1

Generell spont S120

Användingsområde Programmet behandlar oförankrade och på flera nivåer förankrade spont-konstruktioner med godtyckliga laster i godtyckligt skiktad jord. Olika markvärden kan anges framför och bakom sponten. Partialkoefficienter enligt BKR 04 och jordtryckskoefficienter enligt Bronorm 04 kan användas vid beräkningen. Det finns även möjlighet att utföra beräkningen enl. Eurocode. I kohesionsskikt under schaktbotten kan beräkningen utföras med nettojordtryck (Sponthandboken, kap. 2.6.2) .

Schaktbotten och vattennivåer kan placeras valfritt i markprofilen. Programmet hämtar automatiskt rätt värden för jordens egentyngd. Genom att enkelt kunna flytta schaktbotten kan urschaktningsetapper lätt beräknas utan att övrig indata berörs, som t.ex. markskikten.

Huvudmeny All indataregistrering sker från huvudmenyn. Varje anropad indatarutin avslutas med tillbakagång till huvudmenyn. Alla indatavärden kontrolleras, där så är möjligt, innan rutinen tar emot värdena.

Nedan följer en genomgång av samtliga indatamenyer i programmet. För att underlätta för användaren, har vi valt att samtidigt med indatabeskrivningen ange erforderliga ingångsvärden till efterföljande beräkningsexempel.

2

Nedan beskrivs undermenyerna i huvudmenyn.

3

Arkiv Visa Indata

Beräkning Hjälp

Systemdata Vid val av Systemdata erhålls följande dialog.

I indatafälten anges förinställda värden vid öppnandet av ett nytt projekt..

4

Partialkoefficienter

γ n Säkerhetsklass. För vidare information se sponthandboken, kap. 2.4.3. Följande klasser finns

1. Mindre allvarlig. Part.koeff. = 1.0 . 2. Allvarlig. = 1.1 . 3. Mycket allvarlig. = 1.2 .

γ m Materialkoefficient registreras för friktions- och kohesionsmaterial.

Det dimensionerande värdet på ett material beräknas enligt partialkoefficientmetoden med

fdfkn m

= ⋅ ⋅η γ γ . ϕϕ

γ γ ϕ

atand

k

n m=

⋅tan

ττ

γ γ ϕfud

fuk

n m=

⋅

Beaktande av dragspänningar Dragspänningar på aktivsidan vid kohesionsjord beaktas enligt följande förfarande: Först beräknas aktiva jordtrycket på grund av jordens egenvikt. Detta jordtrycket redovisas separat. Vid kohesion kan negativa spänningar förekomma. Därefter adderas inverkan av alla terränglaster til det aktiva jordtrycket. Förekommer fortfarande negativa spänningar ersätts dessa med 0.0. Resultatet av denna addition redovisas som summa aktivt jordtryck.Slutligen adderas ett eventuellt vattenövertryck och som resultat fås det totala aktiva trycket, som också redovosas separat.

Omströmmad spontfot Om markerad anges här beräknad nivå för spontfot. Om skillnaden mellan beräknad och antagen nivå är för stor måste man räkna om, ange då beräknad nivå.

Jordtrycksomlagring Det aktiva jordtrycket av egentyngd och ytlaster med oändlig utbredning bakåt kan omlagras enligt figurerna nedan. Jordtrycksomlagringen sker till och med skacktbotten.

Fönstret till höger ger de omlagringsalternativ som finns för EAB resp EAU. För sponter med flera förankringar skall jordtrycket normalt omfördelas. Teorin för omfördelning av aktivtrycket är hämtad från nedanstående publikationer:

EAB = Erläuterung Arbeitsgemeinschaft Baugruben

EAU= Erläuterung Arbeitsgemeinschaft Ufereinfassungen

5

En jämnt utbredd last , dvs. rektangulär last, längs hela sponten.

Ingen indata för detta alternativ.

Rektangulär

Triangelns höjd kan sättas till 0. Indata för förhållandet e-min/e-max ger trapetsens form. Förhållandet = 0 skapar ett triangelformat jordtryck.

eho

ehu

Triangel / Trapets

T1

T2

σ i

Höjden för den övre rektangeln kan sättas till 0. Förhållandet eho/ehu=1 ger ett rektangulärt jord-tryck. Förhållandet = 0 tar bort den övre rektangeln.

Nettojordtryck Här anges de parametrar, som behövs för att göra en beräkning enligt nettojordtryckmetoden för kohesionsskikt under schaktbotten. Se

sponthandboken.

Finns värden registrerade görs beräkningen enligt nettojordtrycksmetoden. Skall beräkning göras enligt klassisk jordtrycksteori sätts dessa parametrar till 0 (noll).

eho

ehu

Triangel / Rektangel/ Trapets

6

Glidytevinkel Det finns två alternativ för glidytans beräkning.

1. Den noggrannare beräkningsformeln. Denna måste utnyttjas så fort väggfriktion eller råhet används i beräkningen.

2. Den förenklade formeln får endast unyttjas vid glatt vägg, dvs. när δ = 0 . I detta fall utbildas en brottzon av Rankintyp med plana glidytor som skär väggen under vinkeln 45 2°+φ / .

Jordtrycksval Välj om jordtrycken av markens egentyngd på aktivsidan skall beräknas som

Nivå schaktbotten / vatten De förinställda värdena på vattenytorna är valda så att de inte skall påverka beräkningen.

