INLÄMNINGSUPPGIFT GEOTEKNIK

Transkript

1 Inlämningsuppgift geoteknik 2011 INLÄMNINGSUPPGIFT GEOTEKNIK Innehåll: Del Sidor Beskrivning av uppgiften 2 6 Bilaga: RGEO (Rapport geoteknisk undersökning) 7 12 Bilaga: Bilaga till RGEO Bilaga: Broritning

2 Inlämningsuppgift geoteknik 2011 INLÄMNINGSUPPGIFT I GEOTEKNIK: BERÄKNING AV SÄTTNINGAR UNDER EN VÄGKROPP OCH BERÄKNING AV BÄRIGHET FÖR ETT BROFUNDAMENT GRUPPER OCH INLÄMNING Geoteknikinlämningsuppgiften består av två delar: 1) Beräkning av sättning under en vägkropp och 2) Beräkning av bärigheten för ett brofundament. Uppgifterna introduceras vid föreläsning nr 7 och räkneövning nr 5, fredagen 30/9. Arbetet genomförs som hemarbete i grupper om två studenter och med tillgång till handledning vid övningstillfällena. Inlämning senast fredagen 14/10 kl och gärna tidigare. Godkänd men för sent inlämnad uppgift ger 0 poäng. Godkänd och i tid inlämnad uppgift ger 0-5 poäng, där poängtalet beror av inlämningens kvalitet: den skall vara lättläst (kan vara handskriven), valda antaganden och beräkningsmetoder skall vara redovisade och rimliga, och beräkningarna rätt utförda. FÖRUTSÄTTNINGAR Inför bygget av en väg, Väg 17, gjordes en omfattande geoteknisk undersökning av markförhållandena. Denna är redovisad i en rapport RGEO (Rapport geoteknisk undersökning). Rapporten i sig är kort, men har omfattande bilagor. Kopia av rapporten och några sidor från dess bilagor finns bilagt. Den geotekniska undersökningen ger information som behövs för bedömning av sättningar, bärighet, tjälfarlighet, vattenförhållanden och eventuellt behov av jordförstärkningar eller ersättning av olämplig jord som kan finnas nära markytan och i t.ex dödisgropar. Vägen kommer på ett ställe att korsa en å, Saxån. Den betongbro som kommer att byggas över ån är visad i bifogade kopior av den preliminär broritningen. För att bron skall fungera bra måste bl.a vägens sättningar vid anslutningen till bron och brofundamentens bärighet beräknas. Inlämningsuppgiftens del 1 avser beräkning av vägens sättning i ett område nära bron och del 2 avser beräkning av det västra (vänstra) brofundamentets bärighet. BERÄKNINGSMETODIK De aktuella beräkningarna av sättning och bärförmåga skall göras enligt de metoder som lärs ut i kursen. Dessa metoder förutsätter emellertid ganska enkla och idealiserade förhållanden, t.ex att markytan är plan, att jordens egenskaper är helt kända och att jordens lagerföljd, tjocklek och egenskaper är lika i hela området. På grund av detta och även på grund av att tillgänglig RGEO inte ger fullständig information och på grund av att förhållanden, t.ex grundvattenytans läge, varierar med både tid och plats måste idealiseringar, antaganden och förenklingar göras. Dessa kan göras på olika sätt. Ange i redovisningen vilka antaganden som gjorts! Jordlagerföljd och grundvattenytans läge visas enklast i en figur. Försök bedöma hur mycket de olika förenklingarna kan påverka beräkningsresultaten. Allmänt bör förenklingar göras så att beräkningsresultaten kommer hyggligt nära verkligheten och så att avvikelserna kommer på säkra sidan utan att kostnaderna blir orimligt stora. 2

3 Inlämningsuppgift geoteknik 2011 BILAGOR SAMT FÖRKLARING AV BETECKNINGAR OCH PROVNINGAR Till denna beskrivning av inlämningsuppgifterna i geoteknik i Vägen till vägen projektet finns följande bilagor: Ritningar av bron vid Saxån (2 sidor) och RGEO (6 sidor) med utdrag (16 sidor) från bilagorna till RGEO. All information som finns tillgänglig i det bilagda materialet är inte nödvändig för att lösa inlämningsuppgiften, men bläddra genom allt för att få en överblick. Det finns ett stort antal standardiserade geotekniska symboler, beteckningar och förkortningar som används i bl.a. RGEO. Dessa är definierade på Svensk Geotekniska Föreningens hemsida, klicka på beteckningssystem och sedan på Fullständigt beteckningsblad. Här kort förklaring av några av beteckningarna och förkortningarna: Statisk sondering: viktsondering (betecknas Vi) eller trycksondering Tagning av ostört jordprov, t.ex kolvprovtagning (beteckans Kv) för senare provning i laboratorium Vingprovning eller vingborrning (betecknas Vb) för bestämning av skjuvhållfasthet L = lera, Si = silt, Sa=sand, Mn = morän, Lt = torrskorpelera = torrare hård lera nära markytan, sl = slag, hv = halvvarv, St = sensivitetsprovning eller sensivitetstal, τ f = skjuvhållfasthet, τ fu = odränerad skjuvhållfasthet, Vim=viktsondering med maskinell vridning, CPT=cone penetration test, Slb=slagsondering, HfA=hejarsondering enligt metod A, Skr=skruvprovtagning, Vb=vingförsök, vingprovning Viktsondering, Vi, ger information om jordens egenskaper på olika djup, men inget direkt hållfasthetsvärde. Vid viktsondering användes en stålstång som tryckes ner i jorden. Stången har en spetsig ände. Stången belastas med vikter och man antecknar eller anger i ett diagram hur mycket vikt som krävs för att trycka ner stången. Belastningen göres i steg: först 25 kg, sedan 50 kg, 75 kg och 100 kg. Om stången inte tryckes ner vid 100 kg belastning övergår man till att vrida runt stången. I resultatdiagrammet anges då hur många halva varv (hv) som man behöver vrida runt stången för att den skall sjunka ner 20 cm. Om stången inte sjunker trots 100 kg belastning och vridning, då slår man på stången (sl) för att komma vidare alternativt försäkra sig om att stången kommit ner till något hårt hållfast underlag, t.ex berg eller hårt packad stenrik morän. Vingborrning, Vb, göres för att bestämma jordens skjuvhållfasthet och sensitivitetstal på olika djup. Vid vingborrningsprovning trycker man ner en stålstång i jorden. Stången är i spetsen försedd med fyra vingar. Jordens skjuvhållfasthet fås genom att mäta hur stort vridmoment som krävs för att vrida runt stångens vingförsedda spets. Sensitivitetstalet (St) är kvoten mellan jordens jungfrueliga skjuvhållfasthet och dess omrörda skjuvhållfasthet. Jordens omrörda skjuvhållfasthet bestämmes efter att först ha vridit runt stången 25 varv. Om sensitivitetstalet är högre än 50 säges jorden vara en kvickjord eller kvicklera. Kolvprovtagning, Kv, göres med hjälp av en kolv, ett slags rör, som tryckes ner i jorden. Vid kolvprovtagningen tar man upp jordprov från olika djup. Det ger dels möjlighet att se vad typ 3

