ISO 22477-10:2016

Geotechnical investigation and testing — Testing of geotechnical structures — Part 10: Testing of piles: rapid load testing

ISO 22477-10:2016 establishes the specifications for the execution of rapid load pile tests in which a single pile is subject to an axial load in compression to measure its load-displacement behaviour under rapid loading and to allow an assessment of its measured compressive resistance (Rc,m) and corresponding load-displacement behaviour. ISO 22477-10:2016 is applicable to piles loaded axially in compression. All pile types mentioned in EN 1536, EN 12699 and EN 14199 are covered by this part of ISO 22477. The tests in this part of ISO 22477 are limited to rapid load pile tests only. NOTE 1 This part of ISO 22477 can be used in conjunction with EN 1997?1. Numerical values of partial factors for limit states from pile load tests to be taken into account in design are provided in EN 1997?1. For design to EN 1997?1, the results from rapid load pile testing will be considered equivalent to the measured compressive resistance, Rc,m, after being subject to appropriate analysis. NOTE 2 Guidance on analysis of the rapid load testing results to determine measured compressive resistance and corresponding load-displacement behaviour is given in Annex A. ISO 22477-10:2016 provides specifications for the following: a) investigation tests, whereby a sacrificial test pile is loaded up to ultimate limit state; b) control tests, whereby the pile is loaded up to a specified load in excess of the serviceability limit state. NOTE 3 Generally, an investigation test focuses on general knowledge of a pile type; a control test focuses on one specific application of a pile.

Reconnaissance et essais géotechniques — Essais de structures géotechniques — Partie 10: Essai des pieux: essai de charge rapide

La présente partie de l'ISO 22477 établit les spécifications pour l'exécution d'essais des pieux sous charge rapide, où un pieu unique est soumis à une charge axiale en compression afin de mesurer son comportement de déplacement en charge lors d'un chargement rapide et d'évaluer sa résistance à la compression mesurée (Rc,m) ainsi que son comportement de déplacement en charge correspondant. Cette partie de l'ISO 22477 s'applique aux pieux sous chargement axial en compression. Tous les types de pieux mentionnés dans les normes EN 1536, EN 12699 et EN 14199 sont couverts par cette partie de l'ISO 22477. Les essais mentionnés dans cette partie de l'ISO 22477 sont limités aux essais de pieux sous charge rapide uniquement. NOTE 1 Cette partie de l'ISO 22477 peut être utilisée conjointement à l'EN 1997?1. Les valeurs numériques des facteurs partiels des états limites, obtenues à partir des essais de charge des pieux et devant être prises en compte dans la conception, sont données dans l'EN 1997?1. Dans le cas d'une conception selon l'EN 1997?1, les résultats des essais des pieux sous charge rapide seront considérés comme équivalents à la résistance à la compression mesurée, Rc,m, après l'analyse appropriée. NOTE 2 L'Annexe A fournit des indications sur l'analyse des résultats des essais des pieux sous charge rapide réalisés en vue de déterminer la résistance à la compression mesurée et le comportement de déplacement en charge correspondant. Cette partie de l'ISO 22477 présente des spécifications pour les éléments suivants: a) essais préalables, au cours desquels un pieu d'essai sacrificiel est chargé jusqu'à l'état limite ultime; b) essais de contrôle, au cours desquels le pieu est chargé jusqu'à une charge spécifiée au-delà de l'état limite de service. NOTE 3 En général, un essai préalable se focalise sur la connaissance générale d'un type de pieu; un essai de contrôle se focalise sur une application particulière d'un pieu.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 13-Sep-2016
• ICS: 93.020 - Earthworks. Excavations. Foundation construction. Underground works
• Technical Committee: ISO/TC 182 - Geotechnics
• Drafting Committee: ISO/TC 182 - Geotechnics
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Completion Date: 06-Dec-2021

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 22477-10
First edition
2016-09-15
Geotechnical investigation and
testing — Testing of geotechnical
structures —
Part 10:
Testing of piles: rapid load testing
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais de structures
géotechniques —
Partie 10: Essai des pieux: essai de charge rapide
Reference number
ISO 22477-10:2016(E)
©
ISO 2016

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ISO 22477-10:2016(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
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All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
ISO copyright office
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ISO 22477-10:2016(E)

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols . 2
3.1 Terms and definitions . 2
3.2 Symbols . 3
4 Testing equipment . 4
4.1 General . 4
4.2 Loading . 4
4.3 Measurements . 5
5 Test procedure . 7
5.1 Preparation for testing . 7
5.2 Safety and integrity requirements . 8
5.2.1 People and equipment in the surrounding area . 8
5.2.2 Test pile . 8
5.3 Preparation of the pile . 8
5.4 General preparation for testing . 9
5.5 Working pile integrity after testing . 9
6 Test results . 9
7 Test reporting .10
Annex A (informative) Analysis of rapid load test results .12
Bibliography .23
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ISO 22477-10:2016(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment,
as well as information about ISO’s adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the
Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
ISO 22477-10 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) in collaboration
with ISO Technical Committee TC 182, Geotechnics, in accordance with the Agreement on technical
cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
A list of all parts in the ISO 22477 series, published under the general title Geotechnical investigation and
testing — Testing of geotechnical structures, can be found on the ISO website.
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ISO 22477-10:2016(E)

Introduction
This part of ISO 22477 outlines how a rapid load pile test is defined and specifies the equipment and
testing procedures required. Informative, non-prescriptive guidance is included on the analysis of rapid
load pile test results required to determine mobilised or ultimate compressive resistance of a pile.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 22477-10:2016(E)
Geotechnical investigation and testing — Testing of
geotechnical structures —
Part 10:
Testing of piles: rapid load testing
1 Scope
This part of ISO 22477 establishes the specifications for the execution of rapid load pile tests in which
a single pile is subject to an axial load in compression to measure its load-displacement behaviour
under rapid loading and to allow an assessment of its measured compressive resistance (R ) and
c,m
corresponding load-displacement behaviour.
This part of ISO 22477 is applicable to piles loaded axially in compression.
All pile types mentioned in EN 1536, EN 12699 and EN 14199 are covered by this part of ISO 22477.
The tests in this part of ISO 22477 are limited to rapid load pile tests only.
NOTE 1 This part of ISO 22477 can be used in conjunction with EN 1997–1. Numerical values of partial factors
for limit states from pile load tests to be taken into account in design are provided in EN 1997–1. For design to
EN 1997–1, the results from rapid load pile testing will be considered equivalent to the measured compressive
resistance, R , after being subject to appropriate analysis.
c,m
NOTE 2 Guidance on analysis of the rapid load testing results to determine measured compressive resistance
and corresponding load-displacement behaviour is given in Annex A.
This part of ISO 22477 provides specifications for the following:
a) investigation tests, whereby a sacrificial test pile is loaded up to ultimate limit state;
b) control tests, whereby the pile is loaded up to a specified load in excess of the serviceability
limit state.
NOTE 3 Generally, an investigation test focuses on general knowledge of a pile type; a control test focuses on
one specific application of a pile.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
There are no normative references in this document.
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ISO 22477-10:2016(E)

