sand och silt Beräkning av sättningar av plattor på

Varia

459

Beräkning av sättningar av plattor på sand och silt

ROLF LARSSON

§!atens geotekniska institut

Swedish Geotechnical Institute

S-581 93 Linköping, Sweden Tel. 013-11 51 00, lnt. +46 13 11 51 00 Fax. 013-13 16 96, Int +46 13 13 16 96

ISSN 1100-6692

Beräkning av sättningar av plattor på sand och silt

Beräkningsmetoder som beaktar last-sättningssambandets olinjäritet för plattor med begränsad storlek i förhållande till det kompressibla lagrets tjocklek.

Rolf Larsson

Statens geotekniska institut Linköping

Inledning

Sättningar av fundament grundlagda på plattor beräknas normalt på basis av resultaten från sonderingar eller in-situförsök med hjälp av empiriska eller halvempiriska beräkningsmetoder.

Med de flesta av dessa metoder beräknas ett linjärt samband mellan last och sättning. Med den ofta använda metod för beräkning av sättningar på basis av CPT-sondering som föreslagits av DeBeer (1967) beräknas ett deformationshårdnade sättningsförlopp, d.v.s. sättningens ökning blir successivt mindre för ytterligare lasttillskott allteftersom lasten ökar. Av vanligen använda metoder är det endast den metod som föreslagits av Schmertmann (1970 och 1978) som ger ett svagt deformationsmjuknande förlopp där sättningsökningen med ökande last successivt ökar. Å andra sidan har denna metod som regel visat sig ge för höga beräknade sättningar.

Resultaten från plattbelastningsförsök i fält där plattorna har en begränsad storlek i förhållande till det kompressibla lagrets tjocklek visar entydigt på ett kontinuerligt krökt

deformationsmjuknade förlopp med initiellt mycket små deformationer som sedan kraftigt ökar och blir mycket stora i närheten av brottspänningarna. För att i viss mån ta hänsyn till detta föreslås i handboken "Plattgrundläggning", Bergdahl m.fl. (1993) att de beräknade

tillskottssättningarna för laster över ett visst grundtryck bör fördubblas. Detta räcker dock inte för att beakta att sättningarna vid lägre tryck blir avsevärt mindre än beräknat och att

sättningarna vid höga tryck blir avsevärt större. De tillåtna påkänningarna i bruksstadiet beror på vilka sättningar som kan förväntas uppkomma och även brott utvärderas ofta med

utgångspunkt från ett visst deformationskriterium. Bättre metoder att beräkna last­

sättningsrelationerna är därför önskvärda.

Statens geotekniska institut har tidigare utfört serier av plattbelastningsförsök på sand (Bergdahl m.fl. 1984 och 1986) och en ny serie av plattförsök på silt har nyligen avslutats (Larsson 1997). En ny metod för att beräkna det krökta last sättningssambandet på basis av pressometerförsök har också nyligen presenterats av Briaud (1995). Denna metod har utvärderats på basis av resultaten från SGI:s plattförsök och dessutom har en ny metod att beräkna motsvarande samband på basis av andra in situ försök och sonderingar tagits fram.

Dessa metoder och resultaten från utvärderingarna presenteras i denna skrift.

Utförda plattförsök och jämförande undersökningar

Plattförsök har utförts i fyra lokaler; Kolbyttemon, Fittja, Borlänge och Vattharnrnar. I de båda första lokalerna består jorden av sand och finsand och i de två sista av silt.

I Kolbyttemon består jorden av fast lagrad sand med en grundvattenyta cirka 8 m under markytan och i Fittja av en lös finsand med en grundvattenyta cirka 1,2 m under markytan, vilket var 0,3 m över plattornas grundläggningsnivå, (Bergdahl m.fl. 1984 och 1986). I dessa lokaler utfördes serier av plattförsök med plattor av storlekarna 0,55x0,65 m, 1, lxl,3 m,

l,6xl,8 m och 2,3x2,5 m. I ett antal av plattförsöken utfördes också cykliska belastningar vid olika lastnivåer. Jämförande grundundersökningar utfördes med pressometerförsök enligt Menard, viktsondering, hejarsondering typ HfA, SPT-sondering och spetstrycksondering.

