FEM-ANALYS AV BETONGDAMMAR GRUNDLAGDA PÅ JORD

Sammanfattning: Arbetets huvudfokus var att analysera samt beräkna bärförmågan och lasteffekten vid anläggning av betongkonstruktioner på jord. Idag finns det få anvisningar om hur betongdammar, vilka anläggs på jord, ska analyseras och framförallt hur en modellering av interaktionen mellan konstruktion och jord ska göras numeriskt. Med hjälp av COMSOL Multiphysics och GeoStudio görs analyser för att kunna klargöra hur brott i jord sker. För att kunna säkerhetsställa resultaten från COMSOL Multiphysics jämförs dessa med resultatet från GeoStudio, som anger brottsäkerhet hos cirkulärcylindriska brottytor i jord. Avslutningsvis görs en handberäkning för både RIDAS och Eurokod, vilka bygger på det gamla beräkningsformatet enligt SBN respektive partialkoefficienter, för att undersöka skillnaden dem emellan. Resultaten från handberäkningen jämförs därefter med resultatet från COMSOL Multiphysics och GeoStudio. För att analysera vad som påverkar brott i jord under en betongdamm testades ett fall. Utgångspunkten är att betongdammen anläggs på friktionsjord, i denna studie antogs sand. Dammen belastas med en ökande islast för att provocera fram ett brott i jord, och utifrån det avgöra hur stor del av jorden som påverkas samt analysera dammens rörelse. För att kunna avgöra vid vilken islast som dammbrott sker, gjordes flera olika tester. Vid kontroll av jordtrycket gjordes bedömningen att brottet sker när islasten är 225 kN eftersom resultatet såg orimligt ut när islasten blev såpass stor. Därefter presenterades förhållandet mellan förskjutningar i x-led och islasten för att kontrollera om brott sker på grund av glidning. Då det inte hade skett tillräckligt stor förskjutning i x-led när islasten är 225 kN är brott på grund av glidning ej troligt. Genom att visa en graf med förhållandet mellan totalspänningen och islasten, blev det möjligt att avgöra hur dammen rör sig. Enligt den grafen sker brott på grund av att dammen roterar. Modellen i COMSOL Multiphysics byggdes upp med hjälp av två domäner, en för jorden och en för betongdammen, vilka kopplades samman som en ''union'', vilket gör att domänerna sitter stumt tillsammans. Denna koppling påverkar hur mycket dammen rör sig och det är med största sannolikhet därför inget tydligt brott kan urskiljas när förhållandet mellan islasten och deformationen i x-led visas. För nedströmssidan, där framförallt tryck uppstår, är spänningarna mer tillförlitliga då jord kan ta upp tryckspänningar. Enligt resultatet från GeoStudio klarar dammen av en mycket större islast än enligt både handberäkningarna och enligt COMSOL Multiphysics. Troligtvis beror detta på att en annan typ av brott kommer ske innan slänten rasar. Den handberäkning som gjordes, för att undersöka skillnaden mellan RIDAS och Eurokod, visade på att brottlasten, islasten, med hänsyn till glidning och med hänsyn till markens bärförmåga var lägre enligt Eurokod. Dock var brottlasten med hänsyn till stjälpning högre enligt Eurokod. När dessa resultat jämfördes med resultaten från COMSOL Multiphysics, framkommer det att brott sker vid lägre islast enligt RIDAS och Eurokod. Den stora skillnaden är att för handberäkningarna (RIDAS, Eurokod) användes den dimensionerande friktionsvinkeln, och för COMSOL Multiphysics användes den karakteristiska friktionsvinkeln för sand, vilket också påverkar jämförelsen mellan resultaten.