Vandtryk bag indfatningsvægge

Transkript

1 Vandtryk bag indfatningsvægge gge Søren Gundorph Geo Kompagniet Geo Kompagniet 1

2 Indhold og formål 1. Vandfyldte trækrevner bag indfatningsvægge gge (5)P Formålet er at præcisere, hvornår r og hvorledes der skal/kan regnes med vandtryk i vandfyldte træk- eller svindrevner bag indfatningsvægge. gge. 2. Grundvandssænket nket byggegrube - vandtryk fra afsænket vandspejl bag indfatningsvægge gge Formålet er at anvise en realistisk og økonomisk metode til beregning af vandtryk bag indfatningsvægge, gge, hvor trykket fra grundvand er aflastet. 3. Lidt om Dimensioneringshåndbogen ndbogen og beregning iht. EC7-1 Geo Kompagniet 2

3 Vandfyldte træk-/svindrevner - normer DS/EN , 1, afsnit 9.6 Vandtryk (5)P Når N r der ikke er truffet særlige s foranstaltninger til dræning eller forhindring af tilløb, skal de mulige virkninger af vandfyldte træk- eller svindrevner tages i betragtning. DS 415 (4.1), afsnit 4.3 Vandtryk (4)P Hvor der ikke træffes særlige s foranstaltninger til vandafledning eller forhindring af vandtilstrømning, skal der uanset beliggenheden af grundvandsspejlet regnes med, at revner i den øvre del af kohæsionsjord er vandfyldte. (5) Indflydelse fra vandfyldte revner bør b r specielt overvejes i forbindelse med dimensionering af jordtrykspåvirkede konstruktioner og ved stabilitet og ved stabilitetsanalyser af skråninger, afgravninger etc. Geo Kompagniet 3

4 Trækrevner: Design-situation situation Fri vægv Forankret vægv δ Revner kun inden for aktiv brudzone δ Revner kun inden for aktiv brudzone 45 - ϕ/2 45 -ϕ/2 Geo Kompagniet 4

5 Afgrænsning: Jord- og vægtypev Første afgrænsning: Jordtypen Kun revner i kohæsionsjord! Anden afgrænsning: Konstruktionen Vægtype Er trækrevner mulige? Bemærkning Københavnervæg Ja Gælder for alle vægudfyldninger: v Stålplader, (sprøjte jte-) ) beton, tømmer t mm. Spunsvæg Ja Sekantpælev levæg Nej Svindrevner : Ja. Trækrevner: Ikke muligt i realiteten. Vægtypen V har stor stivhed, stor indspænding nding (stor dybde) i levetiden som fri væg og er derefter forankret/afstivet. Geo Kompagniet 5

6 Afgrænsning: Fri og afstivet vægv Fri eller afstivet vægv Er trækrevner mulige? Bemærkning Fri vægv Ja Væggens udbøjning tillader dannelse af trækrevner. Forankret/afstivet - forspændt/ueftergivelig Forankret/afstivet - let eftergivelig - eftergivelig/afstivning Ja, men kun ned til øvre ankerniveau Muligvis Ja Den ueftergivelige forankring/afstiv- ning sikrer mod, at trækrevner udvikles i og under anker-/afstivnings /afstivnings- niveau. Væg g deformerer med stigende (aktivt) jordtryk bag anker/afstivning; herved åbnes mulighed for trækrevne. Deformationsberegning kan indgå i grundlag for valg af revne/ikke revne Geo Kompagniet 6

7 Afgrænsning: Fri og afstivet vægv Eftergivelig forankring (definition iht. R 67, EAB 2008): Eftergivelig afstivning: Afstivning/anker og understøtningspunkt tningspunkt påp væggen kan give efter for øget belastning; dette gælder g for afstivninger/ankre, der ikke er forspændt, eller kun er let forspændt. Let eftergivelig afstivning: Afstivning og væg v g er mindst tæt t t forbundne ved friktionskræfter fter (f.eks. ved opkiling). Jordankre prøvet iht. Metode 1 i EN 1537, og er forspændt til mindst 80 % af den samlede last påp ankret i den efterfølgende konstruktionsfase. Geo Kompagniet 7