Dilatometerförsök fanns inte tillgängliga vid denna tidpunkt. Av resultaten kan noteras att jorden i Fittja ställvis innehöll skikt och linser av lera, vilket bl.a. resulterade i att resultaten från ett av plattförsöken blev starkt avvikande på grund av en större lerlins under plattan. I Fittja blev också resultaten från pressometerförsöken något avvikande i så mån att ovanligt stora sättningar beräknades enligt den gängse beräkningsmetoden enligt Menard (Baguelin et al. 1978) i förhållande till beräkningar enligt övriga metoder och uppmätta sättningar i

plattförsöken. I vad mån detta kan relateras till eventuella lerinslag är osäkert, men inga observationer i denna riktning gjordes i samband med pressometerförsökens utförande.

I Borlänge består jorden av löst lagrad silt med en grundvattenyta normalt belägen cirka 2 m under markytan och med artesiska grundvattentryck i lägre liggande lager och i Vattharnrnar består jorden av fast lagrad silt med en grundvattenyta cirka 17 m under markytan, (Larsson

1997). I dessa lokaler utfördes belastningsförsök på plattor med dimensionerna 0,5x0,5 m, lxl m och 2x2 m. Försöken utfördes under kontrollerat dränerade förhållanden. De jämförande grundundersökningarna bestod bland annat i pressometerförsök enligt Menard,

dilatometerförsök, CPT-sonderingar, viktsonderingar och i Vattharnrnar också av hejarsondering typ HfA. Av resultaten kan noteras att de negativa portrycken i jorden i Vattharnrnar spelade en stor roll för resultaten från såväl grundundersökningarna som plattförsöken. Speciellt för jämförelserna som görs i denna artikel kan noteras att last­

sättningssarnbanden för plattorna kraftigt ändrades vid en viss flytspänning. Detta påverkar dock endast jämförelserna mellan mätta och beräknade sättningar vid mycket stora sättningar.

Resultat av plattförsöken

Resultaten från plattförsöken visade kontinuerligt krökta paraboliska last-sättningssamband.

Resultaten visade också att om sättningen normaliserades mot plattbredden och plottades mot grundtrycket under plattan erhölls i stort sett samma resultat för alla plattstorlekar, vilket teoretiskt kan förväntas om relationen plattbredd och plattlängd är i det närmaste konstant och jordens egenskaper inte varierar med djupet. Vidare visade resultaten att sättningsfördelningen

mot djupet i stort följer den fördelning som erhålls vid beräkning med spänningsfördelning enligt elasticitetsteori och i det närmaste konstant modul. Den påverkade jordvolymen sträcker sig ned till cirka 2,5 ggr plattbredden för dessa i det närmaste kvadratiska plattor, Pig. 1.

Sättningsfördelning, SGI plattförsök

Relativ sättning Sd/So

0 0,2 ^{0,4 0,6 0,8 1}

0

--

.0^{"'O 0,5} C.

::::s

~ ...

>

·.p

(0

äi 0:::

1 1,5 2

2,5

3

111 Fittja

•

Kolbyttemon

•

^Borlänge

Å Vatthammar -Trend

d b So

sd

= djup under platta

= plattbredd

= sättning på djupet 0 direkt under plattan

= sättning på djupet d under plattan

Fig. 1 Uppmätt sättningsfördelning med djup under plattan i SGJ:s plattförsök.

Dessa resultat antyder att sättningen för plattorna kan beräknas med användande av elasticitetsteori och tillhörande moduler.

Laststegen i de olika plattförsöken hade en varaktighet mellan 10 minuter och 5 timmar.

Resultaten visade att den sättning som uppmättes vid slutet av varje laststeg i försöken fortsatte linjärt mot logaritmen för tiden med en hastighet som motsvarade 7 - 10 % av den totala sättningen per ytterligare log t.