3 Terms, definitions and symbols
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in EN 1997-1 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
3.1.1
trial pile
pile installed before the commencement of the main piling works or a specific part of the works for
the purpose of investigating the suitability of the chosen type of pile and for confirming its design,
dimensions and bearing resistance
Note 1 to entry: The trial pile might be sacrificed to achieve ultimate limit state.
3.1.2
working pile
pile that will form part of the foundation of the structure
3.1.3
test pile
pile to which loads are applied to determine the resistance deformation characteristics of the pile and
the surrounding ground
Note 1 to entry: A test pile can be a trial pile (3.1.1), or a working pile (3.1.2).
3.1.4
pile load
axial compressive load (or force) applied to the head of the pile during the test
3.1.5
rapid load
force applied to the pile in a continuously increasing and then decreasing manner of a suitable duration
(typically less than 1 s) relative to the natural period of the pile which causes the pile to compress over
the full length and translate approximately as a unit during the full loading period
3.1.6
maximum compressive load
maximum axial compressive load (or force) applied to the pile during the test, generally defined prior
to the test
3.1.7
rapid load test
pile loading test where a pile is subjected to chosen axial rapid load (3.1.5) at the pile head for the
analysis of its capacity
3.1.8
ultimate measured compressive resistance of a pile
corresponding state in which the pile foundation displaces significantly with negligible increase of
resistance
Note 1 to entry: Where it is difficult to define an ultimate limit state from a load settlement plot showing a
continuous slight increase, a settlement of the pile top equal to 10 % of the pile base diameter should be adopted
as the “failure” criterion.
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Note 2 to entry: The maximum compressive resistance measured during a rapid load test (3.1.7) is not necessarily
equal to the ultimate measured compressive resistance of a pile. The measured resistance obtained from rapid
load testing must be analysed to remove the effects of inertia and soil dependent behaviour before it can be
considered equivalent to the ultimate measured compressive resistance as outlined in Annex A.
3.1.9
design compressive static resistance of a pile
ultimate compressive static resistance of a pile that shall be determined prior to load testing to allow
specification of appropriate magnitude rapid load test (3.1.7) cycles
3.1.10
equivalent diameter
diameter of an equivalent circle of which the area equals the area of the relevant pile section
Note 1 to entry: The equivalent diameter for a circular pile is the outer diameter of the pile, for a square pile the
diameter which gives the same area as the square pile (as long as the longest side is smaller than 1,5 times the
shortest side) is the equivalent diameter.
3.1.11
minimum reference separation distance
distance which separates a stationary reference point from a point that will be significantly displaced
by the testing method
Note 1 to entry: Only stationary points can be used for reference of displacement (3.1.12) measurement devices.
Displacement measuring systems can be placed on the soil outside the reference distance without isolating
(displacement compensating) measures.
3.1.12
displacement
axial displacement of the pile head measured during testing
3.2 Symbols
a pile acceleration
c velocity of the stress wave in the test pile
p
c velocity of the shear wave in the ground
s
D diameter or equivalent diameter of the test pile
F pile load in compression
c
F maximum compressive load
c,max
g acceleration due to gravity
L total length of the test pile
R measured ultimate resistance of the ground in the test, or measured geotechnical resistance of
c,m
the pile
r minimum reference separation distance
ref
t time
t duration of the rapid load application
f
t duration of the falling of the mass for a falling mass equipment
g
w pile displacement
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4 Testing equipment
4.1 General
The equipment should generate a rapid load at the pile head where the duration of the load fulfils
Formula (1):
tc×
()
fp
10 < ≤ 1000 (1)
L
If information on the ultimate compressive resistance of the pile is one of the aims of the test, the
equipment shall have enough capacity to reach the ultimate compressive resistance under rapid loading.
The force applied to the pile head during a rapid load test for measuring the ultimate compressive
resistance might exceed the design compressive static resistance of a pile by a factor of two to three
due to soil specific rate effects. The need to apply such high loads shall be considered when specifying
equipment and pile materials.
If for a rapid load test one or more of the requirements mentioned in this part of ISO 22477 is not met,
it should be proven that this shortcoming has no influence on the achievement of the objectives of the
test, before the results can be interpreted as a rapid load test.
For long piles where the criteria in Formula (1) is exceeded or where rock sockets result in non-uniform
strains within the pile, embedded pile instrumentation and specialized analysis will be required.
Additional instrumentation should conform to 4.3.
Rapid load testing systems rely on a mass to apply load to a pile. This is either through launching a mass
upwards, referred to as a launched mass system, or by dropping a mass, referred to as a drop mass
system. In both cases, the upward or the downward movement of the mass is controlled to produce the
required load duration in 4.1. To avoid eccentric loading of piles and additional safety considerations,
the movement of the mass should be guided during launched mass testing and drop mass testing.
4.2 Loading
The selection of the loading equipment shall take into account the following:
— aim of the test;
— ground conditions;
— maximum pile load (F );
c,max
— strength of the pile (material);
— execution of the test;
— safety considerations.
The loading equipment shall generate a force which fulfils the requirements in 4.1 and is able to
apply the required maximum compressive force to mobilize a specified compressive resistance or the
ultimate compressive resistance of a pile.
If a test pile is tested by several cycles beginning with a low magnitude force cycle, the maximum
force of each proceeding cycle should be larger than the maximum force of the preceding cycle. Where
cycles of loading are applied, this should be undertaken in a manner that removes the potential for
uncontrolled reloading of the pile. This will require the device to have a mass catching mechanism.
The equipment shall load the pile accurately along the direction of the pile axis. The eccentricity of the
load shall be less than 10 % of the equivalent diameter. The deviation or eccentricity of the alignment
of the force to the axis of the pile shall be less than 20 mm/m. Eccentric loading of the pile is allowed
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where this has been specifically allowed for during pile design and it has been verified that this will not
unduly effect the performance of the testing equipment.
The stress in the pile under the maximum applied load shall not exceed the permissible stress of the
pile material.
4.3 Measurements
Prior to a rapid load test, two variables shall be directly measured where the reaction mass comes into
contact with the pile head prior to testing (not required for all equipment types):
— the force applied to the pile head;
— the displacement of the pile head;
During a rapid load test, a minimum of three variables shall be directly measured relative to time (t):
— the force applied to the pile head (F );
c
— the displacement of the pile head (w);
— the acceleration of the pile head (a).
The transducers and signal processing shall satisfy the requirements from Table 1, Table 2, Table 3 and
Table 4. Sampling shall commence a minimum of 50 ms before loading commences and continue for a
minimum duration of 500 ms. Where duration of the loading event means that the duration of sampling
exceeds 500 ms, the duration of sampling shall be increased to capture the entire event and allow for
the required post event sampling. All transducer sampling shall be synchronised. The transducers shall
have sufficient measuring range, in order to avoid re-adjustment during testing. All instrumentation
must be able to withstand pile installation and testing procedures.
Table 1 — Rapid load test transducer and signal processing general requirements
Parameter Requirement
Sampling rate ≥4 000 samples per second
Duration of pre-event sampling ≥50 ms
Duration of post-event sampling ≥300 ms
Cut off frequency low pass filter ≥1 kHz
Table 2 — Rapid load test load transducer and signal processing load requirements
Parameter Requirement
Maximum load >maximum test load
Linearity <2 % of maximum value reached
Hysteresis <2 % of maximum value reached
Response time <0,1 ms
Table 3 — Rapid load test acceleration transducer and signal processing requirements
Parameter Requirement
number of transducers ≥1
resonant frequency >5 kHz
linearity up to 50 g
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Table 4 — Rapid load test transducer and signal processing displacement requirements
Parameter Requirement
Range >50 mm or D/10, whichever is greater
Accuracy ±0,25 mm
Response time <0,1 ms
Before and after each load cycle, the level of the pile head shall be determined relative to a point outside
of the minimum reference separation distance by optical levelling. The optical levelling measurements
shall be controlled by reference to one or more fixed reference points and should be undertaken to an
accuracy of ±1 mm.
The base of a test displacement measuring system (where this is placed on the ground surface) should
not be placed closer than the minimum reference separation distance from the pile. This shall be
verified at the test site. If the minimum reference separation distance for a test displacement measuring
system cannot be reached or vibration-free measurement cannot be undertaken, the test displacement
measuring system should be placed on or fixed to a vibration-free surface such as an adjacent pile.
The minimum reference separation distance shall be measured from
— the pile, when the test is undertaken with a launched mass, or
— supporting component of the equipment which is nearest the pile, when the test is undertaken with
a falling mass.
The value of the minimum reference separation distance should be a minimum of 15 m and
— equal to or greater than the distance which the shear waves in the soil travel during the duration of
the loading (t ), when the test is undertaken with a launched mass, thus r = c × t , or
f ref s f
— equal to or greater than the distance which the shear waves in the soil travel during the duration of
the falling of the mass (t ) and the subsequent loading (t ), when the test is undertaken with a falling
g f
mass, thus r = c × ( t + t ).
ref s g f
The load applied to the pile shall be determined directly by a purpose built calibrated load cell which
does not form part of the pile. The use of pile mounted strain gauges to derive externally applied loads
for steel or precast concrete piles shall only be considered in special circumstances where a load cell
is unavailable and the stiffness of the pile material is known from manufacturer’s certification or has
been verified directly through material element testing for the piles under test. For cast insitu concrete
piles, a purpose built calibrated load cell should be used or where pile mounted strain gauges to derive
externally applied loads are used, these should be calibrated against load cell readings for the specific
piles under test.
Surface mounted strain gauges should be mounted in diametrically opposed pairs. Where embedded
strain gauges are used to compliment test results or where the criteria exceeds in Formula (1), strain
gauges or strain gauge devices should be fixed to the reinforcement bars or embedded in the concrete
of concrete piles or attached to the walls of steel piles at least in diametrically opposed pairs at each
depth to be considered. Where strain gauge devices are cast in concrete, it is advised that a minimum
of three devices should be used at each depth to be considered. To determine load from strain, the cross
section and the pile material modulus of elasticity shall be assessed. All the materials present in the pile
shall be considered in this determination.
NOTE 1 Strain-transducers based upon vibrating wire technology are generally not suitable for rapid load test
monitoring and strain gauge based instruments are preferred.
All loading and settlement (as a result of loading larger than 1 % of the expected static bearing capacity
of the pile) after installation of the pile shall be measured. This includes all types of static preloading of
the pile. In addition, any additional equipment or component parts of the loading system connected to
or in contact with the pile during the application of load that can to contribute the inertial resistance
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of the pile shall be of known mass. The mass of this additional equipment or component parts must be
recorded as part of the pile testing results.
All equipment used for measuring load, displacement and acceleration in the test shall be calibrated.
The equipment shall be checked on a regular basis. The results of these checks shall be registered and
kept with the most recent calibration. This data shall be made available prior to commencement of the
test. Where applicable, the load measurement device should be calibrated against a suitable master
device giving full traceability.
NOTE 2 Calibration of the load measurement device can be done according to a National Standard or ISO 7500.
The time between the checks and calibrations is not prescribed, since the duration of validity of a
calibration can depend on the type of measurement device and manufacturers’ recommendations.
However, checks should be sufficiently detailed that it can be verified that all measurement devices
are operating correctly during the test. It is preferred that all checks are carried out directly before
the test to avoid influence of transport and time. In some circumstances, e.g. frequent use or change of
components or presumed damage, additional calibration and checking might be required.
5 Test procedure
5.1 Preparation for testing
In advance of the test, an execution plan shall be formulated that is consistent with the planned final
report shown in Clause 7. The plan shall include the following:
— test objectives;
— the ground and groundwater conditions with reference to the relevant site investigation reports;
— scheduled testing date;
— topographic locations, types and specifications of the test piles;
— allowable maximum values of load and displacement of the pile(s);
— required pile displacement and applied load;
— specification of the loading device;
— specifications of the measurement devices and calibration certificates, if applicable;
— specifications of additional measurement-devices;
— number of loading steps and target maximum load per step;
— verification of the acceptability of the required pile displacement and applied load with respect to
the allowable maximum values;
— duration of test cycle measurement and sampling frequency;
— plan of the test site;
— testing programme;
— list of key personnel, showing who is responsible for supervision, safety, test execution, data
recording and other tasks;
— safety requirements;
— legally required licences for equipment handling, where relevant;
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ISO 22477-10:2016(E)

