The Settlement Behaviour of Single Axially Loaded Incompressible Piles and Piers
Authors: Poulos H. G. , Davis E. H. 
Published: October 2009

Synopsis

The settlement behaviour of a single axially loaded incompressible cylindrical pile in an ideal elastic soil mass is analysed using Mindlin's equations. By considering the pile as a number of uniformly loaded cylindrical elements together with a uniformly loaded circular base, solutions are obtained for the distribution of shear stress along the pile and the displacement of the pile.

Influence factors are presented for the settlement of a pile in a semi-infinite mass and in a finite layer, and the effects of the length to diameter ratio of the pile, Poisson's ratio of the soil and the depth of the soil are examined. A significant result of the analyses is that the major portion of the total final settlement of a single pile in an ideal soil occurs as immediate settlement and that only a small proportion occurs as time-dependent consolidation settlement.

The effect of an enlarged base on the behaviour of a single pile is examined and it is shown that the effect is of major significance only for relatively short piles.

The elastic analysis is extended to include the effect of local shear failure between the pile and cohesive soil and the load-settlement behaviour up to general failure is given for typical cases.

Some approximate solutions for the rate of settlement of a single pile are given. It is found that the hydraulic boundary conditions of the pile have a considerable influence on the rate of settlement at early times and that the rate of settlement of a pile is generally slower than that of a surface footing of the same radius.

On analyse le comportement au tassement d'un tas cylindrique incompressible soumis à une charge selon l'axe dans une masse idéale de sol élastique en utilisant les équations de Mindlin. En considérant le tas comme un nombre d'éléments cylindriques à charge uniforme ainsi qu'une base circulaire à charge uniforme, on obtient des solutions pour la répartition de l'effort de cisaillement sur le tas et le mouvement du tas.

Des facteurs d‘influence sont présentés pour le tassement d'un tas dans une masse partiellement infinie et dans une couche finie, et les effets du rapport de la longueur au diamètre du tas, le nombre de Poisson du sol et la profondeur du sol sont examinés. Un résultat significatif des analyses est que la majeure partie du tassement final total d'un tas unique dans un sol idéal a lieu sous forme d'un tassement immédiat et qu'une petite proportion seulement a lieu sous forme d'un tassement dont la consolidation dépend du temps.

L'effet d'un socle élargi sur le comportement d'un tas unique est examiné et on montre que l'effet est d'une importance majeure seulement dans le cas de tas relativement courts.

L'analyse de I'élasticité est étendue pour comprendre léffet de rupture locale par cisaillement entre le tas et le sol cohérent et le comportement du tassement de la charge jusqu'à rupture générale est présenté pour des cas typiques.

On donne quelques solutions approximatives pour la vitesse de tassement d'un tas unique. On trouve que les conditions limites hydrauliques du tas ont une influence considérable sur la vitesse de tassement tôt et que la vitesse de tassement d'un tas est en général plus lente que celle d'un empattement de surface d'un même rayon.