Projektering og udførelse af slidsevæg med forankret · PDF filedeformation ... udnytte plastisk modstandsmoment ... Betonudstøbningomkring spids af spuns er nødvendig . 41 Interviews

Projektering og udførelse af slidsevæg med forankret spuns

JDC 19.11.2015 – DGF møde – Lange indfatningsvægge


2

Indhold

• Udførelse af slidsevæg med spuns

• Sammenligning med andre metoder

• Projektering – midlertidig fase

• Projektering – permanent fase


3

Udførelse af slidsevæg med spuns

• Graves med grab eller hydro-fræser (hydro-fraise)


4


• Etablering af ledevæg ved terræn• Udgravning i ”paneler” fyldt med

cement – bentonit blanding (qc≈ 1 MPa, k < 1 x 10-10 m/sek)


5


• Montage af dobbeltjern af spuns, 3 til 4 dobbeltjern i samme panel

• Paneler udføres ”forskudt”• Nabopanels spuns monteres i ”god tid

inden væsentlig afhærdning”

6

Eksempel på anvendelse: Søfartsmuseet, dybde slidsevæg 40 m, afskærende funktion


7

Optimale betingelser for udførelse af slidsevæg - interimsstabilitet

• Materiale med kohæsive egenskaber er et plus da de åbne og udfyldte panelers stabilitet er nemmere at eftervise

• Vandspejl i jorden helst ikke for tæt på terræn, da tilstrækkeligt ”stabiliserende overtryk” i suspension i panel ift. grundvandtryk i jord ellers ikke opnås

• Bentonit-suspension anvendes ofte før cement-tilsættelse (γ ≈ 10,3 - 10,8 kN/m3)

• Cement-bentonit suspensionen (grouten) har typisk en rumvægt på γ ≈ 11,5 -11,8 kN/m3)

• De 4 angivne tal for rumvægte er eftervist i efterfølgende eksempel med FoS ≥ 1,1 for panel-bredder mellem 4,6 m og 7,3 m


8

Udførelse - jordankre

• Etablering jordankre (boring med ”preventer” mod vandtryk og installation af tæt scheerpakning)


9

Sammenligning med andre metoder


10

Projektering – midlertidig fase

• Snit- og ankerkræfter i ULS, ALS med SPOOKS (fuldt plastisk udviklet aktiv- og passivtryk)

• Dernæst SLS med Plaxis, deformationstjek og tjek af ankerkræfter (ligesom i gamle dage – og det er der nok flere forskellige meninger om)

• Det er valgt ikke at beregne faserne i ULS med ”mellemjordtryk” (fra Ko hen imod Ka) vha. Plaxis.

Projektering – permanent fase

• Snit- og ankerkræfter i ULS, ALS – med SPOOKS, med ækvivalent hviletryk (konservativt). Dernæst SLS, ULS, ALS beregning i Plaxis med ”mellemjordtryk ”

• God reserve i væggen ift. temp. fase


11

Projektering – midlertidig og permanent fase

• Eftervise søjlevirkning, forskydningskapacitet, normalkraftkapacitet

• Betingelser der skal være opfyldt for at benytte Wpl efter DS:EN 1993-5

• Finde max. tilladelig normalkraft, Nv,max , i den valgte spunsvæg (Nv = Nv,ankre + Nv,e,a + Nq,last + Negenvægt)

• Projektere jordankre

Projektering. Eksempel – 19,5 m AZ42-700N, 2 og 3 ankerniveauer

12


13

Projektering – midlertidig fase – SLS, alene:

• Særdeles fast moræneler (ML), stærkt overkonsolideret. Sand og kbh. kalk under ML

• Jordmodel i sand og ML: Hardening Soil Small strain (HSSs)

• Kohæsion på aktivside i ML (også mulig i kalk –men ikke gjort)

• Ko = 1 og POP >> σ’v,0 i ML, jordtryk klinger af efter small strain egenskaberne – faktor ≈ 10 gange højere E modul ved meget lille bevægelse set i forhold til grænsetilstanden (SLS, ULS)

• Jordtryk fra en størrelse på ea,h = Koσ’v,0 = σ’v,0 ”klinger derfor hurtigt af”, i takt med at væggen deformeres, og den aktive kohæsion træder derefter til ved aktivering gennem (tilstrækkelig) deformation (tøjningskompatibilitet eftervises)

• Dvs. fra en ”hviletilstand” og ”imod aktiv tilstand” ( Ko => pKp + σ’vKγ + cKc (Kc < 0))