— logistical requirements on site (for example, flat ground, vehicle requirements and limitations,
lifting plan, working space around the pile, etc.).
It is recommended that the execution plan is made available at least seven days prior to commencement
of testing.
5.2 Safety and integrity requirements
5.2.1 People and equipment in the surrounding area
Safety of personnel and equipment in the surrounding area shall be given due consideration during
execution of the test. The distance between the nearest person and the test equipment shall be at least
twice the height of the test equipment measured from ground level.
People in neighbouring buildings that are likely to be affected by testing shall be informed of the nature
of testing and the programme of tests to be undertaken.
Disturbance to vibration sensitive processes in neighbouring buildings should be prevented where
possible. Where testing is undertaken close to existing buildings, consideration should be given to the
age, integrity and sensitivity of the structure.
5.2.2 Test pile
The test pile should be designed, manufactured and installed such that the test pile should not be
damaged by the maximum load that will be applied during the test pile.
During a rapid load test, the test pile can be loaded with a force which might exceed the static equivalent
test loads by a factor of two or more. Test piles should be designed to withstand the resulting higher
compressive stresses.
For working piles, the maximum displacement of the pile head shall be agreed before commencement
of the test. The displacement of the pile head shall not exceed 10 % of the (equivalent) diameter under
normal circumstances without prior approval from all parties concerned.
5.3 Preparation of the pile
The pile head shall be flat, plane and perpendicular to the pile axis.
The integrity and capacity of the pile shall be sufficient to carry the planned test load. If installation of
the pile has raised doubts about pile integrity, the pile shall be tested acoustically or by other means, or
the rapid load test shall be carried out by multiple steps with increasing pile load.
NOTE Concerns about the integrity of a
...

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 22477-10.2
ISO/TC 182/SC 1 Secretariat: DIN
Voting begins on: Voting terminates on:
2015-09-03 2015-11-03
Geotechnical investigation and testing — Testing of
geotechnical structures —
Part 10:
Testing of piles: rapid load testing
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais de structures géotechniques —
Partie 10: Essai des pieux: essai de charge rapide
ICS: 93.020
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
This draft has been developed within the European Committee for Standardization
(CEN), and processed under the CEN lead mode of collaboration as defined in the
Vienna Agreement.
This draft is hereby submitted to the ISO member bodies and to the CEN member
bodies for a parallel five month enquiry.
Should this draft be accepted, a final draft, established on the basis of comments
received, will be submitted to a parallel two-month approval vote in ISO and
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED
formal vote in CEN.
FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS
THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
NOT BE REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL
STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
To expedite distribution, this document is circulated as received from the
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
committee secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
composition will be undertaken at publication stage.
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
USER PURPOSES, DRAFT INTERNATIONAL
STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
Reference number ISO/DIS
NATIONAL REGULATIONS.
22477-10.2:2015(E)
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED
TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT
RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE AND TO
©
PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION. ISO 2015

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or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
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prEN ISO 22477-10
Contents Page
Foreword . iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms definitions and symbols . 2
3.1 Terms and definitions . 2
3.2 Symbols . 3
4 Testing equipment . 3
4.1 General . 3
4.2 Loading . 4
4.3 Measurements . 5
5 Test procedure . 7
5.1 Preparation for testing . 7
5.2 Safety and integrity requirements . 8
5.2.1 People and equipment in the surrounding area . 8
5.2.2 Test pile . 8
5.3 Preparation of the pile . 8
5.4 General preparation for testing . 9
5.5 Working pile integrity after testing . 9
6 Test results . 9
7 Test reporting . 10
Annex A (informative) Analysis of rapid load test results . 13
A.1 General . 13
A.2 Unloading Point Method (UPM) for determination of the compressive pile behaviour . 13
A.2.1 General . 13
A.2.2 Analysis of a single load cycle . 13
A.2.3 Analysis of multiple load cycles . 1
A.3 Correlations for pile foundations . 1
Bibliography . 2

