Design load of rigid footings on sand

Author： Diaz Edgar G. Rodríguez-Roa Fernando

ISSN： 1208-6010

Source： Canadian Geotechnical Journal, Vol.47, Iss.8, 2010-08, pp. : 872-884

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Abstract

Experimental evidence has shown that most current methods are not able to predict design loads of footings on cohesionless soil with an acceptable degree of accuracy. In the present study, a simple and realistic settlement-based method is proposed to estimate the design load of rigid footings on sand subjected to static vertical loading. The design criterion based on restricting the end-of-construction settlement to 16mm because of the inherent variability of the real soil deposits is herein adopted. A series of finite-element analyses based on an advanced constitutive model were carried out to study the load–settlement response of footings supported on 14 sandy soils. Routine design charts were developed to predict the net allowable soil pressure of footings on normally consolidated and overconsolidated sands. These charts consider footing shape, embedment depth, grain diameters D₁₀ and D₆₀, particle shape, unit weight (or submerged unit weight for saturated sands), and indirect measurements of the shear strength derived from in situ tests, such as relative density, standard penetration test (SPT) or cone penetration test (CPT). As shown, the proposed charts match well with available experimental data.Selon des évidences expérimentales, les méthodes les plus courantes de prédiction ne peuvent pas prédire avec un degré de certitude acceptable les chargements de conception sur des semelles placées sur un sol sans cohésion. Dans cette étude, une méthode simple basée sur des tassements réalistes est proposée pour estimer le chargement de conception de semelles rigides sur du sable, soumises à un chargement vertical statique. Le critère de conception adopté est basé sur un tassement maximal de 16mm à la fin de la construction en raison de la variabilité inhérente des sols réels. Une série d’analyses par éléments finis, basées sur un modèle constitutif avancé, ont été effectuées dans le but d’étudier le comportement en chargement-tassement de semelles supportées sur 14 sols sablonneux. Des chartes de conception ont été développées afin de prédire la pression nette acceptable du sol sur des semelles placées sur des sables consolidés normalement et surconsolidés. Ces chartes considèrent la forme de la semelle, la profondeur d’enfouissement, les diamètres des grains D₁₀ et D₆₀, la forme des particules, le poids unitaire (ou le poids unitaire submergé pour les sables saturés), ainsi que des mesures indirectes de la résistance au cisaillement dérivées d’essais in situ, tels que la densité relative, l’essai de pénétration standard (SPT) ou l’essai de pénétration d’un cône (CPT). L’article démontre que les chartes proposées correspondent bien avec les données expérimentales disponibles.