The effect of model scale, acceleration history, and soil condition on closed-ended pipe pile response under coupled static-dynamic loads
- 1. Universiti Teknologi MARA
- 2. Nahrain University
- 3. University of Baghdad
Description
This paper analyzes the effect of scaling-up model and acceleration history on seismic response of closed-ended pipe pile using a finite element modeling approach and the findings of 1g shaking table tests of a pile embedded in dry and saturated soils. A number of scaling laws were used to create the numerical modeling according to the data obtained from 1g shake table tests performed in the laboratory. The current study found that the behaviors of the scaled models, in general have similar trends. From numerical modeling on both the dry and saturated sands, the normalized lateral displacement, bending moment, and vertical displacement of piles with scale factors of 2 and 35 are less than those of the pile with a scale factor of 1 and the shaking table test. In general, the pile deformation factor was higher in saturated sand models than the dry sand models. Liquefaction ratios were increased by increasing the seismic intensity; hence the maximum liquefaction ratio was observed with the model of scale 1 under the effect of the Kobe earthquake (0.82g). In another full-scale model, the liquefaction ratio decreased significantly; i.e., it was decreased from 1.64% (λ=1) to 1.04% (λ=35) in the same mentioned model. Pile frictional resistance was numerically investigated and the overall results were compared with previous studies in the literature. In general, the frictional resistance at the pile tip was slightly higher than the frictional resistance around the pile body, and the frictional resistance factor on the ground surface of dry soil models was slightly higher than those of saturated soil models.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تحلل هذه الورقة تأثير نموذج التوسع وتاريخ التسارع على الاستجابة الزلزالية لركيزة الأنابيب المغلقة باستخدام نهج نمذجة العناصر المحدودة ونتائج اختبارات طاولة الاهتزاز 1g لركيزة مدمجة في التربة الجافة والمشبعة. تم استخدام عدد من قوانين القياس لإنشاء النمذجة العددية وفقًا للبيانات التي تم الحصول عليها من اختبارات طاولة الهز التي تم إجراؤها في المختبر. وجدت الدراسة الحالية أن سلوكيات النماذج المقياسية، بشكل عام، لها اتجاهات مماثلة. من النمذجة العددية على كل من الرمال الجافة والمشبعة، تكون الإزاحة الجانبية الطبيعية وعزم الانحناء والإزاحة الرأسية للأكوام ذات عوامل القياس 2 و 35 أقل من تلك الخاصة بالكومة ذات عامل القياس 1 واختبار طاولة الاهتزاز. بشكل عام، كان عامل تشوه الوبر أعلى في نماذج الرمل المشبع من نماذج الرمل الجاف. تمت زيادة نسب التسييل عن طريق زيادة الكثافة الزلزالية ؛ وبالتالي لوحظ الحد الأقصى لنسبة التسييل مع نموذج المقياس 1 تحت تأثير زلزال كوبي (0.82جم). في نموذج آخر واسع النطاق، انخفضت نسبة التسييل بشكل ملحوظ ؛ أي أنها انخفضت من 1.64 ٪ (λ=1) إلى 1.04 ٪ (λ=35) في نفس النموذج المذكور. تم التحقيق في مقاومة احتكاك الأكوام عدديًا وتمت مقارنة النتائج الإجمالية بالدراسات السابقة في الأدبيات. بشكل عام، كانت المقاومة الاحتكاكية عند طرف الوبر أعلى قليلاً من المقاومة الاحتكاكية حول جسم الوبر، وكان عامل المقاومة الاحتكاكية على سطح الأرض لنماذج التربة الجافة أعلى قليلاً من تلك الخاصة بنماذج التربة المشبعة.Translated Description (French)
Cet article analyse l'effet du modèle de mise à l'échelle et de l'historique de l'accélération sur la réponse sismique des pieux tubulaires fermés à l'aide d'une approche de modélisation par éléments finis et des résultats des tests de la table de secouage de 1 g d'un pieu encastré dans des sols secs et saturés. Un certain nombre de lois d'échelle ont été utilisées pour créer la modélisation numérique en fonction des données obtenues à partir de tests de table à secousses de 1 g effectués en laboratoire. La présente étude a révélé que les comportements des modèles mis à l'échelle ont en général des tendances similaires. D'après la