KTH Jord- och bergmekanik. Kalkcementpelare forskningen på KTH. 6 PhD students and 8 active industry PhD students

Transkript

1 Kalkcementpelare forskningen på KTH Stefan Larsson KTH Jord- och bergmekanik Stefan Larsson Fredrik Johansson Almir Draganovic Håkan Stille 6 PhD students and 8 active industry PhD students 1

2 60-70 tal SGI Broms & Boman Åhnberg et al (1995) 2000 Åhnberg (2006) Utvecklingen i Sverige Materialegenskaper Kvalitetskontroll 70- Broms & Boman Torstensson (1980) 80- Holm 90- Ekström (1994) Axelsson (2001) Larsson (2003) Bergman (2012) Projekt E Broms & Boman 90- SGF 4:95 Kivelö (1998) Kivelö / Broms / Larsson Larsson et al (2012) Al-Naqshabandy (2012) Design brottstadie Design bruksstadie 70- Broms & Boman 90-talet SGF 4: talet SGF 2:2000 Baker (2000) Alén et al (2006) 2010-talet TkGeo Några aktuella utmaningar Triaxialförsök Skaleffekter Lab-inblandning Göra oss av med begreppet odränerad skjuvhållfasthet Materialegenskaper Kvalitetskontroll Kalibrering av kalkpelarsonden Utveckling av dynamiska provningsmetoder dynamisk CPT Utveckla en beslutsprocess Utveckla en modell som tar hänsyn till horisontella laster Harmonisering med Eurokod och RBD Design brottstadie Design bruksstadie Karaktärisering av deformationsegenskaper Harmonisering med Eurokod och RBD 2

3 Jordförstärkning med kalkcementpelare Forskargrupp Niclas Bergman, Doktorand KTH Razvan Ignat, Industridoktorand Skanska Mohammed Al-Naqshabandy, Doktorand KTH Stefan Larsson, KTH Reliability-based ultimate limit state design of lime-cement columns Mohammed Salim Al-Naqshabandy Problemet - Nuvarande beräkningsmetodik beaktar inte spridningar avseende hållfastheten i kalkcementpelare - Det finns inget tydligt incitament för entreprenörerna att utveckla metoden - QC/QA är dåligt inkorporerad i designprocessen Syfte The aim of this study is to incorporate the strength variability of LC columns into the design of embankments using RBD 3

4 Reliability-based ultimate limit state design of lime-cement columns Mohammed Salim Al-Naqshabandy Vad vi gjort - Karaktäriserat hållfastheten med avseende på dess rumsliga spridning i rummet - Identifierat de osäkerheter som är associerade till resultat från sonderingar - Studerat effekten av olika osäkerheter på totalsäkerheten för bankstabilitet - Utveckka sannolikhetsbaserad dimensionering som ett verktyg för design av kalkcementpelare Reliability-based ultimate limit state design of lime-cement columns Mohammed Salim Al-Naqshabandy Utvalt resultat Identifierat inverkan av olika parametrar på utvärderingen av β 1. c u,col 2. c u,soil 3. γ emb 4

5 Reliability-based ultimate limit state design of lime-cement columns Mohammed Salim Al-Naqshabandy Utvalt resultat - Effekten av transformationsfel vid utvärdering av γc u,col Transformationsfel har en signifikant inverkan på γc u,col, där dess magnitud är högst osäker - det finns ett stort behov av att kalibrera sonderingsmetoderna γc u,col kan utvärderas med rimlig noggrannhet med avseende på andra osäkerheter Partial Factor Design (PFD) applied to limecement columns Deterministic and RBD designs Partial factor design 5

6 Brottmekanik horisontellt belastade pelare Stefan Larsson, Richard Malm, Anders Ansell, Benjamin Charbit Problemet - Teoretiskt arbete och modellförsök visar att pelernas böjhållfasthet är dimensionerande - Osäkert hur pelare beter sig i skivor - Numerisk modellering utförs med för enkla modeller som inte kan fånga komplexa brottmekanismer Brottmekanik horisontellt belastade pelare Stefan Larsson, Richard Malm, Anders Ansell, Benjamin Charbit Vad vi gjort - Samarbetat med experter på modellering av uppsprucken betong och använt en modell för uppsprucken modell - Modellerat utförda modellförsök med Concrete plasticity damage model i Aqbaqus 3D. 250 Normaltryck Styv stålplatta Sandlager Rörlig övere del Pelare 600 Dragkraft 250 Fast undre del Lera

7 Brottmekanik horisontellt belastade pelare Stefan Larsson, Richard Malm, Anders Ansell, Benjamin Charbit Brottmekanismer i system förstärkta med kalkcementpelare - -Pelare förstäkta i passivzon mot spont Forskargrupp Razvan Ignat Industridoktorand Skanska Sverige AB Sadek Baker Skanska Sverige AB Sven Liedberg Skanska Sverige AB Stefan Larsson, KTH Projektet startade januari

