^\circ$, 15$^\circ$, increasing ratios of pile bearing capacity were 111, 121, 127 ~ 140 % of vertical bearing capacity respectively. In the case of the inclination of above 20$^\circ$, the model tests could not be performed because of pile of pile head during compressive loading on the pile head.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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