Garcia-Galvan, Marylu;Luevanos-Rojas, Arnulfo;Lopez-Chavarria, Sandra;Medina-Elizondo, Manuel;Rivera-Mendoza, Jose Benito
Coupled systems mechanics
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v.11
no.3
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pp.233-257
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2022
This work presents a comparative study between two different models: trapezoidal and T-shaped combined footings. The comparative study between trapezoidal and T-shaped combined footings presented in this paper generatesresultsthat have an unparalleled accuracy for all foundation engineering problems. The main part of this research is to obtain the optimal area, reinforcing steel, and thickness of the trapezoidal and T-shaped combined footings using the new models. The comparison is made for two trapezoidal combined footings and two T-shaped combined footings ofreinforced concrete subjected to the same load.Themain findings are: themodelfortrapezoidal combined footings can be used for rectangular and triangular, and the T-shaped combined footings can be used for rectangular. The structure of the paper is asfollowsfirst a very complete state of the art with extensive referencesthat describesthe methodology used for the different models clearly, presents different numerical examples, results and at the end conclusions.
Aguilera-Mancilla, Gabriel;Luevanos-Rojas, Arnulfo;Lopez-Chavarria, Sandra;Medina-Elizondo, Manuel
Steel and Composite Structures
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v.30
no.2
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pp.97-108
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2019
This paper presents a new model for the strap combined footings to obtain the most economical contact surface on the soil (optimal dimensioning) to support an axial load and moment in two directions to each column. The new model considers the soil real pressure, i.e., the pressure varies linearly. Research presented in this paper shows that can be applied to the T-shaped combined footings and the rectangular combined footings. The classical model uses the technique of test and error, i.e., a dimension is proposed, and subsequently, the equation of the biaxial bending is used to obtain the stresses acting on each vertex of the strap combined footing, which must meet the conditions following: The minimum stress should be equal or greater than zero, and maximum stress must be equal or less than the allowable capacity that can withstand the soil. Numerical examples are presented to obtain the optimal area of the contact surface on the soil for the strap combined footings subjected to an axial load and moments in two directions applied to each column. Appendix shows the Tables 4 and 5 for the strap combined footings, the Table 6 for the T-shaped combined footings, and the Table 7 for the rectangular combined footings.
Cure, Evrim;Sadoglu, Erol;Turker, Emel;Uzuner, Bayram Ali
Geomechanics and Engineering
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v.6
no.5
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pp.469-485
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2014
A series of bearing capacity tests was conducted with eccentrically loaded model surface and shallow strip footings resting close to a slope to investigate behavior of such footings (ultimate loads, failure surfaces, load-displacement curves, rotation of footing, etc.). Ultimate loads of footing close to slope decreased with increasing eccentricity for both surface and shallow footings. Failure surfaces were not symmetrical, primary failure surfaces occurred on the eccentricity side (the slope side) and secondary failure surfaces occurred on the other side. Lengths of failure surfaces decreased with increasing eccentricity. Footings always rotated towards eccentricity side a few degrees. For eccentrically loaded footing, decrease in ultimate load with increasing eccentricity is roughly in agreement with Customary Analysis.
In practice, the interference influence caused by adjacent footings of structures on geo-reinforced loose soil has a considerable impact on their behavior. Thus, the goal of this study is to evaluate the behavior of two strip footings in close proximity on both geocell and geogrid reinforced soil with different reinforcement layers. Geocell was made from geogrid material used to compare the performance of cellular and planar reinforcement on the bearing pressure of twin footings. Extensive experimental tests have been performed to attain the optimum embedment depth and vertical distance between reinforcement layers. Particle image velocimetry (PIV) analysis has been conducted to monitor the deformation, tilting and movement of soil particles beneath and between twin footings. Results of tests and PIV technique were verified using finite element modeling (FEM) and the results of both PIV and FEM were used to utilize failure mechanisms and influenced shear strain around the loading region. The results show that the performance of twin footings on geocell-reinforced sand at allowable and ultimate settlement ranges are almost 4% and 25% greater than the same twin footings on the same geogrid-reinforced sand, respectively. By increasing the distance between twin footings, soil particle displacements become smaller than the settlement of the foundations.
In general, the numerous classical approaches available in the literature can anticipate the settlement of shallow foundations. As long as the footings are not in close proximity to other subsurface buildings, the findings achieved using these methods are legitimate and acceptable. However, due to increased urbanisation and land scarcity, footings are frequently built close together. As a result, these footings' settlement behaviour differs from those of isolated footings. A simpler approach for assessing the settlement behaviour of two square or rectangular footings placed in close proximity is presented in this work. A Parametric study has been carried out to examine the interference effect on the settlement of these footings placed in close vicinity on the surface of a homogeneous, isotropic and elastic soil medium. The interaction factors are examined by varying the different aspect ratios (L/B), clear spacing ratio (S/B) and intensity of loading on the right footing with respect to the left footing. Further, variation of the settlement ratio (δ/B) with respect to embedment depth ratio Df/B is examined. For square and rectangular footings, the interference settlement profile is also investigated by varying the clear spacing ratio (S/B) and the degree of loading. The results were compared to 3D finite element analysis and experimental data that were available.
