Sekantpælevægge - dimensionering

Transkript

1 Sekantpælevægge - dimensionering Søren Gundorph Geo Kompagniet Geo Kompagniet 1

2 Indhold 1. Sekantpælevægge. Fordele og ulemper 2. Vægtyper stivheder indspændingsforhold 3. Dimensionering: Vandret bæreevne i ULS og SLS Lodret bæreevne kun ULS ( kommer til sidst) 4. Nogle overvejelser beregningseksempel 5. Konsekvensklasse og sikkerhed 6. Afrunding - konklusion Geo Kompagniet 2

3 Sekantpælevæg hvad for en fætter? Lever som en støttevæg i midlertidig tilstand. Fungerer som en kældervæg eller støttemur i permanent tilstand. Fælles træk med kældervæg: Den er tung, stiv og har fod Geo Kompagniet 3

4 Fordele / ulemper Fordele: - Lavt vibrationsniveau under udførelse. Fordel i bykerner. - Nabokonstruktioner. Stor stivhed mindre sætninger. - Kan indgå i permanent konstruktion som kældervæg. - Kan bære lodret last i midlertidig og permanent situation. - Vandstandsende skørt. Fordele: - Vægge kan udføres til større dybde end spunsvægge. Ulemper: - Større mobiliseringsomkostninger. - Større omkostninger per m 2. - Langsommere at udføre end spuns. - Færre maskiner på DK-marked Geo Kompagniet 4

5 Vægtyper stivheder - indspænding EC7-1 siger i (1)P: Bestemmelsen af jordtryk skal tage hensyn til de bevægelser og tøjninger, der kan accepteres, og som kan optræde i den betragtede grænsetilstand. Vægtype og indspændingsforhold er dermed afgørende vigtige! Vægtyper forskellige stivheder: Stålspunsvægge kældervægge sekantpælevægge. Indspænding: Eftergivelig: Fx injiceret anker, uopspændt afstivning Ueftergivelig: Fx forspændt injiceret anker, betondæk mv Geo Kompagniet 5

6 Vægstivheder EI H ~ (mm) (AZ12) EI 1 1, (-) Geo Kompagniet 6

7 Brudgrænsetilstand ULS: Dimensionering i ULS Jorden Type af jordtryk: Har væggen tilstrækkelig plasticitet til, at jordtryk mindre end hviletryk vil optræde? Dette kræver en indledende deformationsberegning (eller erfaring). Jordtryk bag væg kan evt. omlejres. Aktivt jordtryk? Væggen Flydeled forudsættes ofte dannet i væggen i ULS - stålet flyder. Armeringsmængde bestemmes: Bøjning og forskydning eftervises. Beregningsmetode jord Hvis flydeled dannes: J. Brinch Hansen, Blum, Rowe m.fl. Hvis flydeled ikke dannes: Mellemjordtryk, hviletryk (elasticitetsteori) Geo Kompagniet 7

8 Dimensionering i SLS Anvendelsestilstand SLS: Krav til begrænsning af deformationer pga.: - revnevidder, nabokonstruktioner, projektkrav til permanent væg. Elastisk beregning i SLS - flydeled kan ikke dannes. Væggen Checke: At krav til deformationer og revnevidder overholdt. Checke: At stålspænding σs < fy,k, og om forskydning er OK? Beregningsmetode jord og væg Beregningsmetode ikke J. Brinch Hansen (pga. ULS med flydeled). Ballasttal (Wallap, Retain mfl.), pseudo-fem (Frey), FEM (Plaxis m) Geo Kompagniet 8

9 Væggens elasticitetsmodul - E DS/EN, DK NA: Ecok = fck/(fck+13) MPa Lineær elastiske beregninger af kortidspåvirkninger: Ecm = 0,7 Ecok Lineær elastiske beregninger af langtidspåvirkninger: Ec,eff = 0,25 Ecm CIRIA C580: Urevnet korttids Young s modul for beton: E0 = MPa Revnet korttids E-modul for beton: E = 0,7 E0 (udførelsesfasen) Revnet langtids E-modul for beton, inkl. krybning: E = 0,5 E0 CIRIA: Construction Industry Research and Information Association. (British) Ref: CIRIA C580 Embedded retaining walls guidance for economic design Geo Kompagniet 9

10 Hviletrykskoefficient K 0 Hviletrykskoefficienter for simple elastiske beregninger. EC7-1, (9.5.2). Normal konsolideret jord: K0 = 1 sinφ Forkonsolideret jord: K0 = (1 sinφ ) OCR CIRIA C580: Normal konsolideret jord: K0,nc = 1 sinφ Forkonsolideret finkornet jord : K0 = 1,0 Forkonsolideret grovkornet jord : K0 = 1,0 CIRIA angiver, at K0 reduceres under borearbejdet og under betonens hærdning og krybning Geo Kompagniet 10

11 Beregningseksempel: Spuns- & sekantpælevæg GGU-Retain: Ballasttal-metode Plaxis: FEM-metode pv,q= / wx = (3.5) / Anchor 1 (11 lp = 5.00 m delta water pr. dpw [kn/m²] eph/eah [kn/m²] d (q+g),k w,k ks [kn/m²] w [mm] EI = 7.484E+4 kn m²/m (q+g),k Bored pile wall ep,k e0(at-rest) d (q+g),k 0.52 m 0.94 m Geo Kompagniet 11

