Artikel Frischakt i lös lera med 3D-effekt
![Nuvarande branschpraxis baseras delvis på en felaktig ekvation. Den felaktiga ekvationen har sannolikt medfört resultat som varit mer eller mindre ”på säkra sidan”, ur ett stabilitetsperspektiv, givet att de byggnadstekniska förhållandena överensstämmer med de förutsättningar som ekvationen baseras på, menar det här projektet.](https://vpp.sbuf.se/Public/Documents/InfoSheets/409da102-777b-435e-904a-8ac4a138e3b0/1200_clay-banks-4YZvSsBJOuk-unsplash.jpg)
Schaktarbeten skall alltid utföras på ett sätt så att
stabilitetsförhållandena är tillfredställande. I många fall har schaktgropen begränsad längd och belastningen från till exempel maskiner begränsas till en mindre delsträcka inom
området bakom släntkrönet. I och med det finns en tredimensionell effekt som påverkar stabilitetsförhållandena.
Förutsatt att den tredimensionella effekten inte tillgodoräknas vid stabilitetsanalysen (vid en 2D-analys) är antagandena mer eller mindre ”på säkra sidan”. Detta kan innebära långsammare och kostsammare framdrift än nödvändigt, vilket gör att man ofta försöker utnyttja 3D-effekten.
I detta projekt har Skanska låtit öka förståelsen för
hur 3D-effekten kan tillgodoräknas. En stor del av arbetat har omfattat
analyser med finita element metoden (FEM) – inklusive beaktande av
tredimensionella geometrier och/eller lastförutsättningar (3D-FEM). Eftersom jorden
har modellerats som ett ”cu-material” är resultaten och slutsatserna endast
relevanta för temporära schakter i normalkonsoliderad eller lätt
överkonsoliderad lera.
De viktigaste slutsatserna från studien är:
- Nuvarande branschpraxis baseras delvis på en felaktig ekvation. Detta medför sannolikt resultat som är mer eller mindre ”på säkra sidan”, ur ett stabilitetsperspektiv, givet att de byggnadstekniska förhållandena överensstämmer med de förutsättningar som ekvationen baseras på. Vid andra (mindre gynnsamma) förhållandena (vilket torde vara vanligt förekommande i praktiken) medför dock nuvarande branschpraxis, i form av en mer generaliserad variant av ovannämnda ekvation, resultat som, ur ett stabilitetsperspektiv, är ”på osäkra sidan”.
- Baserat på analyser med 3D-FEM av 66 st scenarier föreslås
ett antal förenklade beräkningsmetoder – varav en metod i huvudsak är en
korrigerad variant av nuvarande branschpraxis. Samtliga metoder resulterar, när
de är tillämpbara, i en säkerhetsfaktor som är inom ca ±10 % jämfört med den
säkerhetsfaktor som erhållits med 3D-FEM.
De föreslagna metoderna bör kunna nyttjas för
åtminstone en preliminär uppskattning av storleken på 3D-effekten. Om
3D-säkerhetsfaktorn är i det lägre spannet av vad som anses vara
tillfredsställande och/eller om 3D-säkerhetsfaktorn är mer än ca 25% större än
den kritiska delsträckans 2D-säkerhetsfaktor bör den erhållna säkerhetsfaktorn
värderas med extra stor eftertanke och dessutom bedömas med andra metoder.
- De föreslagna förenklade beräkningsmetoderna baseras på de
scenarier som analyserats mha 3D-FEM. Beräkningsmetodernas tillförlitlighet för
andra scenarier går självklart inte att avgöra innan de har studerats. Därför
är det önskvärt att ytterligare scenarier systematiskt analyseras med 3D-FEM
samt - om så visar sig vara nödvändigt – de förenklade beräkningsmetoderna
modifieras och/eller generaliseras.
Kontakt
- Torbjörn Edstam Skanska torbjorn.edstam@skanska.se