Stålpåledagen Fredrik Sarvell EXTERNAL 31/01/2013

Transkript

1 Stålpåledagen

2 Vem är jag? Idrott KTH Pålplintar Ruukki 2

3 3

4 Utställare Terramek Works Oy 4

5 RUUKKI stålrörspålar - Guide för projektering av RR/RD-pålar enligt Eurokod 5

6 Innehåll Projekteringsunderlag Metodval Dimensionering Dimensionering genom beräkning Dimensionering genom provning Kompetensutveckling Källförteckning Appendix A Appendix B 6

7 Projekteringsunderlag Vad finns att tillgå ur geoteknisk synpunkt? Metodanpassad undersökning? En översiktlig undersökning kanske har gett svar på att det måste pålas? komplettera med undersökning för pålning Ingen undersökning alls? 7

8 Metodval Vad visar den utökade undersökningen? Blockig jord, lös lera, fyllning med byggrester, släntberg, dåligt berg, korta resp långa pålar? RR/RD? 8

9 Dimensionering = Dimensionerande lastkapacitet (R d,str ) 9

10 Dimensionering Grunderna för dimensionering av geokonstruktioner enligt Eurokod 7 (SS-EN NA) NA: BFS 2011:10 EKS 8 VVFS 2009:19 IEG Rapport 2:2008, Rev. 2 Tillämpningsdokument Grunder IEG Rapport 8:2008, Rev. 2 Tillämpningsdokument Pålar (Samtliga tillämpningsdokument finns för nedladdning på SGF:s hemsida) TK Geo 11 Trafikverkets tekniska krav för geokonstruktioner TRVK Bro 11 Trafikverkets tekniska krav Bro Pålkommissionsrapport 84a + supplement Pålkommissionsrapport 96:1 + supplement Pålkommissionsrapport 98 Pålkommissionsrapport

11 Dimensionering Dimensionering baserat på 4 metoder Beräkning Provbelastning (ex stötvågsmätning) Hävdvunna åtgärder (ex stoppslagningsregel) Observationsmetod (ex deformationsmätning) 11

12 Dimensionering Dimensionering genom beräkning och provbelastning Typ av geokonstruktion Geoteknisk kategori (GK1, GK2, GK3) Brottgränstillstånd (ex STR/GEO) Dimensioneringssätt (ex DA2, DA3) Säkerhetsklass och dimensionerande lasteffekt (E d ) Geokonstruktionens dimensionerande värde Dimensionerande bärförmåga, R d =min(r d,str ; R d,geo ) R d E d 12

13 Dimensionering Dimensionering genom beräkning Typ av geokonstruktion I detta fallet: Spetsburen RR/RD - påle 13

14 Dimensionering Dimensionering genom beräkning Geoteknisk kategori (GK1, GK2, GK3) Syfte att skapa överblick och insikt om projektets komplexitet. Styr omfattning av: Undersökning Dimensionering Kontroll Uppföljning Källa: IEG Rapport 2:2008, Rev. 2 Tillämpningsdokument Grunder 14

15 Dimensionering Dimensionering genom beräkning Brottgränstillstånd (STR/GEO) Vanligaste gränstillstånden för pålar: STR = structural (brott i konstruktionselement) GEO = geotechnical (brott i marken) Källa: IEG Rapport 2:2008, Rev. 2 Tillämpningsdokument Grunder IEG Rapport 8:2008, Rev. 2 Tillämpningsdokument Pålar 15

16 Dimensionering Dimensionering genom beräkning Dimensioneringssätt (DA2, DA3) SS-EN ( ) = säkerhet på DA Actions (Last) Soil- (Material) Cu Resistance (Bärförmåga) A1 M1 R2 3 A1/A2* M2 R3 * A1 för strukturella laster, A2 för geotekniska laster Ej relevant för svenska geokonstruktioner Pålar, geoteknisk bärförmåga (GEO) Pålar, konstruktiv bärförmåga (STR) Vad innebär detta i praktiken? 16

17 Dimensionering Dimensionering genom beräkning Säkerhetsklass och dimensionerande lasteffekt (E d ) Partialkoefficient för säkerhetsklass väljs enligt: SK1: = 0,83 SK2: = 0,91 SK3: = 1,0 Säkerhetsklassen appliceras på lasterna Konstruktionslaster är ofta givna från projektering av överbyggnaden Geotekniska laster som exempelvis påhängslaster beräknas lämpligen av ansvarig geotekniker Se Appendix A för hantering av laster 17

18 Dimensionering Dimensionering genom beräkning Geokonstruktionens dimensionerande värde När ett lågt värde är ogynnsamt: = (STR, DA3) Hänsyn tagen till osäkerheter förknippade med jordens egenskaper samt aktuella geokonstruktionen. Enligt SS-EN definierad som karakteristiskt värde. Dimensionerande värde, kan ge olika värden beroende på geokonstruktion där: : Fast partialkoefficient för lera = 1,5, se VVFS 2009:19 eller BFS 2011:10. : Eta: omräkningsfaktor som tar hänsyn till osäkerheter relaterade till jordens egenskaper och aktuell geokonstruktion. 18 : Värderat medelvärde baserat på härledda värden, måste korrigeras m.a.p. W p.s.s. som tidigare.

