Vid kontroll av lämplig pålsimuleringsmetod nyttjades inbäddade pålrader. Dessa placerades i pålinstallationsfasen tillsammans med Mohr-Coulombs jordmodell. Dessa pålrader är infästa i en punkt vilket gjorde att lasten simulerades som en punktlast. Det gick inte att få igenom beräkningen, inte ens vid första pålslaget. Anledningen var att modellen gick i brott. Vid kontroll av jordens respons vid den dynamiska belastningen som kunde utföras i utdataprogrammet, som kan ses i Figur 4-10, så ses stora deformationer. Dessa deformationer av onaturlig natur och uppgår i nästan 2 meter efter en belastning som knappt verkat till 0,01 sekund. Samma vibrationsuppsättning som vid övrig simulering har nyttjats enbart lasttypen har ändrats.
5 DISKUSSION OCH SLUTSATSER
Studiens grundidé baserade sig på att studera den dynamiska responsen på jorden i referensprojektet, då misstankar om att vibrationer har påverkat projektet. Då inte någon färdig FEM-beräkning inom området fanns så har mycket arbete gjorts på att bygga upp en jordmodell med samtliga konstruktioner, vilket har tagit värdefull tid från själva dynamiska analysen. Den slutgiltiga dynamiska beräkningen tog närmare en månad att få klar, från att den startats till den beräknat färdigt, med tillgänglig datorhårdvara. Tidåtgången för varje beräkning har minskat möjligheterna till fullkomlig optimering av beräkningen.
En optimering som utgått från att anpassa indatat i UBC-sandmodellen till den grad att deformationer och portryck i simuleringen helt motsvarat fältmätningarna. Nu har ändå ett resultat på dessa nåtts där dessa når till en nivå som ligger inom ramen för vad som identifierats i referensprojektet. Konverteringen av de mer traditionellt använda jordparametrarna i Mohr-Coulomb till de avancerade parametarna i UBC-sandmodellen har gått relativt bra. De tillgängliga förundersökningarna har varit begränsande. Enbart en CPT-sondering är utförd inom kv. Heimdal som enda mer avancerade undersökning för utvärdering av bland annat skjuvhållfasthet. Detta gör att Mohr-Coulomb parametarna som hämtats från denna också har en begränsning. Områdets geometri har gett en stor utmaning i och med valet att modellera området i tvådimensionell miljö, detta då fastigheten ligger i ett område med stora höjdskillnader och är beläget i en urban miljö med gamla byggnader. Detta har gett att sponten varierat stort längs hela spontlinjen samt lastpåkänningen längs varje sektion varierat utifrån de olika konstruktionerna runt spont. Den sektion valts är den där det är mest trolig att ett plant deformationstillstånd kunde uppbringas. Denna sektion är tyvärr inte i det område där största deformationerna och högsta portrycken identifierats.
Vågutbredningen från pålning sker i alla riktningar runt en påle. Vid tvådimensionell analys har vågorna ingen möjlighet att färdas tvärs genom modellen. När pålarna modelleras i plant deformationstillstånd med en linjär elastiskt jordmodell så kan denna konstruktion ses som långsträckt trots att pålen är lika tjock som bred. Det linjär-elastiska jordmaterialet är dock nödvändigt för att kunna överföra pålvibrationen till jorden då de inbäddade pålarna inte placeras i rutnätet utan ligger på, vilket kommer innebära att
pållasten verkar direkt på jorden som i sig är för mjuk för att kunna ta emot den direkta belastningen.
Vid installation utav de drivna pålarna så sker en massundanträngning motsvarande storleken på pålen, oberoende av drivningsmetod. Varken inbäddade pålrader eller modellering med hjälp av linjär-elastiska jordelement kan simulera detta beteende. Inbäddade pålar kan på sin höjd skapa en deformation vid aktivering av egentyngden av denna i modellen. Dessutom är påldrivningen en kontinuerlig procedur då pålen når djupare och djupare, detta skeende går inte att efterlikna i PLAXIS. I och med att inte pålen når djupare kommer inte det verkliga vibrationsförloppet efterliknas då pålningsinducerade vibrationer fortplantar sig genom pålens spets och mantel. I simuleringen kommer spetsen vara på randen av modellen vilket gör att vibrationerna uteslutande kommer att fortplantas ut i modellen genom manteln.
Vibrationsverktyget i PLAXIS är inte fullt applicerat för att simulera dessa typer utav vibrationskällor. Därför kan både för starka och för svaga vibrationer ha skapats utan vetskapen om detta då vibrationen från ett slag beskrivs med en frekvens trots att denna saknar en frekvens initialt. Sen att slaget skapar en vibration med flera olika frekvenser är en annan sak. Mer rättvist mot modellens utförande vore att implementera vibrationen i modellen på samma sätt som med seismiska händelser där vibrationen sätts in via en inspelning av vibrationsförloppet. Detta skulle ge en mer verklig vibration. Med hjälp av denna typ av vibration kunde lämpliga materialparametrar med högre noggrannhet arbetas fram.
