Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2007.09a
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pp.692-700
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2007
There are several types of foundations for light-weight structures, such as low story buildings, on soft clay deposits. Those foundations, such as piled raft, compensated foundation, mat foundation, floating foundation are commonly used rather then end-bearing piles to get more benefits on the construction and cost savings. In this study, settlement behaviors are computed and compared for several types of foundations on soft clay deposits. Also, theoretical expressions of parameters for piled raft system were provided with co-relations for design purposes. The predictions of settlements of piled rafts foundation are proposed based on the pile dimensions and design loads. From this study, the piled raft foundations is more benefits for reducing the settlement of clay deposits, and it is found that the piled raft system is applicable and effective on thick clay deposits, and that differential settlements of the foundation should be managed by designing the configuration of pile lengths.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2001.03a
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pp.379-386
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2001
Piled raft foundations are usually used to reduce total and differential settlements of superstructures. In the piled raft foundations, the raft is often on its own able to provide adequate bearing capacity and only few widely spaced piles are added to the foundation to keep settlements be1ow a certain limit. In this paper, experimental studies on the load sharing ratio between piles and raft are carried out. Also, for evaluating the application of optimum design technique using a genetic algorithm, optimal locations of files are compared with the results of laboratory model tests. from tile results of laboratory model tests, there are found that the load sharing ratio between files and raft is depended on the number of piles and stiffness of raft, and the optimal locations of piles became concentrated on the middle of rafts. From these results of laboratory model tests, the optimum technique using a genetic algorithm is acknowledged to the application in the piled raft.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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1999.10a
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pp.415-422
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1999
This paper describes a new optimum design approach for piled raft foundations using the genetic algorithm. The objective function considered is the cost-based total weight of raft and piles. The genetic algorithm is a search or optimization technique based on nature selection. Successive generation evolves more fit individuals on the basis of the Darwinism survival of the fittest. In formulating the genetic algorithm-based optimum design procedure, the analysis of piled raft foundations is peformed based on the 'hybrid'approach developed by Clancy(1993), and also the simple genetic algorithm proposed by the Goldberg(1989) is used. To evaluate a validity of the optimum design procedure proposed based on the genetic algorithm, comparisons regarding optimal pile placement for minimizing differential settlements by Kim et at.(1999) are made. In addition using proposed design procedure, design examples are presented.
The piled raft foundations are subjected to lateral loading under the action of wind and earthquake loads. Their bearing behavior and flexural responses under these loadings are of prime concern for researchers and practitioners. The insufficient experimental studies on piled rafts subjected to lateral loading lead to a limited understanding of this foundation system. Lateral load sharing between pile and raft in a laterally loaded piled raft is scarce in literature. In the present study, lateral load-displacement, load sharing, bending moment distribution, and raft inclinations of the piled raft foundations have been discussed through an instrumented scaled down model test in 1 g condition. The contribution of raft in a laterally loaded piled raft has been evaluated from the responses of pile group and piled raft foundations attributing a variety of influential system parameters such as pile spacing, slenderness ratio, group area ratio, and raft embedment. The study shows that the raft contributes 28-49% to the overall lateral capacity of the piled raft foundation. The results show that the front pile experiences 20-66% higher bending moments in comparison to the back pile under different conditions in the pile group and piled raft. The piles in the piled raft exhibit lower bending moments in the range of 45-50% as compared to piles in the pile group. The raft inclination in the piled raft is 30-70% less as compared to the pile group foundation. The lateral load-displacement and bending moment distribution in piles of the single pile, pile group, and piled raft has been presented to compare their bearing behavior and flexural responses subjected to lateral loading conditions. This study provides substantial technical aid for the understanding of piled rafts in onshore and offshore structures to withstand lateral loadings, such as those induced by wind and earthquake loads.
Applicability of constructing piled raft foundations on soft clay has been given attention in recent years. Lack of sufficient stiffness for soil and thus excessive settlements to allow higher contribution of piles is the major concern in this regard. This paper presents a numerical investigation of performance of piled-raft foundations on soft clay with focusing on a case study. A 3D FEM numerical model is developed using ABAQUS. The model was calibrated by comparing physical and numerical modeling results of other researchers. Then the possibility of using piled-raft system in construction of foundation for a water storage tank in Sarbandar, Iran is assessed. Soil strength parameters in the numerical model were calibrated using the instrumentation data of a heavily instrumented preloading project at the construction site. The results indicate that choosing the proper combination of length and spacing for piles can lead to acceptable differential and total settlements while a high percentage of total bearing capacity of piles can be mobilized, which is an efficient solution for the project. Overall, the construction of piled-rafts on soft clays is promising as long as the total settlement of the structure is not imposing restrictions such as the common 25 mm allowable settlement. But instead, if higher allowable settlements are adopted, for example in the case of rigid steel tanks, the method shall be applicable with considerable cost savings.
