Projektering og udførelse af slidsevæg med forankret spuns. JDC DGF møde Lange indfatningsvægge

Transkript

1 Projektering og udførelse af slidsevæg med forankret spuns JDC DGF møde Lange indfatningsvægge

2 Indhold Udførelse af slidsevæg med spuns Sammenligning med andre metoder Projektering midlertidig fase Projektering permanent fase 2

3 Udførelse af slidsevæg med spuns Graves med grab eller hydro-fræser (hydro-fraise) 3

4 Udførelse af slidsevæg med spuns Etablering af ledevæg ved terræn Udgravning i paneler fyldt med cement bentonit blanding (q c 1 MPa, k < 1 x m/sek) 4

5 Udførelse af slidsevæg med spuns Montage af dobbeltjern af spuns, 3 til 4 dobbeltjern i samme panel Paneler udføres forskudt Nabopanels spuns monteres i god tid inden væsentlig afhærdning 5

6 Eksempel på anvendelse: Søfartsmuseet, dybde slidsevæg 40 m, afskærende funktion 6

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/m 3 ) Cement-bentonit suspensionen (grouten) har typisk en rumvægt på γ 11,5-11,8 kn/m 3 ) 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 7

8 Udførelse - jordankre Etablering jordankre (boring med preventer mod vandtryk og installation af tæt scheer pakning) 8

9 Sammenligning med andre metoder 9

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 K o hen imod K a ) 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 10

11 Projektering midlertidig og permanent fase Eftervise søjlevirkning, forskydningskapacitet, normalkraftkapacitet Betingelser der skal være opfyldt for at benytte W pl efter DS:EN Finde max. tilladelig normalkraft, N v,max, i den valgte spunsvæg (N v = N v,ankre + N v,e,a + N q,last + N egenvægt ) Projektere jordankre 11

12 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) K o = 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) Projektering permanent fase: To afstivende dækniveauer og en betonbundplade regnet med mellemjordtryk (K o hen imod K a ) 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) Jordtryk fra en størrelse på e a,h = K o σ 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 ( K o => pk p + σ v K γ + ck c (K c < 0)) 13

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 14

15 Projektering. Eksempel. Oplistning af forudsætninger mv 15 Note: DK:NA til DS:EN , altså fra tiden før K FI kom på modstandsevne for ankre

16 16 Projektering. Eksempel. Oplistning af forudsætninger mv

17 17 Projektering - eksempel

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, L tb = 8 m (within limestone) 18

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, ρ P = 0,94, grundet stort differensvandtryk på 17 m (Partialkoefficient på modstandsevne af stål = ρ P K FI γ M ) 19

20 Beregning af jordankre, eksempel: 2. ankerniveau: N x, SLS = 0,97 N x, ULS 20

21 21 Projektering og udførelse af slidsevæg med forankret spuns

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 22

23 Temporær fase: Beregning af W min ud fra Navier s udtryk AZ42-700N er i tv.sn.kl. II, med W pl = 4855 cm 3 /m (> 4802 cm 3 /m) 23

24 Eftervisning af søjlevirkning er den kritisk? 24

25 Eftervisning af søjlevirkning temporær fase udnyttelse til max. 4% af N cr anbefales så vidt muligt 25

26 Eftervisning af forskydningskapacitet temporær fase 26

27 Midlertidig fase: Deformationer SLS - grafisk 27

28 Midlertidig fase: Deformationer SLS - grafisk 28

29 Midlertidig fase: Deformationer SLS - grafisk 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 ) 30

31 Eftervisning af tværsnitsklasse permanent fase 31

32 Eftervisning af forskydningskapacitet permanent fase (forskydningskraft er taget fra simpelt understøttet bjælkemodel baseret på regningsmæssigt hviletryk fra SPOOKS) 32

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) 33

34 Permanent fase: Deformationer i SLS 34

35 Permanent fase: Deformationer i ALS og ULS Deformationer i SLS, ALS og ULS er ikke langt fra hinanden (hovedparten af belastningen er vandtryk) 35

36 Permanent fase: Spunsen får 46 mm mave på i tillægsdeformation når ankre kappes og dækkene overtager afstivende virkning 36

37 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 indflydelse på understøtningskraft mellemste dæk, tøjningskompatibilitet er eftervist)

38 Permanent fase: Deformationer (brudmåde) ULS - grafisk 38

39 Permanent fase: Deformationer ALS ( SLS) - grafisk 39

40 Åh, nej, hvem sagde lodret ligevægt jordtryk er da vandret virkende!!! Permanent og midlertidig fase: Lodret ligevægt Betonudstøbning omkring spids af spuns er nødvendig 40

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 K o = 1 og slut i K a 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 Anerkendt statiker 2: 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 Anerkendt statiker 3: 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! 41

42 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 : 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 43

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! 44