INVESTIGATION OF A LATERALLY LOADED MODEL PILE BEHAVIOUR IN SAND BY MEANS OF EXPERIMENTAL AND NUMERICAL METHODS

Abstract

In this study, stress-strain relation and deformation behavior of laterally loaded pile which is located in different sand embedment is investigated. A circular aluminum pile, test box, loading system, strain gauge rosettes and linear position transducers were used in the laboratory test. Uniform relative density and homogeneous embedment medium in the test box were achieved by using sand pluviation system. The behavior of aluminum pile loaded incrementally at its head is obtained experimentally and then p-y method and subgrade reaction method which is commonly used by designers are employed to model the numerical behavior of the pile. Numerical studies were performed by using LPILE and SAP 2000 computer programs. Based on the findings, the p-y method estimates the pile head deflection more accurately than subgrade reaction method particularly high lateral deflections of pile head. The experimental test studies show that relative density of sand embedment is very effective on occurrence of soil reaction. Finally the reliability of Daley calibration method which is used in instrumentation was evaluated.

Keywords

• Laterally loaded single pile, p-y method, sub-grade reaction method, Laboratory test.

YANAL YÜKLÜ BİR MODEL KAZIĞIN KUM ORTAMINDAKİ DAVRANIŞININ DENEYSEL VE NÜMERİK YÖNTEMLERLE İNCELENMESİ

Öz

Bu çalışmada, farklı kum ortamlarında yerleştirilmiş olan bir kazık modelinin yanal yüklemeler altındaki gerilme-şekil değiştime ve yerdeğiştirme davranışı incelenmiştir. Labaratuvar ortamında yürütülen çalışmada, dairesel bir alüminyum kazık, deney kutusu, yükleme düzeneği, yer değişimi ve şekil değişimi ölçerler kullanılmıştır. Yağmurlama sistemi kullanılarak eşdeğer sıkılık ve homojen bir dolgu ortamı oluşturulmuştur. Deneysel çalışmalarda model kazığın kademeli yüklemeler altındaki gösterdiği davranışı deneysel olarak saptanmıştır ve daha sonra kazık davranışı, tasarımcılar tarafından yaygın olarak kullanılan p-y ve yatak katsayısı yöntemleri kullanılarak analiz edilmiştir. Nümerik çalışmalar LPILE ve SAP 2000 programlarında gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, p-y yönteminin yatak katsayısı yönteminden daha güvenilir sonuçlar ortaya koyduğu saptanmıştır. Kumun sıkılık derecesinin zemin reaksiyonu üzerindeki etkisi görülmüştür. Son olarak ölçüm aygıtlarının kalibrasyonunda kullanılan Daley yönteminin güvenilir olduğu anlaşılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Yanal yüklü tekil kazık, p-y yöntemi, Yatak katsayısı yöntemi, Laboratuar deneyi.

References

1. Adalıer, K. 1992. Post-Liquefaction behavior of soil systems. Ms Thesis. Rensselaer Polytechnic Institute. Troy, N.Y.
2. Broms, B. 1964. The lateral resistance of piles in cohesive soils. J. Soil Mech. Found. Div., ASCE, Vol. 90, pp. 27-63.
3. Brown, D. A. Morrison, C. and Reese, L. C. 1988. Lateral load behavior of pile group in sand. Journal of Geotechnical Engineering. Vol. 114 (11).
4. Daley, J. W. and Riley, W. F. 1978. Experimental strain analysis. McGraw-Hill; New York.
5. Duncan, J.M. and Chang, C.Y. 1970. “Nonlinear analysis of strain and stress in soils.” Journal of the Soil
6. Proceedings of the ASCE. pp 1629-1653. Foundation
7. Division, Fan, C.C., Long. J. H. 2005. Assessment of existing methods for predicting soil response of laterally loaded piles in sand. Computers and Geotechnics. (32) 274–289.
8. Franke, E. 2001. Group action between vertical piles under horizontal loads deep foundations on Bored and Auger Piles., W.F. Van Impe A.A Balkema, Rotterdam, Brookfield.

9. Gültekin, S., 2001. Yatay yüklü düşey kazıkların laboratuar koşullarında modellenmesi ve hesap esasları. Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü. İstanbul.
10. Huang, A.B. and O’Neill M.W. 2003. Comparative behavior of laterally loaded groups of bored and driven piles in cohesionless soil.” Proc. of 13th Int. Offshore and Polar Engineering Conf. pp. 718-725.
11. Kayıs, G. 2006. Yanal yüklü kazık davranışının arazi ortamında incelenmesi. Yüksel Lisans Tezi Yıldız Teknik Universitesi, Fen Bilimleri Ens. İstanbul.
12. Kodner, R.L. 1963. Hyperbolic Stress–Strain Response: Cohesive Soils. J. Soil Mech. Found. Div. pp. 115–143.
13. Kumar. S., Lalvani, L. 2004. Lateral Load Deflection Response of Drilled Shafts in Sand. EI (I) Journal CV. Matlock H, Reese L. C. 1960. Generalized solutions for laterally loaded piles. J Soil Mech Found Div – ASCE;86(5):63–91.
14. Mokwa, R. L. and Duncan, J. M. 2001. "Laterally loaded pile group effects and p-y Multipliers,” ASCE Geotechnical Special Publication No 113, pp. 728-742.
15. Terzaghi, K. 1955. “Evaluation of Coefficients of Subgrade Reaction,” Journal of Geotechnique, Vol. 5, 297-326.
16. Neill, O., Murchison, J.M. 1983. “An evaluation of p–y relationships in sands”. Research Report No. GT-DF02-83, Department of Civil Engineering, University of Houston.
17. Parakash, S. 1962. Behavior of pile groups subjected to Lateral Loads., PhD Thesis. Univ. of Illinois, Urbana.