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.