Influence of soil variability on differential settlements of buildings

ABSTRACT

Spatial variability of geometrical and material soil parameters can induce some damage on structures. The resulting disorders can be evaluated through the sensitivity of the structural response when the geotechnical parameters are varying. However a quantitative prediction of differential settlements requires a more specific approach. Two examples, in which the soil-structure interactions have different consequences, will be discussed: rigid raft and flexible hyperstatic structure. Tracks for a simplified modelling allowing the quantification of disorders will be given. We'll show the role played by the relative ratio between the size of the structure and the correlation length of soil properties, and that played by the structural stiffness. These two examples illustrate how an engineer would be able to estimate the safety level regarding effects of soil variability with a sufficient degree of accuracy.

RÉSUMÉ

La variabilité spatiale des propriétés géométriques et mécaniques des terrains est facteur de désordres sur les ouvrages. On peut estimer ses conséquences par l'analyse de la sensibilité de la réponse de l'ouvrage à la variation des paramètres géotechniques. Quantifier les tassements différentiels et leurs conséquences demande une analyse plus fine. Nous illustrerons, au travers de deux exemples (radier rigide et structure souple hyperstatique) comment la variabilité spatiale conditionne les tassements différentiels et nous proposerons des voies de modélisation simplifiée permettant de quantifier les risques de désordres. On mettra en évidence le rôle du rapport entre les dimensions de l'ouvrage et la longueur de corrélation des propriétés du sol, et le rôle des redistributions causées par la souplesse de l'ouvrage. Au travers de ces exemples, on montrera comment l'ingénieur pourrait mettre en œuvre des approches simplifiées pour estimer, avec un degré de précision satisfaisant, les risques encourus par les ouvrages en situation réelle.

KEYWORDS:

• differential settlement
• settlement
• sol-structure interactoin
• spatial variability

MOTS-CLÉS:

• interaction sol-structure
• tassement
• tassement différentiel
• variabilité spatiale