sekantpælevægge - dimensionering · ref: ciria c580 ”embedded retaining wal ls – guidance for...
TRANSCRIPT
03-03-2011 Geo Kompagniet 1
Sekantpælevægge- dimensionering
Søren GundorphGeo Kompagniet
03-03-2011 Geo Kompagniet 2
Indhold1. Sekantpælevægge. Fordele og ulemper
2. Vægtyper – stivheder – indspændingsforhold
3. Dimensionering:Vandret bæreevne i ULS og SLSLodret bæreevne – kun ULS ( … kommer til sidst)
4. Nogle overvejelser – beregningseksempel
5. Konsekvensklasse og sikkerhed
6. Afrunding - konklusion
03-03-2011 Geo Kompagniet 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.
03-03-2011 Geo Kompagniet 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 midler-tidig og permanent situation.
- Vandstandsende ”skørt”.
Fordele:- Vægge kan udføres til større
dybde end spunsvægge.
Ulemper:- Større
mobiliseringsomkostninger.
- Større omkostninger per m2.
- Langsommere at udføre end spuns.
- Færre maskiner på DK-marked.
03-03-2011 Geo Kompagniet 5
Vægtyper – stivheder - indspænding
EC7-1 siger i 9.5.1 (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 afstivningUeftergivelig: Fx forspændt injiceret anker, betondæk mv.
03-03-2011 Geo Kompagniet 6
Vægstivheder EI
H ~300 300 520 1200 (mm)(AZ12)
”EI” 1 1,2 4 48 (-)
03-03-2011 Geo Kompagniet 7
Dimensionering i ULS
Brudgrænsetilstand ULS:
JordenType 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?
VæggenFlydeled forudsættes ofte dannet i væggen i ULS - stålet flyder.Armeringsmængde bestemmes: Bøjning og forskydning eftervises.
Beregningsmetode – jordHvis flydeled dannes: J. Brinch Hansen, Blum, Rowe m.fl.Hvis flydeled ikke dannes: Mellemjordtryk, hviletryk (elasticitetsteori)
03-03-2011 Geo Kompagniet 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.
VæggenChecke: At krav til deformationer og revnevidder overholdt.Checke: At stålspænding σs < fy,k, og om forskydning er OK?
Beregningsmetode – jord og vægBeregningsmetode – ikke J. Brinch Hansen (pga. ULS med flydeled).Ballasttal (Wallap, Retain mfl.), pseudo-FEM (Frey), FEM (Plaxis m).
03-03-2011 Geo Kompagniet 9
Væggens elasticitetsmodul - E
DS/EN, 1992-1-1 DK NA:Ecok = 51.000×fck/(fck+13) MPaLineær 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 = 28.000 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” 2003.
03-03-2011 Geo Kompagniet 10
Hviletrykskoefficient – K0
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 = 1,0Forkonsolideret grovkornet jord : K0 = 1,0
CIRIA angiver, at K0 reduceres under borearbejdet og under betonens hærdning og krybning.
03-03-2011 Geo Kompagniet 11
Beregningseksempel: Spuns- & sekantpælevæg
GGU-Retain: Ballasttal-metode Plaxis: FEM-metode
0.0
55.0
55.0delta water pr.
dpw [kN/m²]eph/eah [kN/m²]
d|(q+g),kw,k · ks [kN/m²]
ep,k|e0(at-rest)d|(q+g),k
17.6
11.8/17.6
11.8/18.8
25.2
-143.7
-418.9w [mm]
EI = 7.484E+4 kN·m²/m(q+g),k
2.1
0.0
-2.7
Anchor 1 (11lp = 5.00 m
wx = -0.0005 (3.5)
pv,q=20.0
0.52 m
0.94 m
Bored pile wall
1.00 9.00
4.50
1.50
03-03-2011 Geo Kompagniet 12
Deformation ~ aktivt jordtryk: EC7-1. Tabel C.1
va/h
03-03-2011 Geo Kompagniet 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
03-03-2011 Geo Kompagniet 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??
03-03-2011 Geo Kompagniet 15
Hviletryk i ULS? – del 2/2En logisk følge er:
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 9.5.1 (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.
03-03-2011 Geo Kompagniet 16
Konsekvensklasse & sikkerhed
EC7-1 DK NA: 2010-09, 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 konse-kvenser, 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 = 1,0.
03-03-2011 Geo Kompagniet 17
Afrunding - konklusion
Væggene skal naturligvis dimensioneres i både ULS og SLS, MENSLS-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: 2010-09: ”… eller hvor der er risiko for beskadigelse af tredjemands bygninger og/eller trafikerede vej- og bane-arealer, ... α = 1,0.”
03-03-2011 Geo Kompagniet 18
SLUT
- tak for opmærksomheden
03-03-2011 Geo Kompagniet 19
Lodret bæreevne: Hvad siger EC7-1?
DS/EN 1997-1, afsnit 9.7.5 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?)
03-03-2011 Geo Kompagniet 20
Afgrænsning: Opdeling i 2 vægtyperVæg bærer kun lodret last fra egenvægt og tangentialkræfter
Væg bærer lodret last fra mere endegenvægt og tangentialkræfter
03-03-2011 Geo Kompagniet 21
Lodret bæreevne af sekantpælevæggeLodret 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)
03-03-2011 Geo Kompagniet 22
Sekantpælevægge iht. EAB (2008)bæreevneformel: Rck = Rbk + Rsk
Spidsmodstand:Spidsdybde, h, i bæredygtig jord:h ≥ 5 · pælediameter
Ab’ = Ab (100 %)
Rbk = (Ab · qbk) · κA = (Ab’ · qbk) · κA
hvorqbk = bæreevne (DIN 1054:2005-1)κA = 0,9 ved pæleoverlapκA = 0,78 ved pæleberøringd = pælediameter
Overflademodstand:Kun på forsiden, til teoretisk dybdehmin ≥ 2,5 m under UDGNmax
As’ = As = hmin · 1,0 (100 %)
Rsk = As · qsk = As’ · qsk
hvorqsk = bæreevne (DIN 1054:2005-1)qsk = fD · 50 kPa (Weissenbach)fD ≈ faktor for jordens fasthedWeissenbach: hmax ≤ 10 · d