Vattennivåer

Anges för aktiv och passiv sida. Är det nivåskillnad mellan vattenytorna beräknas automatiskt ett vattenövertryck (dvs. skillnaden i vattennivå mellan aktiv- och passivsidan) åt ena eller andra hållet.

I jordprofilen skapas vid beräkningen ett markskikt vid vattenytan. Över ytan används tunghetenγ (gamma) och under ytan ′γ (gamma’).

Schaktbottens läge

Läget läggs in oberoende av markskikt och vattennivåer. Schaktbottens läge kan alltså korrigeras utan, att man behöver ändra i övrig indata.

7

Spontlutning

En positiv vinkel innebär att sponten roterar medurs kring sponthuvudet. Aktiva jordtrycksandelen växer med ökande vinkel och belastninsnoll-punkten flyttas nedåt.

Finns en marklutning får inte denna vara större än markens inre friktions-vinkel. Där släntens egentyngd avvi-ker från övre markskiktet används bruten slänt.

Pph

PpvPp

Pav

Pah

Pa

Pa+ -

+

-

+

-

+

-p

p

Tecknen för spont- och marklutningarnas riktningar framgår av ovanstående figur.

OBS! Vid lutande markyta förutsätts att materialet i slänten är lika med materialet i översta markskiktet. Om detta inte är fallet använd ett tunt fiktivt översta markskikt med släntmaterialets egenskaper eller använd Brutna slänter nedan.

Steglängd vid sökning av spontfot och utskrift av snittkrafter Ange en lämplig stegläng. Har ingen betydelse för beräkningens noggranhet. Steglängen vid utskrift anpassas till spontlängden. Oavsett val af steglängd beräknas max och min Moment korrekt.

Börja beräkning i markskikt nr.

Här kan man ange från och med vilket skikt beräkningen av aktivtrycket skall börja. Detta gäller endast jordtrycket på grund av markens egentyngd. Jordtryck från utbredda laster samt linje- och strimlelaster beräknas som om bortvalda skikt finns kvar.

Anges 0 (noll) i denna position beräknar inte programmet något jordtryck av marken själv eller av vertikala laster. Istället väntar sig programmet att jordtrycket skall anges som horisontella tilläggslaster. Du kan också använda jordtrycksomlagringen nedan. I detta fall skall jordtrycken beräknas på vanligt sätt, dvs. använd inte 0 (noll) i detta indatafält. Vid beräkning av sponter med flera förankringar måste något av dessa två alternativ väljas.

Avskärmning Avskärmningens inflytande utförs enligt metod i ‘Spundwand Handbuch’. Först beräknas totaljordtrycket, därefter jord-tryckets storlek på avskärm-ningens nivå.

I figuren till höger visas det jordtryck (Δ g ) som skall dras från totaltrycket p.g.a. avskärm-ningen.

g = γ ∗ h

Δg = - γ ∗ Δh

ϕ

ζa

Δh

b

Profildata Välj i menyn om data skall hämtas från databas (standardprofiler) eller registreras manuellt.

8

Standardprofiler Till programmet finns en enkel databas för sponter.

Egen profildata Som förinställda värden finns nedanstående värden eller de värden som gällde för en tidigare vald standardprofil. Ändra till aktuella värden.

9

Markskikt

I tabellens vänstra del beskrivs aktivsidan och i den högra passivsidan. Det är alltså möjligt att ha olika jordlager på aktiv och passiv sidan. I tabellen anges värden för markens tunghet både över och under vattenytan för varje skikt. På detta sätt är görs grundvattenytorna oavhängiga av skiktgränser. Används väggfriktion är denna positiv på aktiv sidan och negativ på passiv sidan. önskar man resultatutskrift av jordtrycket på en viss nivå, anger man ett fiktivt markskikt på den aktuella nivåen.

Markskikt

Med antal markskikt avses antal parallella skikt verkliga eller teoretiska. Maximalt 20 markskikt kan anges. En eventuell bruten slänt definieras separat.

Nivå

Nivå avser överkant skiktgräns och denna kan t.ex. referera till verkliga värden från havsnivån. Enhet: meter (m).

Jordens tunghet

γ (gamma) över registrerad vattenyta och ′γ (gamma’) under densamma. Regisreras på båda sidor om sponten. Enhet: kN/m3. Programmet väljer automatiskt markskiktets tunghet beroende på vattenytans nivå, som registrerats under Vattenyta /Schaktbotten .

Friktionsvinkel

Vid friktionsmaterial skall en friktionsvinkel (enhet: grader) registreras på passiv (Phip) respektive aktiv (Phia) sidan.

OBS!!! Då belastningar på marken förekommer måste friktionsvinkeln på aktivsidan vara skild från noll.

Väggfriktion

Anges ingen väggfriktion, dvs. δ = 0 , anses väggen ha helt glatt yta och det bildas en brottzon av Rankintyp med plana glidytor som skär väggen under vinkeln 45 2°+φ / . Har väggen en rå (skrovlig) yta, dvs. väggfriktion, innehåller brottzonen närmast väggen krökta glidytor, mot markytan övergående i plana.

10

För friktionsjord eller blandad jord skall väggfriktionen anges positiv på aktivsidan (Dela) och negativ på passivsidan (Delp). Vid överföring till andra sidan ändras tecknet automatiskt.

