Är stödmuren eller källarväggen inte eftergivlig bör den dimensioneras för vilojordtryck. (Har återfyllnadsmaterialet packats erfordras en deformation av storleksordningen 0,05 % av vägghöjden för att minska jordtrycket från vilojordtryck till aktivt jordtryck. Vid lös utfyllnad ilr erforderlig väggde-formation ca 0,2 % av vägghöjden.)
Enligt [16] dimensioneras en gjuten betongvägg, som är uppstyvad av bjälklag och tvärväggar för ett jord tryck som är 50 % större än aktivt jord-tryck. Detta jordtryck motsvarar approximativt vilojordjord-tryck. Används kohesionsmaterial som återfyllnad, dimensioneras väggen enligt [16] för ett jordtryck, som är 80 till 100 % av det totala överlagringstrycket. Detta jord-tryck bör vara minst I ,2 gånger det aktiva jordjord-trycket.
Vilojordtryck vid lös utfyllnad eller när återfyllnadsmaterialet packas be-räknas enligt :31. Jordtrycket från yttre last bebe-räknas enligt :32.
:72 Jordtryck mot spontkonstruktioner :721
Allmänt
Jordtrycket mot en spontvägg påverkas bl a av den typ av spontvägg som används, valt förankringssystem, spontväggens böjstyvhet och nedslagnings-djup samt av den bakomliggande jordens hållfasthets- och dcformations-egenskaper.
Spontväggar klassificeras i allmilnhet enligt tabell :721.
Tabell :721. Klassificering av spontväggar
Huvudgrupp Undergrupper
Konsolspontvägg
Förankrad eller strfivad spontvägg med en förankrings• eller Ej inspänd
avsträvningsnivå Inspänd
Förankrad eller slrävad spontvägg med/lera förankrings- eller avsträvningsniväer
En konsolspontvägg utan förankringar eller avstrilvningar visas i (a) av fig :721 a. Jordtryckct mot spontväggen upptas av den del av spontvilggen, som är befägen under schaktbottnen. Vid avsträvade eller förankrade spontväggar upptas jordtrycket av förankringar eller avsträvningar såsom visas i (b) och (c).
Ncdslagningsdjupct och spantens böjstyvhet påverkar jordtryckets stor-lek och fördelning (fig :721 b). Vid en böjlig spontvägg erhålls vid vanliga lastfull ett jordtryck, som mitt pii. spanten il.r lilgre än det som beräknas enligt Ranklnes jordtrycksteori pii. grund av valvverkan, nilr jorden bakom
/ Utböj-
i
1 ning
~~7 ~.··":2::·
,
~r = ~ . ~
I
.
I , ,
o Konsolspontvögg b Avströvad eller förankrad spontvögg c Avströvod eller fcirankrod spontvOgg med med en avströvnings- eller foronkr,ngsnivå flera ovstrOvnings- eller forankringsnivtier Fig: :72la
Kup 175 Jordtryck
175:7
Fig :721 b. Jordtrycks- och mo-mentförde!ning i
friktionsmate-Böjlig rial vid vanliga lastfall
spont--/1
,,
Böjligspont Styv
'77777, .
f\
spont Slyv spontI I ' '
a Utböjning b Jordtryck:;fördelning c Momentfordelning
spontcn utgörs av friktionsmaterial. Jordtrycket vid förankringsnivån eller intill spontfoten blir däremot högre än det som erhålls ur den klassiska jord-trycksteorln. Jordtrycket mot spantens framsida når ett maximum ovanför spontfoten något under schaktnivån. Jordtrycket intill spantens underkant blir i allmänhet lågt. Skillnader i spänning gör att det maximala böjmomen-tet blir för en böjlig spant betydligt lägre än böjmomenböjmomen-tet för en relativt styv spant, såsom visas i (c) av fig :721 b. Viss valvverkan torde även uppträda vid kohesionsmatcrial så att jordtrycket vid förankringsnivån och intill spontfoten blir större än mitt på spanten. Emellertid torde denna jordtrycks-fördelning inte vara beständig beroende på konsolidering och krypning, när skjuvhållfastheten är låg (r/u <25 kN/m11). Sambandet mellan jordtryck och relativ deformation är ofullständigt utredd och påverkas av ett!stort antal faktorer. Jordtryckets fördelning kan beräknas endast för vissa fall.