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prEN ISO 22477-10
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 22477-10 was prepared by Technical Committee ISO/TC 182, Geotechnics, Subcommittee SC 1, and by
Technical Committee CEN/TC 341, Geotechnical Investigation and Testing in collaboration.
ISO 22477 consists of the following parts, under the general title Geotechnical investigation and testing —
Testing of geotechnical structures:
 Part 1: Pile load test by static axially loaded compression (in preparation)
 Part 5: Testing of pre-stressed ground anchors(in preparation)
 Part 6: Testing of soil nails (in preparation)
 Part 10: Testing of piles: rapid load testing (in preparation)
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prEN ISO 22477-10
Introduction

This international standard establishes the specifications for the execution of rapid load pile tests in which a
single pile is subject to an axial load in compression to measure its load-displacement behaviour under rapid
loading and to allow an assessment of its measured compressive resistance and corresponding load-
displacement behaviour. This international standard outlines how a rapid load pile test is defined and specifies
the equipment and testing procedures required. Informative non-prescriptive guidance is included on the
analysis of rapid load pile test results required to determine mobilised or ultimate compressive resistance of a
pile.
This international standard has been prepared as part of ISO 22476-series, Geotechnical investigation and
testing — Field testing.

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prEN ISO 22477-10

Geotechnical investigation and testing — Testing of
geotechnical structures — Part 10: Testing of piles: rapid load
testing
1 Scope
This international standard establishes the specifications for the execution of rapid load pile tests in which a
single pile is subject to an axial load in compression to measure its load-displacement behaviour under rapid
loading and to allow an assessment of its measured compressive resistance (R ) and corresponding load-
c,m
displacement behaviour.
The provisions of this international standard apply to piles loaded axially in compression.
All pile types mentioned in EN 1536, EN 12699 and EN 14199 are covered by this international standard.
The tests considered in this international standard are limited to rapid load pile tests only.
NOTE 1 ISO 22477-10 can be used in conjunction with EN 1997-1. Numerical values of partial factors for limit states
from pile load tests to be taken into account in design are provided in EN 1997-1. For design to EN 1997-1 the results from
rapid load pile testing will be considered equivalent to the measured compressive resistance R after being subject to
c,m
appropriate analysis.
NOTE 2 Guidance on analysis of the rapid load testing results to determine measured compressive resistance and
corresponding load-displacement behaviour is given in the informative Annex A.
This international standard provides specifications for:
1) Investigation tests, whereby a sacrificial test pile is loaded up to ultimate limit state;
2) Control tests, whereby the pile is loaded up to a specified load in excess of the serviceability limit
state.
NOTE 3 Generally, an investigation test focuses on general knowledge of a pile type; a control test focuses on one
specific application of a pile.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 22476-series Geotechnical investigation and testing — Field testing
ISO 22477-1 Geotechnical investigation and testing – Testing of geotechnical structures – Part 1: Pile load
test by static axially loaded compression (in preparation)
EN 1997-1 Eurocode 7: Geotechnical design —Part 1: General rules
EN 1997-2 Eurocode 7: Geotechnical design —Part 2: General rules
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prEN ISO 22477-10
3 Terms definitions and symbols
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in Eurocode EN 1997-1 and the following
apply.
3.1.1
trial pile
pile installed before the commencement of the main piling works or a specific part of the works for the purpose
of investigating the suitability of the chosen type of pile and for confirming its design, dimensions and bearing
resistance

NOTE The trial pile might be sacrificed to achieve ultimate limit state.

3.1.2
working pile
pile that will form part of the foundation of the structure

3.1.3
test pile
pile to which loads are applied to determine the resistance deformation characteristics of the pile and the
surrounding ground

NOTE A test pile can be a trial pile, or a working pile

3.1.4
Pile load
Axial compressive load (or force) applied to the head of the pile during the test

3.1.5
rapid load
A force applied to the pile in a continuously increasing and then decreasing manner of a suitable duration
(typically less than 1 sec) relative to the natural period of the pile which causes the pile to compress over the
full length and translate approximately as a unit during the full loading period

3.1.6
maximum compressive load
maximum axial compressive load (or force) applied to the pile during the test, generally defined prior to the
test

3.1.7
rapid load test
pile loading test where a pile is subjected to chosen axial rapid load at the pile head for the analysis of its
capacity

3.1.8
ultimate measured compressive resistance of a pile
corresponding state in which the pile foundation displaces significantly with negligible increase of resistance

NOTE 1 Where it is difficult to define an ultimate limit state from a load settlement plot showing a continuous slight
increase, a settlement of the pile top equal to 10 % of the pile base diameter should be adopted as the “failure” criterion

NOTE 2 The ultimate compressive resistance is not measured directly during a rapid load test. The measured resistance
obtained from rapid load testing must be analysed to remove the effects of inertia and soil dependent behavior before it
can be considered equivalent to the ultimate measured compressive resistance.


2 © ISO 2012 – All rights reserved

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prEN ISO 22477-10
3.1.9
design compressive static resistance of a pile
is the ultimate compressive static resistance of a pile that shall be determined prior to load testing to allow
specification of appropriate magnitude rapid load test cycles

3.1.10
equivalent diameter
diameter of an equivalent circle of which the area equals the area of the relevant pile section

NOTE The equivalent diameter for a circular pile is the outer diameter of the pile, for a square pile the diameter which
gives the same area as the square pile (as long as the longest side is smaller than 1,5 times the shortest side) is the
equivalent diameter.

3.1.11
minimum reference separation distance
distance which separates a stationary reference point from a point that will be significantly displaced by the
testing method

NOTE Only stationary points can be used for reference of displacement measurement devices. Displacement
measuring systems can be placed on the soil outside the reference distance without isolating (displacement
compensating) measures.

3.1.12
displacement
axial displacement of the pile head measured during testing


3.2 Symbols
For the purposes of this document, the following symbols apply.

a pile acceleration
c velocity of the stress wave in the test pile
p
c velocity of the shear wave in the ground
s
D diameter or equivalent diameter of the test pile
F pile load in compression
c
F maximum compressive load
c,max
g acceleration due to gravity
L total length of the test pile
R measured ultimate resistance of the ground in the test, or measured geotechnical resistance of the
c,m
pile
r minimum reference separation distance
ref
t time
t duration of the rapid load application
f
t duration of the falling of the mass for a falling mass equipment
g
w pile displacement

