Settlement analysis of pile groups in layered soils


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Abstract

This paper presents a method to perform a nonlinear analysis of pile groups subject to vertical loading. The method makes use of the dynamic stiffness matrices to simulate the response of layered soils. These matrices are incorporated in a calculation procedure that is computationally very efficient because the response of a pile group can be achieved using essentially the solution for a single pile. The method is first used to perform a linear elastic analysis of pile groups and is then extended to include the nonlinearity effects. In this context, the widely accepted approach is adopted in which nonlinearity is considered to be confined in a narrow zone close to each pile, whereas outside this zone the soil is assumed to behave as a linear elastic medium. Moreover, a global interaction factor is introduced to account for the interaction among the piles in the group. The theoretical predictions from the proposed method are compared with experimental measurements from several published full-scale and model tests on pile groups loaded up to failure. The agreement between predicted and observed behaviour is found to be very satisfactory, even approaching the ultimate load, when the results of loading tests on single piles are available and the group efficiency with respect to the failure load is close to unity.RésuméCet exposé présente une méthode qui peut être utilisée pour effectuer une analyse non linéaire des groupes de pieux soumis à des charges verticales. La méthode utilise les matrices dynamiques de rigidité pour simuler le comportement des sols stratifiés. Ces matrices sont incorporées dans une procédure qui est très avantageuse du point de vue du calcul, puisque la réponse du groupe de pieux peut être obtenue en adoptant essentiellement la solution du pieu isolé. La méthode est tout d'abord utilisée pour effectuer une analyse élastique linéaire de groupes de pieux; puis elle est étendue pour tenir compte des effets de non linéarité. A cet égard, on adopte l'approche largement acceptée selon laquelle la non linéarité reste confinée autour de l'interface sol–pieu. En-dehors de cette zone, on suppose que le comportement du sol est élastique linéaire. De plus, un facteur d'interaction global est introduit pour tenir compte de l'interaction des pieux du groupe. Les prédictions théoriques effectuées à travers la méthode proposée sont comparées aux mesures expérimentales d'essais de chargement bien documentés sur des groupes de pieux jusqu' à l'état de rupture. On a pu observer que, lorsque les résultats des tests de chargement sur pieux isolés sont disponibles et l'efficience du groupe de pieux par rapport à la charge de rupture est proche de un, la réponse calculée s'accorde très bien avec les données mesurées aussi à proximité de la charge de rupture.

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