Briauds metod för sättningsberäkning

Briaud (1995) konstaterade att man ur ett pressometerförsök inte bara erhåller en modul och ett gränstryck som vid den gängse utvärderingen enligt Menard, utan att resultatet utgör en komplett spännings-deformationskurva. Ur empiriska observationer och teoretiska betraktelser utarbetades en metod för att transformera de erhållna pressometerkurvorna till last­

sättningssamband för plattor. Den föreslagna metoden avsåg främst kvadratiska plattor på sand med inbäddningsdjup inom vissa gränser. Metoden har nu provats för SGI:s plattförsök på såväl sand som silt och för inbäddningsdjup inom stora ramar och funnits vara generellt användbar med vissa modifikationer.

I korthet kan metoden beskrivas enligt följande:

Pressometerkurvan plottas som pressometertryck mot relativ radial töjning, Fig. 2. Den radiella töjningen erhålls som

LJR.p I Rp

där =pressometerradie

= ökning i pressometerradie

= pressometerns initialvolym

= volymändring

1600

1400

CL ro 1200

~

~ (.) 1000

>.

I -

t'. (I)

...., 800

(I)

E 0 600

Cl) Cl) (I)

I - 400

CL

200

0

0 0,05 0, 1

(LJR,=/Rp) Rc

Fig. 2. Uppritning av pressometerresultat och utvärdering av initiell hå/radie

Ur den uppritade kurvan utvärderas pressometerhålets initialradie Rc genom att kurvans form efter initiella oregelbundenheter på grund av ofullständig anliggning mellan pressometer och hålvägg extrapoleras tillbaka till trycket noll. Pressometerkurvan räknas sedan om till en kurva för pressometertryck - "cavity strain" från denna punkt, Fig. 3. Hålradiens relativa expansion,

"cavity strain", beräknas enligt

.Jvo

^{+LJV -}

Fc

&clRc

Fc

där Ve = pressometerns volym vid den initiella hålradien Rc

1600

1400 Cl. ro

.:::t:. 1200

~ 0

>, 1000 .._,,._,._

.._, Q) Q) 800

E 0

Cl) 600

Cl) Q),._

Cl. 400

200

0

0 0,05 0,1 0, 15 0,2 0,25 0,3 0,35

Fig. 3. Utvärderad pressometerkurva

De utvärderade pressometerkurvorna från pressometerförsöken i enjordprofil viktas sedan med hänsyn till provningsdjup, grundläggningsdjup och plattbredd. Enligt Briauds förslag används ett influensdiagram som i princip liknar det som föreslagits av Schmertmann (1978) för beräkning av sättning på basis av CPT-sondering, Pig. 4. Detta medför att resultat från försök på vissa djup under plattan får större inflytande än om influensen beräknats enligt elasticitetsteori. Vid relativt jämna resultat från pressometerförsöken blir skillnaden obetydlig.

Provningsdjup för pressometerförsöken i exemplet

0

X d1 = O,Sb

..c _-0 1 X d2 = 1 b

-

ci

=-o

_{.._,} :J ₂ :;:::; >

ro _{A = 1.125}

Q)

0::: 3

A = Total Area 4 ,___.,____..i.-_..i.-_...1-_-'----'----J

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0. 7 lnfluensfaktor

Fig. 4. Injluensfaktor enligt Briaud och exempel på utvärderade delinfluensareor.

För varje värde av MdRc beräknas ett viktat medelvärde för pressometertrycket, Ppmt, enligt

=

total influensyta

=

pressometertryck representerande delarean ai vid den radiella töjningen MclRc

=

delinfluensarea för aktuellt pressometerförsök

Resultaten transformeras sedan till grundtryck och tillhörande sättning för plattan enligt Pplatta

=

I'Ppmt

och

b 4,2Rc

där Pplatta = grundtryck under plattan I' = faktor som varierar med Slb S

=

plattans sättning

b

=

plattans bredd

Den beräknade sättningen, S, gäller för motsvarande belastningstid som för

pressometerförsöket, d.v.s. efter 1 minut om normalt Menard-förfarande används. Sättningen f'ar sedan transformeras om till den tid för vilket sättningen önskas beräknas, vilket normalt är

