End-bearing capacity of driven piles in sand using the stress characteristics method: analysis and implementation

The method of stress characteristics has been employed to compute the end-bearing capacity of driven piles. The dependency of the soil internal friction angle on the stress level has been incorporated to achieve more realistic predictions for the end-bearing capacity of piles. The validity of the assumption of the superposition principle while using the bearing capacity equation based on soil plasticity concepts, when applied to deep foundations, has been examined. Fourteen pile case histories were compiled with cone penetration tests (CPT) performed in the vicinity of different pile locations. The end-bearing capacity of the piles was computed using different methods, namely, static analysis, effective stress approach, direct CPT, and the proposed approach. The comparison between predictions made by different methods and measured records shows that the stress-level-based method of stress characteristics compares better with experimental data. Finally, the end-bearing capacity of driven piles in sand was expressed in terms of a general expression with the addition of a new factor that accounts for different factors contributing to the bearing capacity. The influence of the soil nonassociative flow rule has also been included to achieve more realistic results.

Assessment of pile driving refusal using the standard test (SPT)

The design of driven pile foundations involves an iterative process requiring an initial estimate of the refusal level to determine the depth of boreholes for subsequent analyses. Current procedures for determining borehole depths incorporate parameters typically unknown at the investigation stage. Thus, a quantifiable procedure more applicable at this preliminary stage would provide greater confidence in estimating the founding level of driven piles. This paper examines the effectiveness of the Standard Penetration Test (SPT) in directly estimating driven pile refusal levels. A number of significant correlations were obtained between SPT information and pile penetration records demonstrating the potential application of the SPT. Results indicated pile penetration was generally best described as a function of both the pile toe and cumulative shaft SPT values. The influence of the toe SPT increased when piles penetrated rock. A refusal criteria was established from the results to guide both the estimation of borehole depths and likely pile lengths during the design stage.

Contribuição à confiabilidade de estacas cravadas através de um estudo de caso com aplicação da teoria Bayesiana.

Nos diversos segmentos da Geotecnia e em especial na área de fundações, o engenheiro se depara com uma série de incertezas. Algumas destas incertezas são inerentes à variabilidade local do solo, às condições de carregamento, aos efeitos do tempo, às diferenças nos processos executivos, erros de sondagens, que influenciam diretamente a estimativa da capacidade de carga da fundação, seja por ocasião de seu carregamento estático, seja durante ou logo após a cravação. O objetivo desta dissertação é a adaptação, a estacas em terra (onshore), de um procedimento concebido originalmente para emprego em estacas offshore, que trata da atualização da estimativa da resistência durante a cravação, com base em registros documentados durante a execução. Neste procedimento a atualização é feita através da aplicação dos conceitos da análise Bayesiana, assumindo que os parâmetros da distribuição probabilística utilizada sejam variáveis randômicas. A incerteza dos parâmetros é modelada por distribuições a priori e a posteriori. A distribuição a posteriori é calculada pela atualização da distribuição a priori, utilizando uma função de máxima verossimilhança, que contém a observação obtida dos registros de cravação. O procedimento é aplicado a um conjunto de estacas de um extenso estaqueamento executado na Zona Oeste do Rio de Janeiro. As estimativas atualizadas são posteriormente comparadas aos resultados dos ensaios de carregamento dinâmico. Várias aplicações podem surgir com o emprego deste procedimento, como a seleção das estacas que, por apresentarem reduzido valor de estimativa atualizada de resistência, ou uma maior incerteza desta estimativa, devam ser submetidas a provas de carga. A extensão deste estudo a diferentes tipos de estacas em perfis de solo de natureza distintos poderá levar ao desenvolvimento de sistemas mais adequados de controle de execução, capazes de identificar as principais incertezas presentes nos diferentes tipos de execução de estacas, contribuindo assim para a otimização de futuros projetos de fundações.

Contribuição ao estudo do efeito tridimensional de instalação e de grupo em estacas cravadas em areia.

