Lineære og ikke-lineære elementanalyser av undergrunnstunell i armert betong, med en multi-level assessment tilnærmingsmåte

Abstract

Kapasitet av to konstruksjonsdeler i armert betong er funnet ved hjelp av en multi-level assessment-framgangsmåte i fire nivå, der lineær (LFEM) og ikke-lineær (NLFEM) elementmetode er brukt. Konstruksjonsdelene er en fritt opplagt bjelke og en modell av en undergrunnstunell, begge uten skjærarmering. Et av målene i denne oppgaven er å se på fordeler og bakdeler med de ulike beregningsmåtene, samt å øke forståelsen av ikke-lineær analyse av armert betong. Bakgrunnsteori om elementmetoden, materialmodeller, skjærbrudd og elementtyper er først presentert. Videre følger kapasitetsberegningene av bjelken og tunellen, der lineær analyse med bjelkeelementer først blir anvendt sammen med klassiske analytiske beregninger. Høyeste grad av kompleksitet, og det siste av de fire nivåene, er en NLFEM-analyse med plane stress-elementer. Det er funnet at lineær analyse sammen med bruk av klassiske analytiske beregninger og EC2 er et godt alternativ for kapasitetsberegning av enkle konstruksjonsdeler. Denne framgangsmåten er effektiv med tanke på tid og resultatene er gode sammenlignet med eksperimentene. Men i mer komplekse konstruksjoner kommer denne metoden til kort og NLFEM må brukes. NLFEM av armert betong krever mye av brukeren for å få trygge resultater, siden betong er et sammensatt og komplisert materiale. Avanserte materialmodeller må settes opp, og brukeren må beherske teorien bak NLFEM godt. Sammenligning av bjelkeelementer og plane stress-elementer viser at begge har fordeler og ulemper. Bjelkeelementer er enkle i bruk og gir gode resultater innenfor begrensningene det har. Plane stress-elementer har ikke de samme begrensningene som bjelkeelementene, men krever mer tidsbruk.