4 Inlämningsuppgift geoteknik 2011 av jord det är, vilket kan anges med olika symboler i ett diagram, dels möjlighet att ta in jordprover till ett laboratorium för olika provningar, t.ex provningar i en triaxialapparat. Skruvprovtagning, Skr, göres mha en korkskruvsliknande borr. Jord fastnar mellan borrens gängor och när man drar upp borren ur marken kan man därför se vilka slags jord som finns på olika djup. INLÄMNING DEL 1: BERÄKNING AV SÄTTNING Vägens sättning i sektionen 7/835, som är en sektion nära brobanans västra anfang, skall beräknas. Sättningen uppkommer av vägbankens vikt och trafiklast. Trafiklasten antages motsvara en jämnt fördelad last på vägen om 10 kpa. Sektion 7/835 Vägbank Markyta före bygge av vägen Grundvattenyta Bedöm jordlagerföljd mha de uppgifter som erhölls för borrhållet T77. Besluta hur mycket jord som skall schaktas bort innan vägbanken byggs. Vägbankens mått kan bedömas mha de av bifogade ritningarna. Ungefärliga mått är tillfylles och de kan bestämmas mha linjalmätningar. Rita måttsatt ritning på vägbankens utseende efter bygge. Redovisa antagen belastning, jordlagerföljd, grundvattenyta och jordegenskaper, inkl. vägbankjordens densitet. Vägbanken bygges med väl packad friktionsjord. Sättningen domineras helt av ihoptryckning av de vattenbemängda jordlager som väsentligen består av lera. Lerans deformationsegenskaper har bestämts genom ödometerprovningar: leran är normalkonsoliderad och dess kompressionsmodultal kan sättas till m=18. Beräkna och redovisa sättningen med utgångspunkt från givna förutsättningar och egna redovisade rimliga beslut och antaganden! INLÄMNING DEL 2: BERÄKNING AV BROFUNDAMENTS BÄRIGHET Bärigheten hos det västra brofundamentet skall undersökas. (För brofundament är även bedömning av sättningen viktig, men den beräkningen ingår inte i inlämningsuppgiften.) Undersökningen innefattar beräkning av hur stor last som jorden under fundamentet utsättes för och beräkning av hur stor bärförmåga jorden har. Kvoten (vertikal bärförmåga)/(vertikal last) skall vara större än 2.0, annars måste fundamentet utföras på något annat sätt. Brons bärande system är visat i figuren nedan. 4

5 Inlämningsuppgift geoteknik 2011 Byggnadsstatiska beräkning för bron har gett att bropelarna kommer att belastas med krafter och moment enligt figuren nedan. Pelarna har samma bredd som bron (9.0 m) och utgör stödmur för jord som ligger an mot pelaren (muren). Pelarnas tjocklek är 1.2 m i övre änden och 0.8 m i anslutningen mot grundsulan. Pelarnas längd är 4.9 m och grundsulans tjocklek är 0.7 m. Välj (bestäm) utan beräkning fyllnadshöjd för jorden på ömse sidor om pelaren med hänsyn till vad som kan bedömas vara rimligt och lämpligt. Vattennivån i Saxån varierar under året. Välj lämplig grundvattennivå att utgå från vid beräkningen av bärförmåga. Pelaren och grundsulan påverkas av de angivna lasterna och egentyngden mg (antag att betongens densitet är 2400 kg/m 3 ) samt av krafter som verkar från jorden mot betongen. Det horisontella jordtrycket mot betongen kan i detta första steg beräknas som för jord i vila. Vid den geotekniska dimensioneringen skall måtten a och b bestämmas. Välj (gissa) lämpliga mått och undersök genom beräkning om de gissade måtten är tillfylles med hänsyn till att den vertikala bärförmågan skall vara (minst) 2.0 gånger den vertikala lasten. Om de gissade måtten visar sig ge otillräcklig bärförmåga behöver inte ny beräkning göras för andra mått. Om beräkningen visar att de gissade måtten är olämpliga, t.ex leder till otillräcklig bärförmåga, så skall anges exempel på någon möjlig typ av ändring eller åtgärd. Det behöver inte vara att a måste vara större än b kanske är det motsatta eller att a=b lämpligare mht att man inte vill göra sulan onödigt stor. För beräkningen erforderliga materialdata för jord, grundvattenyta och fyllning hämtas eller bedömes mha bifogad RGEO och annan litteratur (t.ex kompendiet). 5

6 Inlämningsuppgift geoteknik N=3.6 MN M=4.1 MNm H=0.5 MN 4.90 m Grundvattenyta 0.70 m mg a b

7 Region Skåne T Datum: Rev: OBJEKT: 1001 VÄG 17 FÖRBI MARIEHOLM GEOTEKNIK FÖR TOTALENTREPRENAD RAPPORT GEOTEKNISK UNDERSÖKNING, RGEO 7 M:\_UPPDRAG\ \_Arbpl\_Fastställelse\Dokument\Geo-2005\1G111101_RGeo\ _RGeo.doc

