Probabilistic limiting tolerable displacements for serviceability limit state design of foundations
Authors: Zhang L. M. , Ng A. M. Y. 
Published: October 2009

The design of a geotechnical work should satisfy both the ultimate limit state and serviceability limit state requirements. The limit state design approach addresses various performance requirements and aims to accommodate uncertainties. At present, most limit-state design codes use reliability principles to design for ultimate limit states. However, serviceability limit states are still considered in some design codes using the conventional deterministic approach. To develop reliability-based serviceability criteria for more consistent design, the probability distributions of the limiting tolerable displacements should be studied. The objectives of this paper are to study the variability of tolerable displacements of structures and to propose a procedure to establish probability distributions of the limiting tolerable displacements. To formulate appropriate probability distributions of the limiting tolerable displacements of structures, performance information was studied and evaluated for 171 bridges and 95 buildings that experienced certain settlement, and for 204 bridges and 205 buildings that experienced certain angular distortions. A method employing a fragility curve to represent the cumulative probability distribution of the limiting tolerable displacement has been proposed. Using this method and the collected performance data, the probability distributions of the limiting tolerable settlements and angular distortions have been established for steel bridges, concrete bridges, buildings on shallow foundations and buildings on deep foundations.

La conception d'un travail géotechnique doit satisfaire à la fois à l'état de limite ultime et à l'état limite de serviҫabilité. L'approche d'état limite porte sur diverses exigences de performances et a pour but de tenir compte des incertitudes. Pour l'instant, la plupart des codes de conception d'état limite utilisent des principes de ﬁabilité pour concevoir les états limites ultimes. Cependant, les états limites de serviҫabilité continuent à étre pris en compte dans certains codes de design utilisant l'approche déterministe conventionnelle. Pour développer des critères de serviҫabilité basés sur la ﬁabilité et permettant d'obtenir une conception plus cohérente, les répartitions de probabilité des déplacements limitants tolérables doivent étre étudiés. Cet exposé a pour objectif d'étudier la variabilité des déplacements tolérables des structures et propose une procédure permettant d'établir des répartitions de probabilité des déplacements limitants tolérables. Pour formuler des répartitions de probabilité appropriés pour des déplacements limitants tolérables, nous avons étudié et évalué les informations sur la performance de 171 ponts et 95 bàtiments qui ont connu un certain tassement et de 204 ponts et 205 bàtiments qui ont connu une certaine déformation angulaire. Nous proposons une méthode employant une courbe de fragilité pour représenter la répartition de probabilité cumulative des dépla-cements limitants tolérables. En utilisant cette méthode et les données collectées de performance, nous avons établi les répartitions de probabilité des affaissements limitants tolérables et des déformations angulaires pour des ponts d'acier, des ponts de béton, des bâtiments à fondations peu profondes et des bâtiments à fondations profondes.