Även det valda förankringssystemet påverkar jordtrycksfördelningen.
Används förspända stagförankringar eller placeras avsträvningarna efter hand som urschaktningen utförs kan jordtryckct mot spontcn i vissa full bli betydligt större än vad som svarar mot Rankines eller Coulombs jord-tryckstcorier. Jordtrycksfördelningen blir i friktionsmaterial och f fast lera i stort sett parabclformad på grund av att spantens utböjning blir liten vid markytan.
Stora tilläggstryck kan erhållas på grund av vattenströmning under en spontkonstruktion (fig :72lc och d). Detta tU\äggstryck, som i stort sett är trapetsformat, kan beräknas med hjälp av ett strömlinjenät.
Vatten som strömmar genom jorden påverkar jordtryckets storlek och fördelning, när jorden utgörs av friktionsmaterial. När vattenströmningen är nedåtriktad såsom visas i (a) av fig :72le ökar effcktivtrycket i jorden.
Det aktiva effektivtrycket mot spantens baksida kan beräknas genom att använda en korrigerad, skenbar densitet
Y;rorr= (y'
+
iv Yw)där iv är strömningsgradienten i vertikalled.
På motsvarande sätt minskas det passiva cffektivtrycket vid spontfoten mot spantens framsida av en uppåtriktad vattenström ((b) i fig :721 e). Vid beräkningarna används en korrigerad, skenbar densitet
'J'{o.r = (y' - iv Yw)
"
r:wr" ')",
iy i',,,h
)':or~ /-iv }',,,
Fig :721 e. Strömningstryck
a Strömlinje-nöt b Vattentryck a Stnim!injenöt b Vattentryck
Fig' :721 c, Vnttentryck vid förankrnd spontkonstruktion Fig :721 d. Vuttentryck vid konsolspont
147
175:7
Strömningsgradienten iv är för det fall som visas i fig :721 c ungefär lika med Hw/3D. För det fall som visas i fig :721 d är iv= (H2 - H1)/2D.
:722 Konsolspont
Det jordtryck som kan användas vid dimensionering av konsolspont visas i fig :722. Vid friktionsmaterial antas aktivt jord tryck enligt Rankine verka mot spantens baksida. Det höga koncentrerade jordtryck som verkar intill spontfotcn har ersatts med en linjelast R. Mot framsidan antas passivt jord-tryck.
I (c) av fig :722 visas det jordtryck som verkar mot en temporär eller permanent konsolspont i lera, vars odränerade skjuvhållfasthet -cfu under schaktnivän antas vara större än 50 kN/m2• Det är inte lämpligt att använda konsolspontvägg utom när leran är överkonsoliderad. I annat fall kommer spantens utböjning att bli mycket stor. Nettojordtrycket (4-cfu-ygH) mot spantens framsida under schaktnivån motsvarar skillnaden mellan passivt jordtryck på spantens framsida och aktivt jordtryck enligt Rankine mot spantens baksida. På samma sätt har nettojordtrycket intill spontfoten be-räknats. Vid temporär konstruktion antas att aktivtjordtryck enligt Rankine verkar mot spanten över schaktnivån, när -c1u> JO kN/m2• Detta jordtryck har kompletterats med ett vattentryck närmast markytan. N!!.r-c
1u,.;; 10 kN/m2 bör spontväggen dimensioneras för vilojordtryck (ah0
=
0,8 ygz).I (c) av fig :722 visas ävenjordtrycksfördelningen vid permanent konstruk-tion, när den odränerade skjuvhållfastheten över schaktnivån är mindre än ca 25 kN/m2• Jordtrycket motsvarar vilojordtryck, eftersom en relativt stor deformation erfordras för att lerans skjuvhållfasthet skall tas i anspråk.