Då omkringliggande hus är gamla så har lastpåkänningen på marken varit osäker vilket har gjort att antaganden kring påverkan har varit nödvändiga. Huslasten är av central vikt då deformationen kring spont skall bestämmas eftersom den utför den största pådrivande kraften bakom spont.
I studien har Mohr-Coulombs jordmodell använts för att simulera deformationsbeteende vid den stegvisa konstruktionen av spont med schakt på grund av att denna är enkel att jobba i. För att få ett mer verklighetstroget deformationsbeteende så kan en mer avancerad jordmodell vara lämplig att nyttja.
Att de simulerade deformationerna i beräkningssektionen är större än de uppmätta hade förmodligen gått att optimera med mer beräkningstid. Om jorden hade styrts att hårdna mer vid dynamisk belastning genom att öka den plastiska skjuvmodulen. Deformationen tillföljd av vibrationerna hade även
gått att minskad om dämpningen hade ökats så fler frekvenser innefattade denna. Även genom vibrationssimulering hade en minska påkänning kunnat göras genom att energiförluster vid slaget hade beaktats men även om en högre frekvens och med då kortare verkningstid hade applicerats. Det går dock inte att säga att det är deformationerna vid vibrationen som är för stora utan dessa verkar, vid jämförelse med fältmätning, inträffa vid de inledande Mohr-Coulomb faserna.
Största deformationen kring aktuell sektion tros ha kommit till följd av det hus som rivits bakom spont. Denna procedur hade inte varit möjlig att simulera i ett tvådimensionellt plan utan hade kunnat på sin höjd appliceras som en vibration i tredimensionell vy.
Portrycken vid fältmätningarna ligger betydligt högre initialt än de simulerade i UBC-sandmodellen. Detta på grund att de var nollställda inför simuleringen vilket inte är fullt verkligt, däremot kan portrycksutvecklingen storlek ses rätt likvärdig då fältmätningarna visar på en maximal ökning på 41 kPa och den simulerade når 63 kPa. Det höga initialvärdet hade kanske kunnat delvis simulerats om vibrationen från spontdrivningen hade simulerats.
Slutsatsen av denna studie är att vid komplexa projekt som referensprojektet så kan en dynamisk analys vara lämplig. Trots att beräkningstiden är lång så är den ändå billigare att utföra än att vara tvungen att laga de k-märkta husens potentiella skador tillföljd av sättningar och vibrationsskador. Dock är den tvådimensionella vyn starkt begränsande för att kunna simulerade hela systemets samverkan och därför bör en tredimensionell vy nyttjas vid liknande fall. Den vibrationssimulering som används vid simulering anses vara fullt tillämpbar vid liknande simuleringar trots att ett inspelat vibrationsförlopp borde ge en mer lämplig vibration. Vid projekt av denna karaktär bör förundersökningar läggas på en sådan nivå att materialparametrar för mer avancerade jordmodeller utvärderas då Mohr-Coulomb är begränsande.
6 REFERENSER
Armstrong, R., Boulanger, R., & Beaty, M. (2013). Liquefaction Effects on Piled Bridge Abutments: Centrifuge Tests and Numerical Analyses. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 433-443. Axelsson, K. (1998). Introduktion till jordmekaniken-jämte jordmaterialläran.
Skrift 98:1. Luleå: Institutionen för Samhällsbyggnad, Avd. för Geoteknologi, Luleå Tekniska Univetsitet.
Beaty, M., & Byrne, P. (2011). UBCSAND CONSITUTIVE MODEL. Itasca UDM web Site.
Brattberg, J. (2011). Deformationer kring spont - Jämförelse mellan fältmätning och FEM-simulering. Luleå tekniska universitet, Geoteknologi. Luleå: Luleå tekniska universitet.
Bray, J., & Dashti, S. (2012). Liquefaction-Induced building movement. Second international conference on performance-based design in earthquake geotechnical engineering (s. 25). Taormina: SIMSG ISSMGE.
Brinkgreve, R., Engin, E., & Swolfs, W. (2012). PLAXIS 2D 2012. dELFT: Plaxis bv.
Carlsson, E., & Nordin, F. (2012). PM Sättningar kv. Heimdal. Umeå: Tyréns AB.
Craig, R. F. (2004). Craig's Soil Mechanics (Seveth edition uppl.). London: Spon Press.
Deckner, F. (2013). Ground vibrations due to pile and sheet pile driving -influencing factors, predictions and measurements. Department of Civil and Architectural Engineering, Division of Soil and Rock Mechanics. Stockholm: KTH, Royal Institute of Technology.
Edstam, T. (2011). Massundanträngning i samband med pålslagning i lera. Göteborg: SBUF.
