Sannolikhetsbaserad metodik för beräkning av betongdammars stabilitet



Relevanta dokument
Resultat från beräkningar av brottsannolikhet för en utskovsdel

Hantering av osäkerheter vid analys av glidstabilitet för betongdammar grundlagda på berg

Skjuvhållfastheten i kontaktytan mellan berg och betong under betongdammar

Laster Lastnedräkning OSKAR LARSSON

Dammsäkerhetstekniskt utvecklingsarbete. Projekt inom betong och berg. Sara Sandberg/Marie Westberg Wilde 8 september 2016

VSMF10 Byggnadskonstruktion 9 hp VT15

SANNOLIKHETSBASERAD BEDÖMNING AV BETONGDAMMARS STABILITET

Reliability analysis in engineering applications

Eurokod grundläggning. Eurocode Software AB

Robusta dammkonstruktioner

Exempel 11: Sammansatt ram

BÄRANDE KONSTRUKTIONER MED EPS BERÄKNINGSPRINCIPER. Anpassad till Eurokod

Bassalt utskovsdamm. Bakgrund. Bassalt kraftverk togs i drift Består av kraftverk och kröndamm samt. Utskovsdamm (regleringsdamm).

Rikard Hellgren KTH / WSP. Brottanalys av bergförankrade betongdammar

Basic reliability concepts. Sven Thelandersson Structural Engineering Lund University

Islastens inverkan på brottsannolikheten för glidning och stjälpning av betongdammar

Exempel 3: Bumerangbalk

Program S1.14. SOFTWARE ENGINEERING AB Byggtekniska Program - Geoteknik. Jordtryck

Bromall: Bottenplatta - Plattgrundläggning

Hur måttsätta osäkerheter?

Exempel 2: Sadelbalk. 2.1 Konstruktion, mått och dimensioneringsunderlag. Exempel 2: Sadelbalk. Dimensionera sadelbalken enligt nedan.

Bilaga A - Dimensioneringsförutsättningar

PPU408 HT15. Beräkningar stål. Lars Bark MdH/IDT

Eurokoder grundläggande dimensioneringsregler för bärverk. Eurocode Software AB

I figuren nedan visas en ritning över stommen till ett bostadshus. Stommen ska bestå av

Partialkoefficienter för stabilitetsanalys av betongdammar

KONSTRUKTIONSTEKNIK 1

Exempel 14: Fackverksbåge

Gyproc Handbok 7 Gyproc Teknik. Statik. Bärförmåga hos Gyproc GFR DUROnomic Regel. Dimensioneringsvärden för transversallast och axiallast

CAEMRK12 Grundplatta. Användarmanual

Dimensionering för moment Betong

Exempel. Inspecta Academy

Spännbetongkonstruktioner. Dimensionering i brottgränstillståndet

CRAMO INSTANT STATISKA BERÄKNINGAR MODULTYP C40 KARLSTAD Tommy Lindvall

Exempel 12: Balk med krökt under- och överram

Säkerhetsaspekter vid injektering under befintliga betongdammar

DIMENSIONERINGSSÄTT (DA)

Exempel 13: Treledsbåge

PPU408 HT15. Beräkningar stål. Lars Bark MdH/IDT

PROJEKTERINGSUNDERLAG GEOTEKNIK

Moment och normalkraft

DOKTORAND: WILLIAM BJURELAND HANDLEDARE: FREDRIK JOHANSSON, STEFAN LARSSON, JOHAN SPROSS KTH ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Väglednings-PM. Väderskydd. 1. Bakgrund. 2. Definitioner. 3. Regler. Diarienummer: CTB 2004/ Beslutad datum:

EN 1990 Övergripande om Eurokoder och grundläggande dimensioneringsregler. Inspecta Academy

Tentamen i. Konstruktionsteknik. 26 maj 2009 kl

Inverkan på bärförmågan av slaka bergsförankringar under betongdammar med hänsyn till nedbrytning. Rikard Hellgren

IEG Remiss Maj EN Kapitel 11 och 12, Slänter och bankar. Remiss

BOVERKETS FÖRFATTNINGSSAMLING Utgivare: Anders Larsson

Eurokod nyttiglast. Eurocode Software AB

Dimensionering i bruksgränstillstånd

EUROKOD , TILLÄMPNINGSDOKUMENT BERGTUNNLAR OCH BERGRUM Eurocode , Application document Rock tunnels and Rock caverns