När skjuvhållfastheten är större än 25 kN/m2, motsvarar jordtrycket det som erhålls ur en effektivspänningsanalys med de hållfasthetsparametrar, som erhålls exempelvis ur dränerade direkta skjuvförsök (c,,P-analys).
Vid denna beräkningsmetod erfordras att porvattentrycket uppmäts eller beräknas.
De föreslagna jordtrycksfördelningarna är grundade på ett mycket ringa antal mätningar. Man bör således vara försiktig vid metodens användning.
Framförallt är man osäker på vilken tidsgräns, som bör sättas på en tempo-rär konstruktion. Vissa mätningar tyder på att jordtryckct i överkonsoli-derad lera kan öka avsevärt redan efter ett par månader. Så kan vara fallet med de skånska moränlerorna där lerhalten är låg.
Jordtrycket kan också öka avsevilrt, när jorden bakom spanten fryser, även om jorden inte är tjälskjutande. Porvattnets volym ökar med 9 % när
--,
I I IH I
I
D R
~---J~l
)'g(H+D)KG
-b,-l-,d-4r,u-)'9H 4
t,/
)'gH~Si.ruTemporar konstruktion Permanent konstruktion
n Brottmekanism b Friklionsmalerial c Kohesionsmaterial
Pig :722. Jordtryck mot konsolspont
Kap 175 Jordtryck
175:7
det fryser. Ökar vattenhalten på grund av vattenuppsugning kan volymök-ningen bli ändå större. Denna volymökning kan förorsaka att sponten rör sig successivt utåt varje vinter [14]. Vid permanent konstruktion bör den bakomliggande jorden bestå av ett inte tjälfarligt material och grundvatten-ytan bör vara belägen under schaktbottnen. I annat fall bör spontkonstruk-tionen isoleras eller kunna värmas, så att den bakomliggande jorden inte fryser. Man kan även minska inverkan av tjäle genom att släppa efter på förankringsstagcn.
:723
Spontvägg med en avsträvnings- eller förankringsnivä
Jordtrycket mot en spontvägg med en avsträvnings- eller förankringsnivå beräknas vanligen efter Rankines eller Coulombs jordtrycksteorier (fig :723 a och b) när brott antas ske längs en plan brottyta eller ur antagan-det, att brott sker längs en cirkulärcylindrisk eller spiralformad brottyta.Det verkliga jordtrycket blir som regel något lägre vid spantens mitt än det aktiva jordtryck. som beräknas enligt Rankines jordtrycksteori, be-roende på valvverkan och friktion längs spanten. På samma sätt kan jord-trycket mot spantens framsida under schaktbottnen bli betydligt större än passivt jordtryck enligt Rankine. Denna valvverkan kan emellertid
etimine-0,8 ;,gz (r1"::;:;25kN/rr-i2)
D
-l-,t
41:ru·ygH Ternpordr konstruktion
t.-t
4'yu-f9H Permanent konstruktion
a Brotlrnekanisrn b Friktionsmaterial c Kohesionsmaterlal
Fig :723a. Jordtrycksfördelning vid icke inspänd spontvägg med en förankrings- eller avsträvningsnivå
· - - ' R
Temporär konstruktion Permanent konstruktion
a Brot !mekanism b Friktionsmaleriol c Kahc!'iionsmateriol
Fig :723b. Jordtrycksfördclning vid inspänd spontvilgg med en förankrings- eller avsträvningsnivä
149
ras genom skakningar eller att förankringarna ger sig något. En deformation av storleksordningen 0,001 H erfordras vid friktionsmaterial för att elimi-nera eventuell valvverkan. Det maximala böjande moment som erhålls ur de angivna jordtrycksfördelningarna är i vissa fall betydligt större än det verk-liga böjmomentet i spanten beroende på inspänning vid spontfoten när spontväggcn är böjlig (fig :721 b). I [12] och [1 JJ har därför föreslagits, att det beräknade maximala böjmomentet skall multipliceras med en momcnt-reduktionsfaktor µ som är beroende av spontväggens flexibilitet (L4-j El) och av jordmaterialets egenskaper. Vid den beräkningsmetod som föreslagits i [19] beräknas böjmoment i spontväggcn ur antagandet, att den är fritt upplagd i nivå med schaktbottnen, dvs att böjmomentet vid schaktbottnen är försumbart. Denna beräkningsmetod gäller endast för en relativt böj-lig spontvägg såsom visas i (c) av fig :721 b.