Piled raft foundations have been highlighted as an economical design concept of pile foundations in recent years. However, piled raft foundations have not been widely used in Korea due to the difficulty in estimating the complex interaction effects among rafts, piles and soils. The authors developed an effective numerical program to analyze the behavior of piled raft foundations for practical design purposes and presented it briefly in this paper. The developed numerical program simulates the raft as a flexible plate consisting of finite elements with eight nodes and the raft is supported by a series of elastic springs representing subsoils and piles. This study imported another model to simulate pile groups considering non-linear behavior and interaction effects. The apparent stiffnesses of the soils and piles were estimated by iterative calculations to satisfy the compatibility between those two components and the behavior of piled raft foundations can be predicted using these stiffnesses. For the verification of the program, the analysis results about some example problems were compared with those of rigorous three dimensional finite element analysis and other approximate analysis methods. It was found that the program can analyze non-linear behaviors and interaction effects efficiently in multi-layered soils and has sufficient capabilities for application to practical analysis and design of piled raft foundations.
Park, Young-Seok;Lee, Hai-Chool;Kim, Kyoung-Min;Cho, Chang-Shik;Rhim, Hong-Chul
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2010.05a
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pp.17-19
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2010
This paper describes the possibility of the raft thickness reduction for mega foundations system of super high-rise buildings through a case study on domestic and foreign super high-rise buildings. In case of super high-rise buildings, the size of foundations, especially raft becomes wider and deeper because of heavy upper load. It is difficult to pour concrete of this kind of mega foundation, and cracks by hydration heat could happen. Therefore, there are several ways to reduce the raft thickness of mega foundations. Piled-raft could be the one because moment and shear load that the raft subjects on by soil reaction are lower. The effect of the piled-raft foundation on the raft thickness reduction could be confirmed by comparison of super high-rise buildings with pile, piled-raft and mat foundation. Furthermore, it was showed that the raft thickness could be more reduced by locating piles right under the vertical members of super structures.
Piled raft foundations are widely used and effective in supporting high-rise buildings around the world. In this study, a piled raft system was numerically simulated using PLAXIS 3D. The settlement comparison results between the actual building measurements and the three-dimensional (3D) numerical analysis, were in good agreement, indicating the usefulness of this approach for the evaluation of the feasibility of using a piled raft foundation in Ho Chi Minh City subsoil. The effects were investigated of the number of piles based on pile spacing, pile length, raft embedment on the settlement, load sharing, bending moments, and the shear force of the piled raft foundation in Ho Chi Minh City subsoil. The results indicated that with an increased number of piles, increased pile length, and embedding raft depth, the total and differential settlement decreased. The optimal design consisted of pile numbers of 60-70, corresponding to pile spacings is 5.5-6 times the pile diameter (Dp), in conjunction with a pile length-to-pile diameter ratio of 30. Furthermore, load sharing by the raft, by locating it in the second layer of stiff clay, could achieve 66% of the building load. The proposed model of piled raft foundations could reduce the total foundation cost by 49.61% compared to the conventional design. This research can assist practicing engineers in selecting pile and raft parameters in the design of piled raft foundations to produce an economical design for high-rise buildings in Ho Chi Minh City, Viet Nam, and around the world.
The load sharing ratio (${\alpha}_{pr}$) of piles is one of the most common problems in the preliminary design of piled raft foundations. A series of 3D numerical analysis are conducted so that special attentions are given to load sharing characteristics under varying conditions, such as pile configuration, pile diameter, pile length, raft thickness, and settlement level. Based on the 3D FE analysis, influencing factors on load sharing behavior of piled raft are investigated. As a result, it is shown that the load sharing ratio of piled raft decreases with increasing settlement level. The load sharing ratio is not only highly dependent on the system geometries of the foundation but also on the settlement level. Based on the results of parametric studies, the load sharing ratio is proposed as a function of the various influencing factors. In addition, the parametric analyses suggest that the load sharing ratios to minimize the differential settlement of piled raft are ranging from 15 to 48% for friction pile and from 15 to 54% for end-bearing pile. The recommendations can provide a basis for an optimum design that would be applicable to piled rafts taking into account the load sharing characteristics.
A three-dimensional approximate computer-based method, YSPR (Yonsei Piled Raft), was developed for analysis of behavior of piled raft foundations. The raft was modeled as a flat shell element having 6 degrees of freedom at each node and the pile was modeled as a beam-column element. The behaviors of pile head and soil were controlled by using $6{\times}6$ stiffness matrix. To model the non-linear behavior, the soil-structure interaction between soil and pile was modeled by using nonlinear load-transfer curves (t-z, q-z and p-y curves). Comparison with previous model and FEM analysis showed that YSPR gave similar load-displacement behaviors. Comparison with field measurement also indicated that YSPR gave a reasonable result. It was concluded that YSPR could be effectively used in analysis and design of piled raft foundations.
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