Kohesion

Den odränerade skjuvhållfastheten τ fu uc ( ) hos jorden på passiv (Cp) respektive aktiv (Ca) sidan. Enhet: kPa.

Beteckning

Varje markskikt kan beskrivas med en kort infotext. Max. 8 st. tecken. Ingår sedan vid den grafiska redovisningen.

11

Brutna slänter

I denna rutin registreras en slänt bakom sponten. Friktionsvinkel för slänten måste anges om det finns linje- eller strimlelaster på slänten.

Max. 5 brutna slänter. Normalt skall släntvinkeln vara mindre än friktionsvinkeln, men sätts den större gör programmet automatiskt om slänttyngden till en utbredd last.

12

Förankringar Programmet tillåter max. 8 förankringar. Erforderlig förankringslängd för upplagstyp 1 och 2 kan bestämmas i rutinen Djup glidyta

NB! Vid beräkning av spont med flera förankringar bör det aktiva jordtrycket omlagras!!

Nivå

Ange nivån för upplagets placering.

Upplagstyp

1. Fjäder . Har speciellt stor inverkan vid flerbandssponter. Genom att använda fjädrar för upplagen fås en jämnare fördelning av stagkrafterna samt en mer korrekt deformation.

Styvheten på fjädrarna kan beräknas med SE AL c

=⋅⋅

A Stagets/stämpens tvärsnittsarea. E Stagets/stämpens elasticitetsmodul. L Stagets/stämpens längd. c Avståndet mellan stagen/stämpen.

Se kontrollberäkning 4 från Sponthandboken. I alternativ b och c kan Du jämföra hur fjädrarna påverkar beräkningsresultatet.

2. Fast upplag. För detta upplag kan även anges en förskjutning i mm.

3. Fast stöd vid eller under schaktbotten, ej över. Kan vara upplag p.g.a. grovbetong på schaktbotten, bergdubb etc. Kan ej användas med djup glidyta. Får endast förekomma en gang som sista förankring.

Upplagsvinkel

Kan anges för upplagstyp 1 och 2. Staglutningen är positiv nedåt, dvs. medurs. Enhet: Grad.

Fjäder/förskjutning

13

Upplagstyp 1 - Här anges en fjäderkonstant (Enhet: kN/m). Kan beräknas enligt ovan. Fjäderkonstanten får inte vara noll.

Upplagstyp 2 - Här anges en eventuell given förskjutning (stödsänkning) i mm.

14

Laster Du kommer först till en mellanmeny där olika lasttyper kan väljas. Se nedanstående skärmbild för vilka belastningsalternativ, som finns tillgängliga. Nedan går vi igenom belastningsalternativen i detalj. Figurer som visar jordtrycken för de olika lasterna återges på sid. 32 - 33 .

Ytlaster I nedanstående tabell registreras ytlasterna. En jämnt utbredd last anses ha oändlig horisontell utbredning från sponten. Lasten multipliceras med Kagh för att ge ett horisontellt jordtryck

Lasttyp 1 är permanenta laster och typ 2 nyttolaster. I denna programversion behandlas permanenta laster och nyttolaster lika. Partialkoefficient anges vid karakteristiska laster.

En ytlast kan angripa på valfri nivå. T.ex.kan en ytlast vara en bottenplatta. Man måste alltså ange nivån där lasten angriper.

15

Linje- och Strimlelaster Först bestäms om spontens väggfriktion skall utnyttjas vid beräkning av jordtryckskoefficienten. Lasttyp 1 är permanente laster och typ 2 nyttolaster. I denna programversion behandlas permanenta laster och nyttolaster lika

Linje- och strimlelaster tillåts angripa var som helst i och på marken på aktivsidan. Lasterna multipliceras med Kaph . Avståndet från spont till

strimlelast = a och strimlelastens utbredning = c. Programmet känner själv av vilken lastbild som skall användas, t.ex. om det er en linjelast , där utbredningen c är = 0.0 m eller om strimlelasten är smal eller bred. Lastbild nr. 1 viser inverkning av en linjelast. Lastbild nr. 2 viser inverkning av en strimlelast, där (a+c)*tan(phi) <= a*tan(theta). Om a*tan(phi) < a*tan(theta) < (a+c)*tan(phi) < (a+c)*tan(theta) består lastbilden av en triangel + en rektangel + en triangel. Lastbild nr. 3 viser inverkning av en strimlelast där a = 0. En eventuell horisontell komponent (qh) adderas direkt till det aktiva jordtrycket utan multiplikation med Kaph . I nedanstående förenklade figurer

(lastbilderna) markerar de mörka områdena jordtrycket.. q

Lastbild 2

P

Lastbild 1

q

Lastbild 3

16

Laster på sponten Det är möjligt att placera ett antal linjelaster på själva sponten. Dessa laster påverkar inte jordtrycksberäkningen utan påföras först sponten omedelbart före den statiska beräkningen av sponten.

Lasttyp 1 är permanente laster och typ 2 nyttolaster. I denna programversion behandlas permanenta laster och nyttolaster lika. 10 spontlaster kan registreras och dessa kan ha godtycklig placering längs sponten. Positiva riktningar är för Qv nedåt, Qh åt vänster, Moment medurs.

I den grafiska kontrollen redovisas spontlasterna med sina angreppsriktningar.

OBS! Spontlaster påverkar inte totalstabiliteten.

Tilläggslaster Vattenövertryck och horisontella tilläggslaster adderas direkt till jordtrycket, utan multiplikation med jordtrycksparametrarna. Däremot multipliceras vertikala tilläggslaster med Kagh resp. K pgh .

