Spidsbæreevne af indfatningsvægge - baseret på litteratursøgning

Transkript

1 Spidsbæreevne af indfatningsvægge - baseret på litteratursøgning Søren Gundorph Geo Kompagniet Geo Kompagniet 1

2 Indhold 1. Hvad siger EC7-1:2007 om lodret bæreevne af støttevægge (spunsvægge, H-profiler, sekantpælevægge) 2. Afgrænsning af emnet 3. Propdannelse plugging 4. Sammenstilling af resultater af søgning i DK og udenlandsk litteratur 5. Visse sammenhænge 2 forsigtige eksempler 6. Konklusion og forslag til videre arbejde Geo Kompagniet 2

3 Litteratur Dansk lærebøger: - Geoteknik. J. Brinch Hansen & Hessner (1959) - Geoteknik og fundering. Del 1. Bent Hansen (1978) - Lærebog i geoteknik. Del 2. Haaremoes, Krebs & Moust Jacobsen (1984) - Lærebog i geoteknik. Krebs, Fuglsang, Bagge m.fl. (2007) Engelsk: - Piling Handbook, Arcelor (1997 og 2008) - Pile Design & Constr. Practice. Tomlinson & Woodward (2008) - Foundation Analysis and Design J. E. Bowles (1997) Tysk: - EAB German Geotechnical Society (2008) - Geotechnical Engineering Handbook, Vol. 3. Smoltczyk (2003) - Baugruben Teil III, Berechnungsverfahren. Weissenbach (2001) - EAU German Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering (2006) Geo Kompagniet 3

4 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 4

5 Hvordan findes den lodrette modstandsevne? De fleste kilder angiver: Den karakteristiske modstandsevne bør bestemmes ved prøvebelastning (SGU: uanset profiltype). Alternativet til prøvebelastning angives at være: Hvis der ikke udføres prøvebelastning, så kan den karakteristiske modstand mod lodret last bestemmes på baggrund af empiriske data. FORMÅLET: Er at søge empiriske metoder til at bestemme den ydre lodrette bæreevne af indfatningsvægge - med fokus på effektivt spidsareal Geo Kompagniet 5

6 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 6

7 Hvad afhænger bæreevnen af? Bæreevne = overflademodstand + spidsmodstand (R c = R s + R b ) Spidsbæreevnen er direkte proportional med spidsarealet A b : R b = faktorer A b (A b er det effektive spidsareal) Det effektive spidsareal A b afhænger af propdannelse i profilet. Propdannelsen er en afgørende geometrisk størrelse for bæreevnen. 0 % prop 100 % prop (?) Geo Kompagniet 7

8 Angivelser om propdannelse ved spids: A b Ingen prop: 0 % (A b =A stål ) Fuld prop: 100 % (konveks omskreven polygon) Litteratur: Spunsprofil Spunsprofil H-profil H-profil Kohæsion Friktion Kohæsion Friktion Brinch Hansen - 80 % - - Bent Hansen 80 % 80 % 100 % (rør) 100 % (rør) Krebs/Moust.. 80 % 80 % 100 % 100 % Krebs/Fuglsang.. 0 % 0 % 100 % 100 % Piling Hand % 0 % - - Piling Hand % 75 %?? - - Tomlinson % 100 % EAB 2008 og Varierer: Varierer: d 400mm: d 400mm: Weissenbach % % 100% 100% d 1000 mm 0 % d 1000 mm 0 % Geo Kompagniet 8

9 Spidsareal - propdannelse Figur R 85-1: Spidsareal for spunsvæg Figur R85-2: Spidsareal for H-profiler Geo Kompagniet 9

10 Lodret bæreevne af rammede spunsvægge iht. EAB (2008) R85 og A10 Spidsareal: A b = Χ h = (0,015 α 0,35) h (se figur R 85-1) Overfladeareal: A s = (h 0,5) A ståloverflade (til teoretisk dybde: Kun på forside af væg) Bæreevneformel: Spidsmodstand: Overflademodstand: R ck = R bk + R sk = A b q bl,k + A s q sl,k q bl,k = (h - 0,5) (kpa) q sl,k = 60 kpa De angivne empiriske bæreevner (q bl,k og q sl,k ) forudsætter: Naturligvis bæredygtig jord med nøjere specificerede egenskaber! Se Appendix A10. Højt grundvandsspejl. Se korrektion med η γ = γ/γ Geo Kompagniet 10

