Soil-Structure Interaction of a Predominant Raft Foundation with Different Allowable Bearing Capacities in Nigeria

Abstract

Denne forskningen undersøker Nigerias dominerende flåtefundament (bjelke og plate). Denne typen flåtefundament brukes ofte i Nigeria på grunn av kostnader sammenlignet med andre typer, og Nigeria-terrenget. Nigeria har generelt et flatere terreng, derfor antas bjelken i flåtefundamentet primært å brukes til å heve første etasje over veinivået. Forskningen vurderte at bjelkens primære funksjon ikke er begrenset til å justere bygningsnivået, men bjelken bar en betydelig mengde belastninger. Bjelken til flåten finnes vanligvis i de dypere lagene, mens platen er plassert i de øverste lagene, forskjellen i grunnlag og andre faktorer resulterer i forskjellen i fundamentets bæreevne til både bjelken og platen på grunn av kumulativ effekt av overbelastning derfor er det viktig å undersøke hvilken bæreevne som styrer designet.

En Plaxis-modell ble brukt til å simulere en nærliggende situasjon for et typisk real-life konstruert prosjekt for å forstå jord-struktur-samspillet mellom bjelken og platen på grunn av den varierende fundamentdybden. En konsolideringslaboratorietest ble utført på prøven av fyllmaterialet. Fra de konsoliderte laboratorieparametrene og jordundersøkelsesrapporten ble andre parametere som kreves for å kunne bruke en bestemt modell i Plaxis-programvaren bestemt. To modeller fra Plaxis ble brukt i dette prosjektarbeidet, modifisert kamleire ble brukt til fyllmaterialet mens herdende jord ble brukt utover fyllmaterialet. Kapittel tre diskuterte grundig parameterevalueringstrinnene, og det var også en laboratoriekurvetilpasningsseksjon.

Den overordnede studien viser at maksimal spenning er plassert i spissen og langs bjelken. Bjelken som ofte regnes som en avstivning på grunn av den begrensede kontaktflaten (i dette tilfellet er den bare 250 mm) i Nigeria utsettes for en betydelig mengde stress/trykk fra jorda. I dette arbeidet bar bjelken ca 20 % mindre enn flåteplaten. Når bjelkestivheten ble redusert i Plaxis, overføres nå alle fundamentspenningene til platen som derfor innebærer at bjelken ikke er overflødig, men har en bæreevne og bør ikke ignoreres helt.

This research investigates Nigeria's predominant raft foundation (beam and slab). This kind of raft foundation is commonly used in Nigeria due to cost compared to other types, and the Nigeria terrain. Nigeria generally has a flatter terrain hence the beam in the raft foundation is assumed to be used primarily in raising the ground floor above the road level. The research reviewed that the beam’s primary function is not limited to adjusting building level, however, the beam carried a substantial quantity of loads. The beam of the raft is usually found at the deeper strata whilst the slab is located at the topmost strata, the difference in founding strata and other factors results in the difference in the founding bearing capacities of both the beam and slab due to cumulative effect of overburden hence it is essential to investigate which bearing capacity governs the design.

A Plaxis model was used to simulate a close site situation of a typical real-life constructed project to understand the soil-structure interaction between the beam and slab because of the varying founding depth. A consolidation laboratory test was performed on the sample of the filling material. From the consolidated laboratory parameters and soil investigation report, other parameters required to be able to use a certain model in the Plaxis software were determined. Two models from Plaxis were used in this project work, modified cam clay was used for the filling material whilst the hardening soil was used beyond the filling material. Chapter three extensively discussed the parameters evaluation steps and there was also a laboratory curve fitting section.

The overall study shows that the maximum stress is located at the tip and along the beam. The beam which is often considered a stiffener because of the limited contact surface (in this case, it is just 250mm) in Nigeria is subjected to a significant amount of stress/pressure from the soil. In this work, the beam carried about 20% less than the raft slab. When the beam stiffness was reduced in Plaxis, all the foundation stresses are now transferred to the slab which therefore implies that the beam is not redundant but has a load-carrying capacity and should not be completely ignored.