10 år. Omräkningen sker enligt S₁

=

So (1 +cx.₈ log-) t

to

där St

=

sättning vid tiden t

So = beräknad sättning vid tiden to (normalt 1 minut)

=

relativ sekundär sättningshastighet, 1/log t

Detta innebär en relativt stor felkälla eftersom tidsskillnaden från 1 min till 10 år är nästan 10 ⁷ ggr och uppskattningen av den relativa sekundära sättningshastigheten är osäker. Briaud har givit ett förslag till metod för denna uppskattning, vilken dock inte kunnat prövas eftersom den skulle fordrat längre tidsteg i pressometerförsöken under vilka trycket hållits konstant och krypdeformationerna kunnat studeras. För de aktuella provplatserna har dock

sekundärsättningshastigheterna studerats i plattförsöken och en god transformering av resultaten av pressometerförsöken låter sig därmed göras. Vid jämförelsen har dessutom pressometerförsöken jämförts med de direkta resultaten av plattförsöken som utfördes med belastningstider varierande från 10 minuter till 5 timmar varför tidsperspektiven inte är fullt så olika.

Transformationen av pressometertryck till grundtryck beror på faktorn I', för vilken Briaud har givit en rekommendation för hur den kan antas variera med den relativa sättningen S/b. Faktorn har utvärderats genomjämförelse mellan grundtryck och sättningar vid plattförsöken och pressometertryck och extrapolerade sättningar från pressometerförsöken utvärderade enligt ovan. Resultaten visar att ett samband för I'-faktorn liknande det som föreslagits av Briaud erhålls men att värdena normalt är lägre. Det enda undantaget är värdena från Fittja, där utvärderingen gav något högre I'--värden än de som föreslagits av Briaud. Pressometervärdena i Fittja hade dock redan vid den tidigare utvärderingen visat sig vara ovanligt låga i relation till övriga undersökningsresultat och uppmätta sättningar. I övrigt är resultaten relativt

samstämmiga och ger ett I'-värde av 1, 1 för stora sättningar. För sättningar mindre än 0, 02b ökar I'-värdet för att nå ett maximalt värde av cirka 2,2 vid de minsta initiella sättningarna, Fig.

5.

4,5

•

^Borlange

4 0 ^Il Vatthammar

3,5 0

0

•

Fittja

Kolbyttemon 3 ^Il

~o • • • • Briaud 1995

2,5 ^{0 \ 0}

0011 - - - S G I

Cl. 0

2 ⁰ Il o 0

1,5

'... ... ⁰ Q . . . . _ 11

6 6 e e o o o

---

•

0,5

0 - i - - - t - - - + - - - t - - - f - - - 1

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0, 1

S/b

Fig. 5. Utvärderad I'-faktor

Sättningarna beräknade enligt Briaud och med det utvärderade sambandet för I'--faktorn och för motsvarande tider som plattförsökenjämförs med de uppmätta sättningarna i Fig. 6.

Som framgår av resultaten överensstämmer beräknade och uppmätta sättningar relativt väl, vilket är att förvänta eftersom I'-faktorn är kalibrerad mot dessa resultat. Undantaget är Fittja där beräknade sättningar är närmare dubbelt så stora som uppmätta, men där kurvformen ändå är relativt samstämmig och relationen är tämligen konstant. Om å andra sidan Briauds

föreslagna relation hade använts hade sättningarna underskattats i samtliga fall utom Fittja.

Last, kN

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 - - - 0,55x0,65m mätt

0

- - - 0,55x0,65m beräknat

10 · " • "1,1x1,3m mätt

E 20 - - - · 1, 1x1 ,3m beräknat

E

ö, - " - 1,6x1 ,8m mätt

C: 30

.§

1,6x1 ,8m beräknat

(/)''° 40

• 2,3x2,5m mätt

50 Kolbyttemon · 2,3x2,5m beräknat

60

Last, kN

0 500 1000 1500 2000 2500

0

E 20

40

- - -

^~

^--

- - - 0,55x0,65m mätt

- - - 0,55x0,65m beräknat E

ö,

60 - • - 1,6x1,8m mätt

"§ C:

''°

(/)

80 100 120

Fittja

' "'

^\

\

\

'

- - - -

1,6x1 ,8m beräknat 2,3x2,5m mätt

· 2,3x2,5m beräknat

140 \

Last, kN

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0 -....,~--=-

-

^{- -}

-

^--.,

10

""~

^,.._

- --

20

-,,

^....

