DGF-møde 20. november 2014 Samspil mellem jord og konstruktion Den korrekte jordmodel? ved Frands Haahr 1
Indhold Definition afpredictions (Type A, B ogc) Krav til forundersøgelser Udledning af sande styrke- og deformationsparametre Valg af jordmodel Succeskriterier for predictions Eksempler med predictions: Køge Torvebyen Nordhavnsvejen Lyngby Kanalvej København-Ringsted, TP14 Konklusion 2
Prediction of failures(/deformations) Type A predictions are those made before observations (hard-core geotechnical assessments, which require reliable parameters as well as a suitable soil model) Type B predictions are those made during observations (EC7 2.7 Observational method) Type C predictions are those made after observations (for everyone just find a plausible model and adjust soil parameters until prediction fits observation) For all the above type of predictions no safety factors are applied neither to the characteristic parameters nor to the loads 3
Prediction process Lambe (1973) 4
Krav til forundersøgelser Krav til de geotekniske undersøgelser: - Troværdige geotekniske boringer med kontinuerte insitu forsøg - Professionel geologisk tolkning af jordlagene - SPT-forsøg i friktionsjord(inkl. for fyldlag) - Vingeforsøg i kohæsionsjord(alternativt CPT eller SPT-forsøg) (inkl. for fyldlag). Her skal anvendes den korrekte type feltvinge og/eller CPT-sonde!!!! - Laboratorieforsøg er ønskværdige, men man kan ofte klare sig uden(for kalk er situationen en anden) 5
Udledning af sande styrke- og deformationsparameter Krav til ingeniøren(designer): - Man skal beherske de tolkningsmetoder som kræves for udledning af styrke- og deformationsparametre (andres erfaringer er ofte gode at inddrage, EPRI-EL-9800) - Store tøjninger eller små tøjninger, hvilket har afgørende betydning for resultatet af din prediction - Forkastandres tolkningerogudledde parametre, somerde sande parametreogsompasser dig ogdin model (c = 0 leder ofte til numeriske problemer for ren friktionsjord) - Engineering judgement - Kalibrering med publicerede resultater for samme problemstilling 6
Valg af jordmodel Jordtyper og spændingshistorie er afgørende: - Sand: Mohr-Coulomb (MC), HardeningSoil(HS), Hardening Soil Small Strain(HSs) - Ler (NC): Soft Soil, Cam Clay, MC,HS - Ler(OC): Cam-Clay, MC, (HS, HSs) - Kalk: Hoek-Brown, (brittle material model), MC (HS, HSs) - Gytje/tørv: Soft Soil Creep, MC??? 7
Valg af jordmodel (PLAXIS 9.0-2009) Dimensionering af vægge MC model : δ_mc_h,max HS model: δ_hs_h,max HSs - Model: δ_hss_h,max Forventning: δ_mc_h,max > δ_hs_h,max > δ_hs_h,max 8
Valg af jordmodel (PLAXIS 2D AE - 2014) 9
Succeskriterier for predictions Hvad er et godt resultat: - Måling/Prediction = 0,6 0,9 (mål i ) - Måling/Prediction = 0,1 0,3 (Karlstrup Mose) - Måling/Prediction = 0,5 1,1/(2,0) (Nordhavnsvejen) - Måling/Prediction = 0,9 1,0 (Kraka Nordsøen, Torvebyen- Køge og Kanalvej- Lyngby) - Måling/Prediction = 0,5 2,0 (Axeltorv 2) Skadeskategorien/funktionskravskaldefineresføret resultat giver mening i SLS (CIRIA C580C). 10
1. Eksempel: Køge Torvebyen (2010) Permanent frispunsharenudbøjningpå193 mm ved endelig udgravning???? Fejl i de geotekniske parametre? Nye geotekniske undersøgelser(spt-forsøg) Type C prediction i2. forsøggiver de 193 mm (MC) Type B prediction for anden væg i byggegrube forstærket med en banket giver en maksimal udbøjning på 102 mm (MC-model) Måling viser 93 mm efter færdig udgravning Måling/prediction = 0,91 (kan ikke være bedre) 11
2. Eksempel: Nordhavnsvejen 2011-dato Jordmodel: Modified Hardening Soil Small Strain(MHSs) (NHVK-modellen) Kaliberet til at forudsige vertikale deformationer bag en væg for at vurdere deformationer af og dermed skadeskategori for nabobygninger (CIRIA C580C) i udførelsesperioden (krav fra validator). MC-model: K = A + B σ red HSs-model: 12