Eniro Sverige AB. (den 20 04 2013). kartor.eniro.se. Hämtat från Eniro: kartor.eniro.se den 20 04 2013
Forslars, H.-E. (den 18 02 2013). Telefonsamtal kring spont- och pålningsarbetet. (T. Sundqvist, Intervjuare)
Google. (den 16 03 2013). Google Maps. Hämtat från Google Maps: https://maps.google.se/ den 16 03 2013
Hansbo, S. (1975). Jordmatriallära. Uppsala: Almqvist & Wiksell Förlag AB. Heyden, S., Dahlblom, O., Olsson, A., & Sandberg, G. (2007). Introduktion till
Strukturmekaniken (4:2 uppl.). Lund: Structural Mechanics, LTH, Sweden och Studentlitteratur 2008.
Karlsson, R., & Hansbo, S. (1992). Jordarternas indelning och benämning (3:e uppl.). Stockholm: Byggforskningsrådet.
Larsson, R. (2008). Jords egenskaper (5:e - reviderad uppl.). Linköping: Statens geotekniska institut (SGI).
Larsson, R., Westerberg, B., Albing, D., Knutsson, S., & Carlsson, E. (2007). Sulfidjord - Geoteknisk klassificering och odränerad skjuvhållfasthet. Samhällsbyggnad, Geoteknologi. Luleå: Luleå Tekniska Universitet. Massarsch, K. (den 01 September 2000). Vibratorers användningsmöjligheter
vid drivning av pålar och spont. Hämtat från Pålkommissionen: http://www.palkommissionen.org/getfile.ashx?cid=236453&cc=3&refi d=1 den 17 Maj 2013
Möller, B., Larsson, R., Bengtsson, P.-E., & Moritz, L. (2000). Geodynamik i praktiken. Linköping: Statens geotekniska institut (SGI).
Nordling, C., & Österman, J. (2006). Physics Handbook for Science and Engineering. Lund: Sudentlitteratur.
Olsson, C., & Holm, G. (1993). Pålgrundläggning. Solna; Linköping, Sverige: AB Svensk Byggtjänst och Statens geotekniska Institut (SGI).
Petalas, A., & Galavi, V. (2013). PLAXIS LIQUEFACTION MODEL UBC3D-PLM. PLAXIS B.V.
Pålkommissionen. (1996). Standardpålar av Betong- Lastkapacitet och geoteknisk bärförmåga. Linköping: SGI.
Pålkommissionen. (Juni 2012). Pålstatistik för Sverige 2011. Hämtat från Pålkommisionen:
http://www.palkommissionen.org/getfile.ashx?cid=332364&cc=3&refi d=1 den 17 Maj 2013
Robertson, P., & Robertson, K. (2006). Guide to Cone Penetration Testing and it's Application to Geotechnical Engineering. Signal Hill, Kalifornien: Gregg Drilling & Testing, Inc.
Sengpielaudio. (den 03 07 2013). Tontechnik-Techner-sengpielaudio. Hämtat från Sengpielaudio: http://www.sengpielaudio.com/calculator-wavegraphs.htm
SGF:s Markvibrationskommitté. (2012). SGF Informationsskrift 1:2012 -Markvibrationer. Göteborg, Stockholm: Svenska Geotekniska Föreningen.
Skellefteå Kommun. (den 16 05 2013). Mötesplatser berättar, del 2: Kulturväven i Umeå. Hämtat från Skellefteå Kommun: http://www.skelleftea.se/default.aspx?id=131650 den 16 05 2013
ThyssenKrupp GfT Bautechnik. (den 01 04 2010). Sheet Piling Handbook. Hämtat från Goimeer: http://www.gooimeer.nl/downloads/Handboek%20damwanden.pdf den 16 05 2013
Trafikverket. (2011). TRV Geom Trafikverkets tekniska krav för geokonstruktioner. Trafikverket.
Tyréns AB. (2012). PM Geoteknik Projekteringsunderlag för Kulturväven. Region Nord MA Norr Geo-/Miljögeoteknik. Umeå AB: Tyréns AB. Umeå Kommun. (den 16 05 2013). Kulturväven på Kajen. Hämtat från Umeå
Kommun:
http://www.umea.se/umeakommun/kommunochpolitik/planerochstyrdo kument/utvecklingochplanering/stadsplaneringochbyggande/projekt/sta denmellanbroarna/kulturvavenpakajen.4.40b4bae811ad401e2e1800097 989.html den 16 05 2013
USAnchor. (den 6 Augusti 2013). Self drilling anchor systems specifications. Hämtat från USAnchor: http://www.usanchor.net/Specifications_USAnchor.pdf 2013
Väven i Umeå AB. (den 16 03 2013). Kulturväven. Hämtat från Väven: http://www.kulturväven.se/ den 16 03 2013
Zienkiewicz, O., Taylor, R., & Zhu, J. (2005). The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals (6:e uppl.). Oxford: Elsevier Butterworth-Heinemann.