Luevanos-Rojas, Arnulfo;Lopez-Chavarria, Sandra;Medina-Elizondo, Manuel
Geomechanics and Engineering
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v.14
no.1
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pp.51-60
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2018
The foundations are classified into shallow and deep, which have important differences: in terms of geometry, the behavior of the soil, its structural functionality, and its constructive systems. The shallow foundations may be of various types according to their function; isolated footings, combined footings, strip footings, and slabs foundation. The isolated footings are of the type rectangular, square and circular. The combined footing may be rectangular, trapezoidal or T-shaped in plan. This paper presents a new model for T-shaped combined footings to obtain the most economical contact surface on the soil (optimal dimensioning) to support an axial load and moment in two directions to each column. The new model considers the soil real pressure, i.e., the pressure varies linearly. The classical model uses the technique of test and error, i.e., a dimension is proposed, and subsequently, the equation of the biaxial bending is used to obtain the stresses acting on each vertex of the T-shaped combined footing, which must meet the conditions following: The minimum stress should be equal or greater than zero, and maximum stress must be equal or less than the allowable capacity that can withstand the soil. To illustrate the validity of the new model, numerical examples are presented to obtain the minimum area of the contact surface on the soil for T-shaped combined footings subjected to an axial load and moments in two directions applied to each column.
The footing of a bridge is a very essential part that support the whole load induced by the bridge itself and the traffic as well. However, once a bridge is built, the footing is buried under soil so the footing is invisible from outside. Therefore, the safety or condition of the footing is very difficult to estimate. Not only the length of the imbedded part of the footings but also the type of footings are unknown once the design record is gone. Some nondestructive techniques can be used to evaluate invisible part of the footings but the results have not been successful yet. Using GPR (Ground Penetrating Radar), which has been used for the nondestructive evaluation in military purposes, the condition assessment of the footings have been successfully conducted in this research. The field evaluation and laboratory tests have been conducted to find effective factors in the condition assessment of the footings. The equipment and basic theory of the GPR has been presented. The field test results show that the GPR can be successfully used for the safety evaluation of the footings. More test results and field data are needed for more precise evaluation of the footings.
In the current study, punching behavior of Reinforced concrete (RC) isolated footings was experimentally and numerically investigated. The experimental program consisted of four half-scale RC isolated footing specimens. The test matrix was proposed to show effect of footing area, reinforcement mesh ratio, adding internal longitudinal reinforcement bars and stirrups on the punching response of RC isolated footings. Footings area varied from 1200×1200 mm2 to 1500×1500 mm2 while the mesh reinforcement ratio was in the range from 0.36 to 0.45%. On the other hand, a 3D non-linear finite element model was constructed using ABAQUS/standard program and verified against the experimental program. The numerical results agreed well with the experimental records. The validated numerical model was used to study effect of concrete compressive strength; longitudinal reinforcement bars ratio and stirrups concentration along one or two directions on the ultimate load, deflection, stiffness and failure patterns of RC isolated footings. Results concluded that adding longitudinal reinforcement bars did not significantly affect the punching response of RC isolated footings even high steel ratios were used. On the contrary, as the stirrups ratio increased, the ultimate load of RC isolated footings increased. Footing with stirrups ratio of 1.5% had ultimate load equal to 1331 kN, 19.6% higher than the bare footing. Moreover, adding stirrups along two directions with lower ratio (0.5 and 0.7%) significantly enhanced the ultimate load of RC isolated footings compared to their counterparts with higher stirrups ratio (1.0 and 1.5%).
This paper introduced three new strengthening systems for isolated footings: BFRP wrapping system, CFRP wrapping system, and steel jacketing system. The proposed systems are more practical than the current traditional methods, which involves installing many dowel bars and splicing reinforcing steels to join new and old concrete segments. In the proposed three new systems, BFRP wraps, CFRP wraps, or steel jackets are installed on the exterior surface of the enlarged footing, with construction adhesive or a few steel dowels being applied to the contact surfaces. To investigate the effectiveness of three systems, forty-four models were constructed in ABAQUS, with different parameters being considered. All footings investigated failed in punching shear, including original and retrofitted footings. According to FEA results and parametric studies, the three strengthening systems were capable of improving the punching shear resistance of footings. By introducing a new factor η, the punching shear equation in Eurocode 2 was modified to predict the punching shear resistances of the strengthened footings. A linear formula was developed to present the relationship between the new factor η and the investigated parameters.
The importance of considering soil-structure interaction effect in the analysis and design of RC frame buildings is increasingly recognized but still not penetrated to the grass root level owing to various complexities involved. It is well established fact that the soil-structure interaction effect considerably influence the design of multi-storey buildings subjected to lateral seismic loads. The shear walls are often provided in such buildings to increase the lateral stability to resist seismic lateral loads. In the present work, the linear soil-structure analysis of a G+5 storey RC shear wall building frame resting on isolated column footings and supported by deformable soil is presented. The finite element modelling and analysis is carried out using ANSYS software under normal loads as well as under seismic loads. Various load combinations are considered as per IS-1893 (Part-1):2002. The interaction analysis is carried out with and without shear wall to investigate the effect of inclusion of shear wall on the total and differential settlements in the footings due to deformations in the soil mass. The frame and soil mass both are considered to behave in linear elastic manner. It is observed that the soil-structure interaction effect causes significant total and differential settlements in the footings. Maximum total settlement in footings occurs under vertical loads and inner footings settle more than outer footings creating a saucer shaped settlement profile of the footings. Each combination of seismic loads causes maximum differential settlement in one or more footings. Presence of shear wall decreases pulling/pushing effect of seismic forces on footings resulting in more stability to the structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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