Schlüsselwörter
(Englisch)
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cut-and-cover tunnel, slabs, foundation slabs, shear strength, assessment of existing structures
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Schlüsselwörter
(Französisch)
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Tranchées couvertes, dalles, semelles de fondation, résistance à l’effort tranchant, évaluation des structures existantes
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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A theoretical and experimental preliminary study was performed by the requesting researchers in collaboration with the Polytechnical University of Madrid (Spain). It has shown that the load acting in the vicinity of the supports of elements without transverse reinforcement is probably considered too prudently by current design codes, including SIA 262. This mainly follows the fact that the design methods proposed by the codes have been calibrated on laboratory test results available in the scientific literature, which do not fully reflect the behavior of slabs clamped at their supports and subjected to uniformly distributed loads.
Therefore, the proposed research foresees an initial test series on clamped slab strips without transverse reinforcement subjected to uniformly distributed loads. The aim of these tests will be to simulate the behavior of top slabs of cut-and-cover tunnels subjected to earth loading and of foundation slabs subjected to reaction forces. The measurement of relative displacements in the critical zones should allow improving the physical model (critical shear crack theory) and to determine, depending on the various parameters, what part of the loading can be directly transferred to the supports by a compression strut. In the next phase of the research, the model will be simplified to develop practical design rules that could be proposed for inclusion into the next revision of the design codes (SIA 262, possibly SIA 269/2) or of technical documentations (FEDRO directive on cut-and-cover tunnels). The results obtained will be applicable not only to the design of cut-and-cover tunnels, but also for the design or the assessment of all kinds of structures (new or existing) subjected to similar loadings (foundations of retaining walls or bridges, retaining walls, silos, etc.)
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Une recherche préliminaire de caractère expérimental et théorique effectuée sur des éléments sans armature d’effort tranchant par les requérants en collaboration avec l’Université Polytechnique de Madrid (Espagne) a montré que dans les cas étudiés, la charge répartie qui agit au voisinage des appuis est probablement considérée de façon trop prudente par les normes en vigueur, y compris la norme SIA 2622012. Ceci est dû essentiellement au fait que ces méthodes de calcul ont été calibrées sur les essais de laboratoire disponibles dans la littérature scientifique qui ne reflètent pas le comportement des dalles encastrées sur les appuis et sollicitées par des charges uniformément réparties. Pour ces raisons, dans le cadre de la recherche proposée, il est prévu d’effectuer d’abord une série d’essais sur des bandes de dalle sans armature d’effort tranchant sollicitées par des charges uniformément reparties et un moment d’encastrement à une extrémité. Ces essais ont le but de simuler le comportement des dalles de couverture de tranchées couvertes sollicitées par le poids des terres et les radiers sollicités par les forces de réaction. La mesure des déplacements relatifs dans les zones critiques devrait permettre d’améliorer le modèle physique (théorie de la fissure critique) et de déterminer, en fonction des différents paramètres, quelle est la partie de charge qui peut être transmise directement aux appuis par une bielle comprimée. Le modèle sera complété par l’étude de la capacité de déformation à l’état limite ultime et par l’étude de l’interaction sol-structure. Dans une phase suivante de cette recherche, le modèle devrait être simplifié afin de développer des règles pratiques qui pourraient être préconisées par les normes lors des prochaines révisions (SIA 262, év. SIA 269/2) ou des documentations techniques (directive OFROU sur les tranchées couvertes). Les résultats obtenus devraient être applicables non seulement pour le dimensionnement des dalles de tranchées couvertes, mais aussi pour le dimensionnement ou la vérification de toute structure (nouvelle ou existante) sollicitée de façon similaire (fondations de murs de soutènement ou de pont, murs de soutènement, silos, …).
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Projektziele
(Englisch)
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Reinforced concrete slabs of cut-and-cover tunnels (top slab and foundation slabs) are usually subjected to very high internal forces caused by the large loading (weight of the earth cover) that acts on the top slab and by the soil reaction that acts on the foundation slabs. In spite of that, these elements are usually built without transverse reinforcement. Checks of existing structures show that these elements without transverse reinforcement often exhibit an insufficient conformity coefficient. This is for a large part due to the fact that the control section of current codes is located close to the supports and that distributed loads acting in this zone may be considered too prudently. The aim of this research project is to investigate what reserves of strength are available and to develop a model of the strength closer to reality to reduce the number of cases in which these structures must be strengthened, as well as to provide a more realistic model for the design of new structures.
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Projektziele
(Französisch)
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Les dalles en béton armé des tranchées couvertes (dalles de couverture et radiers de fondation) sont généralement très sollicitées à l’effort tranchant à cause de la charge importante (poids de la terre) qui agit sur la dalle de couverture ainsi que les réactions du sol qui sollicitent les dalles de fondation. Cependant, ces éléments sont souvent réalisés sans armature d’effort tranchant. Les vérifications des structures existantes montrent que selon les normes en vigueur, ces éléments sans armature d’effort tranchant présentent souvent un coefficient de conformité insuffisant. Ceci est essentiellement dû au fait que la section de contrôle des normes en vigueur est située au voisinage des appuis et les charges réparties qui agissent dans cette zone sont considérées de façon probablement trop prudente. Ce projet de recherche a comme objectif l’étude de ces réserves de résistance et l’élaboration d’un modèle de résistance plus proche de la réalité afin de réduire les cas où ces structures doivent être renforcées et dimensionner les nouvelles structures avec un modèle plus proche de la réalité.
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Berichtsnummer
(Deutsch)
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700
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