1

International Workshop on Micropiles

May 29 - 31, 2002Venice, Italy

Full Scale Field Tests on Single Micropiles and Groups/Networks of

Titan Micropilesand

Future Initiatives

Dr. Donald A. Bruce – Geosystems, L.P.Gary M. Weinstein – Polytechnic

University

2

- Full scale field tests funded by U.S. Military, installed and tested by Structural Preservation Systems (SPS) in Baltimore, MD, and designed and analyzed by Geosystems, L.P.

- Bulk of tests used a total of 100 + “self-drilling” Titan Ischebeck micropiles, installed and tested in three discrete phases:

> Phase I: Sept. 1999 - Feb. 2000> Phase II: August 2001> Phase III: September 2001

SUMMARY

3

Overall Program Goals Environment- Rock - Soil (Gravel, Sand, Silt, Clay)

- Frozen Ground Loads- Concrete and Asphalt - Axial, Shear, Torsion (Static/Dynamic)

Materials Equipment- One “Anchor” - One “Tool”- Grout - Self Contained Power

Installation Logistics- One “Process” - Lightweight (threshold)- Clean - Packaging (threshold)- User Friendly - Economically Feasible- Time - Inventory/Field Reduction

Solution: TITAN Injection Anchor

UNIQUE

4

Phase I: - Lateral and tensile testing of groups/networks. Tensile testing only of vertical elements. Phase II:- “Specialized” testing of groups/networks. Tensile testing only of vertical elements utilizing both cement and solution grouts.Phase III:- “Specialized” and Lateral testing of groups/networks utilizing both cement and solution grouts.

Program Test Objectives

5As-built pile group layout.

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Plan view of various test elements (Phase I).

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6

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8

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Test No. and Pile Network

Net

wo

rk S

tiff

nes

s R

atio

(N

SR

)Series1

Average NSR for Phases I and II

NSR for ARI Test (Phase II)

Phase 1← → Phase 2

1 7 9AV

1 6 8AR

2 4 6 9 10BV

2 5 7 8 11BR

3 5 10CV

3 4 11CR

1 2 3D1

1 4 5D2

2 5 6 7D3

3 4 6 8D4

7 8D5

Test No.Pile Network

**

* * * *

**

*

**

*

*

* **

* Loading direction oblique to bar plane

9

0

3

6

9

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15

0 25 50 75 100

Percentage of inclined bars in network

Ne

two

rk S

tiff

ne

ss

Ra

tio

CV (All vertical)

D1 (Vertical + 35º out)(Cement)

D5 (Vertical + 35º out)(Chemical)

D4 (35º out and in)

D3 (25º out and in)

CR (25º out)

D2 (35º out)

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Future Work

Cyclic Lateral Loading of Micropile Groups/Networks (Theory & Field)

Purpose? Design Standards and SpecificationsWho Benefits? – Private Industry (Contractors, Engineers, Consultants)– Federal/State Gov’t (FHWA, State DOTs, etc.)– Academia (the cycle continues . . .)What Benefits?– Transportation Projects (Highways, Bridges . . )– All Deep Foundation projects (new/retrofit/etc.)– Industry in General

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Future Work (cont..)How Do We Get There?

Practical and Applied Research that . . . - is Conducted in an Environment of Sharing &

Cooperation- incorporates Lessons Previously Learned- is of Benefit to All

FHWA

DOT ADSC

Academia

IWM

Applied Research

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Future Work (cont..) With this Synthesis of Applied & Theoretical Research

FHWA: Further Study of Micropile Network Experiments1. Review recently conducted full-scale experiments 2. Interpret . . . 3. Summarize similar experiments Future Research NeedsFuture Research Needs

Academic Research: Lateral Loading of Micropile Networks– Rigorous Cycled Tests– Instrumentation & Monitoring– Lab & Field Testing of Soils, FEA?

Analyze, Predict, and Conclude

FULL CIRCLE

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0369

12

1518212427

0 2 4 6 8 10

Number of Piles (Network)

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