The effect of sidewall roughness on the shaft resistance of rock-socketed piles

Abstract

Piles socketed into rock are increasingly used to support loads from large-span bridges and heavy buildings. Peak side resistance is typically related to unconfined compressive strength, sidewall roughness and rock mass quality. This paper presents the results of tests on piles socketed in a weak, artificial rock made of sand, cement, gypsum powder and water. The test results are compared with methods of estimation in which the roughness of the pile-rock interface is modeled explicitly by assuming sinusoidal undulations along the interface. The testing program includes 10 model piles. Some of these piles have nonzero base resistance; others are unsupported at the base. The results indicate that both the degree of roughness of the socket sidewall and the base stiffness are of major importance to the load response of rock-socketed piles. The ultimate unit side resistance was observed to increase substantially with both increasing sidewall roughness and increasing base stiffness, but there is an upper limit to socket roughness beyond which very little increase in side resistance can be obtained. Most of the available correlations used to predict the ultimate side resistance of rocksocketed piles produced conservative estimates for the test piles in this study.

Análisis del efecto de la rugosidad en el contacto roca-pilote sobre la resistencia por fuste de pilotes

“…Pruebas de carga a pequeña escala en el laboratorio sobre pilotes excavados en roca: (a) geometría de los pilotes, modelo 1 con = 102 mm y = 203 mm, modelo 2 con = 51 mm y = 102 mm, (b) esquema y geometría del ensayo, (c) resistencia promedio por fuste vs asiento en cabeza del pilote (1, 2 y 3 representan la resistencia de la roca circundante de 22, 42.9 y 4.7 MPa, respectivamente) (modificado de Benmokrane et al 1994) Figura 2.29. Pruebas de carga a pequeña escala en el laboratorio sobre pilotes excavados en roca: (a) configuración geométrica del ensayo (unidades en mm), (b) geometría de los pilotes = 50 mm y = 450 mm ( es el coeficiente de rugosidad propuesto por Horvath et al 1983), (c) carga en cabeza vs asiento en cabeza del pilote para los modelos de solo resistencia por fuste (modificado de Dai et al 2017). .......... 38…”

“…Figura 2.28. Pruebas de carga a pequeña escala en el laboratorio sobre pilotes excavados en roca: (a) geometría de los pilotes, modelo 1 con = 102 mm y = 203 mm, modelo 2 con = 51 mm y = 102 mm, (b) esquema y geometría del ensayo, (c) resistencia promedio por fuste vs asiento en cabeza del pilote (1, 2 y 3 representan la resistencia de la roca circundante de 22, 42.9 y 4.7 MPa, respectivamente) (modificado de Benmokrane et al 1994) 2.2.3.4 Dai et al (2017) Recientemente, Dai et al (2017) realizaron una batería de 10 ensayos a pequeña escala sobre pilotes, para analizar el efecto de la rugosidad sobre la resistencia por fuste y punta (ver la Figura 2.29(a)). A efectos de este trabajo, solo se muestran los resultados de los modelos en los que se considera solo la resistencia por fuste -i.e., con un hueco Asiento en cabeza, (mm)…”

“…Figura 2.29. Pruebas de carga a pequeña escala en el laboratorio sobre pilotes excavados en roca: (a) configuración geométrica del ensayo (unidades en mm), (b) geometría de los pilotes = 50 mm y = 450 mm ( es el coeficiente de rugosidad propuesto por Horvath et al 1983), (c) carga en cabeza vs asiento en cabeza del pilote para los modelos de solo resistencia por fuste (modificado de Dai et al 2017).…”

“…De acuerdo con trabajos previos (e.g., Dai et al 2017), los resultados presentados en la Figura 4.9 sugieren que podría existir un límite superior de la rugosidad, por encima del cual no aumenta significativamente la resistencia promedio por fuste a pesar de aumentar la rugosidad en la interfaz roca-pilote. En cualquier caso, los resultados presentados confirman que la rugosidad es un factor de gran importancia que debería ser incorporado en el diseño de pilotes empotrados en roca.…”

Side Friction of Rock‐Socketed Piles Involving Thick Sediment

“…e bearing capacity of a rock-socketed pile depends on several factors including the relative displacement between the pile and rock (soil), and the displacement is related to the rock stratum lithology, elastic modulus of pile concrete, section size, construction technology, and the degree of bottom cleaning at the pile end [9]. As many factors influence the performance of a pile and a rocksocketed cast-in-place pile has the characteristics of strong concealment, its bearing mechanism is also complex [10]. rough extensive engineering practice and numerical analysis, scholars have found that the roughness of the wall of the bored hole has the greatest influence on the bearing capacity of rock-socketed piles [11,12].…”