19 Dimensionering Dimensionering genom beräkning Geokonstruktionens dimensionerande värde Hur beräkna? IEG Rapport 8:2008, Rev. 2 Tillämpningsdokument Pålar 0,82 0,98 Variationskoefficienten,, kan sättas till 0,15 om inget annat anses lämpligare, n, representerar antalet oberoende försök. 19

20 Dimensionering Dimensionering genom beräkning Geokonstruktionens dimensionerande värde 0,6 1,0: beror av undersökningens kvalité och omfattning samt lerans karaktär. 0,9 1,1 om brottet är segt och om >50 % av lasten kan överföras till närliggande pålar. 1,0 om osäkerheter hos jordmaterialet väger tyngre än pålmaterialets. Värden >1,0 kan övervägas exempelvis för träpålar. 20

21 Dimensionering Dimensionering genom beräkning Geokonstruktionens dimensionerande värde Så enligt Eurokod = 1 = (0,30 0,72) Tidigare i SK2 enligt BKR = = (0,45 0,57) Vilket medför att En projektör med rätt kompetens bör betala sig i de allra flesta fall En geoteknisk undersökning med god omfattning och kvalité bör betala sig åtminstone i medelstora stora projekt 21

22 Dimensionering Dimensionering genom beräkning Dimensionerande konstruktiv bärförmåga (R d,str ) Varsågod Håkan! 22

23 Dimensionering Dimensionering genom dynamisk provbelastning Dimensionerande geoteknisk bärförmåga (R d,geo ) = Karakteristisk geoteknisk bärförmåga ska bestämmas som det minsta värdet av den uppmätta medelbärförmågan,, och det minsta uppmätta enskilda värdet,, enligt: = mi n ( ; ) = 1,3 enligt BFS 2011:10 EKS 8 och 1,2 enligt VVFS 2009:19 = 0,85 vid stötvågsmätning av spetsburen påle med liten spetsfjädring eller för stötvågsmätning där CAPWAP-analys har gjorts modellfaktor 23

24 Dimensionering Dimensionering genom dynamisk provbelastning (stötvågsmätning) OBS! Tabellvärden för provpålning. Vid en produktionskontroll krävs normalt betydligt fler mätningar för att erhålla ett adekvat statistiskt underlag... Källa: BFS 2011:10 EKS 8 24

25 Dimensionering Dimensionering genom dynamisk provbelastning (stötvågsmätning) ny Pålkommissionsrapport under utarbetande NIVÅ 1: Hävdvunna åtgärder eller beräkning (WEAP) NIVÅ 2: Provpålning Maximal bärförmåga med hänsyn till överbelastning av pålmaterial vid slagning R d,max = 0,33 x F stuk för stålrörspålar. R d,max = 0,45x F stuk för stålpålar. Omfattning verifiering av bärförmåga Stoppslagning av samtliga pålar enligt schablon eller efter resultat från WEAP-analys Provpålning med minst 3 st representativa mätpålar inom ett kontrollobjekt med max avstånd 25 m mellan pålar. NIVÅ 3: Provpålning + Produktionskontroll R d,max = 0,55x F stuk för stålpålar. Provpålning enligt ovan samt minst 5 % produktionskontroll [1] Avser neddrivning, stoppslagning och stötvågsmätning [2] 5 mm/10 slag för stålrörspålar stoppslagna med frifallhejare och 5 mm/min för stålrörspålar stoppslagna med luftdriven hammare/hydraulhammare [3] Slutlig omfattning beror på observationer vid provpålningen och produktionskontrollen 25

26 Dimensionering Dimensionering genom dynamisk provbelastning (stötvågsmätning) stor likhet med Pålkommissionsrapport 98 med klass 2A, 2B & 2C. Syfte att ge rekommendationer för hur beakta olika förutsättningar som 1. Förändringar av påldimension 2. Falska pålstopp 3. Lokalt släntberg 4. Blockig jord 5. Varierande geotekniska förutsättningar 6. Hävning 7. Pålgruppseffekter 8. Högt utnyttjande 9. Byte av installationsutrustning 10. In-situ tillverkade pålar (ex grävpålar) 11. Kontroll av spänningar under neddrivning och stoppslagning