8 Praksis i DK Hvad er praksis i DK? At regne med hydrostatisk vandtryk fra terræn og nedefter, kombineret med sædvanligt aktivt jordtryk (Brinch Hansen), hvor der er anvendt reduceret rumvægt γ = γ m - γ w for jorden? At modellere hydrostatisk vandtryk fra terræn og til bund af trækrevne som et vandret tryk på væggen kombineret med sædvanligt aktivt jordtryk (Brinch Hansen), hvor der ikke er anvendt reduceret rumvægt (γ = γ m )? At lade ingeniørens software afgøre beregningsproceduren? Eller gøre det frække se bort fra den vandfyldte revne nejda! Jeg er faktisk ikke helt sikker på, hvad praksis er! Geo Kompagniet 8

9 Forslag til designmodel: Vandfyldt trækrevne Beregningsmodellen kan være: v 1) at påføre p et vandret tryk svarende til hydrostatiske vandtryk fra terræn n til bund af trækrevnen (W = ½ γ w h 2 t ) 2) at lade evt. overfladelast og total vægt af jorden fra terræn n til dybden h t virke som en overfladelast (q k = γ m h t ), der påføres p i dybden h t ; (γ m er ikke reduceret) 3) at regne aktivt jordtryk fra niveau h t og nedefter. 0 ht = 1,9 m 2.50 GW (2.50) Arcelor PU 6 Længde: 4,1 m pv,g=1/pv,g=38.0 delta water pr. dpw [kn/m²] 3. Overfladelast 2. Overfladelast fra vægt af overliggende jord (glat væg) Revne LER SAND Jord- og vandtryk / Lateral pressures eph/eah [kn/m²] (D) g 1. Hydrost. vandtryk 19.0 Moment Mmax = -35 knm/m M [kn m/m] (D) Den maksimale dybde (h t ) af revnen vælges som den mindste værdi v af: Enten: Grænselinien for den aktive brudzone. Eller: h t = 2c /γ m K ½ a Geo Kompagniet 9

10 Traditionel designmodel: Evt. sådan s Beregningsmodellen kan være: v 1) at påføre p væggen v et hydrostatisk vandtryk fra terræn n og nedefter: W = ½ γ w h 2 0 Arcelor P U 6 Revne Vandtryk Eff. jordtryk 0.1 Moment 2) at påføre p aktivt jordtryk fra terræn; effektivt jordtryk (K a ) fra terræn n og tryk fra overfladelast (K p ) til dybden h: E a = ½ γ h 2 K a + p K p h 2.50 GW (2.50) 2.50 LER SAND / Længde: 4,8 m delta water pr. dpw [kn/m²] eph/eah [kn/m²] (D) Mmax = -63 knm/m M [kn m/m] (D) Geo Kompagniet 10

11 Konklusion 1. Tr 2. Tr Trækrevner (og svindrevner) er kun relevant i kohæsionsjord - og kun inden for den aktive brudzone. Trækrevner kan optræde i forbindelse med både b spunsvægge og københavnervægge med alle typer vægudfyldninger. v 3. Påstand: Trækrevner findes kun over de øvre forspændte (ueftergivelige) ankre og afstivninger. 4. Forslag: Udstrækning af trækrevner under (let) eftergivelige ankre/afstivninger bør b r vurderes ved: - eftergiveligheden af afstivningen, og - deformationsberegninger af væggens v udbøjninger. på den sikre side: Revnen regnes vandfyldt. SLUT Del 1 Geo Kompagniet 11

