Analyses of the effect of deep excavation on behaviour of adjacent pile in sand using 3D finite element method

Abstract

Bitişik kazık davranışı üzerindeki derin kazı etkisinin incelenmesi, kazığın hizmet verebilirliğini ve stabilitesini değerlendirmek için önemli bir konudur. Bu çalışmada, bitişik yüklü tekil kazık üzerindeki derin kazının etkisi doymuş kohezyonsuz zeminde 3D sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak araştırılmıştır. Literatürde bulunan santrifüj deney sonuçları kullanılarak sonlu elemanlar modelinin doğrulanmasından sonra kazı derinliği, kazıktan kazı alanına olan mesafe ve kazık başı tipi gibi kazık davranışına en fazla etki eden faktörler üzerinde parametrik bir çalışma yapılmıştır. Bu çalışmada, kazık uzunluğuna göre kazı derinliğinin kazık davranışı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu sonucuna varılmıştır. He/Lp üç durumu arasında, He/Lp= 0.5 durumu maksimum eğilme momentine neden olurken, He/Lp= 1.5 durumu maksimum kazık yanal sapmasına neden olmuştır. Ayrıca kazıktan kazıya olan mesafe de kazık tepkisi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve kazıkta aktive olan eğilme momenti 9 m mesafeden sonra etkisini kaybetmiştir. Ayrıca kazık başlığı tipinin de kazık davranışı üzerinde önemli bir etkisi olduğu görülmüştür. Hem kazık başına uygulanan iş yükünün arttırılması hem de kazık boyunun arttırılmasının yanal kazığın davranışı üzerinde önemli bir etkiye sahip olmadığı görülmüştür.

The influence of deep excavation on adjacent pile behaviour is an important issue to ensure its serviceability and stability. In this paper, the effect of deep excavation on an adjacent loaded single pile in saturated cohesionless soil was investigated by 3D finite element method. After verification of finite element model using centrifuge test results found in literature, a parametric study was conducted by varying the most influential factors on pile behaviour such as excavation depth, distance from pile to the excavation and pile head type. It was concluded that the excavation depth (He) with respect to pile length (Lp) has a significant effect on pile response. Among the three cases of He/Lp, the case of He/Lp= 0.5 induced the maximum bending moment while the case of He/Lp= 1.5 induced the maximum pile lateral deflection. Moreover, the distance from the pile to the excavation site has also a significant influence on pile response and the induced bending moment in pile becomes inconsiderable after 9 m distance. Also, it is observed that the pile head type has an important effect on the pile behaviour especially in case of rigid head case. Both increasing the working load applied on pile and increasing the pile length do not have a significant effect on the lateral behavior of pile.