27 Dimensionering Dimensionering genom dynamisk provbelastning (stötvågsmätning) Förutsättningarna i ett projekt avgör: omfattning av mätning samt ger indikation på hur stor last som rimligen kan mobiliseras Rapporten ger rekommendationer för hur ovanstående kan bedömas på ett mer nyanserat sätt än Pkr 98 Förhoppningen är att kvaliten på verifiering kan öka genom ökad kompetensnivå fler ansvariga geotekniker behövs! 27

28 Dimensionering Brottkriterium R d E d Slutligen Kontroll: R d E d där R d =min(r d,geo ;R d,str ) 28

29 Kompetensutveckling Svenska Geotekniska Föreningen Kurs: Stödkonstruktioner och Pålar 2 dagar kr/pers 29

30

31 Källförteckning Eurokoder SS-EN 1990: Grundläggnade dimensioneringsregler SS-EN 1991: Laster på bärande konstruktioner SS-EN 1992: Dimensionering av betongkonstruktioner SS-EN 1993: Dimensionering av stålkonstruktioner SS-EN 1994: Dimensionering av samverkanskonstruktioner av stål och betong SS-EN 1995: Dimensionering av träkonstruktioner SS-EN 1996: Dimensionering av murverkskonstruktioner SS-EN 1997: Dimensionering av geokonstruktioner SS-EN 1998: Dimensionering av konstruktioner med hänsyn till jordbävning SS-EN 1999: Dimensionering av aluminiumkonstruktioner Nationella annex BFS 2011:10 EKS 8 VVFS 2009:19 Tillämpningsdokument IEG Rapport 2:2008, Rev. 2 Tillämpningsdokument Grunder IEG Rapport 8:2008, Rev. 2 Tillämpningsdokument Pålgrundläggning 31

32 Källförteckning Pålkommissionsrapporter Pålkommissionen Rapport 84a: Pålkommissionen Rapport 96:1: Pålkommissionen Rapport 98: Pålkommissionen Rapport 104: Övriga dokument Beräkning av dimensionernade bärförmåga för slagna pålar med hänsyn till pålens material och omgivande jord Dimensioneringsprinciper för pålar Lastkapacitet Inklusive Supplement 2 Dimensioneringsanvisningar för slagna slanka stålpålar Borrade stålrörspålar Anvisningar för projektering, dimensionering, utförnade och kontroll TK Geo 11: Trafikverkets tekniska krav för geokonstruktioner 32

33 Appendix A Dimensionerande lasteffekt (E d ) Lasteffekt för konstruktionslaster, ogynnsamma laster: A1: min 1,35 1,5 1,5 0,89 1,35 1,5 1,5 ekv 6.10a ekv 6.10b Lasteffekt för geotekniska laster, ogynnsamma laster: A2: 1,10 1,4 1,4 ekv

34 Appendix A Dimensionerande lasteffekt (E d ) Källa: BFS 2011:10 EKS 8 34

35 Appendix A Dimensionerande lasteffekt (E d ) Källa: BFS 2011:10 EKS 8 35

36 Appendix B Dimensionerande strukturell bärförmåga (R d,str ) Tvärsnittskontroll av pålelement i jord viktigaste begreppen = 50 = 200 Bäddmodul vid brott för långtidslast (kpa) Bäddmodul vid brott för korttidslast (kpa) Samband mellan last och sidoförskjutning i lera bygger på empiri hos lerans elasticitetsmodul. Bäddmodulen beskriver hur elastisk jorden är. 36

37 Appendix B Tvärsnittskontroll av pålelement i jord viktigaste begreppen =6 =9 Brottryck för långtidslast (kpa) Brottryck för korttidslast (kpa) Samband mellan motstånd och förskjutning i lera bygger på empiri hos leran och materialets råhet. Brottrycket beskriver hur motståndskraftig jorden är. 37

38 Appendix B Tvärsnittskontroll av pålelement i jord viktigaste begreppen = = 6 50 = 0,12 Sidoförskjutning då brottryck för uppnås (långtidslast) 38

39 Appendix B Tvärsnittskontroll av pålelement i jord viktigaste begreppen = Pålens teoretiska knäckningslängd =2 Pålens teoretiska knäckningslast = + 1,0 Axiallast som motsvarar gränsförskjutningen Brottkriterium där = 39

40 Appendix B Tvärsnittskontroll av pålelement i jord viktigaste begreppen Reducerad bäddmodul då jordbrott överskrids: = + 1,5 sin där = arcsin ( ) =2 Pålens nya teoretiska knäckningslast = + 1,0 Axiallast vid överskridande av jordbrott Brottkriterium där = Iterera utböjningen till dess att brottkriteriet är uppfyllt! 40

41 Appendix B Gratis beräkningsprogram RR-RD-EC för strukturell lastkapacitet: on=view&groupid=348&opengroups=348# OBS! Finns även norskt och finskt program se till att välja rätt! 41

42