O efeito de instalação de estacas cravadas em areia, que promove um aumento da compacidade do solo e de seus parâmetros de resistência e deformabilidade, é analisado nesta dissertação em conjunto com o efeito de grupo. O procedimento estabelecido objetiva quantificar a melhoria após a instalação de um grupo de estacas e foi desenvolvido nesta pesquisa a partir da contribuição de Alves (1998). Para a utilização deste procedimento, foram propostas correlações do módulo de Young do solo em função da resistência à penetração NSPT (ou da resistência à penetração normalizada N60), a partir de um banco de dados obtido da literatura, visando não apenas as aplicações implementadas neste estudo, como também nortear futuras aplicações práticas. Na análise de casos documentados da literatura, foi utilizado o programa Plaxis 3D Foundation. Inicialmente foi procedida a calibração do programa através da reprodução de um caso de instrumentação de um grupo de estacas na argila rija de Londres, muito bem documentado por Cooke et al. (1980). Os resultados das simulações, com parâmetros do solo obtidos da literatura, se ajustaram muito bem aos resultados experimentais, seja nos valores de recalque, seja nos diagramas de transferência de carga. Posteriormente, a melhoria do solo por efeito da instalação foi estimada, através do procedimento estabelecido nesta dissertação, baseado em Alves (1998), a partir das características iniciais do solo antes da instalação de um grupo de estacas em modelo reduzido em solo arenoso. Obtidos os parâmetros melhorados previstos para o solo após a instalação, estes foram aplicados a um grupo de 9 estacas, para diferentes espaçamentos relativos, como dados de entrada no programa Plaxis. A comparação dos resultados experimentais com aqueles simulados numericamente sinaliza para o potencial tanto do programa Plaxis, na reprodução do comportamento do conjunto, como do modelo de Alves (1998), que norteou o procedimento proposto nesta pesquisa. O fator de escala, ressaltado na dissertação, bem como outros aspectos relevantes observados nas análises realizadas, são propostos como temas futuros a serem investigados na continuidade desta linha de pesquisa.

The influence of tunnelling on piled foundations

A study of the influence of tunnelling on piled foundations was recently completed at the University of Cambridge. The study focussed on tunnelling near driven piles in dense sand and was carried out by means of centrifuge modelling. This paper presents a summary of the main findings, describing the mechanism controlling tunnelling-induced pile behaviour, a zone of influence around the tunnel where piles might be affected and recommendations for tunnelling near piles in practice. Both single piles and pile groups are considered.

Provas de carga estática com carregamento lateral em estacas escavadas hélice contínua e cravadas metálicas em areia

An experimental study has been conducted to investigate the behavior of continuous flight auger (cfa) bored piles and metalic driven H-section piles under lateral loading in cohesionless soils. The piles were tested in two different areas at the same site. Both areas consisted of a 3-m thick compacted superficial fill of pure fine sand, underlain by layers of naturally occurring pure fine-thick sand. Fills are differentiated by the relative densities which were compressed, 45% e 70%, respectively. Each area received one identical pair of cfa piles and two identical pairs of H-piles. A static lateral loading test was performed in each pair of piles. In this work, the pile load test results are reported and interpreted. The horizontal coefficient of subgrade reaction was determined from the results of the loading tests and compared with values determined by correlations based on penetration resistance index of SPT tests (NSPT). p-y formulations describing the static behavior of the piles were applied to the problem under evaluation. Back Analyses were made through theoretical and experimental p-y curves for obtaining input parameters for the analytic models, among which the coefficient of horizontal reaction. The soil pile system horizontal loading at rupture was determined by the theoretical methods and the results were compared with the experimental results, checking its validity

List of [timber railway] piles delivered and driven

List of [timber railway] piles delivered and driven (1 page, handwritten). This is signed by Alex Morrison, July 1856.

Sketch of the height of the piles driven for the bridge across Chippewa Creek at Port Robinson

Sketch of the height of the piles driven for the bridge across Chippewa Creek at Port Robinson, Jan. 3, 1856.

Cyclic jacking of piles in silt and sand

Jacked piles are becoming a valuable installation method due to the low noise and vibration involved in the installation procedure. Cyclic jacking may be used in an attempt to decrease the required installation force. Small scale models of jacked piles were tested in sand and silt in a 10 m beam centrifuge. Two different piles were tested: smooth and rough. Piles were driven in two ways with monotonic and cyclically jacked installations. The cyclically jacked installation involves displacement reversal at certain depth for a fixed number of cycles. The depth of reversal and amplitude of the cycle vary for different tests. Data show that the base resistance increases during cyclic jacking due to soil compaction at the pile toe. On the other hand, shaft load decreases with the number of cycles applied due to densification of soil next to the pile shaft. Cyclic jacking may be used in unplugged tubular piles to decrease the required installation load. © 2013 Taylor & Francis Group, London.