sekantpælevægge - dimensionering · ref: ciria c580 ”embedded retaining wal ls – guidance for...

03-03-2011 Geo Kompagniet 1

Sekantpælevægge- dimensionering

Søren GundorphGeo Kompagniet


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


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.


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.


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.


Vægstivheder EI

H ~300 300 520 1200 (mm)(AZ12)

”EI” 1 1,2 4 48 (-)


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)


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).


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.


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.


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


Deformation ~ aktivt jordtryk: EC7-1. Tabel C.1

va/h


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


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??


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.


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.


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.”


SLUT

- tak for opmærksomheden


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?)


Afgrænsning: Opdeling i 2 vægtyperVæg bærer kun lodret last fra egenvægt og tangentialkræfter

Væg bærer lodret last fra mere endegenvægt og tangentialkræfter


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)


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

sekantpælevægge - dimensionering · ref: ciria c580 ”embedded retaining wal ls – guidance for...

Documents