-- - - -

- - - 0,5x0,5m mätt

30 ....~, - - - 0,5x0,5m beräknat

E ,,

40 ,.,

E ,,^\ • " • " 1,0x1 ,Om mätt

ö,

C: 50

"§ ₆₀ ^{' \} ' \ - - - · 1,0x1 ,Om beräknat

(/)''° " _'\

70 ' \ Borlänge - - 2,0x2,0m mätt

80 " _'

' ' ^{- -} - 2,0x2,0m beräknat

90 '

100

Last, kN

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0

~~~~.--;-:~~~---

5 ~ ---

- - -- ^{--:-:. :--.:} -_-

^{-- -- --}

- - - -

- 0,5x0,5m mätt 10

15 - - - 0,5x0,5m beräknat

E E 20

• • • " 1,0x1,0m mätt ö,

C 25

"§ - - - · 1,0x1 ,Om beräknat

30

(/)''°

35 - - 2,0x2,0m mätt

40 Vatthammar - - - 2,0x2,0m beräknat

45 50

Fig. 6. Jämförelse mellan uppmätta sättningar i plattförsöken och beräknade sättningar enligt Briauds metod med I'-faktor enligt SGI.

Beräkning med moduler

Vid beräkning med moduler används som regel sättningsmoduler, E eller M, som uppskattats empiriskt ur sonderingsresultat eller halv-empiriskt ur resultaten av dilatometerförsök.

Eventuellt kan också resultat från ödometerförsök användas. Vid sättningsberäkningen beräknas spänningsökningen under den karakteristiska punkten, Llo-v, enligt elasticitetsteori och sättningen beräknas som

z Lio- alt. s =

L__

^{v L1z}

o M där s = total sättning

z = tjocklek av sättningsgivande skikt under plattan L1z

=

tjocklek av delskikt under plattan

L1crv,

=

spänningsökning i delskiktets mitt E = elasticitetsmodul i delskiktet M = kompressionsmodul i delskiktet

Teoretiskt råder sambandetM=E(J-v)/((1+ v)(J-2v)) mellan elasticitetsmodul och

kompressionsmodul. I samband med beräkning av sättningar för plattor görs dock ofta ingen omräkning eftersom det empiriska underlaget för utvärderingen av modulerna inte motiverar en sådan. I friktionsjord är det eventuella felet måttligt och omräkningen är vansklig eftersom v­

värdet varierar med graden av skjuvpåkänning.

Denna beräkning ger ett linjärt samband mellan last och sättning medan det verkliga sambandet för en platta med begränsad bredd i förhållande till de kompressibla jordlagrens tjocklek har en parabolisk krökning där sättningen ökar exponentiellt med ökande last. I praktiken avpassas plattornas bredd och storlek så att de påkänningar och tillhörande sättningar som uppstår på grund av lasten hamnar inom acceptabla gränser. Enligt tidigare dimensioneringsregler angavs detta som tillåtna grundtryck och numera säkerställs det med hjälp av partialsäkerhetsfaktorer vid dimensionering för bruksgränstillstånd. Detta har inneburit att de empiriska och

halvempiriska metoderna för utvärdering av moduler i princip avser en viss normal påkänningsgrad som varierar för olika typer av jord så att en viss acceptabel sättning inte överskrids. Normalt avser de utvärderade modulerna värden som kan användas för beräkning av 10-årssättningar. En jämförelse mellan de beräknade sättningarna och de uppmätta

sättningarna vid främst de senare plattförsöken, efter att dessa extrapolerats till 10- årssättningar, visar att överensstämmelse erhålls vid en relativ sättning av cirka 1,4 % av plattbredden. Vid mindre sättningar blir den beräknade sättningen större än den verkliga och vid större sättningar underskattas den verkliga sättningen med denna beräkningsmetod.

Ett sätt att ta hänsyn till kurvans verkliga form är att utnyttja kunskapen om kurvans paraboliska form och det empiriska förhållandet att uppmätt och beräknad sättning med avseende på 10-årsvärden empiriskt överensstämmer vid en sättning av 0,014b. Last­

