Jordskjelvrespons av spunt

Abstract

Kollaps av støttekonstruksjoner på grunn av jordskjelv kan føre til store skader. Det er derfor et behov for pålitelige dimensjoneringsmetoder for slike konstruksjoner. Denne oppgaven tar for seg bruk av numeriske analyser med elementmetodeprogrammet PLAXIS til jordskjelvberegning for støttekonstruksjoner. Dette ved å verifisere modellforsøk, samt ved å sammenligne tidshistorieanalyse og pseudo-statisk analyse for spunt i kohesjonsmateriale. Rapporten kan deles inn i tre hoveddeler. Den første delen tar for seg et litteraturstudium av støttekonstruksjoner, jordskjelvrespons og ulike analysemetoder. Del to omhandler analyser utført med elementmetodeprogrammet PLAXIS for verifisering av resultater fra ristebordforsøk utført av EERC (the Earthquake Engineering Research Center) i 2010 i Bristol. Målet har vært å utvikle en numerisk modell som bekrefter at resultatene stemmer overens med fysisk modell, for så å bruke PLAXIS videre i jordskjelvanalyser. Ristebordforsøket består av en støttevegg med en bakfylling av sand over et bunnlag av sand. Fokusområdet har vært å få sammenfallende verdiene for max moment og forskyvning av støtteveggen. Dette ved hjelp av parameterstudie av usikre parametre; demping, ruhet mellom sand og vegg, skjærmodul og friksjonsvinkel. PLAXIS-analysene gir en momentfordeling som er for lav i øvre del av veggen og for høy i nedre del av veggen, og sluttdeformasjonen viser for mye rotasjon i forhold til ristebordforsøket.Del tre omhandler tidshistorieanalyser og pseudo-statiske analyser av spunt i kohesjonsmateriale. Det er utført analyser for et tilfelle med 3 m utgraving uten avstivning og et tilfelle med 4 m utgraving med innvendig avstivning. Jordtrykk- og momentdiagram for tidshistorieanalyse og pseudo-statisk analyse for tilfellet uten avstivning har tilnærmet samme verdier, men de er motsatt rettet. Dette kommer av at når maksimalt moment opptrer i spunten for tidshistorieanalyse er bevegelsen til systemet i motsatt retning av hva den er for pseudo-statisk metode. For tilfellet med avstivning er bevegelsen i samme retning og jordtrykk- og momentdiagrammene fra tidshistorieanalyse og pseudo-statisk analyse sammenfaller bedre. Tidshistorieanalyse gir økende moment i spunten og kraft i stiver ved økende PGA og minkende Su. Tidshistorieanalyse gir større respons enn pseudo-statisk metode for spunt uten avstivning og Su-verdier på 16 og 20 kPa, mens pseudo-statisk metode gir størst respons når Su=30 kPa. Pseudo-statisk metode gir også størst respons for spunt med avstivning. Om pseudo-statisk analyse er konservativ blir dermed avhengig av hvilken geometri analysetilfellet har og Su-verdier. Å utføre en pseudo-statisk analyse tar betydelig mindre tid enn tidshistorieanalyse, men pseudo-statisk metode viser den ulempen at den kan nå brudd selv om kapasiteten egentlig er tilstrekkelig.