Measured soil–structure interaction for concrete piles subjected to lateral loading: Fid-Bau Portal

Measured soil–structure interaction for concrete piles subjected to lateral loading

Ni, Lusu

Lateral loads often control the design of deep foundations. This paper focuses on improving the understanding of soil–structure interaction (SSI) of laterally loaded piles and developing p–y curves based on simultaneous direct measurements of the soil–pile interaction pressure (p) and lateral pile displacement (y) along the length of the pile. This paper summarizes the methodology, instrumentation, soil–pile interaction measurements, and procedure used to investigate the soil–pile interaction and to develop the directly measured p–y curves. A 102 mm diameter, 1.42 m long precast concrete pile was fully instrumented with advanced sensors and installed in well-graded sand. The digital image correlation (DIC) data indicated that the soil movement in front of the pile extended up to 6.3 pile diameters (6.3D) from the pile center. The normalized measured maximum soil–pile interaction pressures closely matched the normalized pressures provided in the literature for short, stiff laterally loaded piles installed in cohesionless soils. In addition, the direct measurement-based p–y curves at different depths showed nonlinear behavior, in which the initial stiffness and ultimate soil reaction increased as the depth increased. When compared to p–y curves calculated from measured strain along the pile length, the directly measured p–y curves showed differences of ultimate soil reaction ranging from 8% to 33%. When compared to p–y curves calculated using the procedures available in the literature, the measurement-based p–y curve ultimate soil reactions have differences ranging from 5% to 189%. The differences in ultimate soil reaction could be mainly attributed to the installation method.

La conception des fondations profondes repose souvent sur un chargement latéral appliqué sur celles-ci. Le présent article vise à améliorer la compréhension des interactions sol–structure (SSI) au niveau pieux soumis à un chargement latéral et à tracer des courbes p–y à partir de mesures directes et simultanées de la pression d’interaction sol–pieu (p) et du déplacement latéral du pieu (y) le long de ce dernier. L’article présente sous forme résumée la méthodologie, l’instrumentation et la procédure utilisées ainsi que les mesures de l’interaction sol–pieu, afin d’analyser cette même interaction et tracer les courbes à partir des mesures directes de p et y. Un pieu préfabriqué en béton de 102 mm de diamètre et 1,42 m de long a été entièrement équipé de capteurs perfectionnés et installé dans un sable de granulométrie continue. Les données de corrélation d’images digitales (DIC) ont montré que le sol, à l’avant du pieu, s’était déplacé sur une distance maximale égale à 6,3 fois le diamètre du pieu (6,3D) à partir du centre du pieu. Les mesures normalisées des pressions maximales d’interaction sol–pieu coïncidaient bien avec celles fournies par la littérature dans le cas de pieux courts, rigides, soumis à un chargement latéral et installés dans des sols sans cohésion. En outre, les courbes tracées à partir des mesures directes de p et y pour différentes profondeurs ont mis en évidence un comportement non linéaire se caractérisant par une augmentation de la rigidité initiale et de la réaction maximale du sol lorsque la profondeur augmentait. Lorsqu’on les a comparées aux courbes p–y tracées à partir des mesures de contrainte effectuées le long du pieu, les courbes p–y obtenues à partir des mesures directes ont révélé des différences de réaction maximale du sol comprises entre 8 et 33 %. De plus, quand on a comparé les courbes p–y obtenues à l’aide de mesures à celles tracées selon les procédures décrites dans la littérature, on a mis en évidence des différences de réaction maximale du sol comprises entre 5 et 189 %. Les différences de réaction maximale du sol seraient principalement dues à la méthode d’installation adoptée. [Traduit par la Rédaction]