sättningssambandet med avseende på 10-årssättningar kan då beräknas enligt följande:

En sättningsfaktor Fs, vilken inbegriper det sättningsgivande lagrets tjocklek, lastspridningen och modulen, beräknas enligt

där

./z

= influensfaktor vid delskitets mitt enligt elasticitetsteorin

En referenspåkänning, ^qref, vilken ger referenssättningen ^Sref= 0,014b kan beräknas som qref =0,014b/ F₈

och den relativa sättningen s/b för alla andra påkänningar upp till brott beräknas som

!._

=

0.0I

4(_g_J

²

b qref

Denna beräkningsmetod har applicerats på resultaten från de fyra provfälten. För provfälten i Kolbyttemon och Fittja, där resultat från dilatometerförsök saknas, har använts harmoniska medelvärden av moduler utvärderade från resultaten av spetstrycksondering och

hejarsondering. Vid utvärderingen av modulerna har de riktlinjer som anges av Bergdahl et al.

(1993) använts med de matematiska uttryck som givits av Larsson (1997). För provfälten i Borlänge och Vatthammar har använts moduler utvärderade ur dilatometerförsök, vilka bedömts vara mest relevanta eftersom utvärdering av deformationsegenskaper är huvudsyftet med denna provningsmetod i friktionsjord. Resultaten av beräkningarna presenteras i Fig. 7.

dels som relativ sättning, dels som sättning i mm. Skillnaderna mellan kurvorna för relativ sättning för olika plattstorlekar beror på att jordens deformationsmoduler normalt ökar med ökande djup, varför den relativa sättningen normalt blir något mindre för större plattor.

Också i dessa jämförelser erhålls en god överensstämmelse mellan verklig ( extrapolerad) sättning och beräknad sättning. I detta fall är utvärdering av moduler, beräkningar av

spänningsfördelning etc. inte direkt baserad på de aktuella försöken. Referensdeformationen 0,014b är dock till viss del baserad på observationerna vid de senare försöksserierna vilket medför att metoden varit kalibrerad för en del av värdena.

Grundtryck, kPa

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

- 0,55x0,65m mätt 0

- - - 0,55x0,65m beräknat 0,01

0,02 • • • • 1,1x1,3m mätt

,e _0,03

V)

0, - - - 1, 1 x1 ,3m beräknat

C 0,04

·1:

~ 0,05 - • - 1 ,6x1 ,8m mätt

"" _{"' '}

·;:;., > 0,06 1,6x1 ,8m beräknat

v 0,07

a: Kolbyttemon

2,3x2,5m mätt 0,08

0,09 - 2,3x2,5m beräknat

0,1

Grundtryck, kPa

0 100 200 300 400 500 600

0 0,02

- - - 0,55x0,65m mätt

,e 0,04 - - - 0,55x0,65m beräknat

01 0,06

V)

·g

C - 1,6x1 ,8m mätt

,., 0,08

V) 1,6x1 ,8m beräknat

.5 _0,1

r

2,3x2,5m mätt a: v "'

o. ¹²

I

2,3x2,5m beräknat

o. 14

l

0,16

Grundtryck, kPa

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

0

0,02 - - - 0,5x0,5m mätt

..a

.,

^0,04 - - - 0,5x0,5m beräknat

0,

·s C ^0,06 • • - - 1,0x1,0m mätt

:'ro 0,08

V>

-~ >

v a:

0,1

0, 12 Borlänge

- - 1,0x1 ,Om beräknat

-

2,0x2,0m mätt

0, 14 + _{' '}

' '

- 2,0x2,0m beräknat ' '

0, 16

Grundtryck, kPa

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0 0,01

l

0,02

i

- - - 0,5x0,5m mätt

,e

V> 0,03 - - - 0,5x0,5m beräknat

0, C

11 '"'

0,04 0,05

- • • • 1,0x1,0m mätt

V,

·E "' v a:

0,06 0,07 0,08 0,09

1

Vatthammar

- - - 1,0x1 ,Om beräknat

- -

2,0x2,0m mätt - - 2,0x2,0m beräknat 0,1

Fig. 7. Jämförelse mellan uppmätt sättning extrapolerad till I 0-årssättning och beräknad sättning med moduler och paraboliskt last-sättningsförlopp

