Investigation of the reliability of vertical soil reaction models based on test load results on bored piles.

Abstract

Ο υπολογισμός καθιζήσεων πασσάλων και οι αναλύσεις αλληλεπίδρασης μεταξύ εδάφους και κατασκευών που εδράζονται σε πασσάλους βασίζονται στη χρήση μοντέλων κατακόρυφης αντίδρασης εδάφους τύπου t-z, για την αιχμή και τον κορμό των πασσάλων. Τα μοντέλα αυτά στην πιο κοινή τους μορφή αποτελούνται από γραμμικώς ελαστικά ελατήρια και ολισθητήρες συνδεδεμένα εν σειρά, με τις παραμέτρους τους στο στάδιο προμελέτης να προσδιορίζονται με βάση τις ιδιότητες του εδάφους. Η διατριβή διερευνά την αξιοπιστία των state-of-the-art μοντέλων t-z συγκρίνοντας τις προβλέψεις τους με τα αποτελεσμάτων δοκιμαστικών φορτίσεων σε φρεατοπασσάλους με στόχο την πρόταση τρόπων βελτίωσής των μοντέλων. Για τον σκοπό αυτό, συλλέχθηκαν και αναλύθηκαν δεδομένα από δοκιμαστικές φορτίσεις πασσάλων που είχαν διενεργηθεί στα πλαίσια έργων γεφυροποιίας σε διάφορα σημεία στην Ελλάδα, αντανακλώντας διαφορετικές τοπικές γεωτεχνικές συνθήκες. Επίσης, έγινε επεξεργασία των δεδομένων από τις αντίστοιχες γεωτεχνικές εκθέσεις έρευνας πεδίου με σκοπό την εξαγωγή των παραμέτρους εδάφους, όπως μοναδιαίες οριακές αντιστάσεις και το μέτρο ελαστικότητας. Μέσω συγκριτικής ανάλυσης, αξιολογείται η αποτελεσματικότητα των μοντέλων έναντι των πραγματικών δεδομένων των δοκιμαστικών φορτίσεων και εντοπίζονται οι πιθανές αιτίες των αποκλίσεων. Στη συνέχεια, η διατριβή προτείνει τροποποιήσεις στο υπολογιστικό πλαίσιο που βελτιώνουν την ακρίβεια των προβλέψεων. Από την ανάλυση διαπιστώνεται ότι η δυσκαμψία των ελατηρίων πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερη σε πλειστοκαινικά και παλαιότερα γεωυλικά από ότι προβλέπουν οι υφιστάμενες εμπειρικές συσχετίσεις για πρόσφατα εδάφη.

The calculation of pile settlements and the analysis of soil-structure interaction for structures founded on piles are based on the use of vertical soil reaction models, such as t-z models, for both the pile tip and the pile shaft. These models, in their most common form, consist of linear elastic springs and sliders connected in series, with their parameters determined during the preliminary design phase based on soil properties.This thesis investigates the reliability of state-of-the-art t-z models by comparing their predictions with the results of pile load tests, with the aim of proposing ways to improve these models. For this purpose, data were collected and analyzed from pile load tests conducted within the framework of bridge construction projects at various locations in Greece, reflecting different local geotechnical conditions. Additionally, the data from the corresponding field investigation geotechnical reports were processed to extract soil parameters such as unit ultimate resistances and the modulus of elasticity. Through comparative analysis, the effectiveness of the models is evaluated against the actual load test data, and the potential causes of discrepancies are identified. Subsequently, the thesis proposes modifications to the computational framework that enhance the accuracy of the predictions. The analysis reveals that the stiffness of the springs needs to be significantly higher in Pleistocene and older geological materials than what is predicted by existing empirical correlations for recent soils.