Approximate non-linear dynamic axial response of piles

Abstract

The axial dynamic response of a single pile in clay is examined within the framework of a Winkler—type approach. Experimental data for the variation of soil shear modulus and hysteretic damping with the amplitude of shear strain and the soil 'plasticity' index are curve—fitted and utilized in simulating in a realistic way the non—linearity of the surrounding soil arising from the stresses induced by the pile. An equivalent radially—inhomogeneous but linearly—hysteretic continuum is established, and the 'springs' and 'dashpots' of the dynamic Winkler model are obtained at each depth by solving analytically the pertinent plane—strain (in z) and axisymmetric (in r) elastodynamic problem. Slippage at the pile–soil interface is also taken into consideration in a simple approximate way. Analytical results are presented to demonstrate the practical significance of soil non—linearity, soil 'plasticity' index and interface slippage in the dynamic stiffness and damping of the pile. Les auteurs examinent la réaction dynamique axiale d'un pieu dans Pargile dans le contexte d'une approche du type Winkler. Aprés I'ajustement de courbe, les données expérimentales obtenues pour la variation du module de cisaillement et de Pamortissement hystérétique en fonction de la déformation de cisaillement et de I'indice de plasticité du sol sont utilisées pour simuler de faccedil;on réaliste la non—linéarité du sol environnant sous I'effet des tensions engendrées par le pieu. Un continuum équivalent, non homogéne radialement, mais hystérétique liné airement, est établi, et les « ressorts» et « amortisseurs» du modéle dynamique de Winkler sont obtenus à chaque profondeur par résolution analytique du problème élastodynamique de la déformation plane (en z) et axisymétrique (en r). On dent également compte, de façon approximative et simple, du glissement à I'inter—face pieu—sol. Les résultats de I'analyse sont présentés pour démontrer les effets pratiques de la nonlinéarité du sol, de I'indice de plasticité du sol et du glissement interfacial sur la rigidity dynamique et I'amortissement du pieu.