Vägverkets författningssamling


Boverkets författningssamling Utgivare: Förnamn Efternamn

Tentamen i Konstruktionsteknik

Geokonstruktion, BYGC13 7,5 hp Omtentamen

Karlstads universitet 1(7) Byggteknik

(kommer inte till tentasalen men kan nås på tel )

Exempel 5: Treledstakstol

Portryck under lamelldammar, en studie från Storfinnforsen och Ramsele. Carl-Oscar Nilsson, Fredrik Johansson, Diego Alcalá Perales

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

Kobbegården 151:2 PM GEOTEKNIK

Ubbarp 8:20 mfl och Vist 10:25 mfl, Detaljplan, Ulricehamn PM beträffande geotekniska förhållanden

CAEBBK30 Genomstansning. Användarmanual

Karlstads universitet 1(7) Byggteknik. Carina Rehnström

Gyproc Handbok 7 Gyproc Teknik. Statik. Dimensionering Dimensionering av Glasroc THERMOnomic ytterväggar

Modul 3.5 Standards, regelverk. Standards, regelverk

Tentamen i Konstruktionsteknik

PM GEOTEKNIK Billingskolan Nybyggnad Skövde Kommun GEOTEKNISK UNDERSÖKNING

Konstruktionsteknik 25 maj 2012 kl Gasquesalen

HUNTON FANERTRÄBALK LVL

Att beakta vid konstruktion i aluminium. Kap 19

Beräkningsstrategier för murverkskonstruktioner

Stabilitetssäkerhet för Bassalt betongdamm grundlagd på lösmassor

Tentamen i Konstruktionsteknik

BILAGA 3. Stabilitet. Karakteristiska materialegenskaper. Uppdragsnr: (14) Bilaga 3


1. En synlig limträbalk i tak med höjd 900 mm, i kvalitet GL32c med rektangulär sektion, belastad med snölast.

Eurokod lastkombinering exempel. Eurocode Software AB

Bromall: Lastkombinationer järnvägsbro. Lastkombinering av de olika verkande lasterna vid dimensionering av järnvägsbro.

LUNDS UNIVERSITET 1(6) STATISTISKA INSTITUTIONEN Per-Erik Isberg

Modellfamilj: Martinsons småvägsbro, tvärspänd platta Teknisk Specifikation Överbyggnad. Version: 1.0 Ändrat:

Enskild påle, bärighet

Statens Vegvesen, Norge och Trafikverket, Sverige Geoteknikdagar, Oslo 4 5 maj TKGeo Slänt- och bankstabilitet. Tord Olsson

Anvisningar för utskrift i Ramanalys, speciellt för konstruktionsuppgift K1 1. I rulllgardinsmeny ARKIV välj UTSKRIFTSVAL

Möjligheter med samverkanskonstruktioner. Stålbyggnadsdagen Jan Stenmark

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

PM GEOTEKNIK. Nytt reningsverk, Tyrislöt, Söderköping SÖDERKÖPINGS KOMMUN SWECO CIVIL AB GEOTEKNISK UTREDNING UPPDRAGSNUMMER:

Geokonstruktion, BYGC13 7,5 hp Tentamen

BETONGDAMMAR Åtgärder för spruckna betongdammar Tomas Ekström, ÅF

Statik. Nåväl låt oss nu se vad som är grunderna för att takstolsberäkningen ska bli som vi tänkt.

Eurokod stål. Eurocode Software AB


SS-Pålen Dimensioneringstabeller Slagna Stålrörspålar


Betongkonstruktion Facit Övningstal del 1 Asaad Almssad i samarbete med Göran Lindberg

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

Projekteringsanvisning

Säkerheten för befintliga slänter

Dammsäkerhetsanalys via stabilitetsberäkningar för Långströmmens kraftverk

Transkript:

Sannolikhetsbaserad metodik för beräkning av betongdammars stabilitet Marie Westberg Doktorand LTH/Vattenfall

Disposition Bakgrund Säkerhetskoncept Jämförelse Probabilistisk metodik Konsekvens Exempel Framtida vision

Bakgrund Nu: Dimensionering baserad på säkerhetsfaktorer Kombination av Åldrande dammar Nya principer för beräkning av dimensionerande flöden Högre säkerhetskrav från samhället Säkerhetsutvärdering och ev. uppgradering nödvändig Bör baseras på moderna säkerhetskoncept!

