Three Dimensional Numerical Analysis of Single Pile Under Inclined Uplift Load

Öz

In this study, a single pile behaviour under inclined uplift load has been investigated, numerically. The single pile embedded in sand soil having the embedment ratio of 8 (L/D) has been exposed to the inclined load for different load angles (α=0°, 15°, 30°, 60°, and 90°). Numerical analyses have been performed by using Plaxis 3D computer program based on finite element method. Firstly, the effect of mesh density of finite element has been studied in the analyses. Five different mesh densities are available in Plaxis 3D ranging from very coarse to very fine. In this study, the meshes of finite element have been chosen as fine where the effect of mesh density is ended on the uplift capacity of single pile. The result obtained from the numerical analysis related to the single pile having the load angle of 90° has been compared with a theoretical method in the literature and thanks to this, the success of the numerical analysis in the prediction of the uplift capacity of single pile has been studied. It has been understood that the results obtained from numerical analysis and theoretical method are in a very good agreement and in the parametric study afterwords, it has been observed that the uplift capaicty of single pile decreases with the increase of the load angle. 

Anahtar Kelimeler

• Inclined load,Vertical pile,Sand soil,Numerical analysis,Plaxis 3D

Eğik Çekme Yükü Etkisindeki Tekil Kazığın Üç Boyutlu Sayısal Analizi

Öz

Bu çalışmada, eğik çekme yükü etkisindeki tekil kazık davranışı sayısal olarak analiz edilmiştir. Kum zemine gömülü, L/D=8 gömülme oranındaki tekil bir kazık farklı yük açılarında (α=0°, 15°, 30°, 45°, 60° ve 90°) çekmeye maruz bırakılmıştır. Sayısal analizler, sonlu eleman yöntemine dayalı Plaxis 3D bilgisayar programı kullanılarak yapılmıştır. Analizlerde; öncelikle, sonlu eleman sıkılığının etkisi araştırılmıştır. Programın sunduğu beş farklı ağ sıkılığında analizler gerçekleştirilmiş ve sıkılığın kazık kapasitesi üzerinde etkisinin kalmadığı ince (fine) ağ sıkılığında analizlerin yapılmasına karar verilmiştir. 90° çekme açısına sahip kazıkta yapılan sayısal analizden elde edilen sonuç, literatürde yer alan teorik bir yöntemle karşılaştırılmış ve sayısal analizin kazık kapasitesini tahminindeki başarısı araştırılmıştır. Sayısal analiz ve teorik yöntemle elde edilen sonuçların oldukça uyumlu olduğu görülmüş ve sonrasında yapılan parametrik çalışmada, yükün düşey eksenle yaptığı açının artmasıyla kazık kapasitesinin azaldığı belirlenmiştir. 

Anahtar Kelimeler

• Eğik yük,Düşey kazık,Kum zemin,Sayısal analiz,Plaxis 3D

Kaynakça

1. 1. Maviş, S., 2013. Düşey ve Eğik Kazıklı İskele Yapılarında Zemin-Kazık Etkileşiminin Detaylı ve Basitleştirilmiş Modeller ile İrdelenmesi. Yıldız Teknik Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, 95, İstanbul.
2. 2. Chattopadhyay, B.C., Pise, P.J., 1986. Uplift Capacity of Piles in Sand. Journal of Geotechnical Engineering, 112(9), 888-904.
3. 3. Ismael, N.F., 1989. Field Tests on Bored Piles Subject to Axial and Oblique Pull. Journal of Geotechnical Engineering, 115(11), 1588-1598.
4. 4. Veeresh, C., Narasimha Rao, S., 1996. Vertical Pullout Capacity of Model Batter Anchor Piles in Marine Clays. Marine Georesources & Geotechnology, 14(3), 205-215.
5. 5. Al-Shakarchi, Y.J., Fattah, M.Y., Kashat, I.K., 2004. The Behaviour of Batter Piles under Uplift Loads. International Conference on Geotechnical Engineering, 105-114.
6. 6. Mroueh, H., Shahrour, I., 2007. Response of Piles to Inclined Uplift Loads Influence of the Soil-Pile Interface. European Journal of Computational Mechanics, 16(3-4), 419-435.
7. 7. Mroueh, H., Shahrour, I., 2009. Numerical Analysis of the Response of Battered Piles to Inclined Pullout Loads. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 33(10), 1277-1288.
8. 8. Korkmaz, Ş., 2012. Düşey ve/veya Eğik Kazıklı İskele Yapılarında Zemin-Yapı Etkileşimi. Yıldız Teknik Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, 112, İstanbul.

9. 9. Nazir, A., Nasr, A., 2013. Pullout Capacity of Batter Pile in Sand. Journal of Advanced Research, 4(2), 147-154.
10. 10. Li, Z., Kotronis, P., Escoffier, S., 2014. Numerical Study of the 3D Failure Envelope of a Single Pile in Sand. Computers and Geotechnics, 62, 11-26.
11. 11. Reddy, K.M., Ayothiraman, R., 2015. Experimental Studies on Behavior of Single Pile under Combined Uplift and Lateral Loading. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 141(7), 04015030.
12. 12. Jiang, X., Li, K., 2016. Research on Pull-out Mechanical Characteristics of Pile Foundation in Submerged Floating Tunnel. Procedia Engineering, 166, 389-396.
13. 13. Uncuoğlu, E., 2009. Kohezyonsuz Zeminlerdeki Kazıkların Yatay Yük ve Moment Etkisi Altındaki Davranışlarının Analizi. Çukurova Üniversitesi, Doktora Tezi, 277, Adana.
14. 14. Plaxis 3D.AE.02, 2016. Plaxis bv, Delft, The Netherlands.
15. 15. Brinkgreve, R.B.J., Engin, E., Engin, H.K., 2010. Validation of Empirical Formulas to Derive Model Parameters for Sands. Numerical Methods in Geotechnical Engineering, 137-142.
16. 16. Broms, B.B., 1965. Discussion on, Piles in Cohesionless Soil Subject to Oblique Pull. Journal of Soil Mechanics and Foundations, 91(4), 199-205.
17. 17. Poulos, H.G., Davis, E.H., 1980. Pile Foundation Analysis and Design. John Wiley and Sons, NY.