Kalibrering af model Inconsistency in deriving HS-stiffness parameters when comparing recommendations in PLAXIS-manuals and PLAXIS bulletins benchmarks (20. feb.2012 e-mail tilplaxis oghfs) Helmut F. Schweiger, Graz University of Technology, Austria: NN.. 3. The HS-model has some weaknesses when the soil is (heavily) overconsolidatedand some assumptions have to be made. 4. Whatever you do, the stiffness in the HS model will never be comparable to the MC model. 13
HS-model (Helmut F. Schweiger) So actually what I would do is the following: -estimate E_oed(for primary loading), this governs the cap yield surface and is therefore not important if the soil is significantly overconsolidated -take E_50 the same as E_oed(is roughly ok for stiff soils but remember that reference stress is different, sigma_1 vs sigma_3) -estimate ratio of E_50 to E_ur(2 5)? -specify appropriate OCR or POP in your initial stress procedure I hope this helps (maybe PLAXIS has some additional comments or maybe they don't agree to 100% with my comments, so wait also for their response). 14
Strandvejen 59 - Predictions 15
Strandvejen 59 16
Strandvejen 59 17
Strandvejen 59 FE-model (ST. 5230N) Skadeskategorien/funktionskrav skal defineres før et resultat giver mening i SLS (CIRIA C580C). 18
Strandvejen 59 FE-model (ST. 5230N) Skadeskategorien/funktionskrav skal defineres før et resultat giver mening i SLS (CIRIA C580C). 19
Strandvejen 59 (St. 5230N) - Målinger Skadeskategorien/funktionskrav skal defineres før et resultat giver mening i SLS (CIRIA C580C). 20
Strandvejen 59 Deformationer af væg 21
Strandvejen 59 Målinger af vægdeformationer 22
Farumbanetunnelen - Predictions 23
Farumbanetunnelen FE-model 24
Farumbanetunnelen - Predictions 25
Farumbanetunnelen - Predictions 26
Farumbanetunnelen Målinger (SLS) 27
Farumbanetunnelen Beregning (ULS) 28
Farumbanetunnelen - Brudfigur 29
Farumbanetunnelen Moment i væg (ULS) 30
Farumbanetunnelen - Predictions 31
Farumbanetunnelen Sikkerhed 32
Ingeninørbroen St. 5050 North 33
Ingeninørbroen St. 5050 North 34
Ingeninørbroen St. 5050 North 35
Ingeninørbroen St. 5050 North 36
Ingeninørbroen St. 5050 North 37
3. Eksempel: Kanalvej Lyngby (2013) 38
3. Eksempel: Kanalvej Lyngby (2013) 39
3. Eksempel: Kanalvej Lyngby (2013) Type A prediction for fri spunsvæg Overudgravning= 0,5 m tilkote+15,5 m (maksimal0,25 m i design). Kloakomlægning langs en del af strækningen I særdeles bløde gytje- og tørveaflejringer. Tilbagefyld med sand/grus påkrævet? Ikke vurderet nødvendigt( engineering judgement ved tilsyn). Horisontaledeformationeraf5 m frispuns= 30 mm efter to døgn? Kan vi have tillid til ingeniørens vurdering? Hvor store bliver deformationerne før ankrene er monteret? Ogerde acceptable? Revner i vejbanen(kanalvej) må accepteres. 40
3. Eksempel: Kanalvej Lyngby (2013) Situation d. 5. september2013 (heftig udvikling på 2 dage) 41
3. Eksempel: Kanalvej Lyngby (2013) Fra: Frands Haahr Sendt: 6. september 201313:57 Hej LNN. og MN.., Jeg har nu gennemført den Plaxis-beregning vi aftalte I går, og vi skal gerne holde os under en vandret topudbøjningpå 65 mm, med de 0,5 m overudgravning til kote +15,5 m (top i +20,1 m). Vi har nu ca. 35 mm, og der er efter min vurdering ca. 5 mm's usikkerhed på de gennemførte målinger. Jeg foretager mig ikke mere p.t., jf. aftale med M.T. mvh Frands Haahr 42
3. Eksempel: Kanalvej Lyngby (2013) Endeligdeformationsforløb29/8 14/11 43
4. eksempel: København-Ringsted TP14 (2014) Lodretskråning, hvisc = 21 kpafor morænesand 44
Konklusion Vejen til en fornuftig prediction er ikke éntydig Kalibrering er nødvendig Engineering judgement er et godt redskab Troværdige parametre er nødvendige for type A predictions Benyt en solid numerisk jordmodel, der er tilpasset dine geotekniskedata Lyttilandreserfaringer, men du erselvansvarligfor et godt resultat, som dog skal kunne tåle et eftersyn Værydmygogåbenfor nyemetoder, men ståfast, når du mener, at have ret (NHVK-modellen) 45
Tak for din opmærksomhed Rotation af bundplade, tan α 0,0007 0,0006 0,0005 0,0004 0,0003 0,0002 0,0001 0-0,0001-0,0002-0,0003-0,0004-0,0005-0,0006-0,0007 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Afstand (m) 46