8 Region Skåne Väg 17, Förbi Marieholm Objekt: 1001 INNEHÅLLSFÖRTECKNING RAPPORT GEOTEKNISK UNDERSÖKNING, RGEO Geoteknik för Totalentreprenad Sida 2 (6) Datum: Rev: T Sid 1 Uppdrag Geotekniska undersökningar Undersökningsperioder Fält- och laboratorieingenjörer Fältarbete Laboratoriearbete Undersökningsresultat... 6 BILAGOR Bilaga 1, sid 1-41 Bilaga 2:1-2:15 Bilaga 3, sid 1-42 Bilaga 4:1-4:52 Bilaga 5:1-5:2 Bilaga 6, sid 1-10 Bilaga 7, sid 1-2 Bilaga 8, sid 1 Laboratorietabeller Siktkurvor Protokoll från CONRAD-utvärdering av CPT-sonderingar Protokoll grundvattenobservationer Sammanställning av utförda vattenkvot och skjuvhållfasthetsbestämningar i lermorän Sammanställning av mulljordsanalyser Siktsammanställning för Lermorän Analys av asfalt RITNINGAR 101G1121 Plan/ Profil, km 0/000 1/ G1122 Plan/ Profil, km 1/000 2/ G1123 Plan/ Profil, km 2/000 3/ G1124 Plan/ Profil, km 3/000 4/ G1125 Plan/ Profil, km 4/000 5/ G1126 Plan/ Profil, km 5/000 6/ G1127 Plan/ Profil, km 6/000 7/ G1128 Plan/ Profil, km 7/000 8/000 8 M:\_UPPDRAG\ \_Arbpl\_Fastställelse\Dokument\Geo-2005\1G111101_RGeo\ _RGeo.doc

9 Region Skåne Väg 17, Förbi Marieholm Objekt: 1001 RAPPORT GEOTEKNISK UNDERSÖKNING, RGEO Geoteknik för Totalentreprenad Sida 3 (6) Datum: Rev: T 101G1129 Anslutning i öster, Plan/ Profil, km 0-500, G1130 Profiler, tidigare linjer, km 4/000 6/ G G G G G1135 Enskilda borrpunkter Plan/ Profil, Bro över Saxån Tvärsektioner, Bro över Saxån Tvärsektioner, Bro över Saxån Plan och Tvärsektion, Bro över väg vid Sibbarp NO Marieholm 9 M:\_UPPDRAG\ \_Arbpl\_Fastställelse\Dokument\Geo-2005\1G111101_RGeo\ _RGeo.doc

10 Region Skåne Väg 17, Förbi Marieholm Objekt: 1001 RAPPORT GEOTEKNISK UNDERSÖKNING, RGEO Geoteknik för Totalentreprenad Sida 4 (6) Datum: Rev: T 1 Uppdrag De geotekniska undersökningarna som utförts på uppdrag av Vägverket Region Skåne är en del av det arbete Tyréns AB utfört i samband med upprättandet av arbetsplan samt för komplettering inför totalentreprenad för rubricerat objekt. Syftet med de geotekniska undersökningarna har varit att ta fram dimensioneringsunderlag för ny sträckning av väg 17 förbi Marieholm inklusive anslutande vägar och därtill hörande nya broar. I denna handling redovisas endast undersökningsresultat. Utöver detta har två tekniska PM upprättats: Teknisk PM Geoteknik, Inblandningsförsök med kalk, försöksredovisning Översiktlig beskrivning av mark-, jord- och grundvattenförhållanden Denna handling ska tillsammans med ovan nämnda handlingar levereras till Chaos och har namn enligt detta system. Namnen framgår av sökvägen på dokumenten. Detta dokument heter 1G enligt Chaos. 2 Geotekniska undersökningar 2.1 Undersökningsperioder För arbetsplanen har undersökningarna utförts av Tyréns AB under november 2002 till mars De kompletterande undersökningarna inför totalentreprenaden utfördes under december 2003 och januari 2004 och benämns T101 T193. Undersökningspunkter utförda av SWECO VBB under främst hösten 2002 för utbyggnad av parallellvattenledning åt Sydvatten har i tillämpbara delar inarbetats i föreliggande handlingar. Undersökningspunkter utförda av Tyréns har prefixet T och punkter utförda av SWECO VBB har prefixet 10 före punktnumret på ritningar och protokoll. 2.2 Fält- och laboratorieingenjörer Fältarbetena har utförts av Göran Palmqvist, Christer Olovsson och Drago Jelisic, Tyréns AB. 10 M:\_UPPDRAG\ \_Arbpl\_Fastställelse\Dokument\Geo-2005\1G111101_RGeo\ _RGeo.doc