Gemensamt för alla tilläggslaster är att registreringar endast kan göras i markens skiktgränser. Önskas registreringar vid speciella nivåer måste fiktiva markskikt skapas i rutinen Markskikt .

17

Vattenövertryck

I stället för att ange GNY på aktiv och passiv sida och låta programmet beräkna differenstrycket, kan man välja att ange detta som ett polygontåg. Se nedanstående tabell.

Det angivna vattenövertrycket adderas till det aktiva jordtrycket, utan multiplikation med jord-trycksparametrarna. Registreringar skall göras i över- respektive underkant markskikt.

OBS! Vattenövertrycket beräknas automatiskt, när du angivit olika vattennivåer under Vattenyta / Schaktbotten . Vill man av någon anledning korrigera det automatiska övertrycket, kan detta göras här. Värdena i denna tabell adderas direkt till det aktiva jordtrycket

Horisontella tilläggslaster

Horisontella tilläggslaster adderas direkt till det aktiva jordtrycket utan multiplikation med jordtrycksparametrarna. Lasttyp 1 är permanente laster och typ 2 nyttolaster.

Registreringar skall göras i över- respektive underkant markskikt.

18

När Du väljer Beräkning/Utskrifter i huvudmenyn fås en ny meny med olika beräkningsalternativ.

I denna meny väljer Du beräkning t.ex.: • Utför en separat jordtrycksberäkning, som kan utnyttjas även för andra tillämpningar än spontberäkningen. • Utför själva spontberäkningen. Spontberäkningen måste genomföras före rutinerna ’Vertikal jämvikt’, ’Dimensionering av spont’ och ’Djup

glidyta’

Totalstabilitet

Totalstabiliteten kan användas oberoende av spontberäkningen, Programmet varnar för om farligaste glidyta för ett sökområde skär sponten om man först har genomfört en spontberäkning. Genom att ge en fixpunkt under spontfoten behöver inte detta ske.

Flera förankringar

Skall en spont med flera förankringar beräknas kan jordtrycken omlagras direkt av programmet enlig vald belastningsmodell.

Existerande spont

Vid kontroll av existerande spont beräknas denna som vanligt. Vid oförankrad spont skall nedslagningsdjupet vara minst beräknat. Vid en förankring skall nedslagningsdjupet ligga i intervallet från fritt upplagt till fast inspänt.

I nedanstående kapitel går vi igenom resultatpresentationen. Resultatet redovisas på skärmen under beräkningsgången. Om Du håller på med en optimering av sponten och utför många jämförande beräkningar, behövs inte utskrifter för varje beräkning. Denna behövs endast när Du är nöjd med resultatet.

Jordtryck / spontberäkning Den första delen med jordtrycksberäkningen är samma för den separata jordtrycks- och spontberäkningen.

Jordtryckskoefficienter Beräknade jordtryckskoefficienter kan vid behov korrigeras. Skall korrigerade koefficienter behållas måste det markeras.Därefter visas en tabell med jordtryckskoefficienter på både passiv- och aktivsidan i samtliga skikt. Den vänstra sidan av tabellen visar nya beräknade jordtryckskoefficienter. I den högra delen kan dessa korrigeras och här redovisas också eventuellt ändrade och sparade jordtryckskoefficienter.

Jordtrycksordinator

De jordtrycksordinator som redovisas i nedanstående tabell härrör endast från själva marken samt tilläggslasterna. I de horisontella tilläggslasterna ingår eventuellt vattenövertryck, som skapas automatiskt av programmet. Alla nivåer, där någon diskontinuitet förekommer, skrivs ut.

19

20

Nedslagningsdjup och inspänningsgrader I tabellen nedan redovisas olika nivåer för spontfoten med tillhörande inspänningsgrader i marken (0 % - fritt upplagd, 100 % - fast inspänd). Nivåer för maximala moment och maximal ankarkraft redovisas också.

Med ökande inspänningsgrad i marken fås längre spont och lägre påkänningar i spont och även lägre förankringskraft. Du har här en möjlighet att ekonomiskt optimera sponten. Lönar det sig att ha en längre spont med lägre ankarkrafter? Kan i detta fall stag, mellanrum mellan stag, hammarband etc. göra konstruktionen billigare? Pröva Dig fram.

21

Snittkrafter (för valt nedslagningsdjup)

På skärmbilden nedan redovisas spontens utböjning och snittkrafter. Även stagkrafter anges. Bilden är sammansatt av flera redovisningssidor.

Kontroll av vertikal jämvikt och erforderligt nedslagningsdjup

I denna bild redovisas de krafter som påverkar den vertikala stabiliteten. Krafter från den tidigare beräkningen fås endast om väggfriktion utnyttjats för att få kortare spont. I exemplet nedan betraktas sponten som glatt, dvs. ingen väggfriktion. Vertikalkomponenterna blir i detta fall 0 (noll).

Vertikala spontlaster kommer från indatan och Egentyngd spont beräknas automatiskt av programmet.

Tilläggslaster

22

Här kan man komplettera med vertikala tilläggslaster som programmet inte tagit hänsyn till tidigare, t.ex. ev. spetsmotstånd (neg. tecken).

