Numerical Investigation of Vertical Modulus of Subgrade Reaction for Square Footings on Ground Surface

Abraham Mineneh

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoNiagara 2021: 74th Canadian Geotechnical Conference; 14th joint with IAH-CNC

RÉSUMÉ: Des séries de simulations numériques par éléments finis ont été effectuées à l’aide du logiciel commercial PLAXIS3D afin d’étudier le module vertical de réaction de sous-sol pour les semelles carrées placées sur la surface du sol. L’étude numérique a été réalisée pour le sol sans cohésion dans un état drainé et un sol cohésif dans un état non drainé. La série de simulations a été effectuée en variant la largeur de semelle et les paramètres de résistance au cisaillement du sol, qui sont l’angle de frottement des sols pour le sol sans cohésion et la cohésion non drainée pour le sol cohésif. La plage des valeurs des paramètres de résistance au cisaillement a été choisie pour refléter les valeurs couramment rencontrées dans la pratique. Les modules élastiques du sol utilisés dans les simulations ont été déterminés à l’aide de la corrélation bien établie avec les paramètres de résistance au cisaillement du sol. Le module de réaction du sous-sol dérivé de la théorie de l’élasticité du Manuel d’ingénierie de la Fondation canadienne, CFEM (4th éd., CGS 2006) ne dépend que de la largeur de semelle, du module élastique et du coefficient de Poisson. Dans cet article, le module de sous-sol dans CFEM (4th éd., CGS 2006) a été évalué à l’aide des données de simulations déterminées à partir de la portion linéaire des courbes de calcul de charge. Les plages typiques recommandées de module de réaction de sous-sol dans le Tableau 7.1 du CFEM (4th éd., CGS 2006) ont également été évaluées à l’aide des données de simulations. Enfin, une relation dépendante du tassement améliorée a été développée pour le module de réaction de sous-sol basé sur les courbes de calcul de charge non linéaires des simulations. L’effet de la largeur de semelle sur le module de réaction de sous-sol a également été évalué et comparé aux formules de conversion du module de sous-sol entre différentes tailles de semelle, comme le prévoit le CFEM (4th éd., CGS 2006).

ABSTRACT: Series of finite element numerical simulations were carried out using PLAXIS3D commercial software to investigate the vertical modulus of subgrade reaction for square footings placed on ground surface. The numerical study was carried out for cohesionless soil in drained condition and cohesive soil in undrained condition. The series of simulations were conducted by varying the footing width and shear strength parameters of the soil, which are the soils friction angle for cohesionless soil and the undrained cohesion for cohesive soil. The range of shear strength parameter values were selected to reflect the commonly encountered values in practice. The soil elastic moduli for use in the simulations were determined using the well-established correlation with the soil shear strength parameters. The modulus of subgrade reaction derived from the theory of elasticity in the Canadian Foundation Engineering Manual, CFEM (4th ed., CGS 2006) depends only on the footing width, elastic modulus and Poisson's ratio. In this paper, the subgrade modulus in CFEM (4th ed., CGS 2006) was evaluated using the simulations data determined from the linear portion of the load-settlement curves. The recommended typical ranges of modulus of subgrade reaction in Table 7.1 of CFEM (4th ed., CGS 2006) were also evaluated using the simulations data. Finally, an improved settlement dependent relation was developed for modulus of subgrade reaction based on the nonlinear load-settlement curves from the simulations. The effect of the footing width on the modulus of subgrade reaction was also assessed and compared with the conversion formulas of subgrade modulus between different footing sizes as provided in CFEM (4th ed., CGS 2006).

Please include this code when submitting a data update: GEO2021_363

Retrouver cet article:
Les membres de la Société canadienne de géotechnique peuvent accéder à cet article, ainsi qu'à tous les autres articles de la Conférence Géotechnique Canadienne, dans le Espace membre. Les comptes rendus d'articles sont également disponibles dans de nombreuses bibliothèques.

Citer cet article: