Soil-Structure Interaction of House Foundations and Problematic Soils

M. Magnaye

In the proceedings of: GeoVancouver 2016: 69th Canadian Geotechnical Conference

Session: PROBLEMATIC SOILS - II Soft, Collapsible, Residual Soils

ABSTRACT: This paper examines the soil-structure interactions of foundations and three types of problematic soils in Northern Manitoba First Nations communities: expansive clays, seasonally-frozen ground, and permafrost. Expansive clays are sensitive to changes in soil moisture content and are susceptible to volume change, while water in seasonally-frozen ground expands and contracts as it freezes and thaws, respectively. Soil moisture must therefore be controlled in both types of soils to prevent swelling and shrinkage that damage the foundation system. Permafrost needs to be preserved in order to retain its strength; thermal energy from homes must either be prevented or minimized from penetrating the frozen ground. Otherwise, heat transferred to the ground must be extracted using thermosyphons, which remove heat from soil by means of convection. Since the strength of a foundation system is derived from both its structural component and in-situ soil strength and stiffness, understanding the interaction between the two is important in foundation design. Effects of problematic soils on foundations are examined by means of numerical modeling. Results of the numerical modeling are presented.

RÉSUMÉ: Cet article examine les interactions sol-structure des fondations et les trois types de sols problématiques dans les communautés des Premières Nations du nord : les argiles expansives, un sol gelé de façon saisonnière et le pergélisol. Les argiles expansives sont sensibles aux changements dans l'humidité du sol et ils sont sensibles au changement de volume, pendant que l'eau dans un sol gelé de façon saisonnière prend de l'expansion en se congelant et se contracte lorsque la glace fond. Donc, l'humidité du sol doit être contrôlée dans chaque type de sol pour la prévention du gonflement et du rétrécissement qui endommage le système des fondations. Le pergélisol doit être préservé pour retenir la résistance; l'énergie thermique des maisons doivent être soit empêché de pénétrer le sol gelé, autrement la chaleur déplacée au sol doit être enlevé au moyen de convection. Puisque la force d'un système de base est dérivée de son élément structural et force et rigidité in-situ de sol, l'arrangement de l'interaction entre les deux est également important dans la conception de fondation. Cet article examine cette interaction entre les fondations et les sols problématiques au moyen de modeler numérique. Des résultats de modeler numérique seront présentés.

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