4 Testing equipment
4.1 General
The equipment should generate a rapid load at the pile head where the duration of the load fulfils
equation (3.1).
(t × c )
f p
10< ≤ 1000 (4.1)
L
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prEN ISO 22477-10
If information on the ultimate compressive resistance of the pile is one of the aims of the test, the equipment
shall have enough capacity to reach the ultimate compressive resistance under rapid loading.
NOTE 1 The force applied to the pile head during a rapid load test for measuring the ultimate compressive resistance
might exceed the design compressive static resistance of a pile by a factor of two to three due to soil specific rate effects.
The need to apply such high loads shall be considered when specifying equipment and pile materials.
If for a rapid load test, one or more of the requirements mentioned in this international standard is not met; it
should be proven that this shortcoming has no influence on the achievement of the objectives of the test,
before the results can be interpreted as a rapid load test.
NOTE 2 For long piles where the criteria in equation (4.1) is exceeded or where rock sockets result in non-uniform strains
within the pile embedded pile instrumentation and specialised analysis will be required. Additional instrumentation should
conform to 4.3.
Rapid load testing systems rely on a mass to apply load to a pile. This is either through launching a mass
upwards, referred to as a launched mass system or by dropping a mass, referred to as a drop mass system.
In both cases the upward or the downward movement of the mass is controlled to produce the required load
duration in 4.1. To avoid eccentric loading of piles and additional safety considerations the movement of the
mass should be guided during launched mass testing and drop mass testing.
4.2 Loading
The selection of the loading equipment shall take into account:
 the aim of the test;
 the ground conditions;
 the maximum pile load (F );
c,max
 the strength of the pile (material);
 the execution of the test;
 safety considerations.
The loading equipment shall generate a force which fulfils the requirements in 4.1 and is able to apply the
required maximum compressive force to mobilise a specified compressive resistance or the ultimate
compressive resistance of a pile.
If a test pile is tested by several cycles beginning with a low magnitude force cycle, the maximum force of
each proceeding cycle should be larger than the maximum force of the preceding cycle. Where cycles of
loading are applied this should be undertaken in a manner that removes the potential for uncontrolled
reloading of the pile. This will require the device to have a mass catching mechanism.
The equipment shall load the pile accurately along the direction of the pile axis. The eccentricity of the load
shall be less than 10 % of the equivalent diameter. The deviation or eccentricity of the alignment of the force
to the axis of the pile shall be less than 20 mm/m. Eccentric loading of the pile is allowed where this has been
specifically allowed for during pile design and it has been verified that this will not unduly effect the
performance of the testing equipment.
The stress in the pile under the maximum applied load shall not exceed the permissible stress of the pile
material.

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prEN ISO 22477-10
4.3 Measurements
Prior to a rapid load test two variables shall be directly measured where the reaction mass comes into contact
with the pile head prior to testing (not required for all equipment types):
 the force applied to the pile head;
 the displacement of the pile head;
During a rapid load test a minimum of three variables shall be directly measured relative to time (t):
 the force applied to the pile head (F );
c
 the displacement of the pile head (w);
 the acceleration of the pile head (a).
The transducers and signal processing shall satisfy the requirements from Table 1 to Table 4. Sampling shall
commence a minimum of 50 ms before loading commences and continue for a minimum duration of 500 ms.
Where duration of the loading event means that the duration of sampling exceeds 500 ms the duration of
sampling shall be increased to capture the entire event and allow for the required post event sampling. All
transducer sampling shall be synchronised. The transducers shall have sufficient measuring range, in order to
avoid re-adjustment during testing. All instrumentation must be able to withstand pile installation and testing
procedures
Table 1 — Rapid load test transducer and signal processing general requirements
Parameter Requirement
Sampling rate ≥ 4 000 samples per second
Duration of pre-event sampling ≥ 50 ms
Duration of post-event sampling ≥ 300 ms
Cut off frequency low pass filter ≥ 1 kHz

Table 2 — Rapid load test load transducer and signal processing load requirements
Parameter Requirement
Maximum load > maximum test load
Linearity < 2 % of maximum value reached
Hysteresis < 2 % of maximum value reached
Response time < 0,1 ms

Table 3 — Rapid load test acceleration transducer and signal processing requirements
Parameter Requirement
number of transducers ≥ 1
resonant frequency > 5 kHz
linearity up to 50 g

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prEN ISO 22477-10
Table 4 — Rapid load test transducer and signal processing displacement requirements
Parameter Requirement
Range > 50 mm or D / 10, whichever is greatest
Accuracy ± 0,25 mm
Response time < 0,1 ms

Before and after each load cycle, the level of the pile head shall be determined relative to a point outside of
the minimum reference separation distance by optical levelling. The optical levelling measurements shall be
controlled by reference to one or more fixed reference points and should be undertaken to an accuracy
of ± 1 mm.
The base of a test displacement measuring system (where this is placed on the ground surface) should not be
placed closer than the minimum reference separation distance from the pile. This shall be verified at the test
site. If the minimum reference separation distance for a test displacement measuring system cannot be
reached or vibration free measurement cannot be undertaken, the test displacement measuring system
should be placed on or fixed to a vibration free surface such as an adjacent pile.
The minimum reference separation distance shall be measured from:
 the pile, when the test is undertaken with a launched mass or;
 supporting component of the equipment which is nearest the pile, when the test is undertaken with a
falling mass.
The value of the minimum reference separation distance should be a minimum of 15 m and
 equal to or greater than the distance which the shear waves in the soil travel during the duration of the
loading (t ), when the test is undertaken with a launched mass, thus r = c × t , or;
f ref s f
 equal to or greater than the distance which the shear waves in the soil travel during the duration of the
falling of the mass (t ) and the subsequent loading (t), when the test is undertaken with a falling mass,
g f
thus r = c × ( t + t ).
ref s g f
The load applied to the pile shall be determined directly by a purpose built calibrated load cell which does not
form part of the pile. The use of pile mounted strain gauges to derive externally applied loads for steel or
precast concrete piles shall only be considered in special circumstances where a load cell is unavailable and
the stiffness of the pile material is known from manufacturer’s certification or has been verified directly through
material element testing for the piles under test. For cast insitu concrete piles a purpose built calibrated load
cell should be used or where pile mounted strain gauges to derive externally applied loads are used these
should be calibrated against load cell readings for the specific piles under test.
Surface mounted strain gauges should be mounted in diametrically opposed pairs. Where embedded strain
gauges are used to compliment test results or where the criteria is exceed in equation (4.1) strain gauges or
strain gauge devices should be fixed to the reinforcement bars or embedded in the concrete of concrete piles
or attached to the walls of steel piles at least in diametrically opposed pairs at each depth to be considered.
Where strain gauge devices are cast in concrete it is advised that a minimum of three devices should be used
at each depth to be considered. To determine load from strain, the cross section and the pile material modulus
of elasticity shall be assessed. All the materials present in the pile shall be considered in this determination.
NOTE 1 Strain-transducers based upon vibrating wire technology are generally not suitable for rapid load test monitoring
and strain gauge based instruments are preferred.
All loading and settlement (as a result of loading larger than 1 % of the expected static bearing capacity of the
pile) after installation of the pile shall be measured. This includes all types of static preloading of the pile. In
addition, any additional equipment or component parts of the loading system connected to or in contact with
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the pile during the application of load that can to contribute the inertial resistance of the pile shall be of known
mass. The mass of this additional equipment or component parts must be recorded as part of the pile testing
results.
All equipment used for measuring load, displacement and acceleration in the test shall be calibrated. The
equipment shall be checked on a regular basis. The results of these checks shall be registered and kept with
the most recent calibration. This data shall be made available prior to commencement of the test. Where
applicable, the load measurement device should be calibrated against a suitable master device giving full
traceability.
NOTE 2 Calibration of the load measurement device can be done according to a National Standard or ISO 7500.
NOTE 3 The time between the checks and calibrations is not prescribed, since the duration of validity of a calibration
can depend on the type of measurement device and manufacturers recommendations However, checks should be
sufficiently detailed that it can be verified that all measurement devices are operating correctly during the test. It is
preferred that all checks are carried out directly before the test, to avoid influence of transport and time. In some
circumstances, e.g. frequent use or change of components or presumed damage, additional calibration and checking
might be required.
5 Test procedure
5.1 Preparation for testing
In advance of the test, an execution plan shall be formulated that is consistent with the planned final report
shown in 7. The plan shall include the following:
 test objectives ;
 the ground conditions with reference to the relevant site investigation reports;
 scheduled testing date;
 topographic locations, types and specifications of the test piles;
 allowable maximum values of load and displacement of the pile(s);
 required pile displacement and applied load;
 specification of the loading device;
 specifications of the measurement devices and calibration certificates if applicable;
 specifications of additional measurement-devices;
 number of loading steps and target maximum load per step;
 verification of the acceptability of the required pile displacement and applied load with respect to the
allowable maximum values;
 duration of test cycle measurement and sampling frequency;
 plan of the test site;
 testing programme;
 list of key personnel, showing who is responsible for supervision, safety, test execution, data recording
and other tasks.
© ISO 2012 – All rights reserved 7

