The bearing capacity analysis of suction caisson anchor in undrained clay
Author
Imam, Mohammad Hasan
Term
4. term
Education
Publication year
2024
Submitted on
2024-09-06
Pages
194
Abstract
Denne afhandling analyserer bæreevnen af sugecæson-ankre i udrænet ler. Et sugecæson-anker er en stor, hul cylinder, der installeres ved at skabe undertryk og dermed kan optage laster. Undersøgelsen bruger to tilgange—analytiske formler og numerisk modellering i det geotekniske program PLAXIS 3D—til at bestemme den ultimative bæreevne (den største last før brud). Begge tilgange bygger på de samme antagelser og betingelser. Arbejdet fokuserer på aspektforhold (længde/diameter, L/D) fra 2 til 6, med L/D = 2, 4 og 6 undersøgt i detaljer, i overensstemmelse med gældende analytiske teorier og antagne brudmekanismer. Lerjord antages at være normalt konsolideret, udrænet og ensartet, med tre repræsentative udrænede forskydningsstyrker—20, 50 og 100 kPa—som beskriver bløde, middel og stive forhold. I alt vurderes 11 forskellige kombinationer af parametre for at belyse deres indflydelse på bæreevnen. For hver kombination opstilles brudindhyllinger (grænsen mellem sikre og kritiske lastkombinationer) i H–V-planen, hvor H og V er vandrette og lodrette laster. I næsten alle tilfælde ligger den numeriske brudindhylling fra PLAXIS over den analytiske, hvilket indikerer større kapaciteter i simuleringerne. Der påføres også skråtstillede træklaster med vinkler på 20°, 30° og 40°; når de afbildes i et normeret H–V-plan—med H normeret ved den kalibrerede vandrette kapacitet og V ved den analyserede lodrette kapacitet—overskrider disse vinkellaster brudindhyllingen. Afslutningsvis kalibreres den analytiske brudindhylling mod PLAXIS-resultaterne, og der foreslås en kapacitetsreduktionsfaktor for PLAXIS-kapaciteterne.
This thesis analyzes the load-carrying capacity of suction caisson anchors in undrained clay. A suction caisson anchor is a large hollow cylinder installed by creating suction, used to resist loads. The study applies two approaches—analytical formulas and numerical modeling with the geotechnical software PLAXIS 3D—to estimate the ultimate capacity (the maximum load before failure). Both approaches use the same assumptions and conditions. The work focuses on aspect ratios (length-to-diameter, L/D) from 2 to 6, with L/D = 2, 4, and 6 examined in detail, consistent with existing analytical theories and assumed failure mechanisms. The clay is taken as normally consolidated, undrained, and uniform, with three representative undrained shear strengths—20, 50, and 100 kPa—representing soft, medium, and stiff conditions. In total, 11 different parameter combinations are assessed to study their effect on capacity. For each combination, failure envelopes (the boundary between safe and failing load combinations) are developed in the H–V plane, where H and V are horizontal and vertical loads. In almost all cases, the numerical failure envelope from PLAXIS is higher than the analytical envelope, indicating larger capacities in the simulations. Inclined tension loads at 20°, 30°, and 40° are also applied; when plotted in a normalized H–V space—using the calibrated horizontal capacity and the analyzed vertical capacity—these angular loads exceed the failure envelope. Finally, the analytical failure envelope is calibrated against the PLAXIS results, and a capacity reduction factor is proposed for the PLAXIS capacities.
[This summary has been rewritten with the help of AI based on the project's original abstract]
Keywords
Documents