A sustainable approach to foundation design

Aditi Misra, Dipanjan Basu

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Deep Foundations

ABSTRACT: Civil Engineering is the major instrument of anthropocentric development over centuries through ever expanding infrastructures, cities and facilities. Over the last two decades, a growing awareness is noted towards making such growth sustainable as well. Geotechnical engineering is the most resource intensive sector of civil engineering and, by virtue of its early position in civil engineering projects, has a huge potential to improve the sustainability aspects of a project. Although many facets of geosustainability are being studied recently, quantitative indicators for assessing the sustainability of geotechnical practices, particularly at the planning and design stages, do not exist. In this paper, two quantitative indicators, the resource use indicator and the environmental impact indicator, are introduced that can help geotechnical engineers in assessing the comparative sustainability of different foundation alternatives for a particular project. A life cycle thinking approach is adopted in developing the indicators to account for the cumulative impacts of all the processes upstream and downstream of foundation construction. The numeric indicators are derived from a life cycle analysis (LCA) for two different pile foundation alternatives the drilled shafts and driven piles. The inventory analysis of the LCA is used to judge the sustainability of the pile foundations from the resource-use point of view and the output inventory of the LCA is used to perform the environmental impact assessment (EIA). The resources used and the impact of emissions are categorized and normalized, and weights are applied across the categories to emphasize the relative importance of the categories. The values obtained by combining the resource use in each category with its respective weight are aggregated to obtain the resource use indicator and a similar calculation for the environmental impact categories gives the environmental impact indicator. These indicators can serve as decision aiding tool by providing a quantitative assessment of the sustainability of drilled shafts and driven piles on the basis of resource use and environmental impact.

RÉSUMÉ: Génie civil est l'instrument majeur de développement au cours des siècles grâce à anthropocentrique toujours en expansion des infrastructures, des villes et des installations. Au cours des deux dernières décennies, une prise de conscience est noté à rendre une telle croissance durable ainsi. Géotechnique est le secteur le plus de ressources du génie civil et, en vertu de sa position au début de projets de génie civil, a un énorme potentiel pour améliorer les aspects de durabilité d'un projet. Bien que de nombreuses facettes de geosustainability sont étudiés récemment, les indicateurs quantitatifs pour évaluer la durabilité des pratiques géotechniques, notamment au stade de la planification et la conception, n'existent pas. Dans ce papier, deux indicateurs quantitatifs, l'indicateur de l'utilisation des ressources et l'indicateur d'impact environnemental, sont introduites qui peuvent aider les ingénieurs en géotechnique pour évaluer la durabilité comparative des alternatives différentes bases pour un projet particulier. Une approche la pensée cycle de vie est adoptée dans l'élaboration des indicateurs pour rendre compte des effets cumulatifs de tous les processus en amont et en aval de la construction des fondations. Les indicateurs numériques sont dérivées d'une analyse du cycle de vie (ACV) pour deux différentes alternatives fondation sur pieux forés les arbres et les pieux enfoncés. L'analyse de l'inventaire de l'ACV est utilisé pour juger de la viabilité de l'fondations sur pieux à partir du point d'utilisation des ressources de vue et de l'inventaire de sortie de l'ACV est utilisé pour effectuer l'évaluation d'impact environnemental (EIE). Les ressources utilisées et l'impact des émissions sont classées et normalisées, et les poids sont appliqués dans toutes les catégories de souligner l'importance relative de ces catégories. Les valeurs obtenues en combinant l'utilisation des ressources dans chaque catégorie avec son poids respectifs sont agrégés pour obtenir l'indicateur d'utilisation des ressources et un calcul semblable pour les catégories d'impact environnemental donne l'indicateur d'impact environnemental. Ces indicateurs peuvent servir d'outil aide à la décision en fournissant une évaluation quantitative de la durabilité des puits forés et des pieux enfoncés sur la base de l'utilisation des ressources et l'impact environnemental. 1.0 INTRODUCTION Civil Engineering has been the major instrument of anthropocentric development over centuries through ever expanding infrastructures, cities and facilities. Civil engineering processes are both resource and fuel intensive. The building industry alone, during the construction stage, uses about 30-40% of the total resources used in the industrialized countries (Pulselli et al. 2007). Resources used in civil engineering processes include both natural and manufactured raw materials. Natural raw materials are limited commodities and manufactured raw materials can be directly linked to process emissions and pollutions. Hence, resource efficiency as a decision making metric is slowly gaining momentum in the civil engineering industry, particularly in the construction sector (Jefferis 2008). Geotechnical engineering is most resource intensive of all civil engineering disciplines although this intensive consumption of energy and natural resources goes

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