Aksialbelastede betonpæle

Transkript

1 Aksialbelastede betonpæle - statisk analyse af bæreevneudvikling R R L x x dx R(x) R b R b Af Jane Lysebjerg Jensen

2 Præsentation Jane Lysebjerg Jensen Afgangsprojekt, januar 2004 Uddannet fra Aalborg Universitet Vejleder: Carsten S. Sørensen Ansat hos COWI A/S i Lyngby siden maj

3 Program Lidt teori Problemstilling Bestemmelse af pæles arbejdskurve vha. beregningsmodel Regenerationsfaktoren kontra den udrænede forskydningsstyrke 3

4 Lidt teori Lastoverførelse R R s,max R = Rs + R b a) b) R b R b,max c) 4

5 Lidt teori Under indramning af pæl Kraftig forstyrrelse af jord Opbygning af poreovertryk Lav styrke Efter indramning af pæl Bortdræning af poreovertryk Regenerering af styrke 5

6 Lidt teori Antagelse: For jord med lav c u => højt vandindhold høj regenerering For jord med høj c u => lavt vandindhold lav regenerering DS415: c u 500 kpa => r = 0,4 c u 500 kpa => r =? 6

7 Problemstilling Bæreevnetilvækst Kendt problem Intet brugbart formelsæt i DK Kort tid efter indramning Lang tid efter indramning 7

8 Problemstilling Bæreevnetilvækst Kendt problem Intet brugbart formelsæt i DK Kort tid efter indramning Lang tid efter indramning Udgangspunkt Statiske belastningsforsøg DS415 (bæreevneformler for pæle) 8

9 Problemstilling Præcis fastlæggelse af parameterværdierne r og N m? Fremskrivningsmodel, der tager hensyn til tiden efter indramning? 9

10 Beregningsmodel Flere modeller Densitet Forskydningsmodul G Elasticitetsmodul E Simpel model DS415 Markforsøg i DK c v c u, N ϕ pl 10

11 Beregningsmodel Indsamling af data Kort tidshorisont (2-3 uger) Ikke lastet til brud i belastningsforsøg 11

12 Beregningsmodel Arbejdskurver for pæle Bæreevne, R Modstand Bæreevne, R Modstand Spidsmodstand, R b Overflademodstand, Rs Overflademodstand, Rs Spidsmodstand, R b Pæletoppens flytning Pæletoppens flytning a) Kohæsionsjord a) Friktionsjord 12

13 Beregningsmodel Vijayvergiya Overflademodstand z z f = fmax 2 zc z c for z z f = f for z> z max c c f / f max 1,5 1,0 0,5 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 f / f max 1,5 1,0 0,5 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 z / z c z / z c 13

14 Beregningsmodel Vijayvergiya Overflademodstand Fuld mobilisering Vijayvergiya: 5,1 7,6 mm (valgt: 4 mm) Tomlinson: 0,3 1,0 % 1,5 1,5 f / f max 1,0 0,5 f / f max 1,0 0,5 0,0 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 z / z c z / z c 14

15 Beregningsmodel Vijayvergiya Spidsmodstand 1 3 z g = gmax zc for z z g = g for z > z max c c g / gmax 1,5 1,0 0,5 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 g / gmax 1,5 1,0 0,5 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 z / z c z / z c 15

16 Beregningsmodel Vijayvergiya Spidsmodstand Fuld mobilisering Vijayvergiya: 4 6 % (valgt: 5 %) Tomlinson: % 1,5 1,5 g / gmax 1,0 0,5 g / gmax 1,0 0,5 0,0 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 z / z c z / z c 16

17 Beregningsmodel 1.6 A B C D E FYLD: SAND LER GYTJE n Rs = q' mi NmAsi i= 1 n Rs = mric uasi i= 1 n Rs = mric uasi i= F G H SAND n Rs = q' mi NmAsi i= I 0.8 J K R 2 ' b = NqqpAp 17

18 Beregningsmodel Fremgangsmåde Inddel pælen i passende sektioner Antag værdier for r og N m Antag kritisk flytning af overflade- og spidsmodstand, z c (fuld mobilisering) Antag en flytning af pælespidsen, z Beregn overflademodstanden svarende 1 til denne flytning g z = zc 3 g max 18

19 Beregningsmodel Fremgangsmåde Skøn en flytning af det nederste pælesektion, z J Beregn spidsmodstanden f z = fmax 2 zc z z c Beregn pælens elastiske deformation ved denne belastning δ = ( g + 0,5f ) AE J l J 19

20 Beregningsmodel Fremgangsmåde Den samlede nedsynkning af pælesektionet beregnes: δ = z k + δ J 2 Iteration indtil z J = δ Fortsæt beregningerne for hvert pælesektion 20

21 21 Beregningsmodel 1,45 0, ,45 A 1,26 0, ,26 B 1,09 0, ,09 C 0,99 0, ,99 D 0,85 0, ,85 E 0,67 0, ,67 F 0,50 0, ,50 G 0,35 0, ,35 H 0,21 0, ,21 I 0,12 0, ,12 J Samlet nedsynkning δ [mm] Deformation sektion [mm] Samlet belastning R [kn] Mobiliseret g [kn] Skønnet flytning [mm] Pælesektion