Projektering – permanent fase:

• To afstivende dækniveauer og en betonbundplade regnet med ”mellemjordtryk” (Ko hen imod Ka)

• Projektet er i CC3 så anerkendt statiker skal på, særskilt eftervisning med traditionelt hviletryk på væggen (uden fradrag via c’a) og anvende ved ULS” dimensioneringen” (for jord men ikke for kalken)


14

Projektering – midlertidig fase

• Midlertidige faser, jordankre

• Ingen korrosion

• Tværsnitsklasse 2 på spuns, plastisk udnyttet tværsnit

Projektering – permanent fase

• Samspil med permanent konstruktion

• Ankre kan indgå permanent – men ikke i eksemplet – permanente betondæk og bundplade

• Påstøbning: Ikke korrosion

• Korrosion: Tv.sn. kl. II netop opfyldt i eksemplet

Projektering. Eksempel. Oplistning af forudsætninger mv…

15

Note: DK:NA 2010-09 til DS:EN 1997-1, altså fra tiden før

KFI kom på modstandsevne for ankre

Projektering. Eksempel. Oplistning af forudsætninger mv…

16

Projektering - eksempel

17


18

Baggrund for jordankre i københavnerkalk…

• Parkeringshusene Under Elmene og Leifsgade, 2,4 MN ankre i test(vægankre med lige over 3 MN i testlast)

A number of 267 No.’s of 11 strand inclined ground anchors have been tested to 2.4 MN and all 267 anchors were accepted during test

Ø178 mm and tendon bond length, Ltb = 8 m (within limestone)


19

Startfilosofi – projektering –midlertidige faser:

• Svigtmåde: Svingtende forankring (SVF), ikke med ét flydecharnier (1FC, JBH). Rotationskapacitet derfor ikke undersøgt

• Spuns med Z-jern i tv.sn.kl. II og udnytte plastisk modstandsmoment

• Acceptable deformationer i SLS (ULS ikke undersøgt)

• Acceptable ankerkræfter i SLS (set ift. ULS)

• Huske reduktionsfaktor, ρP = 0,94, grundet stort differensvandtryk på 17 m (Partialkoefficient på modstandsevne af stål = ρPKFIγM)


20

Beregning af jordankre, eksempel: 2. ankerniveau: Nx, SLS = 0,97 Nx, ULS


21


22

Lokalt dybe udgravninger i kalken – nedre (3die) anker med så meget ”smæk på” at det stort set tager passivtrykket væk, momentkurven presset hårdt ind på plads – giver robusthed i ankre


23

Temporær fase: Beregning af Wmin ud fra Navier’s udtryk

AZ42-700N er i tv.sn.kl. II, med Wpl = 4855 cm3/m (> 4802 cm3/m)


24

Eftervisning af søjlevirkning… …er den kritisk ?


25

Eftervisning af søjlevirkning –temporær fase…

…udnyttelse til max. 4% af Ncranbefales så vidt muligt…


26

Eftervisning af forskydningskapacitet – temporær fase


27

Midlertidig fase: Deformationer – SLS - grafisk


28



29



30

Projektering – permanent fase:

• To afstivende dækniveauer og en betonbundplade

• Projektet er i CC3 så anerkendt statiker skal granske, for at sikre at den del går glidende ”må jeg nok hellere regne snitkræfter ud fra traditionelt hviletryk på væggen og anvende ved ULS dimensioneringen (hviletryksberegninger er udført i SPOOKS, og med simpel bjælkemodel i ULS, med Plaxis er der indregnet ”mellemjordtryk”)”


31

Eftervisning af tværsnitsklasse – permanent fase


32

Eftervisning af forskydningskapacitet – permanent fase (forskydningskraft er taget fra simpelt understøttet bjælkemodel baseret på regningsmæssigt hviletryk fra SPOOKS)


33

Permanent fase: Eftervisning af normalkraftkapacitet ud fra momentkapacitet reduceret med hensyn til forskydningskraftens størrelse – ρ = 0,277 (normalkraften er ”tilpasset til fuld lovlig udnyttelse” – lodret last kapacitet er dermed fundet)


34

Permanent fase: Deformationer i SLS


35

Permanent fase: Deformationer i ALS og ULS

Deformationer i SLS, ALS og ULS er ikke langt fra hinanden(hovedparten af belastningen er vandtryk)


36

Permanent fase: Spunsen får ”46 mm mave på” i tillægsdeformation når ankre kappes og dækkene overtager afstivende virkning

