Failure Behaviour of Cantilever Retaining Walls - Soil-Retaining Wall Interaction

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: AGB2015/029

Schlüsselwörter (Deutsch)

Failure Behaviour of Cantilever Retaining Walls - Soil-Retaining Wall Interaction

Schlüsselwörter (Englisch)

Cantilever Retaining Walls; Soil Structure Interaction; Failure Behaviour; Preservation; Earth Pressure

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Eine in den vergangenen Jahren vom Bundesamt für Strassen durchgeführte Pilotstudie hat Schwierigkeiten und Unsicherheiten bei der Zustandserfassung und -beurteilung von Winkelstützmauern aufgezeigt. Als wichtige Ursache dieser Unsicherheiten wurde die Bewehrungskorrosion, welche zu einem potentiellen spröden Versagen führen könnte, erkannt. Da die Erddrücke welche auf eine Stützmauer wirken von der Deformation der Wand abhängen ist die Beurteilung der Sicherheit von Wänden mit korrodierter Bewehrung ein schwieriges statisch unbestimmtes Randwertproblem und die erfolgreiche Lösung dieses Problems hängt stark von einer realistischen Modellierung des Bodenverhaltens ab.
Zu diesem Zeitpunkt kann nicht mit Sicherheit beurteilt werden ob die Abnahme der Erddrücke infolge zunehmender Deformation einer korrodierten Stützmauer unweigerlich zu einem spröden Bruchverhalten führen wird und wie gross das Verformungsvermögen der Mauer sein wird. Grosse Unsicherheiten bestehen insbesondere bezüglich der Entwicklung der Erddrücke mit zusätzlicher korrosions-induzierter Deformation, welche zu einer Abnahme der Wandsteifigkeit sowie Fliessen und Bruch der Bewehrung führen kann.
Das Ziel des vorliegenden Forschungsprojekts ist ein verbessertes Verständnis sowie die Quantifizierung der Erddruckentwicklung bei Winkelstützmauern durch eine Kombination numerischer und analytischer Methoden sowie physikalischen Modellversuchen. Das erarbeitete Wissen soll zu praktisch anwendbaren Kriterien für die Beurteilung der Boden-Wand Interaktion führen.

Kurzbeschreibung (Englisch)

A pilot study which was carried out in the past few years revealed significant uncertainties in the evaluation and assessment of the actual state of cantilever retaining walls. The major cause of these uncertainties is corrosion of the reinforcement which may lead to potentially brittle failure. Since the loads acting on the wall (i.e. earth pressures) depend on the deformation of the wall, assessment of the safety of such corroded walls represents a difficult statically indeterminate boundary value problem. Successful solution of this problem strongly depends on our ability to realistically model soil behaviour both at the elementary and full scale.
At this stage it is not clear whether the reduction of the loads due to increasing deformation will inevitably lead to brittle failure and how large the deformation capability could be. Large uncertainties exist with respect to the evolution of loads acting on the wall due to corrosion-induced reduction of the wall stiffness and yielding.
The present project aims to provide an improved understanding and quantification of the evolution of loads acting on cantilever retaining walls by combining numerical, analytical and physical modelling which will lead to simple criteria for the assessment of the soil - retaining wall interaction.

Projektziele (Deutsch)

Das Ziel des vorliegenden Forschungsprojekts ist es ein verbessertes und v.a. quantitatives Verständnis der Erddruckeinwirkung auf Winkelstützmauern. Dabei ist die Entwicklung des Erddrucks auf durch Bewehrungskorrosion bereits geschwächte Mauern von besonderem Interesse. Solche Untersuchungen erfordern ein vertieftes Verständnis der initialen Bedingungen, des mechanischen Bodenverhaltens und der Deformationsmechanismen der Mauer sowie des anstehenden Bodens. Dieses vertiefte Verständnis soll durch eine Kombination von numerischen und analytischen Methoden sowie physikalischen Modellversuchen erarbeitet werden. Das resultierende Wissen soll im Weiteren zu praktisch anwendbaren Kriterien für die bessere Zustandsbeurteilung von bestehenden Winkelstützmauern überführt werden.

Projektziele (Englisch)

The goal of the proposed research is an improved understanding and quantification of the evolution of loads acting on L-shaped cantilever retaining walls in general, and in particular on those subjected to corrosion-driven deformations. This will require understanding of initial conditions, mechanical soil behaviour and deformation mechanisms of the supported soil body and of the retaining wall. Combining numerical, analytical and physical modelling will improve this understanding and lead to simple criteria for the assessment of the soil - retaining wall interaction which will eventually provide the basis for a better evaluation and assessment of the current condition and the safety of existing cantilever retaining walls.

Berichtsnummer (Deutsch)

715