11 Region Skåne Väg 17, Förbi Marieholm Objekt: 1001 RAPPORT GEOTEKNISK UNDERSÖKNING, RGEO Geoteknik för Totalentreprenad Sida 5 (6) Datum: Rev: T Laboratorieundersökningarna har utförts av Leif Persson på Tyréns jordlaboratorium i Helsingborg. 2.3 Fältarbete Fältarbetet har utförts med borrbandvagnarna Geotech 604 och Geotech 605. Fältundersökningarna omfattar följande: Skruvprovtagning, Skr CPT-sondering, CPT2 Viktsondering, Vim Hejarsondering, HfA Provgropsgrävning, Pg Bestämning av vattennivåer i installerade rör och provtagningshål Utsättning/inmätning av undersökningspunkterna Totalt har undersökningarna för arbetsplanen omfattat 84 punkter utförda av Tyréns AB och 6 punkter utförda av SWECO VBB. För komplettering inför totalentreprenad har ytterligare 93 punkter utförts av Tyréns AB. I flertalet av punkterna har mer än en av ovanstående undersökningsmetoder utförts. De flesta grundvattenrör som installerats är 1-tums pvc-rör. Två rör, T67 och T69, är PEH-rör, 50 mm i diameter, och två rör, T104 och T106, är 1-tums stålrör. Filterlängden varierar beroende på rörtyp. Pvc-rören har ett 0,7 m slitsat rör i botten, förutom rör T133 som försetts med dubbla slitsade rör, d.v.s 1,4 m. PEH-rören har 1,0 m slitsade rör och stålrören 0,5 m sandfilter. Brunnsinventering har utförts av Tyréns AB under januari Tidigare inventering av Sweco har inarbetats. 2.4 Laboratoriearbete Samtliga upptagna prover har jordartsklassificerats i fält och på laboratorium. Laboratorieundersökningarna omfattar följande: Jordartsklassificering SGF Jordartsklassificering ATB VÄG Siktning 11 M:\_UPPDRAG\ \_Arbpl\_Fastställelse\Dokument\Geo-2005\1G111101_RGeo\ _RGeo.doc

12 Region Skåne Väg 17, Förbi Marieholm Objekt: 1001 Vattenkvotsbestämning Skrymdensitetsbestämning Bestämning av konflytgräns Bestämning av sensitivitet RAPPORT GEOTEKNISK UNDERSÖKNING, RGEO Geoteknik för Totalentreprenad Sida 6 (6) Datum: Rev: T Bestämning av skjuvhållfasthet genom konförsök på något störda skruvprov Glödgningsförlust PAH-analys på asfaltsprover (Läget för punkt T121 framgår av ritning 101G1121, T123 av ritning 101G1129 och T124 av ritning 101G1123) 3 Undersökningsresultat Undersökningsresultaten redovisas på bifogade bilagor och på ritningar med följande tillägg: Grundvattennivåmätningar utförda fram till februari 2005 redovisas i denna handling. Tyréns AB kommer att fortsätta mätningarna varannan månad. Framtida mätningar kommer att redovisas separat som ett extra utskick till entreprenören. Uppmätta och redovisade vattenytor i grundvattenrören kan vara påverkade av ytlig tillrinning av vatten. Förutom laboratorietabeller finns separata sammanställningar av data för lermorän och mulljord. För förklaring till de geotekniska beteckningarna hänvisas till SGF:s (Svenska Geoteknisk Föreningens) hemsida: TYRÈNS AB Vägverket Region Skåne Henrik Möller 12 M:\_UPPDRAG\ \_Arbpl\_Fastställelse\Dokument\Geo-2005\1G111101_RGeo\ _RGeo.doc

13 13

14 14

15 15

16 16

17 17

18 18

19 19

20 20

21 21

22 22

23 23

24 24

25 25

26 26

27 27

28 28

29 Preliminär ritning av bro vid Saxån 29

30 30