12 Deformation ~ aktivt jordtryk: EC7-1. Tabel C.1 va/h Geo Kompagniet 12

13 Beregningseksempel: Tolkning iht. EC7-1. Tabel C.1 GGU-Retain: Ballasttal-metode AZ12: va/h = 0,09 % a) va/h = 0,1-0,2 / 0,4-0,5 % Aktivt jordtryk S-væg, ø520: va/h = 0,05 % a) va/h = 0,1-0,2 / 0,4-0,5 % Ej aktivt jordtryk S-væg, ø1200: va/h = 0,01 % c) va/h = 0,2-0,5/ 0,8-1,0 % Ej aktivt jordtryk Plaxis: FEM-metode AZ12: va/h = 0,09 % b) va/h = 0,1-0,2 % Aktivt jordtryk S-væg, ø520: va/h = 0,08 % b) va/h = 0,1-0,2 % Nær aktivt jordtryk S-væg, ø1200: va/h = 0,08 % c) va/h = 0,2-0,5 / 0,8-1,0 % Ej aktivt jordtryk Geo Kompagniet 13

14 Hviletryk i ULS? - del 1/2 Hvilket jordtryk virker bag en ueftergivelig, stiv væg? DK- tradition ved ueftergivelige, stive vægge/mure (kældervægge): ULS: Aktivt jordtryk (plasticitetsteori) SLS: Hviletryk (elasticitetsteori) Er denne tradition nu også altid korrekt?? Geo Kompagniet 14

15 En logisk følge er: Hviletryk i ULS? del 2/2 1. I ULS skal farligste lastkombination vælges. 2. Bestemmelsen af jordtryk skal tage hensyn til de bevægelser og tøjninger, der kan accepteres, og som kan optræde i den betragtede grænsetilstand. jf. EC7-1 siger i (1)P 3. Hviletryk er alle jordtryks moder og generelt større end aktivt tryk. Konklusion: Da jord- og vandtryk samt permanent last, er de helt dominerende belastninger på støttevægge, så taler væsentlige forhold for at anvende hviletryk i ULS-beregninger for ueftergivelige, stive vægge Geo Kompagniet 15

16 Konsekvensklasse & sikkerhed EC7-1 DK NA: , uddrag af Tabel A.4: Når et svigt indebærer risiko for personskade, eller hvor der er risiko for beskadigelse af tredjemands bygninger og/eller trafikerede vej- og banearealer, eller vil medføre store samfundsmæssige konsekvenser, skal der benyttes partialkoefficienter svarende til α = 1,0. (*) Midlertidig indfatningsvæg (konstruktion): CC2: Praksis er α 1,0 - ofte α = 0,5. Hvis (*) gælder, så α = 1,0! CC3: Ikke praksis at henføre byggegruber til CC3. Permanent indfatningsvæg/konstruktion: CC2: Midlertidig væg overgår til permanent konstruktion: α = 1,0. CC3: Midlertidig væg overgår til permanent konstruktion: α = 1, Geo Kompagniet 16

17 Afrunding - konklusion Væggene skal naturligvis dimensioneres i både ULS og SLS, MEN SLS-undersøgelsen er væsentligst! Belastning på væg fra jord-, vand- og nyttelast har ofte samme størrelsesorden i ULS og SLS og er evt. størst i SLS! Der kan udføres indledende dimensionering af ULS og SLS med programmer som Wallap, GGU-Retain m.fl. Traditionelle DK-spunsvægsprogrammer er ikke velegnede. Sikkerhed: Vær opmærksom på uddrag af Tabel A.4 i EC7-1 DK NA: : eller hvor der er risiko for beskadigelse af tredjemands bygninger og/eller trafikerede vej- og bane-arealer,... α = 1, Geo Kompagniet 17

18 SLUT - tak for opmærksomheden Geo Kompagniet 18

19 Lodret bæreevne: Hvad siger EC7-1? DS/EN , afsnit Lodret brud af støttevægge (uddrag) (1)P Det skal eftervises, at der kan opnås lodret ligevægt med de regningsmæssige jordstyrker eller modstandsevner samt de regningsmæssige lodrette kræfter på væggen... (5)P Hvis væggen fungerer som fundament for en konstruktion, skal lodret ligevægt kontrolleres ved anvendelse af principperne i kapitel 6. (SGU: Kapitel 6 Direkte fundering?! over i Kapitel 7 Pælefundering eller Kap. 9?) Geo Kompagniet 19

20 Afgrænsning: Opdeling i 2 vægtyper Væg bærer kun lodret last fra egenvægt og tangentialkræfter Væg bærer lodret last fra mere end egenvægt og tangentialkræfter Geo Kompagniet 20

21 Lodret bæreevne af sekantpælevægge Lodret bæreevne kan beregnes af empiriske formler, der inkluderer bestemmelsen af det effektive spidsareal. Litteratur: EAB 2008 (German Geotechnical Society, 2008) Geotechnical Engineering Handbook, vol. 3 (Schmoltczyk, 2003) Baugruben, Berechnungsverfahren (Weissenbach & Hettler, 2011) Geo Kompagniet 21

22 Sekantpælevægge iht. EAB (2008) bæreevneformel: R ck = R bk + R sk Spidsmodstand: Spidsdybde, h, i bæredygtig jord: h 5 pælediameter A b = A b (100 %) Overflademodstand: Kun på forsiden, til teoretisk dybde h min 2,5 m under UDGN max A s = A s = h min 1,0 (100 %) R bk = (A b q bk ) κ A = (A b q bk ) κ A hvor q bk = bæreevne (DIN 1054:2005-1) κ A = 0,9 ved pæleoverlap κ A = 0,78 ved pæleberøring d = pælediameter R sk = A s q sk = A s q sk hvor q sk = bæreevne (DIN 1054:2005-1) q sk = f D 50 kpa (Weissenbach) f D faktor for jordens fasthed Weissenbach: h max 10 d Geo Kompagniet 22