Över förankringsnivån kan passivt jordtryck erhållas i det fall spanten rör sig mot den bakomliggande jorden. Detta höga jordtryck kan förorsaka att kraften i förankringarna eller avsträvningarna kan bli betydligt högre än vad som mmsvarar Rankines jordtrycksteori. Emellertid är det möjligt att begränsa stagkraften genom att göra spanten vek vid stagnivån så att en plastisk led (flytled) utbildas vid denna nivå om stagen eller avsträvningarna överbelastas.
En icke i11spii11d spontvägg dimensioneras ofta för det jordtryck, som visas i fig :723a. Vid friktionsmaterial antas vanligtvis att aktivt jordtryck verkar mot spantens utsida och passivt jordtryck mot spantens insida intill schakt-bottnen såsom visas i (b) av fig :723a. Erforderligt nedslagningsdjup bestäms av kvoten mellan mothällande och pådrivande moment kring avsträvnings-cller förankringsnivän. Denna kvot bör för permanent konstruktion vara minst 2,0 och för temporär konstruktion 1,5. Vid temporära sponter och små schaktdjup (H<2 å 3 m) kan denna kvot i vissa fall väljas så låg som 1,3.
Jordtrycksfördelningen vid kohcsionsmaterial visas i (c) av fig :723a.
Det föreslås, att en temporär spontkonstruktion dimensioneras för aktivt jordtryck enligt Rankinc ned till schaktbottnens nivå när r
1u> 10 kN/mll.
Dessutom har antagits, att ett vattentryck verkar mot spanten ned till den nivå, där vattentrycket är lika stort som jordtrycket, beroende på att de dragsprickor som utbildas i jorden närmast markytan kan vara fyllda med vatten. När•,u,.;; 10 kN/mll bör spontväggen dimensioneras för vilojord tryck (.:h0=0,8 ygz). Under schaktnivån verkar nettotrycket (4.:1u-ygH) mot spantens framsida. För att undvika stora rörelser av spontfoten p.l grund av krypning och konsolidering bör leran under schaktbottncn vara starkt över-konsoliderad <•iu > 50 kN/m11). En permanent spontkonstruktion bör di-mensioneras för ett högre jordtryck än en temporär spont såsom visas i (c) av fig :723 b. När materialets skjuvhållfasthet 7:fu ,-,;; 25 kN/m2 antas jord-trycket mot spontväggen svara mot vilojordjord-trycket (a110 =0,8 ygz). När
.:fU > 25 kN/m11 bör de hål\fasthetsparametrar som erhålls ur exempelvis dränerade direkta skjuvförsök användas vid beräkning av jordtrycket (c,tp-analys).
I det fall bakomliggande jord utgörs av muddringsmassor bör spontväg-gen vid mjäla och lera dimensioneras företthydrostatisktjordtryck (ah =ygz).
Vid fridränerade muddringsmassor av sand eller grus bör spontväggcn di-mensioneras för ett jordtryck som motsvarar 50 % av det hydrostatiska jord-trycket (ah=0,5 ygz). Härvid förutsätts, att den permanenta grundvatten-ytan är beliigen under schaktbottnen.
Inspända spontväggar dimensioneras ofta för den jordtrycksfördelning som visas i fig :723 b. Brott antas ske genom att en plastisk led (flytled) bil-das nära schaktbottnen, där det negativa böjmomentet når ett maximum.
Den del av spontväggen som är belägen under den plastiska leden roterar kring en punkt belägen nära spontfoten.
Jordtrycksfördelningen i friktionsmaterial visas i (b) av fig :723b. Samma jordtrycksfördelning antas gälla som vid en icke inspiind spontvägg med undantag av att det höga jordtryck som verkar alldeles intill spontfoten
175:7
Se 326:544