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prEN ISO 22477-10
 safety requirements;
 legally required licences for equipment handling where relevant;
 logistical requirements on site (for example flat ground, vehicle requirements and limitations, lifting plan,
working space around the pile, etc.)
It is recommended that the execution plan is made available at least seven days prior to commencement of
testing.
5.2 Safety and integrity requirements
5.2.1 People and equipment in the surrounding area
Safety of personnel and equipment in the surrounding area shall be given due consideration during execution
of the test. The distance between the nearest person and the test equipment shall be at least twice the height
of the test equipment measured from ground level.
People in neighbouring buildings that are likely to be affected by testing shall be informed of the nature of
testing a
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 22477-10
Première édition
2016-09-15
Reconnaissance et essais
géotechniques — Essais de structures
géotechniques —
Partie 10:
Essai des pieux: essai de charge rapide
Geotechnical investigation and testing — Testing of geotechnical
structures —
Part 10: Testing of piles: rapid load testing
Numéro de référence
ISO 22477-10:2016(F)
©
ISO 2016

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ISO 22477-10:2016(F)

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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
Fax: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2016 – Tous droits réservés

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ISO 22477-10:2016(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et symboles . 2
3.1 Termes et définitions . 2
3.2 Symboles . 3
4 Équipement d’essai . 4
4.1 Généralités . 4
4.2 Chargement . 4
4.3 Mesures . 5
5 Procédure d’essai . 8
5.1 Préparation d’un essai . 8
5.2 Exigences de sécurité et d’intégrité . 8
5.2.1 Personnes et équipement dans la zone environnante. 8
5.2.2 Pieu d’essai . 9
5.3 Préparation du pieu . 9
5.4 Préparations générales de l’essai .10
5.5 Intégrité du pieu de l’ouvrage après essai .10
6 Résultats des essais .10
7 Rapports d’essais .11
Annexe A (informative) Analyse des résultats d’essai de charge rapide .13
Bibliographie .25
© ISO 2016 – Tous droits réservés iii

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ISO 22477-10:2016(F)

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO, participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction définies dans les Directives ISO/CEI, Partie 2 www .iso
.org/directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/patents).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation
de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’organisation
mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien
suivant: www .iso .org/iso/foreword .html.
L’ISO 22477-10 a été élaborée par le Comité européen de normalisation (CEN), en collaboration avec
le comité technique de l’ISO TC 182, Géotechnique, conformément à l’accord de coopération technique
entre l’ISO et le CEN (accord de Vienne).
Une liste de toutes les parties de la série ISO 22477, publiée sous le titre général Reconnaissance et essais
géotechniques — Essai de structures géotechniques, peut être trouvée sur le site Internet de l’ISO.
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés

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ISO 22477-10:2016(F)

Introduction
La présente partie de l’ISO 22477 précise la manière dont est défini un essai de pieu sous charge rapide
et spécifie l’équipement et les procédures d’essai exigés. Des consignes informatives, non prescriptrices,
sont incluses. Elles portent sur l’analyse des résultats des essais des pieux sous charge rapide exigés
pour déterminer la résistance à la compression mobilisée ou ultime d’un pieu.
© ISO 2016 – Tous droits réservés v

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NORME INTERNATIONALE ISO 22477-10:2016(F)
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais de
structures géotechniques —
Partie 10:
Essai des pieux: essai de charge rapide
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 22477 établit les spécifications pour l’exécution d’essais des pieux sous
charge rapide, où un pieu unique est soumis à une charge axiale en compression afin de mesurer son
comportement de déplacement en charge lors d’un chargement rapide et d’évaluer sa résistance à la
compression mesurée (R ) ainsi que son comportement de déplacement en charge correspondant.
c,m
Cette partie de l’ISO 22477 s’applique aux pieux sous chargement axial en compression.
Tous les types de pieux mentionnés dans les normes EN 1536, EN 12699 et EN 14199 sont couverts par
cette partie de l’ISO 22477.
Les essais mentionnés dans cette partie de l’ISO 22477 sont limités aux essais de pieux sous charge
rapide uniquement.
NOTE 1 Cette partie de l’ISO 22477 peut être utilisée conjointement à l’EN 1997–1. Les valeurs numériques
des facteurs partiels des états limites, obtenues à partir des essais de charge des pieux et devant être prises
en compte dans la conception, sont données dans l’EN 1997–1. Dans le cas d’une conception selon l’EN 1997–1,
les résultats des essais des pieux sous charge rapide seront considérés comme équivalents à la résistance à la
compression mesurée, R , après l’analyse appropriée.
c,m
NOTE 2 L’Annexe A fournit des indications sur l’analyse des résultats des essais des pieux sous charge rapide
réalisés en vue de déterminer la résistance à la compression mesurée et le comportement de déplacement en
charge correspondant.
Cette partie de l’ISO 22477 présente des spécifications pour les éléments suivants:
a) essais préalables, au cours desquels un pieu d’essai sacrificiel est chargé jusqu’à l’état limite ultime;
b) essais de contrôle, au cours desquels le pieu est chargé jusqu’à une charge spécifiée au-delà de l’état
limite de service.
NOTE 3 En général, un essai préalable se focalise sur la connaissance générale d’un type de pieu; un essai de
contrôle se focalise sur une application particulière d’un pieu.
2 Références normatives
Les documents suivants sont mentionnés dans le texte d’une manière telle que tout ou partie de leur
contenu constitue les exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
Aucune référence normative n’est associée à ce document.
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ISO 22477-10:2016(F)