modélisation numérique sur les sables secs et saturés, le déplacement latéral normalisé, le moment de flexion et le déplacement vertical des pieux avec des facteurs d'échelle de 2 et 35 sont inférieurs à ceux du pieu avec un facteur d'échelle de 1 et le test de la table de secouage. En général, le facteur de déformation des pieux était plus élevé dans les modèles à sable saturé que dans les modèles à sable sec. Les rapports de liquéfaction ont été augmentés en augmentant l'intensité sismique ; par conséquent, le rapport de liquéfaction maximal a été observé avec le modèle de l'échelle 1 sous l'effet du tremblement de terre de Kobe (0,82g). Dans un autre modèle à grande échelle, le rapport de liquéfaction a diminué de manière significative ; c'est-à-dire qu'il a diminué de 1,64 % (λ=1) à 1,04 % (λ=35) dans le même modèle mentionné. La résistance au frottement des pieux a été étudiée numériquement et les résultats globaux ont été comparés aux études antérieures de la littérature. En général, la résistance au frottement à la pointe du pieu était légèrement supérieure à la résistance au frottement autour du corps du pieu, et le facteur de résistance au frottement sur la surface du sol des modèles de sol sec était légèrement supérieur à ceux des modèles de sol saturé.Translated Description (Spanish)
Este documento analiza el efecto del modelo de ampliación y el historial de aceleración en la respuesta sísmica de la pila de tuberías de extremo cerrado utilizando un enfoque de modelado de elementos finitos y los hallazgos de las pruebas de la mesa de agitación de 1 g de una pila incrustada en suelos secos y saturados. Se utilizaron varias leyes de escala para crear el modelado numérico de acuerdo con los datos obtenidos de las pruebas de mesa de agitación de 1 g realizadas en el laboratorio. El estudio actual encontró que los comportamientos de los modelos a escala, en general, tienen tendencias similares. A partir del modelado numérico en arenas tanto secas como saturadas, el desplazamiento lateral normalizado, el momento de flexión y el desplazamiento vertical de los pilotes con factores de escala de 2 y 35 son menores que los del pilote con un factor de escala de 1 y la prueba de la mesa vibratoria. En general, el factor de deformación del pilote fue mayor en los modelos de arena saturada que en los modelos de arena seca. Las relaciones de licuefacción se incrementaron al aumentar la intensidad sísmica; por lo tanto, la relación de licuefacción máxima se observó con el modelo de escala 1 bajo el efecto del terremoto de Kobe (0.82g). En otro modelo a escala completa, la relación de licuefacción disminuyó significativamente; es decir, disminuyó de 1.64% (λ=1) a 1.04% (λ=35) en el mismo modelo mencionado. La resistencia a la fricción de la pila se investigó numéricamente y los resultados generales se compararon con estudios previos en la literatura. En general, la resistencia a la fricción en la punta del pilote fue ligeramente mayor que la resistencia a la fricción alrededor del cuerpo del pilote, y el factor de resistencia a la fricción en la superficie del suelo de los modelos de suelo seco fue ligeramente mayor que el de los modelos de suelo saturado.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تأثير مقياس النموذج وتاريخ التسارع وحالة التربة على استجابة كومة الأنابيب المغلقة تحت الأحمال الديناميكية الثابتة المقترنة
- Translated title (French)
- L'effet de l'échelle du modèle, de l'historique de l'accélération et de l'état du sol sur la réponse des pieux tubulaires fermés sous des charges statiques-dynamiques couplées
- Translated title (Spanish)
- El efecto de la escala del modelo, el historial de aceleración y la condición del suelo en la respuesta de la pila de tuberías de extremo cerrado bajo cargas estático-dinámicas acopladas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4285286049
- DOI
- 10.6703/ijase.202206_19(2).007