11 Lodret bæreevne af rammede H-profiler iht. EAB (2008) R85 og A10 Spidsareal: A b = h b (100 % prop, se figur R 85-2a) Overfladeareal: A s = 2 h + 2,9 b ( 0 % prop, se figur R 85-2b) Bæreevneformel: Spidsmodstand: Overflademodstand: R ck = R bk + R sk = A b q bl,k + A s q sl,k q bl,k = (h - 0,5) (kpa) q sl,k = 60 kpa De angivne empiriske bæreevner (q bl,k og q sl,k ) forudsætter: Naturligvis bæredygtig jord med nøjere specificerede egenskaber! Se Appendix A10. Højt grundvandsspejl. Se korrektion med η γ = γ/γ Geo Kompagniet 11

12 Visse sammenhænge 2 eksempler Eksempel 1: I det aktuelle eksempel er der overensstemmelse mellem Brinch Hansen m. fl. & Weissenbach angivelse af effektivt spidsareal (propdannelsen) Brinch Hansen (Beregninger, side 109): Angiver 80 % prop for spuns-profil Larssen IVn (α= 76º) i sand. Weissenbach s formel (EAB, R 85): Angiver propdannelse for spunsprofil Larssen IVn iflg. Χ = 0,015 α 0,35 = 0, ,35 = 0,79, dvs. 79 % prop Geo Kompagniet 12

13 Visse sammenhænge 2 eksempler Eksempel 2: Vertikal bæreevne af stålspuns i sand. DGF-indlæg den af Helle Trankjær, Cowi. Profil: AZ26, h=0,427 m, b=1,26 m, α=58,5º. Jord: N SPT =27, GVS: højt Resultat af CAP-WAP analyse efter 3 og 11 dage: R b = 220 kn Piling Handbook (1997): A b = A b,stål (0 % prop) R b = 400 N b,spt f gvs A b = ,67 249, = 180 kn Weissenbach (2001): R b = [ (h-0,5)] (0,015 α 0,35) h b eff f D R b = [ (19,2-0,5)] (0,015 58,5 0,35) 0,427 0,60 0,7 = 268 kn Geo Kompagniet 13

14 Lodret bæreevne af sekantpælevægge Litteratur: EAB 2008 (German Geotechnical Society, 2008) Geotechnical Engineering Handbook, vol. 3 (Schmoltczyk, 2003) Baugruben Teil III, Berechnungsverfahren (Weissenbach, 2001) Pile Design and Construction Practice (Tomlinson & Woodward, 2008) Geo Kompagniet 14

15 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 15

16 Konklusion vedr. effektivt spidsareal 1. Spunsvægge: Der er betydelige forskelle i vurderingen af det effektive spidsareal. Størrelsen af propdannelsen afhænger af profilets geometriske udformning. Weissenbach og EAB har angivet empiriske formler til bestemmelse af det effektive spidsareal, baseret på profilets geometriske udformning. 2. H-profiler: Der synes generelt at være enighed om størrelsen af propdannelsen og det effektive spidsareal for H-profiler og boxprofiler op til en vis dimension (ca. 400 mm). 3. Sekantpælevægge: Der eksisterer empiriske formler til bestemmelsen af det effektive spidsareal og af lodret bæreevne Geo Kompagniet 16

17 Fremadrettet arbejde - forslag Ønske: At få nedskrevet DK retningslinier for vurdering og geostatisk beregning (empirisk baserede formler) af den ydre lodrette bæreevne for støttevægge. Forslag: Fra danske geoteknikere indsamles konkrete eksempler med relevante data især for spunsvægge. Overensstemmelsen mellem sådanne data og de tilvejebragte empiriske formler (eksempelvis Weissenbach/EAB) undersøges systematisk. Der opstilles en DK-beregningspraksis, hvis der viser sig grundlag for det. jeg bidrager naturligvis gerne med det videre arbejde, enten i Pælekomitéen eller til Dimensioneringshåndbogens relevante afsnit! Geo Kompagniet 17

18 SLUT Geo Kompagniet 18