Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorEiksund, Gudmund Reidar
dc.contributor.advisorWatn, Arnstein
dc.contributor.authorTripathi, Parasmani
dc.date.accessioned2020-06-04T16:03:28Z
dc.date.available2020-06-04T16:03:28Z
dc.date.issued2020
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2656745
dc.description.abstractForsterkede jordbroforankringer er en kombinasjon av komprimert jord og forsterkninger (i dette tilfellet geosyntetikk), som støtter og fordeler belastningen fra brooverbygget. Strukturen fungerer etter prinsippet om å utvikle styrke fra indusert belastning i forsterkningene under komprimering og forbelastning. Utformingen og analysen av distansen i denne oppgaven er antatt for jordforholdene til Skedsmo, Oslo. Utformingen og analysen utføres for statiske og dynamiske forhold. Oppgaven gjennomfører en grensetilstandsdesign for å beregne dimensjonene til en armert jordbroanlegg med spredt fotfeste i toppen. Den oppnår dimensjoner og detaljer for komponentene som er involvert i broanlegget. Det bestemmes også i denne delen at den mest kritiske feilmodus for ytre stabilitet av anlegget er eksentrisitet ved velting, og modus for svikt for indre stabilitet er uttrekkssvikt i forsterkningene. En statisk endelig elementanalyse blir deretter utført for den konstruerte broavstanden og mangler ved grensetilstandens design blir identifisert og utbedret med en modifisert utforming som involverer ytterligere geogrider bak spredningsfoten. Kritiske feilmodus i henhold til grensetilstandens utforming er også verifisert i denne delen. Avhandlingen gjennomfører deretter en analytisk seismisk analyse for å evaluere og sammenligne statiske og dynamiske belastninger på broanlegget. Det er funnet at det armerte jordbruet ligger innenfor sikkerhetskrav for de betraktede forenklede belastningsforhold og påført vibrasjon. Oppgaven gjennomfører deretter en dynamisk endelig elementanalyse for en forenklet modell. Først blir en sinusformet harmonisk bølge av varierende amplituder (0,05 g, 0,1 g og 0,5 g toppamplituder) brukt til en forenklet modell for å bestemme de rette grensebetingelsene for analysen. En frie feltgrense som ligner forplantning av jordskjelv i det virkelige liv er valgt for analysen. Deretter brukes en ekte akselasjonstidshistorie for jordskjelv, skalert til en 0,5g topp akselerasjonsamplitude for modellen - med og uten geogrider, ved bruk av en jordmodell som simulerer reduksjon av skjærmodul i henhold til økende skjærbelastning. Ved bruk av forsterkninger observeres en betydelig reduksjon ved forskyvning i anlegget. Variasjon av resulterende akselerasjon, forskyvninger og dominerende frekvenser blir analysert, og det er funnet at bruk av geogrider betydelig forbedrer stabiliteten til modellen under den påførte jordskjelvvibrasjonen. Oppgaven avsluttes med to hoveduttalelser. Det første er at forsterkningene som er lagt til i den utbedrede grensetilstandens utforming har stor betydning når det gjelder stabilitet, ytelse av forbindelsesvei, forankring av det forsterkede partiet med tilbakefyllingen og for innvendig plastisk deformasjon og friksjonsmobilisering bak den forsterkede seksjonen. Det andre er at bruk av geosyntetikk reduserer forskyvningen betydelig under seismiske belastninger. Endring av de resulterende frekvensområdene og dominerende frekvenser indikerer en endring i egenfrekvensen til systemet. Oppgaven avsluttes med bemerkningen om at denne atferden bør studeres nærmere med perspektivet på endring i skjærbølgehastighet og egenfrekvens av systemet ved bruk av geosyntetiske forsterkninger.
dc.description.abstractReinforced soil bridge abutments are a combination of compacted soil and reinforcements (in this case geosynthetics), which supports and distributes the loads from the bridge superstructure. The structure works on the principle of development of strength from induced strain in the reinforcements during compaction and pre-loading. The design and analysis of the abutment in this thesis is assumed for soil conditions of Skedsmo, Oslo. The design and analysis is performed for static and dynamic conditions. The thesis conducts a limit state design for calculating the dimensions of a reinforced soil bridge abutment with spread footing at the top. It obtains dimensions and details for the components involved in the bridge abutment. It is also determined in this portion, that the most critical failure mode for external stability of the abutment is eccentricity in overturning, and mode of failure for internal stability is pullout failure of the reinforcements. A static finite element analysis is then performed for the designed bridge abutment and shortcomings of the limit state design are identified and rectified with a modified design involving additional geogrids behind the spread footing. Critical failure modes according to the limit state design are also verified in this portion. The thesis then conducts an analytical seismic analysis for evaluating and comparing static and dynamic loads upon the bridge abutment. It is found that the reinforced soil bridge abutment works within safety requirements for the considered simplified loading conditions and applied vibration. The thesis then conducts a dynamic finite element analysis for a simplified model. First a sinusoidal harmonic wave of varying amplitudes (0.05g, 0.1g and 0.5g peak amplitudes) is applied to a simplified model, for determining the right boundary conditions for the analysis. A free field boundary resembling propagation of earthquake in real life is selected for the analysis. A real earthquake acceleration time history scaled to a 0.5g peak acceleration amplitude is then applied for the model - with and without geogrids, using a soil model that simulates reduction of shear modulus according to increasing shear strain. A significant reduction upon displacement in the abutment is observed with the use of reinforcements. Variation of resultant acceleration, displacements and dominant frequencies are analysed and it is found that the use of geogrids significantly improves the stability of the model under the applied earthquake vibration. The thesis concludes with two main statements. First is that the reinforcements added in the rectified limit state design has high significance in terms of stability, performance of connecting road, anchoring of the reinforced section with the backfill and on internal plastic deformation and friction mobilization behind the reinforced section. Second is that the use of geosynthetics significantly reduces displacement under seismic loads. Change of the resultant frequency ranges and dominant frequencies indicate a change in eigen-frequency of the system. The thesis concludes with the remark that this behaviour should be studied more closely with the perspective of change in shear wave velocity and eigen-frequency of the system with the use of geosynthetical reinforcements.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleDesign and Analysis of a Geosynthetically Reinforced Soil Bridge Abutment
dc.typeMaster thesis


Tilhørende fil(er)

Thumbnail
Thumbnail

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel