GeoSuite brukermøte, NGI 13. oktober 2011 Geosuite Peler Pelegruppeberegninger for bruer. Vegard Woldsengen, Geovita AS
Om programmet Programmet benyttes til å analysere interaksjonen mellom lineære superstrukturer og dens ikke lineære pele fundament for statiske lasttilfeller. Typiske bruksområder: Pelegrupper for brufundamenter og landkar Pelegrupper for støttemurer Pelegrupper for kulverter Analyse av enkeltpeler
Geosuite Peler SPLICE pakken SPLICE regnemotor: løser kombinerte struktur/pel/jord systemer GENSOD: genererer jord data for regnemotoren Splice PILGEN: genererer pele data for regnemotoren Splice Group PSI Materialmodell: NTNU Materialmodell: API
SPLICE betsår av tre programmer (GENSOD, PILGEN og SPLICE) som leser fra hver sin inputfil i en form for fast format. GENSOD leser inndata vedrørende jordparametre, laginndeling, terreng og geometri. Programmet generer arbeidskurver, spennings / forskyvnings relasjoner både for lateral spenning / lateral forskyvning (p-y kurver), skjærspenning langs pelen / vertikal relativ forskyvning (tz kurver) og spiss motstand / vertikal forskyvning (q-z kurver). Resultatfilen fra GENSOD brukes av SPLICE i analyse av pelegruppen. PILGEN leser data om pelens geometri og stivhet som skal brukes i analysen av pelegruppen i SPLICE. SPLICE leser data fra egen innfil (laster) og fra resultatfilene GENSOD og PILGEN. Resultatene av pelegruppeanalysen blir lagret på resultat fila.
Kort om jordmodellene NTNU: Udrenerte og drenerte modeller basert på a og Φ Kapasiteter beregnes av programmet Referanse: Group PSI brukermanual API: Udrenerte modeller basert på udrenert skjærstyrke Drenerte modeller basert på Φ Lateral kapasiteter beregnes av programmet Aksial kapasiteter er inn data og beregnes av bruker Referanse: SPLICE brukermanual og API-RP2A
NTNU drenert modell: phi, friksjonsvinkel a, attraksjon r c, pel/jord ruhet K i, hviletrykkskoeffisient g i, initiellskjær modul Pe (v), mobiliserings eksponent m 0, modultall f 0, mobiliseringsgrad i ødometer n, spennings eksponent
NTNU udrenert modell: S u, udrenert skjærstyrke phi, friksjonsvinkel a, attraksjon r c, pel/jord ruhet K i, hviletrykkskoeffisient g i, initiellskjær modul k f, skjær mobiliserings faktor D, dilatans b, spenningsforhold ved brudd Beta, skjær mobiliserings eksponent k d, dilatansfaktor for overkonsolidert leire tipdis, deformasjons faktor
NTNU modellen har følgende standardparametre:
API: S u, udrenert skjærstyrke phi, friksjonsvinkel eps50, tøyning ved 50% mobilisering i treaksialforsøk J e, dimensjonsløs empirisk konstant basert på feltforsøk f comp, side friksjon f tens, side friksjon t res /t max, ref. API-RP2A t zres, ref. API-RP2A q tip, bæreevne ved spiss z tip /D, forholdstall mellom deformasjon ved max bæreevne (ved spiss) og pele diameter
Praktisk eksempel RV 108 ny Kråkerøyforbindelse, Klaffebruover Vesterelva Utstøpte stålrørspeler til fjell. Grunnforhold: Dybde 0-6 m: Siltig leire Dybde 6 m->: Leire Leiren er lite til middels sensitiv (ikke kvikk) og middels fast. Vanninnhold er på30-50 %, økende med dybden.
Jordparametre:
Initiell skjær modul, g i Drenert: Udrenert:
Peler og geometri:
Pelespiss Pelespiss modelleres som fri, med stive fjærer i xyz retning. Pelespiss er dermed fri til å rotere, men med fastholdning i xyz retning. Andre alternativer for modellering av pelespiss: Fixed, fast innspent Infinitely, axial stiffness, pelespiss er uendelig lang under spesifisert nivå Infinitely, secant value, pelespiss er uendelig lang under spesifisert nivå
Laster: Det er en fordel å kunne forstå hva som skjer over fundamentene også.
Geosuite: Modellere enkeltpel med påførte laster Angi dybde til maks moment Ikke samsvar: Ny runde Struktur/global analyse: Pelene er innspent ved maks moment Samsvar: OK Laster Geosuite: Pelegruppeberegning Output Sammenligne resultater, stemmer opprinnelig input til globalanalysen med pelegruppeberegningen?
Geosuite: Modellere pelegruppe med påført horisontal- og vertikallast og moment Etablere stivhetsmatrise Struktur/global analyse: Stivhetsmatrisen benyttes i overgangen mellom fundament og topp pel Ikke samsvar: Ny runde Samsvar: OK Laster Geosuite: Ny pelegruppeberegning med oppdaterte laster Output Sammenligne deformasjoner mellom pelegruppeberegningene og globalanalysen
Eksempel på stivhetsmatrise:
Husk å sjekke akser og fortegn. Geosuite peler benytter høyrehånds system. Eksempel fra beregningsprogram som benytter venstrehånds system.
Kapasitetskontroller: Resultater fra beregningene benyttet for å kontrollere tverrsnittenes kapasitet mot moment og aksialkraft. I tillegg kan det være nødvendig å kontrollere for skjærkraft. I kapasitetskontrollene benyttes det reduksjonsfaktor, fa. Det kan være aktuelt å gjøre en sensitivitetsanalyse. En slik analyse innebærer at vi reduserer / øker styrke- og deformasjonsparametre med for eksempel 20% for å kunne gjøre en vurdering av hvordan dette vil innvirke på pelegruppeberegningene.
Eksempel på MN-diagram for Ø800mm pel (stålrøret er ikke inkludert):
Erfaringer fra Klaffebrua i Fredrikstad: Problemer med å kjøre analyse på grunn av store stivhetsforskjeller i pelene. Eksempel fra Klaffebrua hvor vi benyttet HP peler omstøpt av Ø813 rør i toppen (øverste 10 m). Det er ikke mulig å legge inn profiler, kun sirkulære tverrsnitt. Det er ikke mulig å generere rapporter med resultater fra beregningene. Det kan benyttes fjærer i x-y-z retning langs hele pelens lengde. Dette er en fordel hvis du har en rad med peler som spenner i en retning, og som er fast innspenning i peletopp. Med mindre du setter på en momentstiv fjær i peleradens tverretning regnes den som fri i peletopp.
Fjær i peletopp, betinger at fundamentet er innspent i peletopp:
Erfaringer fra andre prosjekter Lange slanke peler skaper ofte numeriske problemer. Det er vanskelig å tolke feilmeldingene. Det kan kun benyttes sirkulære peler. For HP-peler og betongpeler må det tilnærminger til sirkulært tverrsnitt. Det kan oppstå problemer ved bytte av programversjoner.