Settlements of shallow foundations on sand

Abstract

A method to evaluate settlements and rotations of rigid shallow foundations on sand under the combined action of inclined and eccentric loads is presented. Experimental results obtained on a model strip foundation are shown first. Next, a mathematical model is formulated which is based on the hypotheses that (a) the foundation and the soil can be considered as a macro-element for which the loadings act as generalized stress variables while the displacements and rotation of the foundation are the corresponding generalized strain variables; and (b) the constitutive law of the macro-element, that is the relationship between generalized stress and strain rates, is rigid-plastic strain-hardening with a non-associated flow rule. Constitutive functions and parameters are determined by means of simple calibration tests. Predictions of the theory are then compared with experimental results in tests where loadings vary in a complex way up to foundation failure. It is shown that experimental evidence is well matched by the theory. A simplified method, for loading conditions which are far from failure, is presented. It is shown that, although the method is as simple as the elastic theory, it has the advantages of allowing the coupling of displacements and rotations to be predicted correctly. On présente une méthode pour la prédiction des tassements et des rotations des fondations superficielles rigides sur sable, soumises à l'action combinée des chargements inclinés et excentrés. On présente les résultats expérimentaux obtenus sur une semelle filante en modèle réduit. On en déduit un modèle mathématique basé sur les hypothèses suivantes: (a) la fondation et le sol peuvent être considérés comme un macroélément dont les chargements agissent comme variables des contraintes généralisées tandis que les déplacements et les rotations de la semelle sont les variables des déformations correspondants; (b) la loi constitutive pour le macroélément, c'est à dire la relation entre les incréments des contraintes et des déformations généralisées, est du type rigide-plastique écrouiss-able avec une loi de fluage non-associée. Les fonctions et les paramètres constitutis ont été déterminés à partir des essais simples de calage. Les prédictions de la théorie sont en suite comparées avec les résultats expérimentaux dans des essais où les chargements varient dans une façon complexe jusqu'à la rupture. On montre que la théorie donne des bonnes prédictions. Une méthode simplifiée est finalement présentée pour conditions de chargement qui sont loin de la rupture. Bilese que la méthode présentée soit aussi simple que la méthode élastique, on montre qu'avec elle on peut modéliser correctement le couplage entre les déplacements et les rotations tandis que cela n'est pas possible avec la méthode élastique.