Finite Element Analysis of a Profiled HDPE Stormwater Arch Under Vehicle Loading

ABSTRACT: Full scale laboratory testing of an instrumented buried HDPE stormwater retention arch structure was undertaken for a shallow soil cover condition subjected to cyclic design truck loading simulated using a hydraulic load actuator. A previously validated structural model was used to explicitly model the laboratory setup and testing. The three-dimensional finite element model was able to capture the behaviour of cyclic loading, including apparent stiffening of the soil-structure system after the first load cycle. The model matched the measured displacements and deformed shape at the start of the nominal design wheel load for all load cycles, but struggled to match creep behaviour observed during constant load holds and at the larger partially factored design wheel load. The required methods and limitations associated with modelling the failure load of the buried arch structure are discussed.

RÉSUMÉ: Des essais en laboratoire à pleine échelle d'une structure en arche de rétention des eaux pluviales en HDPE enterrée et instrumentée ont été entrepris pour une condition de couverture de sol peu profonde soumise soumis à une charge de conception en utilisant un actuateur. Un modèle structurel précédemment validé a été utilisé pour modéliser explicitement la configuration du laboratoire et les essais. Le modèle a été capable de capturer le comportement de la charge cyclique, y compris le raidissement apparent du système sol-structure après le premier cycle de charge. Le modèle correspondait aux déplacements mesurés et à la forme déformée au début de la charge nominale de la roue pour tous les cycles de charge, mais il était difficile de correspondre au comportement de fluage observé pendant les maintenances de charge constante et à la plus grande charge de roue de conception partiellement pondérée. Les méthodes requises et les limites associées à la modélisation de la charge de rupture de la structure en arc enterrée sont discutées.