JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Stabiliteettilaskenta on tärkeässä roolissa rakentamisessa, ja siksi sen ymmärtäminen on tärkeää. Maaperän stabiliteetti määritellään jo suunnitteluvaiheessa, koska sillä varmistetaan maaperän riittävä lujuus sortumista vastaan. Riittävällä stabiliteetin varmuudella ehkäistään taloudellisten tappioiden lisäksi henkilövahinkoja. Laskenta ei ole aina yksinkertaista, eikä tilannetta pystytä yleensä mallintamaan täydellisesti todellisuuden mukaan. Laskentamenetelmiä on kuitenkin kehitelty useampia, joita pystytään käyttämään eri tilanteiden mukaan.

Stabiliteettilaskenta tehdään nykyään enää harvoin käsin, mutta sen perusperiaate on kuitenkin hyvä ymmärtää, vaikka laskenta suoritettaisiinkin tietokoneohjelmalla. Ohjelmistojen käytössä suurimmat haasteet tuottavat usein käytettävien parametrien ymmärtäminen ja laskentateorian valintaperusteet. Tämän työn tavoitteena on ensin havainnollistaa stabiliteettilaskennan teoreettisia taustoja ja parametrejä, joita yksinkertaistetussa stabiliteettilaskennassa vaaditaan. Yleisen maaperäteorian jälkeen pystytään helpommin perehtymään 2D stabiliteettilaskennan yleisimmin käytössä oleviin rajatasapainomenetelmiin eli LEM-menetelmiin. Tässä työssä perehdytään Bishopin yksinkertaiseen, Janbun yksinkertaiseen, Spencerin sekä Morgenstern-Pricen menetelmään. Työssä pyritään vertailemaan menetelmiä sekä tarkastelemaan niihin liittyviä rajoituksia.

Jokaisessa laskentamenetelmässä joudutaan tekemään oletuksia ja yksinkertaistuksia, jotta stabiliteetti saadaan mallinnettua. Työn tuloksena voidaan todeta, että kaikkien tarkasteltujen LEM-menetelmien tehdyt oletukset erosivat huomattavasti toisistaan, mutta silti lopputulokset eivät niinkään. Laskentamenetelmän valinnassa tulee ottaa huomioon ehdottomasti myös käytännöllisyys. Tämän takia Bishopin yksinkertaistettu menetelmä on Morgenstern-Pricen menetelmän lisäksi käytetyin LEM-menetelmä. Bishopin yksinkertaistettu menetelmä on nopea ja se voidaan laskea myös käsin, kun taas Morgenstern-Price on käytännöllisin tietokoneohjelmilla.

2D stability analysis methods

Abstract

Stability analysis is a key part of the building process, so understanding it is important. The stability of soils is calculated in the design phase because it ensures sufficient strength of the soil against collapse. Sufficient assurance of stability prevents personal injuries in addition to financial losses. The calculation is not always simple, and it is not usually possible to model the situation perfectly to mirror reality. However, several analysis methods have been developed, which can be used depending on different situations.

Stability analysis is rarely done without computer software these days, but its basic principle is still good to understand, even if the calculation is performed with a computer software. When using a software, the biggest challenges often lie within understanding which parameters to fill and the selection criteria of the calculation theory. In this thesis we will first illustrate the theoretical background of the stability analysis and the parameters that are required in the simplified stability analysis. After general soil theory, it is easier to familiarize yourself with the most commonly used limit equilibrium methods of 2D stability calculation, i.e. LEM methods. In this work, we will learn about Bishop’s simple, Janbu’s simple, Spencer and Morgenstern-Price method. The goal of the thesis is to compare methods and examine the limitations associated with them.

In every analysis method, assumptions and simplifications must be made to model stability. As a result of the thesis, it can be stated that the assumptions made by all examined LEM methods differed significantly from each other, but still the final results did not. Practicality must be considered when choosing an analysis method. Because of this, Bishop’s simplified method is the most used LEM method with the Morgenstern-Price method. Bishop’s simplified method is fast and can be calculated by hand, while Morgenstern-Price is most practical to use with computer software.