12 2. Grundvandssænket nket byggegrube Formål: At anvise en realistisk og økonomisk metode til beregning af tætte tte indfatningsvægge, gge, hvor trykket fra grundvand er aflastet. Fuldstændig afsænkning af grundvandsspejlet er ofte ikke muligt i lagdelt jord med tætte lerlag. CL Larsse GW (9.50) Etape Fyldjord (k = 1,0E-6 m/s) 8.00 (1) Moræneler (k = 5,0E-8 m/s) Anchor 1 lp = 5.00 m Etape 2 Etape (2) Larssen cm Sand (k = 1,0E-4 m/s) Anchor 2 lp = 5.00 m Geo Kompagniet 12

13 Aktuelle vandtryk Hydrostatisk vandtryk: Aflastet vandtryk: t = 0, U= 0 % t 100, U= 100 % Fyldjord Fyldjord Moræneler Moræneler Sand/grus Sand/grus Geo Kompagniet 13

14 Beregning med aflastet vandtryk Forudsætninger for at regne med aflastet vandtryk: Effektiv grundvandssænkning nkning og fuld kontrol, dvs. overvågning med pejleboringer og alarmer Virkning af beregning med aflastet vandtryk: Normal hydrostatisk tryk til overflade af tæt t t lerlag; jordtryk beregnes med effektiv rumvægt Teoretisk kontrol af sænkningstid: - Manuelt: t 100 (T=2) - MIKE SHE-model e.lign. Effektiv rumvægt øges i det tætte tte lerlag (aktiv side): i = (h+d)/d og γ r =γ + i γ w Supplerende visuel kontrol: - Ankerhuller i spunsen - Utætte tte låsel Henvisning: Recommendations on Excavations EAB German Geotechnical Society, 2008 Geo Kompagniet 14

15 Beregning uden/med aflastet vandtryk Hydrostatisk vandtryk: Aflastet vandtryk: Larssen 6 Hydrostatisk vandtryk Jordtryk Vandret deformation (mm) 0.7 Larsse Aflastet vandtryk Jordtryk Vandret deformation (mm) A1 = 80 kn/m 3.3 Fyldjord (k = 1,0E-6 m/s) /8.5 A1 = 65 kn/m /11.8 Fyldjord (k = 1,0E-6 m/s) Moræneler (k = 5,0E-8 m/s) Moræneler (k = 5,0E-8 m/s) Max. udbøjning: 1,0 mm A2 = 310 kn/m Anchor 1 (80.0 (d) kn /m) lp = m A2 = 135 kn/m Anchor 1 (65.2 (d) kn/m) lp = m 0) / Max. udbøjning: 1 mm Sand (k = 1,0E-4 m/s).50) / Sand (k = 1,0E-4 m/s) 15.0 Water pres. pw [kn/m²] eph/eah [kn/m²] d w [mm] EI = 8.898E+4 kn m²/m (q+g),k Anchor 2 (30 8.5(d ) kn/m) lp = m Water pres. pw [kn/m²] eph/eah [kn/m²] d w [mm] EI = 8.898E+4 kn m²/m (q+g),k Anchor 2 (134.9(d ) kn/m) lp = m L tot = 10,0 m M max = 93 knm/m L tot = 9,5 m M max = 41 knm/m Geo Kompagniet 15

16 Er sikkerheden tilstrækkelig? Forslag til beregningstilfælde: lde: 1. Beregning iht. Dimensioneringsmetode 3 med aflastet vandtryk 2. Evt. beregning af Ulykkestilfælde lde med hydrostatisk vandtryk med partialkoefficienter γ F =γ E =1,0 og γ M 1,0 vælges. v SLUT - Del 2 Geo Kompagniet 16

17 Opfyldelse af EC7-1:2007 Lodret brud af støttev ttevægge (9.7.5): - lodret spidsbæreevne - lodrette deformationer Brud ved udtrækning af ankre (9.7.7): Hydraulisk brud (10.2, 10.3): - brud ved løftning l (UPL) - brud ved hævning h grundbrud (HYD) Beregning af anvendelsesgrænsetilstande nsetilstande (9.8) SLUT Geo Kompagniet 17