S Jämförelse mellan olika säkerhetskoncept YQ k = mean Failure zone, G<0 R Deterministiska metoder Q k = 98 % - fractile R k = 5 % - fractile G = R-S Probabilistiska metoder Säkerhetsfaktor Partialkoefficient Tillförlitlighetsanalys Rk m n fg G k fq1 Q1 k fq2 Q2 Q2k fq3 Q3 Q3k... S R / S sf R sf S p f P( G( X i) 0) p ftarget ( target )

Vad är tillförlitlighetsanalys? Ett gränstillstånd definieras, tex. brottgräns. Laster, materialparametrar och geometriska parametrar beskrivs av sina statistiska fördelningar Gränsfunktion: G = R-S där R = bärförmåga och S = last G > 0 gränstillståndet nås ej, G 0 gränstillståndet överträds brott. För oberoende, normalfördelade variabler kan sannolikheten för att gränstillståndet inträffar kan skrivas som p f P ( ) R S 0) ( ) 2 2 1/ ( R) S ( R S 2 där p f är brottsannolikheten och säkerhetsindex.

Kravnivå? För att kunna avgöra om en konstruktion är tillräckligt säker krävs något att jämföra med! T = gränsvärde Ej definierat för dammar. I BKR Säkerhetsklass Gränsvärde /år Motsvarande brottsannolikhet/år 3 4,8 10-6 2 4,3 10-5 1 3,7 10-4 JCSS, Eurocode mfl ger liknande värden.

Konsekvenser av design med en säkerhetsfaktor Balk dimensionerad för att klara snölast (Umeå-området). Stålbalk (I) och betongbalk dimensionerade för samma snölast enligt Partialkoefficientmetoden (BKR, 2003) och tillåten-spänning (säkerhetsfaktor) enligt Bygg (1969)

Konsekvenser av design med en säkerhetsfaktor Probabilistisk analys visar att Gränstillstånd: böjbrott Stålbalk Betongbalk BKR 3,97 3,81 BYGG (vanlig) 2,23 3,19 BYGG (exceptionell) 2,85 3,69 Dvs betongbalken är betydligt säkrare än stålbalken vid dimensionering med en säkerhetsfaktor! Varför? - snölasten har stor variabilitet - egentyngden har liten variabilitet Egentyngd Egentyngd stålbalk 0,03 0,04 betongbalk 0,2 0,3 Snölast Snölast Samma säkerhetsfaktor läggs på egentyngd som på snölast betongbalkens marginal stor och stålbalkens liten I partialkoefficientmetoden tas hänsyn till lastens variabilitet och därför spelar materialet ingen roll!

Betongdammar Svenska betongdammar är i huvudsak gravitationsdammar eller lamelldammar A-A Ice Hydrostatic pressure Hydrostatic pressure Uplift pressure of frontplate A Hydrostatic pressure A Uplift pressure of column head cantilever column Ice Hydrostatic pressure Dead weight Hydrostatic pressure Uplift pressure

Brottmoder, bärförmåga & laster 1. Stjälpning (vältning) 2. Glidning 3. Brott i betong/grund Hydrostatiskt tryck Egentyngd Skjuvhållfasthet Betong/berghållfasthet Islast Upptryck Trafiklast Temperaturlast Jordtryck

Resultat från exjobb 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 Overturning, gravity dam Sliding, gravity dam Sliding, buttress dam, vertical front Sliding, buttress dam, inclined front sliding (utan c) 0,0 5 10 15 20 25 30 35 40 Dam height [m]

Säkerhet av dammar Användning av endast en säkerhetsfaktor resulterar i att vissa konstruktioner blir säkrare än andra vid probabilistisk utvärdering. Indikationer att säkerheten är beroende av dammhöjd, dammtyp och felmod Vi vill ha - tillräckligt säkra dammar - jämn säkerhetsnivå En utveckling av säkerhetskoncept för dammar kan ge - olika säkerhet för olika konsekvensklasser - jämn säkerhetsnivå för viss klass, där säkerheten är oberoende av dammhöjd, dammtyp och felmod

Exempel Ledmur uppströms intag uppfyller ej stabilitetskrav. Förstärkning kostar ca 16 MSEK (pga undervattensjobb nattetid)

