21/04/2017
logo

Stabilitet

leca lettklinker stabilitet

Leca® Lettklinker egner seg utmerket til løsning av stabilitetsproblemer. Stabiliteten er et problem som forekommer ofte i områder med vanskelige grunnforhold. Disse utfordringene kan løses ved bruk av Leca® Lettklinker som fyllingsmateriale. Materialets lave vekt reduserer den ekstra belastningen på underlaget som gjør at man kan opprettholde tilstrekkelig stabilitet.

Vis alle

Ved bruk av Leca Lettklinker for økt stabilitet, skal følgende parametre vurderes:

  • Hvilken last kan underlaget klare uten fare for stabilitetsbrudd?
  • Hva er sikkerhetsfaktor for konstruksjonen?
  • Hva er belastningssituasjonen på konstruksjonen?
  • Finnes det tidsrelaterte forandringer i forholdene som påvirker konstruksjonen?
  • Hvordan varierer grunnvannsnivået?
  • Er det fare for oppdrift av Leca® Lettklinker?

Leca® Lettklinker gir store fordeler når man skal løse setningsproblemer. Effektive løsninger med rasjonell og rask produksjon til en lav kostnad. Leca® for geotekniske applikasjoner har en volumvekt i tørr tilstand på kun 15-20% av tradisjonelt friksjonsmateriale. Ved å redusere lasten på underlaget, reduseres også setningene.

 

Figur 1: Spenningsfordelingen i dybden.

Ekstra spenninger i jorden avtar med dypet slik det framgår av figur 1. Den viser også at bruk av Leca® Lettklinker reduserer spenningene. Dette forsterker i sin tur konstruksjonens stabilitet.

 

Figur 2: Skjærspenninger langs bruddflaten.

Figur 2 viser fylling med og uten Leca® Lettklinker. Kurven viser skjærspenningene langs bruddflaten og det framgår tydelig at reduksjonen av påført belastning resulterer i en reduksjon av skjærspenninger. Sikkerhetsfaktoren mot brudd defineres som maks skjærfasthet delt på faktisk skjærspenning. 

 

Figur 3: Fylling på svak undergrunn

Figur 3 viser en fylling på svak undergrunn. Når denne konstrueres med Leca® Lettklinker reduseres de ekstra spenningene (vertikale, horisontale spenninger samt skjærspenninger), noe som gir bedre stabilitet. En tilstrekkelig reduksjon av de ekstra spenningene kan gjøre en motfylling overflødig.

 

Figur 4: Utskiftning av fyllingsmateriale i skråning.

Det er mulig å forbedre stabiliteten i en eksisterende skråning gjennom å erstatte tyngre masser med Leca® Lettklinker ihht. figur 4.

 

Figur 5: Kompensert fundamentering i skråning.

Figur 5 viser en bygning i skrånende terreng. En mulig løsning for å opprettholde stabiliteten i en skråning er å kompensere påført last gjennom utskifting. Med denne løsningen kan også en motfylling bli overflødig.

Eksempel 1: Veifylling over løs leire – horisontalt terreng

En veifylling skal bygges over løs leire og følgende to løsninger må vurderes:

  • Fylling med grus som fyllingsmateriale
  • Fylling med Leca Lettklinker som fyllingsmateriale og grus som overbygning

 

Tabell 1: Materialparametere

  Beregningsmessig tyngdetetthet over grunnvannsnivå γ [kN/m3] Bygningsmessig tyngdetetthet under grunnvannsnivå γ’ [kN/m3] Udrenert skjærfasthet Su [kPa] Øket skjærfasthet pr dyp ΔSu [kPa/m] Friksjonsvinkel φ Kohesjon c [kPa]
Friksjonsjord 20 10 - - 38 0
Løs leire 19 9 15 1 - -
Fast leire 19 9 50 5 - -
Leca® Lettklinker 10-20 mm 4 0 - - 35 0

Beregningene gjøres med analyseprogrammet Slide. Programmet beregner den mest kritiske bruddflaten for konstruksjonen, dvs. det gir den laveste sikkerhetsfaktoren. For dette eksemplet kreves sikkerhetsfaktoren F ³ 1,5.