37

Permanent fase: • ULS brudmoment SPOOKS: 871 kNm/m (regningsmæssigt hviletryk, eget valg af

understøtningskraft mellemste dæk, tøjningskompatibilitet er ikke eftervist)

• ULS brudmoment Plaxis: 936 kNm/m (mellemjordtryk men ingen egen indflydelsepå understøtningskraft mellemste dæk, tøjningskompatibilitet er eftervist)


38

Permanent fase: Deformationer (brudmåde) – ULS - grafisk


39

Permanent fase: Deformationer – ALS (≈ SLS) - grafisk

Åh, nej, hvem sagde lodret ligevægt – jordtryk er da vandret virkende !!!

40

Permanent og midlertidig fase: Lodret ligevægt

Betonudstøbning omkring spids af spuns er nødvendig

41

Interviews af anerkendte statikere

Vedr. jordtryk på kældervægge (fremlagt det konkrete eksempel gennemgået i denne præsentation, stort diff. Vandtryk, herunder fremgangsmåde med start i Ko = 1 og slut i Ka med fradrag fra c’a)

Anerkendt statiker 1:

”Jeg vil sagtens kunne gå med til at der ikke regnes hviletryk på en permanent kældervæg. Nogen gange regnes de bare med aktivt jordtryk og det er jeg helt ok med for en fleksibel væg. Men jeg synes at der mangler retningslinjer for hvordan en kældervæg skal regnes. Det diskuteres hver gang på en sag. Jeg synes at man for stive vægge skal regne regningsmæssigt hviletryk i ULS og karakteristisk hviletryk i SLS”


”Jeg vil gå op i ligevægte og de generelle forudsætninger på jorden som jeg så ville alliere mig med en anden geotekniker for at få hans/hendes kommentarer til forudsætningerne, herunder om størrelsen af jordtryks-fradrag for kohæsion på aktivsiden. Jeg vil fokuserer på de særligt belastede steder i konstruktionen. I sidste ende vil min vurdering handle om tillid til dem der projekterer”


”Nu er jeg jo en forsigtig mand. Så jeg vil se en beregning med hviletryk. Og ikke noget jordtryks fradrag fra effektiv kohæsion”. Interviewer: ”OK, men hvad så hvis der er regnet med fradrag via effektiv kohæsion ?”. Svar: ”Det er så hans problem”. ”Men kalken ved vi jo kan stå selv, så der vil jeg være ok med at der regnes med fradrag via effektiv kohæsion”

Derfor: Fremgangsmåden i denne præsentation er dermed ikke nødvendigvis godkendbar !

Anekdote om lange spuns

Guinea Equatorial:

Forlængelse af kajspuns med 38 m lange spuns til klippe grundet dårlige jordbundsforhold –vulkansk aske:

Den projekterede væg gav sig betragteligt (liquefaction) ved dybdekomprimering

Ankerspunsen lod sig ikke spænde op – trak sig en god meter

Spunsen ”fandt sin spidskote ved hjælp af egen vægt”

42

43

Fra DK:NA 2013 til DS/EN 1997-1: ”Bortset fra sprækket ler og ler med spalteflader ved aflastning, kan den effektive kohæsion i jorden tages i regning, når den effektive normalspænding på brudsnittet er positiv”


44

Mulige kommentarer

Permanent fase:

ULS analysen udført med hensyn til tøjningskompatibilitet (i Plaxis) burde måske – for ”en sikker godkendelse” - have været udført svarende til rent friktionsmateriale og med styrkeparametre svarende til regningsmæssigt hviletryk:

Men det bliver konstruktionen ikke mere økonomisk af. Og det har ikke noget med tøjningskompatibilitet at gøre. Og den traditionelle hviletryksberegning er jo lavet i SPOOKS og med en simpel understøttet bjælkemodel i tillæg. Man kunne selvfølgelig tage den aktive kohæsion væk fra Plaxis, men da er Ko = 1 så ikke relevant da alt materialet så er at betragte som rent friktionsmateriale, der ikke husker sin spændingshistorik.

Mange kommentarer og tanker er mulige…! Dog er EC7-1 ret klar i hvad der bør og skal undersøges – på det overordnede plan!

Documents

Projektering og udførelse af slidsevæg med forankret · PDF filedeformation ... udnytte plastisk modstandsmoment ... Betonudstøbningomkring spids af spuns er nødvendig . 41 Interviews