Special foundations solutions using ductile iron driven piles

Hélène Vandekerkhove

Key information

Authors:

Hélène Vandekerkhove (Hélène Vandekerkhove)

Supervisors:

Alexandre da Luz Pinto (Alexandre da Luz Pinto)

Published in

06/21/2023

Abstract

A utilização de estacas cravadas de ferro dúctil como solução de fundação foi analisada. Primeiro, as estacas dúcteis são analisadas em geral. Em segundo lugar, foi investigada a sua utilização para a fundação do palco e da cobertura do evento da Jornada Mundial da Juventude. A análise geral das estacas aborda os principais componentes, tais como o tubo da estaca, a sapata da estaca e a placa da cabeça da estaca. Em seguida, explica-se o processo de fabrico, durabilidade e instalação como estaca de suporte ou de fricção. O impacto ambiental das estacas durante a sua vida útil é examinado através do estudo do relatório EPD. Este relatório conclui que o processo de produção tem o maior impacto ambiental. Para a análise do projecto, são explicadas as soluções para o local e para as fundações, bem como os ensaios de carga realizados à escala real e os cálculos de concepção. Os ensaios de carga consistem num ensaio de compressão e num ensaio de tracção. Para cada ensaio, os resultados mostram um gráfico que apresenta as deformações com as cargas de acompanhamento e um gráfico de extensómetros que mostra quanta carga é transferida para o solo e a que profundidade. Os cálculos de projecto confirmam que as cargas de projecto das estacas de compressão são inferiores às resistências da secção transversal de projecto destas estacas. Finalmente, foi investigada a possibilidade de optimização. Isto mostrou que, para as estacas de compressão da cobertura, poderia ser utilizada uma estaca dúctil com um diâmetro mais pequeno. Isto resulta em 158 kg de ferro dúctil poupado por estaca. As estacas de tracção para a cobertura e as estacas de compressão para o palco não puderam ser optimizadas. The use of ductile iron driven piles as a foundation solution was analyzed. First the ductile piles are looked at in general. Second the use of them for the foundation of the stage and roof for the World Youth Day event was investigated. The general analysis of the piles discusses the main components such as the pile pipe, pile shoe and pile head plate. Next, the manufacturing and installation process as an end-bearing or friction pile is explained. The environmental impact of the piles during their life is examined by studying the EPD report. This report concludes that the production process has the biggest environmental impact. For the analysis of the project, the site and foundations solutions together with the performed full scale load tests and design calculations where explained. The load tests exist of a compression and tension test. For each test the results show a graph that gives the deformations with accompanying loads and a load distribution graph that shows how much load is transferred to the ground at which depth. The design calculations confirm that the design loads of the compression piles are smaller than the design cross-section resistances of these piles. Lastly the possibility of optimization was investigated. This showed that for the compression piles of the roof a ductile pile with a smaller diameter could be used. This results in 158 kg ductile iron saved per pile. The tension self-drilling bar for the roof and the compression piles for the stage could not be optimized.