Fördelning Parametrar Enhet Kommentar Exempel: Indata Stjälpning Glidning med kohesion Brott OR Glidning längs kontakt AND Glidning utan kohesion Glidning i berg c kohesion Lognormal (0.51; 0.27) MPa (ac = 0.75) Lognormal (0.28; 0.15) MPa (ac = 0.5) Lognormal (0.105; 0.057) MPa (ac = 0.25) A basarea Normal (52.38; 2.69) m 2 G densitet btg Normal (14; 0.816) kn/m 3 J H horisontellt jordtryck Normal (7216; 206) kn Fall 1 Normal (5358; 229) kn Fall 2 J V vertikalt jordtryck Normal (4509; 163) kn Fall 1 Normal (3348; 181) kn Fall 2 J HM moment av JH Normal (19099; 532) kn Fall 1 Normal (14179; 594) kn Fall 2 J MV Moment av JV Normal (15871; 733) kn Fall 1 Normal (11783; 818) kn Fall 2 J MVtp Moment av jord runt tp Normal (4327; 209) kn Fall 1 a c del av tryckt area med kohesion Konstant 0.75 Normal (3213; 233) kn Fall 2 - Konstant 0.5 - Konstant 0.25 - tan i inre friktion Nomal 1.37; 0.15 - b bas friktionsvinkel Beta (33; 2; 30; 38) i dilatationsvinkel Beta (5; 2; 0; 10) f st stålhållfasthet Normal (464; 30.4) MPa A s area förankringsstål (bakkant) Konstant (0.00784) m 2 A salla area förankringsstål (alla) Konstant (0.0152) m 2 a s intakt del av stålarea Beta (0.8; 0.1; 0.5; 1) Konstant 1 berg friktionsvinkel i bergsprickor Beta (33; 2; 30; 38) i berg dilatationsvinkel i berg Beta (4; 1; 2; 6) vink spricklutning bergspricka Normal (38; 0.5) A berg skjuvad bergyta Konstant 76 m 2 a berg Intakt del av bergyta Konstant 0.75 0.5 0.25 c mberg kohesion i intakt berg Normal (2; 0.4) MPa mberg inre friktion bergmassa Normal (55; 11) -

Exempel: Resultat Resultat utan förankringar Resultat med förankringar Brott ~ 2,99 Brott Brott ~ 3,78 OR OR OR Stjälpning Glidning längs kontakt 3,78 2,99 3,9 AND Glidning i Glidning längs Stjälpningberg kontakt AND Stjälpning Glidning i berg Glidning längs kontakt AND Glidning i berg 3,78 12,38 3,9 Glidning med kohesion Glidning utan Glidning med kohesion kohesion Glidning utan friktion Glidning med kohesion Glidning utan kohesion 3,78-0,29 3,78 2,5 Viktigaste parametrar: Jordtryck Kohesion, inre friktion Kohesion i bergmassan

Exempel: Slutsatser och rekommendationer Jordtrycket viktigt Bergförankringar troligen intakta stjälpstabiliteten ok Kunskap om hur rensning gjordes under byggtiden gör att vi vågar räkna med viss kohesion glidstabiliteten troligen ok Satsa på att göra borrning för att hitta sprickplan och ta upp kärnor där kohesionen kan mätas! Vänta med ombyggnad, troligen behövs den ej!

Framtida vision Att ta fram en metodik för utvärdering av existerande dammar som ej uppfyller säkerhetskrav i generella riktlinjer. Kompatibelt med det systemtänkande som kännetecknar ett riskbaserat arbetssätt. Formulera dimensionerings- och utvärderingsriktlinje för dammar med konsistent hantering av säkerhetskoncept, dvs baserad på ETT säkerhetskoncept (partialkoefficientmetoden eller tillförlitlighet) Bra indata Formulering av gränsfunktioner Genomräkning av ett stort antal dammar Implementera ny dimensioneringsriktlinje Gammal och ny riktlinje parallellt Genomräkning av dammar

Förslag på fortsatt forskning Ett antal områden är intressanta för fortsatt forskning: Felmoder och gränsfunktionsformulering Målvärde, T Hur antagenden i RIDAS påverkar slutresultatet (dammar som är tillräckligt säkra blir betraktade som osäkra och tvärtom) Bärförmågeparametrar: friktion och kohesion Lastparametrar; upptyck, islast etc. Bayesisk uppdatering av information. Brott i bergmassan Riktiga fall. Undersökning för att se vilka problem som uppstår i en verklig utvärdering. Kombination av olika laster

Tack för visad uppmärksamhet!