In the built environment, human activities such as railway and road traffic, constructionworks or industrial manufacturing can give rise to ground borne vibrations. Such vibrations become a concern in urban areas as they can cause human discomfort or disruption of vibration sensitive equipment in buildings. In Sweden, geological formations of soft clay soils overlying till and a high quality bedrock are encountered in densely populated areas, which are soil conditions that are prone to high levels of ground borne vibrations. Under such soil conditions, end-bearing piles are often used in the design of building foundations. The dynamic response of a building is governed by the interaction between the soil and the foundation. It is therefore essential that models used for vibration predictions are able to capture the dynamic soil-structure interaction of pile foundations. The purpose of this thesis is to experimentally and numerically investigate dynamic soil-structure interaction of an end-bearing pile group in clay by constructing a test foundation of realistic dimensions. The small-strain properties in a shallow clay deposit are estimated using different site investigation and laboratory methods. The results are synthesised into a representative soil model to compute the free-field surface response, which is validated with vibration measurements performed at the site. It is found that detailed information regarding material damping in the clay and the topmost soil layer both have a profound influence on the predicted surface response, especially with an increasing distance from the source. Dynamic impedances of four end-bearing concrete piles driven at the site are measured. Pile-soil-pile interaction is investigated by measuring the response of the neighbour piles when one of the piles in the group is excited. The square pile group is subsequently joined in a concrete cap and measurements of the impedances of the pilegroup and acceleration measurements within the piles at depth are performed. A numerical model based on the identified soil properties is implemented and validated by the measurements. A good agreement between the predicted and measured responses and impedances of the pile group foundation is found, establishing confidence in the ability to predict the dynamic characteristics of end-bearing pile foundations under the studied soil conditions. / Mänsklig verksamhet i urbana miljöer så som väg- och järnvägstrafik, byggnation eller maskindrift inom industri kan ge upphov till vibrationer som sprider sig via marken i närområdet. Dessa vibrationer kan ge upphov till kännbara vibrationer eller påverka vibrationskänslig utrustning i byggnader. I Sverige förekommer ofta mjuka lerjordar ovanpå berg, och inte sällan i tätbebyggda områden. Under sådana jordförhållanden används ofta spetsbärande pålar för grundläggning av byggnader. Det dynamiska verkningssättet för byggnader är beroende av interaktionen mellan jorden och byggnadens grund. Det är därför viktigt att modeller som används för vibrationsanalys i byggnader kan beskriva denna interaktion mellan jord och byggnadsfundament. Syftet med denna avhandling är att experimentellt och via numeriska modeller studera dynamisk jord-struktur-interaktion av ett spetsbärande pålfundament i lera. Jordensmekaniska egenskaper vid små töjningar utvärderas för en lerjord som är avsatt på morän och berg genom både fältförsök och laboratorieanalyser av prover. Informationen kombineras för att konstruera en lagerförd jordmodell av platsen för att beräkna jordens dynamiska respons till följd av en punktlast. Modellen valideras med vibrationsmätningar som utförts på platsen. Studien visar att detaljerad information angående lerans materialdämpning och de mekaniska egenskaperna av jordens översta lager har en stor inverkan på förutsägelser av jordens dynamiska respons vid ytan, speciellt vid stora avstånd från vibrationskällan. Experimentella tester utförs för att mäta dynamiska impedanser av fyra slagna spetsbärande betongpålar. Interaktionen mellan pålarna utvärderas genom att utföra mätningarav de omgivande pålarnas respons till följd av excitering av en påle. Pålgruppen sammanfogas därefter i ett betongfundament och impedanserna samt accelerationer inuti pålarna uppmäts. En numerisk modell baserad på de identifierade mekaniska egenskaperna av jorden upprättas och valideras genom mätningarna. De numeriska resultaten är i god överensstämmelse med de uppmätta vilket styrker användningen av numeriska modeller för att förutsäga interaktionen mellan jord och spetsbärandepålar under de studerade jordförhållandena. / <p>QC 20210302</p>

The official recommendations in geotechnical engineering are according to Swedish practice to install inclined driven piles in order to resist external horizontal loads, which usually consist of windloads. These loads gets counteracted by utilizing the pile's axial load-bearing capacity, however when designing a foundation the use of inclined piles has proven to be problematic from a number of different perspectives. This has made both engineers as well as contractors long for a solution where the piles instead are allowed to be installed vertically, which could be made possible by utilizing the lateral bearing capacity of the pile which occurs in connection with lateral resistance during pile-soil interaction. The present day knowledge about such an engineering procedure in Sweden has proven to be limited and consists mainly of one governing document, namely report 101 published by the Commission on Pile Research. The aim of our study is to test and evaluate the method in report 101 based on a number of different load cases related to lateral load effects during pile-soil interaction. An analytical method reproduced from the Commission on Pile Research's report has been implemented with help of Mathcad, a computer software for reuse of mathematical calculations. Decisive parameters that distinguish the different load cases have included external load impact in pile head, mechanical strength properties of friction or cohesive soil, along with cross-sectional dimensions and reinforcement content of piles etc. The results differed significantly depending on the loadcase, a majority of the given answers were also perceived as unreliable and in a number of load cases the method also failed to obtain an analytical solution. Our conclusion is that it is doubtful whether the elastoplastic method presented in report 101 in the end in practice benefits the engineer tasked with designing, this stands in stark contrast to an increasing demand for easily accessible knowledge within its field. / Pålar i samband med grundläggning har sedan en tid tillbaka enligt svensk praxis installerats snedslagna, detta för att med hjälp av pålens axiella bärförmåga motstå yttre horisontell lastpåverkan till följd av exempelvis vindlaster. Att snedställa pålar har visat sig vara problematiskt ur ett flertal olika perspektiv, en lösning som både konstruktörer och entreprenörer efterlängtat är att pålarna istället tillåts installeras rakställda. Detta skulle vara möjligt genom att nyttja pålens transversella bärförmåga som uppstår i samband med sidomotstånd vid interaktion påle-jord. Kunskap kring ett sådant dimensioneringsförfarande i Sverige idag har visat sig vara begränsad och till stor del bestå av ett styrande dokument, nämligen rapport 101 utgiven av Pålkommissionen. I denna studie har en analytisk handberäkningsmetod som återges ur Pålkommissionens rapport implementerats i beräkningsprogrammet Mathcad, detta i syfte att testa och utvärdera metoden utifrån ett flertal olika belastningsfall relaterade till transversell lastpåverkan vid interaktion påle-jord. Avgörande parametrar som skiljt de olika belastningsfallen åt har bl.a. utgjorts av hållfasthetsegenskaper hos friktion- eller kohesionsjord, tvärsnittsdimensioner och armeringsinnehåll hos påle, yttre lastpåverkan i påltopp. Resultaten skiljde sig åt markant beroende på typ av belastningsfall där en majoritet av svaren upplevdes som icke tillförlitliga och till ett flertal olika fall, utifrån vårt försök till implementering, klarade metoden heller inte av att erhålla någon analytisk lösning. Vi finner det därför svårt att tro att den elastoplastiska metoden som återges i rapport 101 i slutändan kommer till någon direkt praktisk nytta, vilket står i tvär kontrast mot ett uppenbart behov där lättillgänglig kunskap inom området efterfrågas.