8 Ground Improvement with Lime/Cement columns in passive and shear zone Factors that have to be considered in preparation of full scale test 4 6b 3b 5 6a 2 1 3a 1: Variability of soil properties Location of test site 2: Variability of columns properties Control of the installation process 3: Boundary conditions Parametric studies - Numerical analys 4: 3D effects Parametric studies - Numerical analysis 5: Possible failure mechanism of the sheet pile wall Parametric studies - Numerical analysis 6: Execution of excavation and loading of the sheet pile wall Parametric studies - Numerical analysis 10 Sannolikhetsbaserad dimensionering i bruksstadiet Niclas Bergman Problemet - Nuvarande beräkningsmetodik beaktar inte spridningar avseende styvhet i kalkcementpelare - Eurokod ger ingen tydlig vägledning avseende säkerhetsnivå för sättningar - Det finns inget tydligt incitament för entreprenörerna att utveckla metoden - Dagens dimensioneringsmetodik beaktar inte de spridningar i hållfasthet och deformationsegenskaper som uppmäts i fält Syfte The aim of this study is to incorporate the strength and deformation property variability of LC columns into the design using RBD 8

9 Sannolikhetsbaserad dimensionering i bruksstadiet Niclas Bergman Vad vi gjort - Karaktäriserat hållfastheten med avseende på dess rumsliga spridning i rummet - Identifierat de osäkerheter som är associerade till resultat från sonderingar - Studerat effekten av olika osäkerheter för beräkning av sättningar Vad vi ska göra Utveckka sannolikhetsbaserad dimensionering som ett verktyg för design av kalkcementpelare Jb-totalsondering - en studie av korrelationen mellan resultat från förborrning och pelarsondering a) b ) Spetsmotstånden, mot, med modellanpassning för (a) Lidingö (b) E18 Kista Hjulsta. 9

10 Jb-totalsondering - en studie av korrelationen mellan resultat från förborrning och pelarsondering a) b ) (a) Medelvärdet av q, och q,, för testplats E18 Kista - Hjulsta. Pearsons produktmomentkorrelationskoefficient 0.97 (b) Relativ differens mellan medelvärdet av q, and q,,. Några skrifter Mohammed Al-Naqshabandy and Stefan Larsson (2012) Effect of uncertainties of improved soil shear strength on the reliability of embankments. ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, In Press. Stefan Larsson, Richard Malm, Benjamin Charbit, Anders Ansell (2012). Finite element modelling of laterally loaded limecement colu mns using a damage plasticity model. Computers and Geotechnics 44; Mohammed Al-Naqshabandy, Niclas Bergman and Stefan Larsson, (2012) Strength variability in lime-cement columns based on CPT data. ICE Ground Improvement 165(1);1-15. Mohammed Al-Naqshabandy and Stefan Larsson. Evaluation of partial factors for the undrained shear strength of lime-cement columns. Submitted to Canadian Geotechnical Journal, Nov 2012 Niclas Bergman and Stefan Larsson. Agreement between KPS and Jbt data evaluated from soil improved by lime cement columns. Submitted to ICE Ground Improvement April Niclas Bergman, Mohammed Al-Naqshabandy and Stefan Larsson, Strength variability in lime-cement columns evaluated by CPT and KPS. Submitted to Georisk Nov Stefan Larsson, Mohammed Al-Naqshabandy, Niclas Bergman och Razvan Ignat (2012) Kalkcementpelare forskningen på KTH med industrisamverkan, Samhällsbyggaren Nr 4, Stefan Larsson, Richard Malm, Anders Ansell (2012) Numerisk simulering av lateralt belastade kalkcementpelare. Bygg & teknik 1/12; Niclas Bergman och Stefan Larsson. Alternativ metod for verifiering av hållfasthet hos kalkcementpelare. För publicering i Bygg & teknik 1/13. Mohammed Al-Naqshabandy and Stefan Larsson. (2012) Partial factor design for a highway embankment founded on limecement columns. Proc. ISSMGE TC 211 International Symposium on Ground Improvement IS-GI Brussels, Vol. 3, pp Mohammed Al-Naqshabandy, Niclas Bergman and Stefan Larsson (2012). Effect of spatial variability of the strength properties in lime-cement columns on embankment stability. ASCE Geotechnical Special Publications (GSP) 228, Mohammed Salim Al-Naqshabandy (2012). Reliability-based ultimate limit state design of lime-cement columns. Trita-JOB. PHD; Niclas Bergman (2012) Characterization of strength variability for reliability-based design of lime-cement columns. Trita-JOB. LIC;

11 Detta vill vi arbeta med i närtid Utveckling av en brottmekanisk modell Kalibrering av kalkpelarsonden och CPT Testa dynamisk CPT Utveckling av multivariabel analys för reduktion av modellfel Tack för oss från KTH 11