3 Termes, définitions et symboles
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’EN 1997-1 ainsi que les suivants,
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp
3.1.1
pieu d’étude
pieu installé avant le début des travaux de fonçage principaux ou d’une partie donnée des travaux, dans
le but d’étudier l’adéquation du type de pieu choisi et d’en confirmer la conception, les dimensions et la
résistance au portage
Note 1 à l'article: le pieu d’étude peut être sacrifié pour atteindre l’état limite ultime.
3.1.2
pieu de l’ouvrage
pieu qui sera intégré à la fondation de la structure
3.1.3
pieu d’essai
pieu auquel des charges sont appliquées pour déterminer les caractéristiques de résistance à la
déformation du pieu et du sol environnant
Note 1 à l'article: Un pieu d’essai peut être un pieu d’étude (3.1.1), ou un pieu de l’ouvrage (3.1.2).
3.1.4
charge du pieu
charge (ou force) de compression axiale exercée sur la tête du pieu pendant l’essai
3.1.5
charge rapide
force appliquée à un pieu, en augmentant et en diminuant continuellement, et d’une durée adéquate
(généralement moins d’1 s) par rapport à la période naturelle du pieu, causant une compression du
pieu sur toute sa longueur et une translation considérée approximativement comme une unité durant
l’intégralité de la période de chargement
3.1.6
charge de compression maximale
charge (ou force) de compression axiale maximale exercée sur le pieu pendant l’essai; généralement
définie avant l’essai
3.1.7
essai de charge rapide
essai de chargement au cours duquel un pieu est soumis à une charge axiale rapide (3.1.5) choisie,
exercée sur la tête du pieu dans le but d’en analyser la capacité
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3.1.8
résistance ultime à la compression mesurée d’un pieu
état correspondant dans lequel la fondation du pieu se déplace de manière significative avec une
augmentation négligeable de la résistance
Note 1 à l'article: lorsqu’il est difficile de définir un état limite ultime à partir d’un tracé de tassement sous charge
faisant apparaître une augmentation légère et continue, il est recommandé d’utiliser un tassement du sommet du
pieu égal à 10 % du diamètre de la base du pieu comme critère de « défaillance ».
Note 2 à l'article: la résistance maximale à la compression mesurée lors d’un essai de charge rapide (3.1.7) n’est
pas nécessairement égale à la résistance ultime à la compression mesurée d’un pieu. Avant de pouvoir être
considérée comme équivalente à la résistance ultime à la compression mesurée comme indiqué à l’Annexe A, la
résistance mesurée lors d’un essai de charge rapide doit être analysée afin d’éliminer les effets d’inertie et du
comportement du sol.
3.1.9
résistance statique à la compression calculée d’un pieu
résistance statique à la compression ultime d’un pieu, déterminée avant l’essai de charge, afin de définir
une spécification des cycles d’ampleur appropriée pour l’essai sous charge rapide (3.1.7)
3.1.10
diamètre équivalent
diamètre d’un cercle équivalent dont l’aire est égale à la section correspondante du pieu
Note 1 à l'article: le diamètre équivalent d’un pieu circulaire est son diamètre externe. Pour un pieu de section
carrée il s’agit du diamètre du cercle dont l’aire est égale à celle de la section du pieu carré (tant que le côté le plus
long mesure moins de 1,5 fois la longueur du côté le plus court).
3.1.11
distance de séparation minimale de référence
distance séparant un point de référence fixe d’un point qui sera déplacé de manière significative par la
méthode d’essai
Note 1 à l'article: Seuls les points fixes peuvent servir de référence pour les dispositifs de mesure de déplacement
(3.1.12). Les systèmes de mesure du déplacement peuvent être placés sur le sol au-delà de la distance de référence,
sans élément d’isolement (compensation du déplacement).
3.1.12
déplacement
déplacement axial de la tête du pieu mesurée pendant l’essai
3.2 Symboles
a accélération du pieu
c vitesse de l’onde de contrainte dans le pieu d’essai
p
c vitesse de l’onde de cisaillement dans le sol
s
D diamètre ou diamètre équivalent du pieu d’essai
F charge du pieu en compression
c
F charge de compression maximale
c,max
g accélération de la pesanteur
L longueur totale du pieu d’essai
R résistance ultime mesurée du sol lors de l’essai, ou résistance géotechnique mesurée du pieu
c,m
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r distance de séparation minimale de référence
ref
t temps
t durée d’application de la charge rapide
f
t durée de la chute de la masse d’un équipement à masse tombante
g
w déplacement du pieu
4 Équipement d’essai
4.1 Généralités
Il convient que l’équipement soit en mesure de générer une charge rapide au niveau de la tête du pieu, la
durée de la charge devant remplir les conditions de la Formule (1):
tc×
()
fp
10 < ≤ 1000 (1)
L
Si l’essai vise notamment à obtenir des informations relatives à la résistance ultime à la compression
du pieu, l’équipement doit posséder une capacité suffisante pour atteindre la résistance ultime à la
compression en chargement rapide.
La force appliquée sur la tête du pieu pendant un essai de charge rapide en vue de mesurer la résistance
ultime à la compression peut dépasser la résistance statique à la compression calculée d’un pieu d’un
facteur de deux ou trois en raison des effets de taux caractéristiques de certains sols. La nécessité
d’appliquer des charges aussi élevées doit être prise en compte lors de la spécification de l’équipement
et des matériaux du pieu.
Si, pour un essai de charge rapide, une ou plusieurs des exigences mentionnées dans la présente partie
de l’ISO 22477 ne sont pas respectées, avant de pouvoir interpréter les résultats comme ceux d’un essai
de charge rapide, il convient de prouver que ce défaut est sans effet sur l’atteinte des objectifs de l’essai.
Pour les pieux longs, lorsque les critères de la Formule (1) sont dépassés ou lorsque les trous d’ancrage
au roc entraînent des déformations non uniformes dans le pieu, une instrumentation intégrée au pieu et
une analyse spécialisée seront nécessaires. Il convient que toute instrumentation supplémentaire soit
conforme aux dispositions du paragraphe 4.3.
Les systèmes d’essai de charge rapide utilisent une masse permettant d’exercer une charge sur le
pieu. Il s’agit soit d’une masse lancée vers le haut, auquel cas on parle de système à masse lancée, soit
d’une masse que l’on fait chuter, on parle alors de système à masse tombante. Dans les deux cas, le
mouvement montant ou descendant de la masse est contrôlé pour produire la durée de charge requise
au paragraphe 4.1. Pour éviter tout chargement excentrique des pieux et pour respecter les aspects
supplémentaires liés à la sécurité, il convient que le mouvement de la masse soit guidé lors de l’essai à
masse lancée et lors de l’essai à masse tombante.
4.2 Chargement
Le choix de l’équipement de chargement doit prendre en compte les éléments suivants:
— l’objectif de l’essai;
— les conditions du sol;
— la charge maximale du pieu (F );
c,max
— la solidité du pieu (matériau);
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— l’exécution de l’essai;
— les aspects liés à la sécurité.
L’équipement de chargement doit produire une force conforme aux exigences énoncées en 4.1 et produit
la force de compression maximale requise pour mobiliser une résistance à la compression spécifique ou
la résistance ultime à la compression du pieu.
Si un pieu d’essai est soumis à plusieurs cycles, en commençant par le cycle de force de faible ampleur, il
convient que la force maximale de chaque cycle soit supérieure à la force maximale du cycle précédent
Lorsque des cycles de chargement sont appliqués, il convient qu’ils soient réalisés de sorte à exclure tout
risque de rechargement incontrôlé du pieu. Pour ce faire, le dispositif devra être doté d’un mécanisme
de saisie de la masse.
L’équipement doit charger le pieu avec précision le long de la direction axiale du pieu. L’excentricité de
la charge doit être inférieure à 10 % du diamètre équivalent. L’écart ou l’excentricité d’alignement entre
la force exercée et l’axe du pieu doit être inférieure à 20 mm/m. Le chargement excentrique du pieu est
autorisé si la conception du pieu le permet et s’il a été vérifié qu’un tel chargement ne produirait aucun
effet indu sur les performances de l’équipement d’essai.
La contrainte dans le pieu sous la charge maximale appliquée ne doit pas excéder la contrainte autorisée
pour le matériau du pieu.
4.3 Mesures
Avant un essai de charge rapide, deux variables doivent être mesurées directement lorsque la masse
