Horisontella jorddeformationers påverkan på ett pålgrundlagt brofundament i lös lera
Baserat på finita elementanalyser i en tredimensionell geometri
Vid schaktningsarbeten och andra typer av avlastningar så påverkas spänningstillståndet i den kvarvarande jorden, vilket ger upphov till deformationer. I en cirkulär schakt/urgrävning kommer exempelvis schaktens sidor att röra sig mot mitten av schakten samtidigt som botten av schakten kommer att häva sig något.När schaktningen sker runt ett grundlagt fundament är det svårare att förutse hur jorden kommer att deformeras och speciellt hur mycket jordens rörelser kommer påverka det grundlagda fundamentet i form av förflyttningar. Idag beräknar geotekniker mer avancerade problemställningar med sättningar och jorddeformationer i kommersiella FE-program med tvådimensionella gränssnitt. FE-modellering i två dimensioner begränsas av att det endast är möjligt att analysera strukturer som har axiell symmetri eller är långsträckta. Under år 2010 så lanserades ett nytt geotekniskt FE-program med stöd för modellering i en ren tredimensionell miljö, PLAXIS 3D. Med programvaran ges möjligheten att modellera en tredimensionell geometri som exempelvis grundlagda fundament med tillhörande pålar.Norconsults geotekniker var intresserade av att undersöka hur tillämpbart PLAXIS 3D var vid grundläggningsmodellering och initierade därför detta examensarbete. Examensarbetets syfte är att försöka modellera de horisontella deformationerna i lös lera vid ett projekt där redan schaktningsarbetet är genomfört och deformationerna uppmätta. Projektet ligger i Lärjeholm norr om Göteborg och innefattar en långsträckt schakt under två nyanlagda parallella järnvägsviadukter. Järnvägsviadukternas brofundament är delvis grundlagda i slänterna ner mot schaktbotten. Den huvudsakliga frågeställningen i projektet har varit hur mycket brostöden påverkas av de horisontella jorddeformationerna som uppkommer när schaktningsarbetet avlastar jorden. I de beräkningar som gjordes inför projektet antogs att brofundamenten inte skulle flytta sig mer än den deformerade jorden vilket är ett väldigt konservativt antagande. I detta examensarbete undersöks om det med mjukvaran PLAXIS 3D går att modellera jordens deformationer och brostödens förskjutning. Beräkningsmodellerna verifieras genom att jämföra beräkningsresultaten med deformationsmätningar som gjordes under schaktningsarbetet. Inom examensarbetes ramar så utvärderas också när det kan anses nödvändigt att använda en 3D-modell framför en 2D-modell.Resultaten från FE-analyserna visar att jordens deformationer i en slänt påverkas kraftigt av om ett brofundament är grundlagt på pålar mitt i slänten. De horisontella deformationerna minskar mellan det pålgrundlagda fundamentet och schaktkrönet. Hur väl storleken på jorddeformationerna från analysen stämmer överens med de deformationer som uppkommit i referensprojektet kan inte verifieras på grund brist på inklinometermätningar i direkt närhet till brostöden. De modellerade förskjutningarna i brostöden är överlag något små när man jämför med mätresultaten med hänsyn till de förenklingar som är gjorda i modellen. När det gäller modellering av markytans deformationer och de mätningar som är gjorda med peglar så finns ingen korrelation mellan mätning och beräkningar vilket antagligen beror på att markytan antagits vara plan i modellen vilket är en kraftig förenkling av verkligheten.Modellering i ett tredimensionellt gränssnitt är betydligt mer tidskrävande än i ett gränssnitt med två dimensioner, både när modellen byggs upp och i beräkningsfasen. I en tredimensionell modell minskar i teorin även beräkningens noggrannhet då större element kan vara nödvändig att använda. Trots alla nackdelarna så finns det många geotekniska problem som är av tredimensionell karaktär. I dessa fall så kan det vara motiverat att beräkna problemen i en 3D-modell för att ge en bättre översikt av problemet samt möjlighet att modellera problem som ej är möjliga att modellera i tvådimensionella snitt. I första hand bör man dock alltid försöka hitta en lösning i två dimensioner då det kan spara mycket tid.