Programmet beräknar den vertikala totalkraften. Positiv vid nedåtriktad kraft, negativ vid uppåtriktad. Om vertikal jämvikt inte uppnås kan följande åtgärder göras

1. Minska väggfriktionsvinkeln i rutinen Markskikt. Detta kommer att leda till något längre spont.

2. I uträkningen ovan tas inte hänsyn till den väggfriktion som utbildas för den spontförlängning som beräknas nedan. Skall denna möjlighet utnyttjas måste den beräknas manuellt. Komplettera därefter vertikala tilläggslaster.

23

Dimensionering (spont) Denna rutin ger en snabbkontroll av de spänningar sponten utsätts för.

fNAN

WM ⋅++=σ

Djup glidyta De första indatakolumnerna ger uppgifter om redan registrerad indata under rutinen Förankringar.

Registrera därefter eventuella laster framför (Qa)/bakom (Qb) ankarplattan.

Ange den säkerhetsfaktor (Sf) som skall gälla för dimensionerande kraft i ankar-staget. Detta ligger till grund för själva beräkningen av djup glidyta, dvs. hur långt bort behöver den fiktiva förankringsväggen placeras.

24

Registrera nivån för underkant ankarplatta ( Xuk ) och anta ett avstånd ( Lp ) från sponten till en fiktiv förakringsvägg. Detta avstånd skall inte

väljas för kort. Ger beräkningen samma avstånd som man antagit kan beräkningen göras om med kortare antagen längd.

Programmet räknar ut vilken längd som behövs för att klara den djupa glidytan. Har man ett bestämt läge för ankarplattan anges detta. Är detta avstånd större än det beräknade min. avståndet redovisas det bestämda läget med tillhörande säkerhetsfaktor.

Tvärkraftens nollpunkt fås från den tidigare beräkningen liksom krafterna på sponten.

Därefter redovisas de beräknade värdena. Erforderlig staglängd (x_l) redovisas med tillhörande säkerhetskoefficient (Sb). Övriga resultatfält enligt skärmbild.

Vid beräkningen behålls hela tiden nivån för underkant ankarplatta och programmet korrigerar istället staglutningen.

OBS! Beräkningen görs för en fiktiv förankringsvägg. Förankringsväggen kan motsvara både ankarplatta eller ankarpåle. I figuren ovan visas hur långt bakom den fiktiva förankringsväggen ankarplattorna måste placeras.

I kontrollberäkning Hoesch 6_12 visas en beräkning för både ankarplatta och ankarpåle. Ankarpålen skall vara ungefär dubbelt så lång som avståndet (x_l) anger. Hänsyn skall även tas till förankringslutningen.

Den angivna säkerhetskoefficienten har använts vid beräkning av jordtrycket. Den extra säkerhetsfaktor på 1.25 som används i BYGG 3:326, är inte medräknad vid beräkning av möjlig stagkraft.

Programmet kontrollerar inte upptryck av ankarplattan och ej heller om ankarplattans passiva brottzon går fri från spontens aktiva brottzon.

Jordtrycket för ankarplattan tar ej hänsyn till slänter, tilläggslaster, linje- eller strimlelaster samt beräknas alltid från skikt ett. Det finns möjlighet att ge in en jämnt utbredd överlast bakom ankarplattan.

Totalstabilitet Slutligen kan man genomföra en kontroll av totalstabiliteten med cirkulärcylindriska glidytor. Ange ett sökom-råde för rotationscentrum (nedre vänstra hörnet till övre högra) samt steglängden mellan beräkningspunkterna. Därefter anges en punkt (fixpunkt) som alla glidytor skall gå igenom. Programmet ger spontfoten som förslag, men denna kan givetvis ändras. Ibland kan den farligaste glidytan ligga lägre än spontfoten.

Väljs fixpunkt och sökområde för rotationscentrum, så att den farligaste glidytan hamnar genom sponten. Varnar programmet för detta.

Tiden för beräkningen är beroende av sökområdets storlek och steglängden mellan beräkningspunkterna. Resultatet för den farligaste glidytan anges i nedre delen av fönstret. Kontrollera att inte rotationscentrum ligger i sökområdets rand. I detta fall flyttas sökområdet och beräkningen görs om. Den farligaste glidytan finns med på den grafiska presentationen.

a45 °

Glidyta

Fiktiv förank-ringsvägg

25

26

Utskrift Man har möjlighet att välja vilka delar som skall ingå i resultatutskriften. Menyn nedan visar de alternativ som finns. Markera alla önskade val.

Grafiken kan sedan kopieras in i utskriftsdokumentet. Varje utskrift kan kompletteras med en kort kommentar, t.ex. vid jämförande beräkningar.

27

Jordtrycksberäkning

Jordtrycksberäkningen kan redovisas separat.

Spontberäkning

Oförankrad spont

För oförankrade sponter beräknas kortast möjliga inspänning i marken samt tillhörande tvärsnittskrafter. I redovisningen ingår deformationer, moment och tvärkrafter i tabellform. Alla extremvärden redovisas!. Alla beräknade värden redovisas också i grafiken.

Därefter kommer Du till kontroll av vertikal jämvikt. Denna kontroll är viktig om man använder väggfriktion.

Förankrad spont

Även för förankrade sponter görs först en jordtrycksberäkning med korrigeringsmöjligheter enligt ovan.

För spontkonstruktioner med förankring erbjuder programmet en optimering av spontlängden.

Vid beräkningen redovisar programmet nödvändigt nedslagningsdjup för sponten vid olika inspänningsförhållanden i marken. Här ges användaren möjlighet att välja en inspänningsgrad mellan 0 och 100 %. Valet påverkar påkänningen i sponten samt ankarkraften. I snittkraftstabellen anges maximala fält- och stödmoment tillsammans med aktuella deformationer samt förankringskraft.

Kontroller

Vertikal jämvikt

Denna kontroll ingår i själva spontberäkningen och måste alltid utföras när väggfriktionen används.

Säkerhet mot djup glidyta

För sponter med endast en förankring kan, om så önskas, säkerheten mot brott i djup glidyta beräknas. Med djup glidyta avses här en yta som går från underkant förankringsplatta genom läget för tvärkraftnoll i sponten. Programmet dimensionerar förankringen och räknar ut hur långt bak ankarplattan eller ankarpålen måste ligga för att erhålla tillräckligt motstånd i glidytan.

Totalstabilitet

Programmet kontrollerar konstruktionens totalstabilitet med cirkulärcylindriska glidytor med lamellförfarande enligt Bishop. Rutinen kan användas för såväl manuell som automatisk sökning efter den sannolikt farligaste glidytan. Ange en fixpunkt, som glidytan alltid skall gå genom. Programmet sätter automatiskt underkant spont, men detta värde kan ändras till valfri punkt. Programmet varnar för om farligaste glidyta skär sponten.

28

Förutsättningar

Följande förutsättningar gäller för programmet:

• Max 50 8 10 10 5 1

markskikt. förankringar. linjelaster på spont. linje- och strimlelaster på marken. brutna slänter. avskärmning.

• Jordtrycket beräknas enligt klassisk jordtrycksteori med plana glidytor (Coulomb). Vid ren kohesionsjord under schaktbotten kan programmet också räkna med nettojordtryck enl. Sponthandboken (kap. 2.6.2) .

• En eventuell marklutning har endast inverkan på jordtrycks-koefficienterna och ger alltså inget extra vertikaltryck. Detta innebär att vid skiktad mark med stor skillnad i tunghet, kan man få för små värden på jordtrycket. Detta kan t.ex. kompenseras med en överlast.

• Minst två markskikt måste registreras, varav ett måste finnas under schaktbotten. Programmet antar en lägsta beräkningsnivå utifrån registrerade markskikt. Ger beräkningen lägre spontfot än den antagna nedre jordtrycksgränsen fås varning från programmet. Ge skiktgränser på lägre nivå.

• Följande randvillkor accepteras för sponten:

Fast inspänd vid oförankrade sponter. Fritt upplagd vid sponter med en förankring. Fri ände vid sponter med flera förankringar.

• Friktionsvinkel i markskikt eller slänt erfordras vid beräkning av eventuella linje- och strimlelaster.

29

Beräkningsförfarande

Beteckningar och Jordtryckskoeff. Jordtryckskoefficienterna och glidytans vinkel beräknas enligt formlerna nedan1. För beräkning av Kch och ϕ finns flera valmöjligheter, som redovisas på indata-bilden under Systemdata.

Jordtryckskoefficienter:

Kagh Aktivt jordtryck av egentyngd och utbredd överlast. Kpgh Passivt jordtryck av egentyngd och utbredd överlast. Kaph Aktivt jordtryck av linje- och strimlelaster. Kach Aktivt jordtryck av kohesion. Kpch Passivt jordtryck av kohesion.

Övriga beteckningar:

Se även vidstående figur.

ϑ Glidytans vinkel. (grader) γ Tunghet. (kN/m3) ϕ Friktionsvinkel. (grader) δ Väggfriktion. (grader) cu Kohesion. (kPa) α Spontens lutning. (grader) β Markens lutning. (grader) r Råhet. -

Nedanstående formler beräknar jordtryckskoefficienterna för egentyngd och jämnt utbredd last enligt ‘Müller-Breslau’.

Aktivt jordtryck :

Kagh

a

a

=+

⋅ +⋅ −

− ⋅ +

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

cos

cos sin( + ) sin(cos cos

2

2

2

1

( )

)( ) ( )

ϕ α

α ϕ δ ϕ βα δ α β

Jordtryckskoefficienter för punkt- och strimlelaster på aktivsidan :

Kapha

a aa=

−− −

⋅sin

coscos ( )

( )ϑ ϕ

ϑ ϕ δδ

Passivt jordtryck :

Kagh

p

p

=−

⋅ −− ⋅ +

− ⋅ +

⎛

⎝⎜⎜

⎞

⎠⎟⎟

cos

cossin( ) sin(cos cos

2

2

2

1

( )

)( ) ( )

ϕ α

αϕ δ ϕ βδ α α β

Jordtryckskoefficienter för kohesion2 -

1 Formlerna finns bl.a. redovisade i Hoesch ‘Spundwand-Handbuch’. 2 Formler enligt ‘Statik im Erdbau’ av Henner Türke.

P ph

PpvP p

Pav

Pah

Pa

Pa+ -

+

-

+

-

+

-p

p

30

Aktivt jordtryck :

Kacha=

⋅ ⋅ − ⋅ − ⋅− −

cos cos cos( tan )1+ sin( + a

ϕ β δ α α βϕ δ α β

) ( tan)

1

Passivt jordtryck :

K pchp=

⋅ ⋅ − ⋅ − ⋅− + +

cos cos cos( tan )1- sin( a

ϕ β δ α α βϕ δ α β

) ( tan)

1

Gränsen för β ϕ ϑ= = a .

