Modellering av samvirkekonstruksjoner og lastfordeling på nedgravde betongrør

Abstract

The efficiency of transport plays an important role in human welfare and the food industry. The vehicles are travelling with a higher speed and are transporting even larger loads than before. An increased understanding of the traffic load distribution is vital to meet the current and future challenges.

The main focus in this thesis is the comparison of the traffic loads by railway and roads. It focuses on the distribution of the loads, and the significance of traffic loads effect on pipelines with minimum and maximum soil covers. A method is presented to optimize the pipe design. For the optimization the software PLAXIS 2D is used, a finite element program that simulates geotechnical problems with a better approach to reality. The results of the optimization are compared with calculations made according to the current regulations. The problem is answered by creating a case, placing the pipes with different soil covers.

The results for the vertical accelerations match the expectations, other full-scale trials and previous research. The vertical accelerations presented, show that there is a rapidly decreasing effect. This will be a critical factor for pipes with minimum soil covers.

The comparison of hand calculations and the calculations done in PLAXIS shows opportunities to increase the utilization of the pipe construction. The potential of the maximum and minimum soil covers is great. FEM programs proves to be helpful with the challenges that arise in reality and provides a good indication in solving complex issues.

Effektivisering av transportmidler spiller en viktig rolle for menneskets velferd og næringssektoren. Dette fører til at kjøretøyene skal kjøre med høyre hastighet og transportere større laster enn noen gang. For å imøtekomme utfordringer knyttet til fremtidige og nåværende problemer kreves økt forståelse av påkjenningene nedgravde rørkonstruksjoner utsettes for, og også hvordan jorden oppfører seg som en følge av trafikklastene. Målet med denne oppgaven er å sammenlikne trafikklaster fra jernbane og veg. Det er fokusert på hvordan kreftene fordeler seg og hvilken betydning en trafikklast som beveger seg utgjør for rør som legges ved minimum og maksimum overdekningen. Det er også fremlagt en metode for optimalisering av rørkonstruksjonen som dimensjoneres ved bruk av PLAXIS 2D, et finite element program som simulerer geotekniske problemer med en bedre tilnærming til virkeligheten. Resultatene sammenliknes med beregninger gjort etter dagens regelverk for å se mulighetene for optimalisering av rørkonstruksjoner ved bruk av en ny teknologisk tilnærming. Det er tatt i bruk et case-studie der røret legges ved ulike overdekninger for å svare på problemstillingen. Resultatene for de vertikale akselerasjonene som er funnet stemmer godt overens med forventninger, andre fullskalaforsøk og tidligere forsking. De vertikale akselerasjonene som er presentert viser å ha en raskt nedtrappende effekt og vil for rør anlagt med liten overdekning være en kritisk faktor. Beregningene gjennomført etter dagens regelverk sammenliknet med beregningene i PLAXIS viser gode muligheter for å øke utnyttelsen til rørkonstruksjonene. Resultatene viser et spesielt stort forbedringspotensial ved største og minste overdekning som er testet. FEM-programmer viser seg å være et godt hjelpemiddel til å gjenskape de utfordringene som oppstår i virkeligheten og gir gode indikasjoner på hvordan komplekse problemer kan løses.