Torsion of foundations embedded in a non-homogeneous soil with a weathered crust

Abstract

The torsional response of rigid foundations embedded in a non-homogeneous elastic soil with a weathered crust is investigated. The shear modulus of the weathered crust is assumed to decrease linearly with depth and that of the underlying non-homogeneous soil increases linearly with depth. The problems related to both rigid circular and cylindrical foundations are examined by using an integral equation method based on displacement and traction Green's functions of the weathered non-homogeneous medium. Numerical solutions for torsional stiffness of rigid circular foundations are presented for different depths of embedment, gradients of shear modulus profile and depths of weathered crust. A closed form solution based on a simplified stress field in the soil is also developed to evaluate the torsional stiffness of a rigid cylindrical foundation. The torsional stiffness derived by using the approximate solution is compared with the rigorous solution based on exact Green's functions. L'article examine la résistance à la torsion de fondations rigides encastrées dans un sol élastique non-homogene avec une cro^ute altérée. On admet que le module de cisaillement de la croûte altérée décroît linéairement avec la profondeur et que celui du sol sous-jacent non-homogéne augmente avec la profondeur. On étudie les problèmes associes aux fondations rigides circulaires et cylindriques en employant une methode d'equations intégrate basée sur des fonctions de Green du déplacement et de la traction de la matière altérée non-homogéne. Des solutions numériques pour la rigidité torsionnelle des fondations rigides circulaires sont présentées pour différentes profondeurs d'encastrement, différents gradients de protil de module de cisaillement et différentes épaisseurs de croûte altérée. Une solution basée sur un champ de contrainte simplifié dans le sol est développée afin d'evaleur la rigidité torsionnelle d'une fondation rigidé cylindrique. La rigidité torsionnelle estimée par léemploi de la solution approximative est comparée avec la solution rigoureuse basée sur des fonctions précises de Green.