I de fall där marken består av ren kohesionsjord, dvs. när ϕ = 0, kan nedanstående förenklade empiriska formel användas för beräkning av jordtryckskoefficienten.

K rach pch, = ⋅ +

⋅2 1 23

Beräkning av glidytans vinkel enligt noggrann metod 3 :

tansin + cos(cos (

a

a

ϑϕ ϕ δ α

ϕ ϕ δ αϑ

ϑa

a

a

ff

=⋅ + −

− ⋅ + −

)sin )

fa

aa a

ϑα ϕ

ϕ δϕ δ α β δ α

ϕ β

=+

+ ++ ⋅ + ⋅ −

−

cos

sin( sin( cos(sin(

( )

) ) cos( ) ))

3 Formler enligt ‘Baugruben’ av Weissenbach (1975).

31

Jordtrycksberäkning Jordtrycket av egentyngd och kohesion beräknas enligt följande uttryck :

achuaghah KchKP h ⋅⋅⋅−⋅= ⋅ 222γ

där h är djupet under markytan.

pchupghph KchKP h ⋅⋅⋅+⋅= ⋅ 222γ

Först beräknas vertikaltrycken i skiktgränserna. Därefter multipliceras dessa med tillhörande jordtryckskoefficienter. De passiva jordtrycken av egentyngd och kohe-sion divideras med den ingivna säkerhetskoefficienten.

För kohesionsjord under schaktbotten kan nettojordtryck (Sponthandboken, kap. 2.6.2) användas istället för Rankinskt aktivt och passivt jordtryck.

σ γ τ γpnetto Sd Ncb cb fud dN H q= ⋅ ⋅ − ⋅ +, ( ) .

Bruten slänt

Då bruten slänt förekommer, beräknas dess jordtryck enligt anvisningar i Hoesch ‘Spundwand-Handbuch’. Se även nedanstående figurer. Koefficienten k beräknas med markvärden från skikt 1.

k KK K

ah

ah ah

=−

0

0β

Kah0

Kahβ

Jordtryckskoefficienten för horisontell markyta.

Med β=den brutna släntens lutning.

OBS! Friktionsvinkel i slänten erfordras vid beräkning av eventuella linje- och strimlelaster.

γ ⋅Δh

Δh

β

β ϕ≤

y = k h⋅Δx = k a⋅

y

x

a

γ ⋅ Δh

Δh β

β ϕ>

y = tantan

k hϕβ

⋅ ⋅ Δ

x = k a⋅

y

x

a ϕ

32

Jämnt utbredd överlast

Jämnt utbredd överlast anses ha oändlig horisontell utbredning från den punkt som man anger. Lasten multipliceras med Kagh för att ge ett horisontellt jordtryck.

q

q

paph

p q Kaph agh= ⋅

Linjelast

Linje- och strimlelaster tillåts angripa var som helst i och på marken på aktivsidan. Lasterna multipliceras med Kaph och det finns fyra olika lastbilder, där programmet automatiskt väljer korrekt lastbild. En eventuell horisontell komponent (Qh) adderas direkt till jordtrycket utan att multipliceras med Kaph. i nedanstående figurer markerar de mörka områdena jordtrycket.

Linjelast

a

a'b'

V

hp

paph

V

P V K

p

h aa ab ap

aph aph

aph

p a

a

ahH

Paphhp

Hb a

= ⋅

=

= ⋅ −

= ⋅= ⋅

=

⋅

⋅−

2

2

(tan tan )' tan' tan

' '

ϑ ϕ

ϕϑ

Strimlelaster

33

Strimlelast på avståndet a från spontvägg

q

a b

a'b'

c'

q

paph

p

a ab ac a bp

ahp

a

a

a

ahH

q bc a

a

Hc a

=

⋅

= ⋅= ⋅= + ⋅

=

⋅ ⋅ ⋅−

−− −

⋅−

2

2

θ

ϑ ϕϑ ϕ δθ δ

ϕϑ

ϑ

' ')

)

' '

cos

' tan' tan' ( ) tan

= sin( acos( a

Strimlelast intill spontvägg

q

b

c'

c'/2

q

paph

p q Kc b

aph aph

a

= ⋅

= ⋅' tan ϑ

Vattenövrtryck, horisontella tilläggslaster

Vattenövertryck och horisontella tilläggslaster adderas direkt till jordtrycket medan däremot vertikala tilläggslaster först multipliceras med Kagh resp. Kpgh.

Vattenövertrycket beräknas automatiskt av programmet, som differensen mellan de två vattennivåerna på aktiv resp. passiv sidan. Behöver dessa värden korrigeras kan detta utföras med tilläggslast - vattenövertryck.

Välj metod för minsta jordtryck på aktiv sidan:

1. Min. Kach . Angivet värde multipliceras med markskiktets egentyngd och djupet. Används för Tysk standard. Normalt = 0.2 . Gäller både friktions- och kohesionsjord.

2. Hydrostatiskt vattentryck. Angivet värde, normalt 10 kN/m3, multipliceras med djupet. Gäller endast kohesionsjord.

Snittkrafter och deformationer i spontkonstruktionen beräknas därefter enligt reduktionsmetoden4.

