Seismic performance of circular foundations resting on stone columns

RÉSUMÉ: L’usage de fondations circulaires se retrouve principalement dans des projets de type réservoirs de stockage de liquides, piles de ponts et silos. L’un des plus gros défis que représente la conception de fondations circulaires est le contrôle du tassement, du soulèvement et du glissement de ces fondations surtout si ces dernières reposent sur un sol granulaire meuble soumis à des charges sismiques. Une des façons de réduire ce déplacement est de construire des colonnes de pierre sous les fondations. Par conséquent, l’objectif principal de cette étude est d’examiner l’influence des colonnes de pierre sur les performances sismiques des fondations circulaires à travers une étude numérique et paramétrique. Abaqus est un logiciel utilisé pour simuler les interactions multilatérales entre la superstructure, les fondations, les strates naturelles et les colonnes de pierre. Les paramètres étudiés dans les analyses incluent la longueur, le diamètre et l'espacement entre les centres des colonnes de pierre. Le rôle de ces facteurs sur le tassement, le soulèvement et le glissement des fondations soumises à des charges sismiques est présenté et discuté. Les résultats révèlent que le fait d’augmenter la longueur des colonnes de pierre à une valeur au seuil peut réduire les tassements. En revanche, on constate que l’influence est marginale au-delà de cette valeur. Plus important encore, le diamètre et l’espacement des colonnes de pierre jouent un rôle plus crucial que leur longueur dans la réduction des déplacements provoqués par des charges sismiques. De plus, les paramètres portant sur les colonnes de pierre peuvent ne pas réduire le tassement et le soulèvement dans la même mesure.

ABSTRACT: Circular foundations are mainly used in projects such as liquid storage tanks, bridge piers, and silos. One of the main challenges in designing circular foundations is to control the foundation settlement, uplift, and slide, especially when the foundation is resting on loose granular soils and subjected to seismic loads. One way to reduce the displacements is to use stone columns below the foundation. Therefore, the main objective of this study is to investigate the influence of stone columns on the seismic performance of circular foundations through a parametric numerical study and to provide insights regarding these parameters for real world engineering projects. Abaqus software is used to simulate the multilateral interactions between superstructure, foundation, natural stratum, and stone columns. The parameters considered in the analyses include the length, diameter, and center to center spacing of the stone columns. The role of these factors on foundation settlement, uplift, and slide under seismic loads is presented and discussed. The results reveal that increasing the length of the stone columns up to a threshold value can decrease the settlements, but only marginal influence can be observed beyond that value. More importantly, the stone column's diameter and spacing play a more critical role than its length in decreasing the displacement due to seismic loads. In addition, the parameters related to stone columns may not reduce settlement and uplift to the same extent.