Numerical and Analytical Study on Axial Ultimate Bearing Capacity of Fixed-Head Energy Piles in Different Soils

承载力 岩土工程 有限元法 参数统计 主管(地质) 土壤水分 数值分析 极限荷载 极限抗拉强度 结构工程 地质学 材料科学 工程类 数学 土壤科学 复合材料 数学分析 地貌学 统计
作者
Amir Akbari Garakani,Bahareh Heidari,Sahar Mokhtari Jozani,Omid Ghasemi‐Fare
出处
期刊:International Journal of Geomechanics [American Society of Civil Engineers]
卷期号:22 (1) 被引量:3
标识
DOI:10.1061/(asce)gm.1943-5622.0002223
摘要

In this paper, the axial ultimate bearing capacity of fixed-head concrete energy piles is studied considering various soils and thermomechanical loads, through numerical and analytical models. Accordingly, an axisymmetric numerical approach was adopted using the finite-element method by considering temperature-dependent soil and pile–soil interface parameters, and the results were validated using experimental datasets. Quantitative and statistical comparisons showed an acceptable agreement between the numerical predictions and experimental observations. Then, a vast numerical parametric study was carried out on various soil strength parameters and different thermomechanical conditions to evaluate the changes in compressive/tensile ultimate bearing capacity of the fixed-head energy piles in dry and saturated soils. The results showed that temperature changes and environmental conditions have significant effects on the ultimate load capacity of energy piles. Thereafter, different analytical approaches were developed for various soil types and thermomechanical loading conditions to assess the soil–structure and thermomechanical interactions between the examined energy piles and the surrounding soil. Accordingly, by comparing the obtained results from the analytical and numerical solutions, the best analytical approach for each soil type and load condition was proposed. Finally, by performing an analytical sensitivity study on the geometrical aspects of the examined energy piles, the remarkable effects of the pile diameter and pile length on the ultimate load capacity of energy piles were revealed.

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