Skjærfasthet, Su-analyse Når man foretar utgravninger av byggegroper så vet man at forholdene i byggegropa vil endre seg over tid. Poretrykket vil endre seg og stabilisere seg og da vil også effektivspenningene også endre seg. Skjærfastheten vil derfor endre seg over tid og vi vil derfor foreta en beregning som gjelder for forholdene rett etter graving eller su-analyse og vi vil foreta en beregning ut fra en stasjonær tilstand, en såkalt afi-analyse. Vi skal nå se på su-analysen for å bestemme skjærfastheten og sikkerheten mot brudd. Denne brukes stort sett bare på leirer hvor skjærfastheten stort sett er konstant. Kan du tenke deg hvorfor? Jo, i leirer tar det lang tid å presse ut vannet og tilstanden i bakken endrer seg ikke så fort.

Skjærfasthet = evne til å motstå brudd For å repetere, så er skjærfasthet et materials evne til å motstå brudd. Her har vi en tegning som viser et mulig bruddplan pga økt pålasting på toppen av skråningen. Skjærfastheten virker i motsatt retning av en eventuell bevegelse. Hvis skjærfastheten her er større enn skjærspenningene vil skråningen være stabil. Hvis skjærspenningene er størst, vil skråningen rase ut og vi vi få resultat som neste bilde viser. Vi får stabile forhold når

Her har skråningen gitt etter og hele bygget raser ut.

Su – analyse: τf =su Over tid vil poretrykket endre seg og stabiliseres Su-analyse brukes til leirer og er en totalspenningsanalyse I leirer er skjærfastheten konstant Økt last gir kun økt poretrykk. Bruddplan danner Su-analysen brukes til leirer og er en totalspenningsanalyse. Hvorfor er det en totalspenningsanalyse? Tenk etter.. Jo, vannet i leira er vanskelig å presse ut, derfor beregner og bruker vi totalspenningene. Økt last gir kun økt poretrykk og kornkontakttrykket blir det samme. Effektivspenningene forblir de samme og skjærfastheten forblir konstant. Når vi foretar et enaksialt trykkforsøk setter man last i vertikal retning og holder sigma x lik 0. Da ser man at bruddplanet danner 45 grader med horisontalplanet. Det kan dere se på prøven øverst til høyre i bildet.

En-aksialt trykkforsøk Her ser dere hvordan et brudd skjer og hvordan bruddplanet danner 45 grader med horisontalplanet. Enaksialtest etter brudd (Aarhaug, 2004)

Aktiv spenningstilstand Veggen beveger seg bort fra jorda (aktiv tilstand). Minste horisontale spenning blir da: Jordtrykk som virker som en belastning på en konstruksjon, fører til at konstruksjonen må dimensjoneres for å tåle belastningen. I denne sammenheng er det viktig å se på forholdet mellom største og minste horisontale spenning. Hvis vi ser på en vertikal bevegelig veggflate som ikke har friksjon, kan det oppstå brudd i jordmassen bak veggen på to måter. I det ene tilfellet beveger veggen seg bort fra jorda og vi får det vi kaller for aktiv tilstand. Den horisontale spenningen er da så stor at jordmassen presser veggen utover og jordmassen glir ned langs veggen. Formel for den horisontale spenningen blir da sigma xmin = sigma z minus 2 tauf.

Passiv spenningstilstand Veggen presses inn mot jorda (passiv tilstand). Største horisontale spenning blir da: I det andre tilfellet er det den bevegelelige veggen som skyver på jordmassen. Jorda blir presset opp bak veggen. Vi har det vi kaller for passiv tilstand. Den maksimale horisontale spenningen blir da sigma x maks = sigma z + 2 tauf.

Sammenheng mellom skjærfasthet og vertikal og horisontal spenning Hvis grøfteveggen ikke er avstivet: Sammenhengen mellom skjærfastheten, sigma z og sigma x blir da Su 0 sigma z – sigma x delt på to. Eller hvis grøfteveggen ikke er avstivet og sigma x = 0 blir skjærfastheten su 0,5 sigmaz.

Karakteristikk av leirer ut fra Su Udrenert skjærfasthet, su Karakteristikk Su< 12,5 Svært bløt 12,5 < Su <25 Bløt 25 < su < 50 Middels fast 50 < su 100 Fast su > 100 Meget fast Hvis omrørt skjærfasthet → kvikkleire

Sikkerhet ved Su-analyse Sikkerhetsfaktoren, gamma m, er lik skjærfastheten delt på skjærspenningen. Maks skjærspenning blir da skjærfastheten delt på sikkerhetskoeff.. Sikkerhetskoeff. bør være over 1,0 for at skjærfastheten skal være større enn skjærspenningen. Da har vi stabile forhold. På neste side skal dere få presentert en oppgave hvor man beregner udrenert skjærfasthet, og aktiv og passiv horisontalspenning.