Collapse limit states of reinforced earth retaining walls

Abstract

The use of systems of earth reinforcement or anchorage is gaining in popularity. It therefore becomes important to assess whether or not the methods of design which have been adopted for such constructions represent valid predictions of realistic limit states. Confidence can only be gained with regard to the effectiveness of limit state criteria if a wide variety of representative limit states has been observed. To clarify the nature of appropriate collapse criteria, over 80 centrifugal model tests of simple reinforced earth retaining walls have been carried out. Collapses due to insufficient friction have been shown to be repeatable and are therefore subject to fairly simple limit state calculations. However, a series of well-instrumented models showed that whereas the first occurrence of ultimate tensile strength in a strand of reinforcement was always reliable and was subject to a conservative limit state calculation after the fashion of Rankine, the ultimate collapse condition was less reliable owing to progressive collapse if the reinforcing elements were brittle or had local weak spots. The long-term limit state of a full-scale reinforced earth structure is even more likely to be associated with the first fracture of some weak bolted joint or localized zone of corrosion. Calculations of such limit states should therefore not include Coulomb wedges or other surfaces of rupture along which the reinforcements are presumed simultaneously to offer their ultimate strength. L'emploi de systèmes de renforcement ou d'ancrage du sol devient de plus en plus répandu. Il est donc important d'estimer si les méthodes adoptées pour de telles entreprises représentent des prédictions valables d'états-limite réalistes. L'assurance en ce qui concerne l'efficacité des critères d'état-limite ne peut être obtenue qu'après l'étude d'une grande variété d'états-limite typiques. Plus de 80 essais sur modèles centrifuges ont été réalisés sur des murs de soutènement simples renforcés, afin de définir des critères de rupture appropriés. On a démontré que les ruptures dues à une insuffisance de frottement peuvent être reproduites de sorte qu'elles fonds l'objet de calculs d'état-limite assez simples. Cependant, comme des séries de modèles bien instrumentés l'indiquent, bien que le premier cas de résistance à la traction définitive ait été toujours fiable et susceptible de former l'objet d'un calcul d'état-limite prudent suivant la méthode Rankine, l'état de rupture définitif était moins fiable, en raison de la rupture progressive si les éléments de renfort étaient cassants ou avaient des points de faiblesse localisés. L'état-limite à long terme d'une structure complète de sol renforcé sera encore plus probablement associé avec la première rupture de quelque joint faible fixé par boulon ou avec une zone localisée de corrosion. Les calculs d'état-limite de ce genre ne devraient donc pas comprendre des coins de Coulomb ou autres surfaces de rupture où l'on présume que les renforcements atteignent leur résistance définitive simultanément.