ATD1-S05 24rt t t3
4
SECTION 5—RETAINING WALLS PARTA—GENERAL REQUIREMENTS AND MATERIALS 5.1 GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111 5.2 WALL TYPE AND BEHAVIOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111 5.2.1 Selection of Wall Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111 5.2.1.1 Rigid Gravity and Semi-Gravity Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111 5.2.1.2 Nongravity Cantilevered Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112 5.2.1.3 Anchored Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113 5.2.1.4 Mechanically Stabilized Earth Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114 5.2.1.5 Prefabricated Modular Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115 5.2.2 Wall Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115 5.2.2.1 Bearing Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115 5.2.2.2 Settlement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115 5.2.2.3 Overall Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115 5.2.2.4 Tolerable Deformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116 5.2.3 Soil, Rock, and Other Problem Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116 5.3 SUBSURFACE EXPLORATION AND TESTING PROGRAMS . . . .116 5.3.1 General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117 5.3.2 Minimum Depth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117 5.3.3 Minimum Coverage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117 5.3.4 Laboratory Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117 5.3.5 Scour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117 5.4 NOTATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117
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SECTION 5—RETAINING WALLS
PART A—GENERAL REQUIREMENTS AND MATERIALS
5.1 GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1115.2 WALL TYPE AND BEHAVIOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1115.2.1 Selection of Wall Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1115.2.1.1 Rigid Gravity and Semi-Gravity Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1115.2.1.2 Nongravity Cantilevered Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1125.2.1.3 Anchored Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1135.2.1.4 Mechanically Stabilized Earth Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1145.2.1.5 Prefabricated Modular Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1155.2.2 Wall Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1155.2.2.1 Bearing Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1155.2.2.2 Settlement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1155.2.2.3 Overall Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1155.2.2.4 Tolerable Deformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1165.2.3 Soil, Rock, and Other Problem Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1165.3 SUBSURFACE EXPLORATION AND TESTING PROGRAMS . . . .1165.3.1 General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1175.3.2 Minimum Depth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1175.3.3 Minimum Coverage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1175.3.4 Laboratory Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1175.3.5 Scour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1175.4 NOTATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117
PART B—SERVICE LOAD DESIGN METHOD ALLOWABLE STRESS DESIGN
5.5 RIGID GRAVITY AND SEMI-GRAVITY WALL DESIGN . . . . . . . .1215.5.1 Design Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1215.5.2 Earth Pressure and Surcharge Loadings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1215.5.3 Water Pressure and Drainage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1265.5.4 Seismic Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1265.5.5 Structure Dimensions and External Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1265.5.6 Structure Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1265.5.6.1 Base or Footing Slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1265.5.6.2 Wall Stems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1265.5.6.3 Counterforts and Buttresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1285.5.6.4 Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1285.5.6.5 Expansion and Contraction Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1295.5.7 Backfill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1295.5.8 Overall Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1295.6 NONGRAVITY CANTILEVERED WALL DESIGN . . . . . . . . . . . . . .1295.6.1 Design Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1295.6.2 Earth Pressure and Surcharge Loadings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1295.6.3 Water Pressure and Drainage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1325.6.4 Seismic Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1325.6.5 Structure Dimensions and External Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1325.6.6 Structure Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1325.6.7 Overall Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1335.6.8 Corrosion Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1335.7 ANCHORED WALL DESIGN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1335.7.1 Design Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1335.7.2 Earth Pressure and Surcharge Loadings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1335.7.3 Water Pressure and Drainage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1365.7.4 Seismic Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1365.7.5 Structure Dimensions and External Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1365.7.6 Structure Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1365.7.6.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1365.7.6.2 Anchor Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1365.7.7 Overall Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1385.7.8 Corrosion Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1385.7.9 Anchor Load Testing and Stressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1385.8 MECHANICALLY STABILIZED EARTH WALL DESIGN . . . . . . .1385.8.1 Structure Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1385.8.2 External Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1385.8.3 Bearing Capacity and Foundation Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143
5.8.4 Calculation of Loads for Internal Stability Design . . . . . . . . . . . . . .1445.8.4.1 Calculation of Maximum Reinforcement Loads . . . . . . . . . . . . . . . . .1465.8.4.2 Determination of Reinforcement Tensile Load at the Connection
to the Wall Face . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1475.8.5 Determination of Reinforcement Length Required for
Internal Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1475.8.5.1 Location of Zone of Maximum Stress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1475.8.5.2 Soil Reinforcement Pullout Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1485.8.6 Reinforcement Strength Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1495.8.6.1 Design Life Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1525.8.6.1.1 Steel Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1525.8.6.1.2 Geosynthetic Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1555.8.6.2 Allowable Stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1575.8.6.2.1 Steel Reinforcements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1575.8.6.2.2 Geosynthetic Reinforcements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1575.8.7 Soil Reinforcement/Facing Connection Strength Design . . . . . . . . . 1585.8.7.1 Connection Strength for Steel Soil Reinforcements . . . . . . . . . . . . . 1585.8.7.2 Connection Strength for Geosynthetic Reinforcements . . . . . . . . . . 1585.8.8 Design of Facing Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1605.8.8.1 Design of Stiff or Rigid Concrete, Steel, and Timber Facings . . . . . .1605.8.8.2 Design of Flexible Wall Facings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1605.8.8.3 Corrosion Issues for MSE Facing Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1615.8.9 Seismic Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1615.8.9.1 External Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1615.8.9.2 Internal Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1635.8.9.3 Facing/Soil Reinforcement Connection Design for
Seismic Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1645.8.10 Determination of Lateral Wall Displacements . . . . . . . . . . . . . . . . . .1645.8.11 Drainage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1645.8.12 Special Loading Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1655.8.12.1 Concentrated Dead Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1655.8.12.2 Traffic Loads and Barriers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1695.8.12.3 Hydrostatic Pressures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1705.8.12.4 Design for Presence of Obstructions in the Reinforced
Soil Zone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1715.9 PREFABRICATED MODULAR WALL DESIGN . . . . . . . . . . . . . . . .1715.9.1 Structure Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1715.9.2 External Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1715.9.3 Bearing Capacity and Foundation Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1735.9.4 Allowable Stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1745.9.5 Drainage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .174
PART C—STRENGTH DESIGN METHOD LOAD FACTOR DESIGN
5.10 SCOPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1745.11 DEFINITIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1745.12 NOTATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1745.13 LIMIT STATES, LOAD FACTORS AND
RESISTANCE FACTORS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1755.13.1 Serviceability Limit States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1755.13.2 Strength Limit States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1755.13.3 Strength Requirement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1755.13.4 Load Combinations and Load Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1755.13.5 Performance Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1755.14 GRAVITY AND SEMI-GRAVITY WALL DESIGN, AND
CANTILEVER WALL DESIGN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1755.14.1 Earth Pressure Due to Backfill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1755.14.2 Earth Pressure Due to Surcharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1765.14.3 Water Pressure and Drainage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1765.14.4 Seismic Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1765.14.5 Movement Under Serviceability Limit States . . . . . . . . . . . . . . . . . .1765.14.6 Safety Against Soil Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1765.14.6.1 Bearing Capacity Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1775.14.6.2 Sliding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1775.14.6.3 Overturning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1775.14.6.4 Overall Stability (Revised Article 5.2.2.3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1775.14.7 Safety Against Structural Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1795.14.7.1 Base of Footing Slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1795.14.7.2 Wall Stems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1795.14.7.3 Counterforts and Buttresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1795.14.7.4 Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1795.14.7.5 Expansion and Contraction Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1795.14.8 Backfill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .179