4 Reduktionsmetoden finns beskriven i ‘Das reduktionsverfahren der Baustatik’ av R. Kersten.

34

Omfördelning av aktivt jordtryck Vid omlagring av det aktiva jordtrycket på grund av jordens egenvikt och ytlaster med oändlig utbredning skiljer man mellan två olika huvudgrupper av spontanvändingar. För spontkontruktioner vid vatten såsom hamnar, älvar och kanaler bör man omfördela aktivtrycker enligt EAU 2004 och för spontkonstruktioner skachtgropar bör man omfördela aktivtrycket enlig EAB.

EAU 2004 EAU = Rekommendationer från arbetsutvalet ’Hamn- kanal- och kustsponter’

Vid omfördeling av aktivtrycket enligt EAU 2004 skiljer man mellan utgrävd spont och bakfylld spont.

Utgrävd spont

Bakfylls spont

35

EAB EAB = Rekommendationer från arbetsutvalet ’Schacktgropar’

Formen för omfördelning av aktivtrycket enlig EAB är avhängig av antalet förankringar enligt nedanstående figurer.

Omlagring vid endast en förankring

Omlagring vid två förankringar

36

Omlagring vid tre eller flera förankringar

37

Teori Djup glidyta För sponter med endast en förankring kan, om så önskas, säkerheten mot brott i djup glidyta beräknas. Med djup glidyta avses här en yta som går från underkant förankringsplatta genom läget för tvärkraftnoll i sponten. Med denna metod enligt Kranz5 kan ankarplattans läge beräknas. Ankarplattan kan även ses som en fiktiv ankarplatta, som ersätter t.ex. en påle.

Jordkroppen uppdelas i horisontella strimlor med brottytan som undre begränsningslinje. Följande krafter verkar då på jordkroppen (se även vidstående figur):

P1 Jordtryck på baksidan av ankarplattan.

P2 Reaktion från sponten mot jorden. (utan vattenövertryck) W1 Jordkroppens tyngd.

q Överlast (verkar då θ φ> ).

Ki Kohesion i glidytan.

Ri Reaktionskraft i glidytan.

Jordtrycket på ankarplattan beräknas utan hänsyn till slänter, tilläggslaster, linje- eller strimlelaster och dessutom alltid från och med skikt ett. För att kompensera eventuella överlaster finns möjlighet att ge in en extra överlast bakom ankarplattan.

Alla krafter summeras i en kraftpolygon enligt vidstående figur. Den möjliga hori-sontella stagkraften utan säkerhet ges av den punkt, där den sista reaktionen skär förankringskraftens verkningslinje.

Stabilitetsberäkningen omfattar inte kontroll av om ankarplattans passiva brottzon går fri från spontens aktiva brottzon (jfr vidstående figur).

5 Denna beräkningsmetod förklaras bl.a. i Hoesch ‘Spundwand-Handbuch’.

WW

W1

23

K 2

1

2

3R

R

R

1

2P

P

1

2

3

q

1W R1

P1

W2

K2

2RW3

P2

3R

Tillåten Sh

Förankringskraftensverkningslinje

452

+ϕ

452

−ϕ

ω

lmin

38

Totalstabilitet Programmet kontrollerar cirkulärcylindriska glidytor med lamellförfarande enligt Bishop. Beräkningsmetoden finns beskriven på ett flertal ställen i litteraturen, varför de allmänna teorierna behandlas mycket kortfattat.

I den givna glidytan bestäms samtliga skär-ningar mellan glidytan och sektionslinjerna ( )X Y1 1, ..........( X Yn n, ).

Den marksektion, som ligger innanför och ovanför glidytan mellan två successiva skär-ningspunkter, uppdelas i lameller enligt följan-de kriterier:

Om ( ) .X X R1 i-1− < ⋅0 05 delas ( )X X1 i-1− i 2 lameller. Om ( ) .X X R1 i-1− > ⋅0 05 delas ( )X X1 i-1− i 20 lameller.

b

w

α

Xi Xi-1

( )X X1 i-1− - Horisontella avståndet mellan två successiva skärningar: glidyta - sektionslinje.

R - Radien för glidytan.

Om man låter lamelltjockleken bli relativt liten kan man försumma Pn och

Pn+1 samt Vn och Vn+1 och därmed kan formeln förenklas något.

Om L b= ⋅secα och X R= ⋅sinα erhåller man Bishops förenklade formel.

SF c b W SFW= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅⋅1 1sin ( tan ) sec ( (tan tan / ))α φ α φ α

w - Vertikala trycket av en lamell. α - Se figur ovan. c - Skjuvhållfasthet (kohesion). b - Bredd av en lamell. φ - Materialets friktionsvinkel.

SF - Säkerhetsfaktor. W - Effektiva trycket.

Säkerhetsfaktorn uppträder på båda sidor av ekvationen, vilket medför att lös-ningen blir en iterativ process.

Rutinen kan användas för såväl manuell som automatisk sökning efter den sannolikt farligaste glidytan. Ange en fixpunkt, som glidytan alltid skall gå genom. Programmet sätter automatiskt underkant spont, men detta värde kan ändras till valfri punkt. Programmet varnar för om farligaste glidyta skär sponten.

SF c L w u L V V PP

Rw x n n n

n

= ⋅ ⋅ + ⋅ − ⋅ ⋅ + − ⋅ + ⋅ −− ⋅ ⋅ ⋅

⋅ + +( ( cos ) tan (( ) cos ( sinsin )) sin tan )

α φ α ψψ α φ

1 1 2

1