Last, kN

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

- - - 0,55x0,65m mätt 0

- - - 0,55x0,65m beräknat 10

• • • • 1, 1 x1 ,3m mätt

E 20 - - - - 1, 1 x1 ,3m beräknat

E ..._

å,

C: 30 _{..._} 1,6x1 ,8m mätt

'!~

^' _' ..._

U) '" 40 _{..._} 1,6x1 ,8m beräknat

' _{..._}

Kolbyttemon 2,3x2,5m mätt

50 '

' ' - - - 2,3x2,5m beräknat

' ...

"'

60

"'

Last kN

0 500 1000 1500 2000 2500

0

20 - 0,55x0,65m mätt

40

E - - - 0,55x0,65m beräknat

E 60 ^---... ...

å,

·c C ⁸⁰

---...

---...

... ^- • - 1,6x1 ,8m mätt

"' ~ ^...___ 1,6x1 ,8m beräknat

U) 100 _{...___}

2,3x2,5m mätt 120

140

t

^{\ '}

^'

'-..._

'-..._ - - - 2,3x2,5m beräknat

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ j

Last kN

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0

10

- ^--- - -

- - - ! - -

- - - 0,5x0,5m mätt 20

30 - - - 0,5x0,5m beräknat

E E 40

• • • • 1,0x1 ,Om mätt

å,

C 50

'§ 60 - - - 1,0x1 ,Om beräknat

U)'"

70 Borlänge - - 2,0x2,0m mätt

80

- - - 2,0x2,0m beräknat 90

100

Last, kN

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0 5

t -~ ~--::-:'-~-~--::_~"-'"-·--=::---==_'._ _-::._-== ~ ---=--= ::--

- - - 0,5x0,5m mätt

10 -_, ...___

-. ^,

^{.... -}

... _

15 ' ^~ - - - 0,5x0,5m beräknat

E E 20

å, • • • • 1,0x1 ,Om mätt

C 25

·s 30 - - - 1,0x1 ,Om beräknat

:c:i ' '

U)

35 - - 2,0x2,0m mätt

40 Vatthammar

- - - 2,0x2,0m beräknat 45

50

Fig. 7 Forts.

Slutsatser och kommentarer

För beräkning av sättningar för plattor finns nya metoder, vilka bättre än tidigare vanligen använda metoder avspeglar det verkliga last-sättningssambandet. Metoder finns dels för beräkning på basis av pressometerförsök, dels för beräkning på basis av moduler utvärderade från andra in-situ metoder eller sonderingar.

Den av Briaud (1995) föreslagna metoden för beräkning på basis av resultat från

pressometerförsök medför osäkerheter i omräkningen från korttidsdeformationerna under försöket till de långtidsdeformationer som normalt är av intresse. I de aktuella plattförsöken uppmättes en sekundär sättningshastighet motsvarande 7 till 10 % av den totala sättningen vid laststegens slut per log t, men det är osäkert hur generella dessa värden kan antas vara.

Normalt räknar man schablonmässigt med cirka dubbelt så stora värden.

Utvärderingen av pressometerkurvan är också något osäker med avseende på att extrapolera fram 0-radien Rc, vilket bör göras med hjälp av kurvmall som passas mot kurvans punkter närmast efter att dess inflexionspunkt passerats. Detta påverkar främst utvärderingen vid relativt små laster och sättningar men det är dessa som i praktiken normalt är av störst intresse.

Högre I'-värden än de som anges i denna artikel bör inte användas då det medför beräknade sättningar på osäkra sidan. Pressometerförsök i förborrade hål medför alltid en risk för att jorden runt hålet störs, vilket ger för låga pressometermoduler och för stora sättningar. Detta gäller för såväl den äldre beräkningsmetoden enligt Menard som för den här presenterade enligt Briaud. Enligt resultaten från undersökningarna i silt har denna störningsrisk visat sig vara speciellt påtaglig i silt och annan finkornig friktionsjord under grundvattenytan. Enligt Menards beräkningsmetod kan en viss kompensation för en uppenbar störning göras genom val av i metoden ingående reologiska faktorer. Motsvarande skulle en sådan kompensation kunna göras genom val av olika I'-funktioner för Briauds metod, men några regler för hur detta skulle kunna göras på ett säkert sätt finns inte. Trots dessa brister synes metoden ge bättre möjlighet att beräkna last-sättningssambanden än tidigare metoder och den ger dessutom en möjlighet att beräkna en brottlast baserad på ett givet deformationskriterium.

