Faste fundamenter, dvs stive fjærer!
Samvirke mellom grunn og struktur
Samvirke mellom grunn og konstruksjon er, og har alltid vært, en utfordring. Da særlig etter innføring av nytt regelverk i form av eurokoder i 2010. Dette har i følge berørte aktører resultert i økt arbeidsmengde, og krav til kompetanse, både for geotekniker og konstruktør. For konstruktør merkes dette ved at prosjekter stopper litt opp til tider, i vente på kyndig geoteknisk vurdering.
I denne rapporten er det utarbeidet en metode som kan brukes for beregning av tilleggslaster på konstruksjonen som følge av setninger i grunnen. Konstruktøren får mulighet til å beregne jordfjærstivheter for grunnen, og benytte disse i programvaren Autodesk Robot e.l., for så å vurdere samvirke mellom grunn og struktur.
Ved å benytte Gazetas’ formelverk vil man raskt kunne beregne jordfjærstivheter med grunnlag i et lite antall jordparametere. Autodesk Robot kan også benyttes til beregning av vertikalstivheter. Dette krever at det gjøres et kvalifisert anslag på hvilken E-modul og Poisson-tall som kan benyttes for de gitte grunnforholdene. Ved hjelp av kyndig geoteknisk rådgiver skal dette være mulig og fremskaffe tidlig i prosjekteringsfasen, og konstruktør kan da gjøre gode anslag for jordfjærstivheter.
Rapporten belyser også utelatelseskriteriet for når samvirke mellom grunn og struktur må vurderes iht. Eurokode NS-EN 1992-1-1, tillegg G. Dersom det påvises relativ stivhet over 0,5, anbefales det å gjøre vurdering av tilleggslaster i konstruksjonen, gjerne med fremgangsmåte beskrevet i denne rapporten. Ved relativ stivhet ≤ 0,5 behøves ingen samvirkebetraktninger. Den relative stivheten kan beregnes etter metode gitt i denne rapporten.
Deformasjoner i grunnen gir tilleggsbelastning i konstruksjonen. Omfanget av dette avhenger av den relative stivheten til konstruksjonen i forhold til grunnen. Ut fra simuleringer utført i denne rapporten finnes det en klar sammenheng mellom grunnens deformasjon og tilleggskrefter for hver rammegeometri med sine randbetingelser.
Det er i stor grad opplagerbetingelser og stivhet i konstruksjonen som gir utslag på hvordan setninger påvirker tilleggskreftene i konstruksjonen, hvilket også var å forvente med bakgrunn i Eurokode 2.
Analyser av spesifikk portalramme med stive rammehjørner og opplagere som er frie til å rotere, har avdekket en øvre grenseverdi for tilleggslaster på 10 %. For denne rammen er et stort antall jordstivhetsparametere og rammestivheter vurdert, slik at man uten videre kan velge å benytte partialfaktor for laster på 1,1 med god sikkerhet. Dette gjelder dog kun for den aktuelle rammen med sine randbetingelser.
Utover dette har det vist seg vanskelig å finne fremtredende sammenhenger ved forskjellige randbetingelser for de ulike rammene. Variasjonen i opptredende laster har vist seg svært kompleks å forutsi nøyaktig for annet en svært begrenset rammegeometri. Grunnet stort antall randbetingelser, lastkombinasjoner og parametere som har innvirkning på systemet, er det derfor denne rapportens anbefaling å benytte estimater for jordfjærstivhet for å kunne gjøre en vurdering av lastvirkningene som følge av dette.
Nr. 1 er en typisk simulering hvor fundamentene er "faste" og det kun er lastvirkningen på rammen som er utslagsgivende.
Nr. 2 er en ramme hvor jordfjærstivheten er tatt med, og her ser man hvordan rammen oppfører seg i en kontrast til nr. 1.