Winkler load-transfer analysis for laterally loaded piles: Fid-Bau Portal

Winkler load-transfer analysis for laterally loaded piles

Huang, Maosong

On réévalue le module de Winkler pour une poutre verticale enfouie dans un sol élastique relativement au problème d’un pieu sollicité horizontalement dans le contexte de l’élasticité linéaire. En jumelant la solution intégrale dans le continuum élastique et l’expression du module d’élasticité Winkler, on obtient d’abord le module du sol de fondation d’un pieu infiniment long enfoui dans l’espace élastique. Ensuite, on évalue l’effet de la profondeur d’enfouissement et de la rigidité du pieu sur le module du sol de fondation dans le cadre de la solution de Mindlin et de la solution de Kelvin, ce qui donne la variation de la rigidité élastique de Winkler sur la longueur du pieu. Il y a une bonne concordance entre les résultats obtenus au moyen de la présente méthode pour les pieux uniques en sols homogène et non homogène et ceux obtenus par les solutions plus rigoureuses du continuum élastique et la méthode des éléments finis de frontière, ce qui a aussi révélé le désavantage de l’expression classique Winkler pour l’évaluation du déplacement du pieu. Finalement, on utilise la présente méthode afin d’analyser l’interaction pieu–sol–pieu du groupe de pieux; cette méthode montre également une bonne concordance avec la méthode des éléments finis et la méthode du continuum élastique et prouve la faisabilité du module du sol de fondation actif s’étendant au domaine du groupe de pieux sollicités horizontalement. [Traduit par la Rédaction]

The Winkler modulus for a vertical beam buried in elastic soil is reassessed for the problem of a horizontal loaded pile in the framework of linear elasticity. By matching the integral solution in elastic continuum and the expression with the elastic Winkler modulus, the subgrade modulus of an infinitely long pile embedded into elastic space is obtained first. Then the influence of embedment depth and pile rigidity on the subgrade modulus is evaluated by virtue of Mindlin’s and Kelvin’s solutions, which gives the variation of the Winkler spring stiffness along the pile length. Comparison of the results by the present method for single piles in homogeneous and nonhomogeneous soils has shown good agreement with those obtained from the more rigorous elastic continuum solutions and boundary element method, which also revealed the disadvantage of the conventional Winkler expression in evaluating the displacement of the pile. Finally, the present method is used to analyze the pile–soil–pile interaction of a pile group, which also shows good agreement with the finite element method and the elastic continuum method, and proves the feasibility of extending the active subgrade modulus into the realm of the horizontal loaded pile group.