22 Beregningsmodel Jordlag l γ c u ϕ pl r N m [m] [kn/m 3 ] [kn/m 2 ] [ ] [-] [-] Fyld 1,6 15 0,50 Ler 3, ,40 Gytje 0, ,35 Sand NE 4,0 10 0,50 Sand MA 6, ,50 22

23 Beregningsmodel Beregningseksempel Aalborg P382 23

24 Regenerationsfaktor vs. udrænet forskydningsstyrke Case Pæle/ SBF Tværsnit [m] Længde [m] [% Kohæsionsjord/ Spids] Brud? Tid [dage] Budolfi 3/1-2 0,20 0, / Sand 91 / Ler 46 / Sand Ja/ Ja/ Nej 22/ 14/9399/ 18 Fynsværket 2/1 0,30 0, / Moræneler Nej/ Nej 26/ 27 Fynsværket 2/1 0,35 0, / Moræneler Nej/ Nej 11608/ Hanstholm 1/1 0,30 0, / Sand Nej 13 Aalborg H. 1/1 0,30 0, / Grus Ja (CRP) 15 Aalborg H. 1/1 0,35 0, / Grus Ja 20 Århus Ø. 2/1 0,40 0, / Moræneler Nej/ Nej 29/ 79 24

25 Regenerationsfaktor vs. udrænet forskydningsstyrke Regenerationsfaktor [-] 1,25 1,00 0,75 0,50 0,25 13 dage 14 dage 15 dage 18 dage 20 dage 22 dage 26 dage 27 dage 0, Udrænet forskydningsstyrke [kn/m 2 ] 29 dage 79 dage dage dage 25

26 Regenerationsfaktor vs. udrænet forskydningsstyrke Regenerationsfaktor [-] 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 y = 2,3092x -0,2623 R 2 = 0, Udrænet forskydningsstyrke [kn/m 2 ] 29 dage 79 dage 9399 dage dage 26

27 Regenerationsfaktor vs. udrænet forskydningsstyrke Lav c u høj r høj c u lav r Regenerationsfaktor [-] 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Udrænet forskydningsstyrke [kn/m 2 ] Op til 2 uger 2 til 3 uger 3 til 4 uger Over 4 uger 27

28 Regenerationsfaktor vs. udrænet forskydningsstyrke Regenerationsfaktor [-] 2,31 0,26 t r c = u, t 70 dage 70 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Udrænet forskydningsstyrke [kn/m 2 ] Op til 2 uger 2 til 3 uger 3 til 4 uger Over 4 uger 28

29 Regenerationsfaktor vs. udrænet forskydningsstyrke Regenerationsfaktor [-] 2,31 0,26 t r c = u, t 70 dage 70 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Udrænet forskydningsstyrke [kn/m 2 ] Op til 2 uger 2 til 3 uger 3 til 4 uger Over 4 uger 29

30 Regenerationsfaktor vs. udrænet forskydningsstyrke Regenerationsfaktor [-] 2,31 0,26 t r c = u, t 70 dage 70 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Udrænet forskydningsstyrke [kn/m 2 ] Op til 2 uger 2 til 3 uger 3 til 4 uger Over 4 uger 30

31 Regenerationsfaktor vs. udrænet forskydningsstyrke Regenerationsfaktor [-] 2,31 0,26 t r c = u, t 70 dage 70 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Udrænet forskydningsstyrke [kn/m 2 ] Op til 2 uger 2 til 3 uger 3 til 4 uger Over 4 uger 31

32 Usikkerheder Få cases Simpel model DS 415 Markforsøg Kort tidshorisont Bedste fit af kurver Ikke samme parameterværdier Bestemmelse af styrkeparametre Bestemmelse af r og N m 32

33 Verifikation af formel Trækforsøg: Kolding Forrenseanlæg N m = 0,2 r = 0,16 t = 13 dage Fuld mobilisering: 15 mm (5 %) Sætning [mm] Belastning [kn] Forsøg Bæreevnemodel 33

34 Verifikation af formel Trækforsøg: Avedøre Rensningsanlæg N m = 0,2 r = 0,16 0,25 t = 27 dage Fuld mobilisering: 20 mm (5 %) Belastning [kn] Sætning [mm] Forsøg Bæreevnemodel 34

35 Konklusion Ny formel til beregning af regenerationsfaktoren Afhængig af c u og tid 35

36 Perspektivering Flere cases Større tidshorisont Modelforsøg Identisk forsøgsudførelse Fuldskala-forsøg 36

37 Aksialbelastede betonpæle - statisk analyse af bæreevneudvikling R R L x x dx R(x) R b R b Af Jane Lysebjerg Jensen

38 0 Belastning [kn] Sætning [mm] Forsøg Bæreevnemodel