dgf, 12/3 2009 Jordtryk, parameterfastlæggelse og lodret ligevægt
Indledning, 1/2 Er det et problem, at beregningsmodellen bliver en konkurrenceparameter? NEJ, uenighed er sundt så lang tid ansvaret er fordelt! Såfremt der foreligger tilstrækkelige og relevante laboratorieforsøg, kan uenigheden næppe være stor Konkurrencen ligger i at angive dristige, men konservative parametre for jord og vand De karakteristiske værdier af parametrene er repræsenteret ved et forsigtigt skøn af de tilknyttede middelværdier (EC7)
Indledning, 2/2 Fællesmængden for Dansk praksis på design af spunsvægge er: Brugen af Brinch Hansens metode Man gennemfører stort set ikke styrkeforsøg Det går godt (Har vi en ekstrem konservatisme?) ULS-tilstanden for store projekter
Basale principper, 1/1 Forskellige parametre har en indvirkning på det endelige design: Den karakteristiske parameter bør defineres under hensyntagen til alle relevante forhold og mekanismer Friktionsvinklen afhænger blandt andet af lejringstæthed, spændingsniveau og eventuelle plane strain effekter, og det er summen af disse effekter, der definerer ϕ k I evalueringen af alle relevante forhold, er det differensvandtrykket og ruheden på forsiden af væggen, der er afgørende for konstruktionens robusthed Brudgrænsetilstanden og anvendelsesgrænsetilstanden er to uafhængige grænsetilstande, der begge bør vurderes. Hver grænsetilstand har sit eget sæt af karakteristiske parametre og sin egen acceptgrænse.
Brinch Hansen, 1/1 Det er vandspejlet ved grænsebrudlinjerne, der definerer differensvandtrykket ikke vandspejlene ved væggen. Der er ingen metoder over EPC for ULS
Parameterfastsættelse, Sand, 1/8 Friktionsvinklen afhænger af: Den effektive middelspænding i brudtilstanden Den relativ lejringstæthed Uensformighedstallet Kornform Siltindhold Mineralsammensætning
Parameterfastsættelse, Sand, 2/8 Bolton (1986): I R = D r [Q ln(p )] R, 0 < I R < 4 Triaxial, quartz sand with Q = 10 and R = 1: ϕ max - ϕ crit = 3 I R p = σ 3 (2 + K ps ) / 3 Biaxial, quartz sand with Q = 10 and R = 1: ϕ max - ϕ crit = 5 I R p = σ 3 (1 + K ps ) / 3 Q = 10, R = 1 og ϕ crit = 32
Parameterfastsættelse, Sand, 3/8 Bolton (1986), Triax, Peak, Compression 50.0 Fi_Max [grader] 50.0 47.5 45.0 42.5 40.0 37.5 35.0 32.5 30.0 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 Dr [] S3 = 20 kpa S3 = 50 kpa S3 = 100 kpa S3 = 200 kpa Ir = 4 NGI, S3 = 20 NGI, S3 = 50 Fi_Max [grader] 47.5 45.0 42.5 40.0 37.5 35.0 32.5 30.0 10 100 1000 S3 [kpa] Dr = 0.40 Dr = 0.70 Dr = 1.00 D r = γ γ d,max d,max γ d,min γ d, i γ γ d, i d,min γ d, i γ D r = K γ d, i d,min
Parameterfastsættelse, Sand, 4/8 Der eksisterer empiriske korrelationer mellem: q c og D r D r og ϕ Eventuelle korrelationer der knytter q c til ϕ direkte bringer designeren i fængsel (EC7, Part 2, Anneks D)
Parameterfastsættelse, Sand, 5/8 σ' 1 σ' 3 ϕ' min ϕ' max D r = 0,75; p = 100 kpa; Triax ϕ' min σ' 3 Bæreevne σ 3 = p Passivt σ 3 = p Aktivt σ 1 = p σ' 1 ϕ max [ ] 39,4 39,4 44,5 ϕ min [ ] 34,3 35,8 42,9 ϕ' max ϕ rep [ ] 36,6 37,8 43,4 (ϕ max +ϕ min ) / 2 36,9 37,6 43,7 Plaxis, 5 slices: N q = 71 Ovenstående model: N q = 70
Parameterfastsættelse, Sand, 6/8 Bæreevne Passivt jordtryk Aktivt jordtryk
Parameterfastsættelse, Sand, 7/8
Konklusioner / indikationer Parameterfastsættelse, Sand, 8/8 Friktionsvinklen er spændingsafhængig, hvilket har en direkte indflydelse på vores beregning af N- og K-faktorer Brugen af publicerede data kan anvendes til at kortlægge tendenser, men site-specific værdier skal bruges til kalibrering At anvende ϕ pl = 1,1ϕ tr synes at være dårligt dokumenteret For spunsvægge er friktionsvinklen på bagsiden formentlig højere end på forsiden De præsenterede metoder kan tjene som et rationelt redskab for fastlæggelse af projektspecifikke friktionsvinkler Relevans for stabiltgrus samt dybdekomprimering af sandfyld Vi skal ikke gætte vi skal måle
Lodret ligevægt, Generelt, 1/7 Faktorer der har indflydelse på den lodrette ligevægt: Ruhed af væggen, for- og bagside (tangentielle jordtryk) Vægt af væg / jord Lodrette laster på væg Spidsbæreevne af væggen
Lodret ligevægt, Eksempel, 2/7 zw [m] Svigtende forankring: h [m] F vert [kn/m] A [kn/m] 0.0 3.3 167 258 0.5 3.5 150 282 1.0 3.6 132 305 1.5 3.8 114 326 2.0 3.9 95 345 3.0 4.2 56 378 Forankrede vægge: F vert nedadrettet
Lodret ligevægt, Ruhed, 3/7
P Lodret ligevægt, Ruhed, 4/7 Normalised residual shear strengths, τb r B / σb v B
P Lodret ligevægt, Spidsbæreevne, 5/7
Lodret ligevægt, Punktlaster, 6/7 Aktivt enhedsjordtryk e = γ z K c c u
Lodret ligevægt, Konklusion, 7/7 Punktlaster; alternative, og mere kritiske brudfigurer, kan optræde Relativ ruhed: Som udgangspunkt r = 1.00 i sand Og r = 1/S t i udrænet ler bør dog differentieres efter nedbringningsmetode B eq = B/5? for forankrede vægge Vægt af jord og væg ΔW tanϕ for frie vægge KSP-teorien
c på bagsiden, 1/1 Ved aflastning (afgravning og aktivt jordtryk) skal man for sprækket ler og ler med spalteflader regne med c = 0. DS 415:1998 Er en sprækket ler, en ler hvor w < w p, eller er det en ler, hvor der kan forekomme udtørring? Hvad er et aktivt jordtryk? Er det overhovedet tilstrækkeligt at sætte c = 0? Bør brudfiguren ikke starte i bunden af en sprække?
Konklusion En skepsis mod Dansk Praksis kan formuleres i stil med: Erfaringsregler synes at være uden meget hold i reelle målinger: plan friktionsvinkel, E-modul, anisotropi, rate effekt på c v, vikarierende styrkeparametre, B-rør Parameter-fastlæggelse er formentlig konservativ En respekt for Dansk Praksis stammer fra at vi har meget få brud. Dette fortæller os desværre ikke noget om den totale sikkerhed ud over at den er tilstrækkelig. Har vi for megen analyse og for lidt parameterfastsættelse? Er EC7 et fremskridt?