Seismic bearing capacity factors of shallow strip footings

Abstract

In determining the bearing capacity of shallow strip footings under earthquake loading conditions, most seismic codes neglect the effect of the inertia of the soil mass underneath a footing. Seismic acceleration is considered to be acting on the structure only. In this Paper, the seismic bearing capacity factors (i.e. Nq, Nc and Nr), are determined by using the limit equilibrium technique of slope stability analysis with inclined slices. The analysis shows that the factor. Vq is dependent on the inertia of the surcharge load; the relationship between Nc and Vq given in the literature is found to be incorrect for inclined loads and the inertia of the soil mass certainly has an effect on Vy. Results of the analysis are shown in graphical forms as functions of the horizontal acceleration factor and of the angle of internal friction of the soil. The analysis does not include the effect of the excess pore water pressure generated by the earthquake. For small accelerations, smaller than 0·lg the effect of the inertia of the soil mass is small and is accommodated within the factor of safety. For large accelerations, larger than the critical acceleration (i.e. the acceleration needed for incipient failure for a given vertical load), the deformation of the footing may be estimated by the sliding block technique. However, the use of the sliding block technique is restricted to soils which do not lose strength with deformation. Dans la détermination de la charge portante des semelles filantes peu profondes sous l'action des chargement par les tremblements de terre la plupart des codes sismiques négligent l'effet de l'inertie de la masse de sol au-dessous de la semelle fllante. On considére que I'accélération sismique n'agit que sur la structure. Dans cet article les facteurs de charge portante sismique (c'est-à-dire Nq, Nc, et Vr) sont déterminés à partir de l'équilibre limite de l'analyse de la stabilité des pentes avec des tranches inclinées. I'analyse montre que le facteur Nq dépend de l'inertie de la surcharge; on trouve que la relation entre Nc et Nq donnée dans la littérature n'est pas exacte pour les charges inclinées et que l'inertie de la masse du sol exerce bien un effet sur Nr. Les résultats de l'analyse sont présentés dans la forme de graphiques en fonction du facteur d'accélération horizontale et de Tangle de friction intérieure du sol. L'analyse ne tient pas compte de l'effet de l'exces la pression de l'eau interstitielle généré par le tremblement de terre. Pour de petites accélérations de moins de 0,1 g l'effet de l'inertie de la masse du sol n'est pas grand et est englobé dans le facteur de sécurité. Pour de grandes accélérations qui sont supérieures à (I'accélération c'ritique (c'est-à-dire I'accélération nécessaire pour le début de la rupture dans le cas d'une charge verticale donnée), la déformation peut s'estimer a l'aide de la technique des blocs gliss-ants, dont I'emploi se limite cependant à des sols qui ne perdent pas de résistance lors de la déformation.