numerisk analys av explosionslaster i bergtunnlar - Rosengren ...

More documents

Recommendations

Info

Numerisk analys av explosionslaster i bergtunnlar 25(85) Ett överskridande av de dimensionerande drag- och tryck- eller skjuvhållfastheten ger sig direkt tillkänna i modellen genom att sprutbetongen spricker upp och tappar sin momentupptagande förmåga och sin dragbärförmåga i aktuella balksegment. En av fördelarna med metod B är att den möjliggör implicit simulering av olika mekanismer som är förknippade med olika brottyper i sprutbetongen. En begränsning med metoden är dock att sprutbetongen i modellen saknar seghet med avseende på böjdragbelastning. Detta kan medföra att dess stabiliserande effekt, efter det att dess dimensionerande hållfasthet överskridits, underskattas och att även skadornas omfattning underskattas eftersom last inte kan överföras till närliggande segment efter brott. 2.6.4 Samverkan mellan bultar och sprutbetong Den fiberarmerade sprutbetongen har förutsatts vara förankrad i bultarna genom att brickor med diametern ca 200 mm installeras utanpå sprutbetongskiktet. Denna samverkan mellan bultar och sprutbetong har simulerats genom att koppla bultarnas yttersta noder till noderna för sprutbetongen. Detta tillvägagångssätt att representera samverkan mellan bultar och sprutbetong i modellen innebär självklart en approximation, eftersom hänsyn inte tas till bultbrickans diameter. Kopplingen mellan bultarna och sprutbetongen i modellen är av typen ”rigid”, vilket bl.a. innebär att genomstansning av bultbrickan inte simuleras. Genomstansning måste därför kontrolleras separat, t.ex. enligt Holmgren (1992). 2.6.5 Samverkan mellan sprutbetong och berg Då sprutbetong appliceras på kristallina bergytor kan det ofta förväntas att sprutbetongen samverkar med berget även genom en icke obetydande vidhäftning. I utförda simuleringar har kontaktytan mellan bergmassan och sprutbetongen simulerats genom att introducera ett s.k. ”interface”. I Figur 2.10 visas en konceptuell modell för denna kontaktyta, där den mekaniska responsen karakteriseras av elastisk normal- och skjuvstyvhet samt Coulomb brottvillkor med en begränsad draghållfasthet (vidhäftningshållfasthet). Om kontakten utsätts för överbelastning kan sprutbetongen glida eller släppa från berget. Detta möjliggör bl.a. simulering av vidhäftningsbrott. Bergbult Sprutbetong Kohesion Vidhäftnings- hållfasthet Skjuvspänning Friktionsvinkel Normalspänning Figur 2.10 Konceptuell modell för kontakten mellan bergmassa och sprutbetong.
Numerisk analys av explosionslaster i bergtunnlar I Tabell 2.5 redovisas förutsatta egenskaper för kontakten mellan bergmassan och sprutbetongen. Tabell 2.5 Förutsatta egenskaper för kontakten mellan bergmassa och sprutbetong. Parameter Värde Normalstyvhet, Kn [GPa/m] 40 Skjuvstyvhet, Ks [GPa/m] 40 Kohesion, C [MPa] 1,8 Friktionsvinkel, ϕ [°] 40 Vidhäftningshållfasthet, σt [MPa] 0,5 Eventuellt täckskikt av oarmerad sprutbetong utanpå den fiberarmerade sprutbetongen tillgodoräknas inte. För en fullständig beskrivning av den numeriska formuleringen av balkelement och s.k. ”interface” i FLAC hänvisas till manualerna (Itasca, 2000). 2.7 Dynamisk last enligt Tunnel 99 26(85) Vid dimensionering av konstruktioner av material med kända materialegenskaper (t.ex. stål och betong i broar och byggnader) med hänsyn till dynamiska laster används ofta analytiska eller numeriska metoder där den dynamiska lasten ersätts med en s.k. ”ekvivalent” statisk last. Denna är ofta baserad på enkla tumregler och uttrycks vanligen som ett ”dynamiskt tillskott”. För sprickiga bergmassor ger en statisk analys en dålig representation av de verkliga mekanismerna (se t.ex. Rosengren, 1993.), eftersom den inte tar hänsyn till de dynamiska effekterna. I en dynamisk analys däremot finns det en direkt koppling mellan spänning, deformation och tid vilket möjliggör en mer fysikaliskt korrekt återgivning av den verkliga responsen. I Tabell 3.3-3 i Tunnel 99 anges krav på de dynamiska laster som skall appliceras. I detta projekt analyseras effekterna av de två översta lasterna i ovan nämnda tabell, d.v.s.: − ett jämnt fördelat tryck i trafikutrymme med ett maximalt tryck på 0,1 MPa och en total varaktighet på 50 millisekunder (fortsättningsvis benämnd ”P1”) − ett lokalt tryck på en yta med storleken 4x4 m i trafikutrymme med ett maximalt tryck på 5 MPa och total varaktighet på 2 millisekunder (fortsättningsvis benämnd ”P2”). Tunnel 99 tillåter att upp till 10 % av den totala varaktigheten hos föreskrivna dynamiska laster får förutsättas som tryckstegringstid. Detta innebär att 5 respektive 0,2 ms kan utnyttjas som tid för tryckstegring upp till maximal trycknivå. Denna möjlighet har utnyttjats vid definition av de laster som appliceras i de numeriska analyserna. Detta är viktigt eftersom
Page 1 and 2: NUMERISK ANALYS AV EXPLOSIONSLASTER
Page 3 and 4: Numerisk analys av explosionslaster
Page 19 and 20: 2.6.2 Bergbultar Numerisk analys av
Page 25 and 26: 2.6.3 Sprutbetong Numerisk analys a
Page 29: Numerisk analys av explosionslaster
Page 47 and 48: 4 RESULTAT Numerisk analys av explo
Page 73 and 74: 4.2.3 Modell III Numerisk analys av
Page 81 and 82:
Numerisk analys av explosionslaster
Page 83 and 84:
Page 85 and 86:
Page 87 and 88:
Page 89 and 90:
show all

numerisk analys av explosionslaster i bergtunnlar - Rosengren ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?