Den presenterade beräkningsmetoden på basis av utvärderade moduler avser främst resultat från dilatometerförsök. Om endast sonderingsresultat finns tillgängliga ökar osäkerheten i beräkningsresultaten. Av olika sonderingsmetoder visar resultaten av de senare

undersökningarna och plattförsöken att CPT-sondering ger de tillförlitligaste resultaten, speciellt i lös och medelfast jord. Finns dessutom resultat från hejarsondering, kan ett harmoniskt medelvärde av moduler utvärderade från CPT-sondering och hejarsondering användas. I lager med mycket lös jord f'ar detta viktas med hänsyn till den begränsade upplösningen i hejarsonderingsresultaten. I finsilt och lerig silt kan också moduler från ödometerförsök bli aktuella. Beräkningsmetoden avser 10-årssättningar. Några större korrektioner för långtidseffekter är normalt inte aktuella men sådana kan göras enligt Schmertmanns (1978) metod.

De osäkerheter beträffande modulerna som anges ovan är gemensamma för alla typer av beräkningar med dessa moduler och den presenterade metoden synes ge betydligt bättre möjlighet att beräkna verkliga sättningar, att dimensionera med hänsyn till tillåtna sättningar och att bedöma brottlaster enligt givna sättningskriterier.

Referenser:

Baguelin ,F., Jezequel, J.F. and Shields, D.H. (1978). The Pressuremeter and Foundation Engineering. Trans. Tech. Publications.

Bergdahl, U., Hult, G. and Ottosson, E. (1984). Belastningsförsök på plattor grundlagda i friktionsjord för bestämning av jords deformationsegenskaper; Försök vid SGI:s provfält - Kolbyttemon, Statens geotekniska institut, Dnr 1-272/81, Linköping. (

Bergdahl, U., Hult, G. and Ottosson, E. (1986). Belastningsförsök på plattor grundlagda i friktionsjord för bestämning av jords deformationsegenskaper; Försök vid Albysjön, Fittja.

Statens geotekniska institut, Dnr 1-150/82, Linköping.

Bergdahl, U., Malmborg, B. S. and Ottosson, E. (1993). Plattgrundläggning. Svensk Byggtjänst, Solna.

Briaud, J.-L. (1995). Pressuremeter Method for Spread Footings on Sand. The Pressuremeter and its New Avenues, Ballivy (ed.), Balkema, Rotterdam

DeBeer, E. E. (1967). Bearing Capacity and Settlement of Shallow Foundations on Sand.

Proceedings, Symposium on Bearing Capacity and Settlements ofFoundations, Duke University, Lecture 3.

Larsson, R. (1997). Investigations and load tests in silty soils. Statens geotekniska institut, Rapport Nr. 53, Linköping.

The Menard pressuremeter (1975). Interpretation and Application of Pressuremeter Test Results to Foundation Design. Menard General Memorandum D. 60. AN Sols Soils No. 26-

1975.

Schmertmann, J. H. (1970). Static Cone to Compute Static Settlements over Sand. ASCE, Jounal ofthe Soil Mechanics and Foundations Division, Vol. 96, No SM 3.

Schmertmann, J. H. (1978). Guidelines for Cone Penetration Tests, Performance and Design.

Federal Highway Administration, Report FHW A-TS-78-209, Washington.