 

Løsning 1: Fylling med friksjonsjord

Underliggende struktur består av et 4 m tykt løst leirelag over et 6 m tykt fast leirelag. Grunnvannsnivået ligger på terrengnivå. Den belastning som påføres oppå fyllingen er en tilleggsbelastning. Materialparameterne vises i tabell 1.

Figur 15 viser jordprofilen for fyllingen og grunnforholdene. Fyllingen er 4 meter høy og er 10 m bred på toppen. Skråningens helning er 1:3, hvilket gir en total bredde på fyllingen på 34 m.

Figur 16 viser resultatet med Slide og indikerer bruddflaten ned til det stive leiresjiktet. Det er normalt at et brudd strekker seg ned til et fastere sjikt. Resultatet gir sikkerhetsfaktoren F = 1,22 og oppfyller dermed ikke kravet på F = 1,5.

 

Løsning 2: Fylling med Leca® Lettklinker som fyllingsmateriale

Ved å redusere skjærspenningene i leiren kan sikkerhetsfaktoren økes. Dette kan skje ved å skifte ut deler av friksjonsmaterialet i fyllingen med Leca® Lettklinker 10-20 mm i fyllingen 
 

 

Figur 17 viser en mulig løsning med Leca® Lettklinker som fyllingsmateriale med ubundet overbygging. Fyllingens yttermål er de samme som for Løsning 1. Den belastning som påføres oppå banken er en tilleggsbelastning.

 

Figur 18 viser resultatet fra Slide og indikerer en liknende bruddflate som i løsning 1. Men sikkerhetsfaktoren har økt betydelig; F = 2,05. Den er svært bra og oppfyller kravene.

 

Eksempel 2: Veifylling over løs leire – skrånende terreng

En veifylling skal bygges over løs leire i skrånende terreng og følgende to løsninger må vurderes.

  • Fylling med grus som fyllingsmateriale
  • Fylling med Leca Lettklinker som fyllingsmateriale og grus som overbygning

 

Tabell 2: Materialparameter

  Beregningsmessig tyngdetetthet over grunnvannsnivå γ[kN/m3] Beregningsmessig tyngdetetthet under grunnvannsnivå γ’ [kN/m3] Udrenert skjærfasthet Su [kPa] Økende skjærfasthet pr dyp ΔSu [kPa/m] Friksjonsvinkel φ Kohesjon c [kPa]
Grus 20 10 - - 38 0
Løs leire 19 9 15 3 - -
Fast leire 19 9 50 5 - -
Leca® Lettklinker 10-20 mm 4 0 - - 35 0

Beregninger gjøres også i dette tilfellet med Slide. For dette eksemplet kreves sikkerhetsfaktor F3 1,5.

 

Løsning 1: Fylling med grus som fyllingsmateriale

Figur 19 viser jordprofilen for fyllingen og grunnforholdene. Fyllingen er 4,5 meter høy og 9 m bred på toppen. Terrengets helling er 1:6 og fyllingens helling er 1:1,5.

Underlaget består av et 4 m tykt lag av løs leire på et underlag av fast leire. Fyllingen ligger nær en sjø, noe som gir et grunnvannsnivå i hht figuren. Den belastning som påføres oppå fyllingen er en tilleggsbelastning. Materialparameterne vises i tabell 2.

Figur 20 viser resultat med Slide og gir sikkerhetsfaktor F = 1,15. Denne oppfyller ikke kravene og er dessuten svært nær bruddgrensen.

 

Løsning 2: Bank med Leca® Lettklinker som fyllingsmateriale

Akkurat som i eksempel 1 gir en reduksjon av skjærspenningen en økning av sikkerhetsfaktoren. Deler av fyllingen erstattes derfor med Leca® Lettklinker, noe som reduserer totalvekten. 

Den belastning som påføres banken er en tilleggsbelastning. En mulig løsning vises i Figur 21 nedenfor.

Figur 22 nedenfor viser resultat med Slide og gir sikkerhetsfaktor F = 1,56. Resultatet viser en betydelig økning av sikkerhetsfaktoren og kravene oppfylles med god margin.