de réaction entre en contact avec la tête du pieu (tous les types d’équipements ne l’exigeant pas
nécessairement):
— la force appliquée à la tête du pieu;
— le déplacement de la tête du pieu;
Lors d’un essai de charge rapide, au minimum trois variables doivent être mesurées directement par
rapport au temps (t):
— la force appliquée à la tête du pieu (F );
c
— le déplacement de la tête du pieu (w);
— l’accélération de la tête du pieu (a).
Les transducteurs et le traitement du signal doivent satisfaire aux exigences du Tableau 1, Tableau 2,
Tableau 3 et Tableau 4. L’échantillonnage doit débuter au minimum 50 ms avant le début du chargement
et se poursuivre pendant une durée minimale de 500 ms. Lorsque la durée de l’événement de chargement
implique que la durée d’échantillonnage soit supérieure à 500 ms, la durée d’échantillonnage doit être
augmentée pour capturer l’ensemble de l’événement et permettre l’échantillonnage nécessaire après
l’événement. Tous les échantillonnages par transducteur doivent être synchronisés. Les transducteurs
doivent avoir une plage de mesure suffisante pour qu’il ne soit pas nécessaire de procéder à un
réajustement en cours d’essai. Toute l’instrumentation doit pouvoir résister aux procédures
d’installation et d’essai des pieux.
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Tableau 1 — Essai de charge rapide: exigences générales relatives au transducteur et au
traitement du signal
Paramètre Exigence
Taux d’échantillonnage ≥ 4 000 échantillons par seconde
Durée de l’échantillonnage avant l’événe- ≥ 50 ms
ment
Durée de l’échantillonnage après l’événe- ≥ 300 ms
ment
Filtre passe-bas de la fréquence de cou- ≥ 1 kHz
pure
Tableau 2 — Essai de charge rapide: exigences de charge relatives au transducteur et au
traitement du signal
Paramètre Exigence
Charge maximale > charge d’essai maximale
Linéarité < 2 % de la valeur maximale atteinte
Hystérésis < 2 % de la valeur maximale atteinte
Temps de réponse < 0,1 ms
Tableau 3 — Essai de charge rapide: exigences d’accélération relatives au transducteur et au
traitement du signal
Paramètre Exigence
nombre de transducteurs ≥ 1
Fréquence de résonance > 5 kHz
Linéarité jusqu’à 50 g
Tableau 4 — Essai de charge rapide: exigences de déplacement relatives au transducteur et au
traitement du signal
Paramètre Exigence
Plage > 50 mm ou D/10, la valeur la plus élevée étant retenue
Exactitude ±0,25 mm
Temps de réponse < 0,1 ms
Avant et après chaque cycle de charge, le niveau de la tête du pieu doit être déterminé par rapport à
un point situé à l’extérieur de la distance de séparation minimale de référence par mesure optique de
niveau. Les mesures de détermination du niveau à l’aide d’un dispositif optique doivent être contrôlées
en se référant à un ou plusieurs points de référence fixes et il convient qu’elles soient conduites avec une
exactitude de ± 1 mm.
Il convient de ne pas placer la base d’un système de mesure du déplacement utilisé pour l’essai (lorsque
cette base est posée sur le sol) à l’intérieur de la distance de séparation minimale de référence par
rapport au pieu. Cela doit être vérifié sur le site d’essai. S’il n’est pas possible d’atteindre la distance de
séparation minimale de référence d’un système de mesure du déplacement utilisé pour l’essai, ou si une
mesure exempte de vibration ne peut être réalisée, il convient que le système de mesure du déplacement
utilisé pour l’essai soit placé ou fixé sur un support protégé contre les vibrations, tel qu’un pieu adjacent.
La distance de séparation minimale de référence doit être mesurée à partir:
— du pieu lorsque l’essai est effectué avec une masse lancée, ou
— du support de l’équipement le plus proche du pieu, lorsque l’essai est effectué avec une masse
tombante.
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Il convient que la valeur de la distance de séparation minimale de référence soit égale ou supérieure
à 15 m et
— égale ou supérieure à la distance parcourue par l’onde de cisaillement dans le sol pendant la durée
du chargement (t ), lorsque l’essai est effectué avec une masse lancée, ainsi r = c × t , ou
f ref s f
— égale ou supérieure à la distance parcourue par l’onde de cisaillement dans le sol pendant la durée
de chute de la masse (t ) et le chargement qui s’ensuit (t ), lorsque l’essai est effectué avec une masse
g f
tombante, soit r = c × ( t + t ).
ref s g f
La charge appliquée au pieu doit être déterminée directement par un capteur de mesure de la force
étalonné et spécialement conçu, ne faisant pas partie intégrante du pieu. L’utilisation de jauges de
déformation montées sur pieu pour déterminer les charges appliquées de manière externe pour les pieux
en acier ou en béton préfabriqué doit uniquement être envisagée dans des circonstances particulières
lorsqu’un capteur de mesure de la force n’est pas disponible et lorsque la rigidité du matériau du pieu
est connue grâce à la certification du fabricant ou a été vérifiée directement par des essais réalisés sur
les matériaux pour les pieux soumis à l’essai. Pour les pieux en béton coulé en place, il convient d’utiliser
un capteur de mesure de la force étalonné et spécialement conçu, ou lorsque des jauges de déformation
montées sur pieu sont utilisées pour déterminer les charges appliquées de manière externe, il convient
que celles-ci soient étalonnées en fonction des valeurs indiquées par le capteur de mesure de la force
pour les pieux soumis à l’essai.
Il convient que les jauges de déformation montées en surface soient disposées par paires diamétralement
opposées. Lorsque des jauges de déformation intégrées sont utilisées en complément des résultats de
l’essai ou lorsque les critères de la Formule (1) sont dépassés, il convient que des jauges de déformation
ou des dispositifs de mesure des déformations soient fixés aux barres de renfort ou intégrés au béton
des pieux, ou encore fixés aux parois des pieux en acier au moins par paires diamétralement opposées,
à chaque profondeur à étudier. Lorsque des dispositifs de mesure des déformations sont coulés dans
le béton, il est recommandé d’utiliser au moins trois appareils à chaque profondeur à étudier. Pour
déterminer la charge à partir d’une déformation, la section transversale et le module d’élasticité du
matériau dont le pieu est constitué doivent être évalués. Tous les matériaux présents dans le pieu
doivent être pris en compte dans cette détermination.
NOTE 1 Les transducteurs de déformation exploitant la technologie à fil vibrant n’étant généralement pas
adaptés à la surveillance des essais de charge rapide, les instruments à jauge de déformation sont à privilégier.
Tout chargement et tassement (suite à un chargement supérieur à 1 % de la portance statique attendue
du pieu) après installation du pieu doit être mesuré. Cela concerne tous les types de précharge
statique du pieu. En outre, la masse de tout équipement ou composant supplémentaire du système
de charge connecté au pieu ou en contact avec ce dernier lors de l’application de la charge et pouvant
contribuer à la résistance inertielle du pieu doit être connue. La masse de cet équipement ou composant
supplémentaire doit être consignée dans les résultats de l’essai des pieux.
L’ensemble de l’équipement utilisé pour mesurer la charge, le déplacement et l’accélération lors d’un essai
doit être étalonné. L’équipement doit être contrôlé régulièrement. Les résultats de ces contrôles doivent
être consignés et conservés avec l’étalonnage le plus récent. Ces données doivent être accessibles avant
le début de l’essai. Le cas échéant, il convient d’étalonner le dispositif de mesure de la charge au moyen
d’un dispositif étalon adapté permettant une traçabilité complète.
NOTE 2 Le dispositif de mesure de la charge peut être étalonné conformément aux dispositions de la norme
correspondante en vigueur dans le pays ou de l’ISO 7500.
Le temps entre les contrôles et les étalonnages n’est pas spécifié, car la durée de validité d’un étalonnage
peut dépendre du type de dispositif de mesure et des recommandations des fabricants. Toutefois,
il convient que les contrôles soient suffisamment détaillés pour permettre de s’assurer que tous les
dispositifs de mesure fonctionnent correctement pendant l’essai. Afin de s’affranchir des effets du
transport et du passage du temps, il est préférable que les contrôles soient réalisés juste avant les essais.
Parfois, par exemple en cas d’utilisation fréquente, ou de changement d’un ou plusieurs composants,
ou encore de suspicion de détérioration, un étalonnage et un contrôle supplémentaires peuvent être
nécessaires.
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