Simple design tools for piled raft foundations

Abstract

The design of piled raft foundations is hampered by the complex interaction effects which take place between the piles and the raft. Although the finite element method and the boundary element method have been used to account explicitly for the interactions, the application of these methods is limited to foundation systems with small pile groups. A hybrid method of analysis has been developed, by which the complete analysis of larger foundation systems (using quadrant symmetry) may be performed. More practical approaches for the routine design of piled rafts rely on the extrapolation of results produced for single pile– raft units, but necessarily incorporating approximations. Little attention has been paid to the determination of differential settlements, which are often critical to the design. The paper outlines the hybrid finite element–elastic continuum method of piled raft analysis, and describes an approximate method for calculating overall foundation stiffness and load distribution. The approximate method may be refined by comparison with results from the hybrid method. Parametric studies using the hybrid method have been used to develop approximate methods for estimating differential settlements. An example of the application of the approximate methods is presented. Two case studies of piled raft foundations are made, which show the application of one of the approximate methods and compare the results with a complete analysis and with field measurements. La conception des fondations par radier fondé sur pieux est rendue difficile par les interactions complexes qui existent entre les pieux et le radier. Bien que les méthodes par é1éments finis et par éléments limites aient été utilisées pour prendre en compte de manière explicite ces interactions, l'emploi de ces méthodes est limité aux systèmes de fondations à petits groupes de pieux. La méthode hybride développée permet d'analyser complètement des systèmes de fondadons plus importants (en utilisant la symétrie d'ordre 4). En routine, la conception d'un radier fondé sur pieux multiples résulte de l'extrapolation des résultats obtenus pour un radier fondé sur un seul pieu. Ceci demande forcement quelques approximations. On s'est également un peu intéressé à la détermination des tassements différendels qui jouent souvent un rôle critique lors de la conception. L'article décrit brièvement la méthode hybride {éléments finis-milieu élasdque} qui a été développée pour les radiers fondés sur pieux, ainsi qu'une méthode approchée déjà existante permettant de calculer, en tout point, la raideur de la fondation et la distribution de la charge. La méthode approchée a pu être améliorée en comparant les résultats obtenus à ceux de la méthode hybride. Des études paramétriques, réalisées à l'aide de la méthode hybride, ont permis le développement de méthodes approchées permettant d'estimer les tassements différentiels. On présente ensuite un exemple d'application des méthodes approchées. Les deux cas-types de fondation par radier fondé sur pieux proposés montrent comment utiliser l'une des méthodes approchées et permettent de comparer les résultats obtenus à ceux issus d'une analyse complète et aux mesures de chander.