Program S1.04. SOFTWARE ENGINEERING AB Byggtekniska Program - Geoteknik. Enskild påle, bärighet

Program S1.04 SOFTWARE ENGINEERING AB Byggtekniska Program - Geoteknik Enskild påle, bärighet

BYGGTEKNSKA PROGRAM - GEOTEKNIK Enskild påle, Bärighet Software Engineering AB Hisingsgatan 30 417 03 Göteborg Tel : 031-50 83 30 Fax : 031-50 83 33 E-mail : se@byggdata.se 00-02-28, Version 5.0

Innehållsförteckning Användningsområde Förutsättningar...1 Beräkningsförfarande...3 Brottgränstillstånd...3 Friktionsjord... 3 Kohesionsjord... 5 Bruksgränstillstånd...7 Indata...8 Huvudmeny...8 Info-text...8 Partialkoefficienter...9 Pålgeometri...11 Registrering av speciella marknivåer...12 Markskikt...13 Sättningsgivande laster...15 Pållaster...16 Grafisk kontroll...17 Beräkning / Resultat...18 Utskrift...19 Manualexempel...20 Manualexempel 1... 20 Manualexempel 2... 24

Kapitel 1 Användningsområde Förutsättningar Manualen går kort igenom beräkningsgången samt indataregistreringen. Skärmbilder med tillhörande indatafält och tabeller ges en mer ingående beskrivning. I programmet finns också hjälptexter, som tas fram med <F1>tangenten. Här ges en kortare hjälp till aktuellt indatafält. I slutet av manualen finns några jämförande beräkningar. Exemplen har hämtats från handböcker. Tillsammans med Enskild påle, Bärighet finns två andra program som berör pålar - Pålgrupp och Enskild påle, Tvärsnittskrafter. Vi hoppas att programmet skall komma Dig till stor nytta och användas flitigt. Glöm inte att vi har mycket förmånliga serviceavtal med fri telefonsupport och fria uppdateringar. Tag kontakt med oss för närmare information (031-50 83 30). Användningsområde Programmet kontrollerar Bärighet för enskild påle enligt Nybyggnadsreglerna, Kap. 6:3. Övrig referenslitteratur är Byggvägledning 6:3, Geokonstruktioner (1990), Pålgrundläggning (SGI, 1993) samt Bro 94 och 88. Programmet optimerar nödvändiga pållängder med hänsyn till brott- och bruksgränstillstånd i generellt lagrad jord. Vi kan ta hänsyn till eventuell asfaltering av pålens mantelyta i ej sättningsgivande jordlager samt ange en valfri nivå för grundvattenytan. 1. I brottgränstillståndet beräknas nödvändig pållängd för att kravet Vd Rd skall uppfyllas. Se vidare Beräkningsförfarande sid. 3. 2. I bruksgränstillstånd beräknas nödvändiga pållängder för att kravet Vd + Qneg Rd skall vara uppfyllt. Eftersom partialkoefficientmetoden används kan beräkningar utföras enligt EuroCode (EU07). 1

Inom grundläggningsområdet hat vi även andra program Pålgrupp Enskild påle, Tvärsnittskrafter Generell spont (inkl. jordtryck) Jordtryck Glidytor Dalb Sättning enl. Bro 94 Generell sättning Dimensionering av borrplint För ytterligare information (broschyrer, demos etc.) kontakta oss (tel: 031-508330). Förutsättningar Beräkning av positiv mantelfriktion i brottillståndet utförs endast för ej asfalterade mantelytor. I sättningsgivande lager beräknas positiv mantelfriktionen endast om detta begärs av användaren. Vid beräkning av negativ mantelfriktion för ej asfalterade ytor väljs det minsta av följande två värden : Övre gräns för mantelfriktion (se sid. 10) eller beräknad mantelfriktion. Vid beräkning av negativ mantelfriktion för asfalterade ytor väljs det minsta av följande två värden : 10 kpa eller 25 % av beräknad mantelfriktion. Max. 16 jordlager kan registreras. Pålens egentyngd skall beräknas av användaren och adderas till pållasten. Markytan förutsätts sammanfalla med nivån för översta jordlagret. Ett jordlager, som betecknas fyllning, ingår inte i beräkningen av q m (överlagringstrycket). Negativ mantelfriktion beräknas för den del av fyllningen som ligger under pålhuvudet (underkant bottenplatta). 2

Kapitel 2 Beräkningsförfarande Brottgränstillstånd Det generella uttrycket för bärförmåga och vertikalt belastad påle är R = Rs + Rm W' R - Total bärförmåga. R s - Total spetsbärförmåga. R m - Total mantelbärförmåga. W' - Pålens effektiva egentyngd. Skall i programmet adderas till aktuell pålkraft. För pålar slagna till berg begränsas pålens bärförmåga vanligen till pålens lastkapacitet. Se annat program. För pålar slagna till fast jordlager skall pålen stoppslås. Bärförmågan byggs upp av mantel- samt spetsbärförmåga, där spetsandelen är klart dominerande. R sk I programmet tillåts inte högre värden på spetsbärförmågan än R sk 10 MPa. Friktionsjord 1 Rd = Rsd + Rmd γ Rd Rsd = Nqd σ os ' As ( ) Total dimensionerande bärförmåga. Dimensionerande spetsbärförmåga. Rmd = βd σ om ' Am Dimensionerande mantelbärförmåga. γ Rd N qd (Gamma-Rd) En partialkoefficient vilken bl.a. beaktar beräkningsmetodens osäkerhet. Dimensionerande värde för spetsbärförmågefaktorn. Det karaktetristiska värdet, N qk, kan registreras som indata. Se sid. 10. Skall programmet beräkna N qk görs detta med följande formel ( 1 sin φ ) / ( 1 sinφ ) π tan φk Nqk = e + k k 3

Vid beräkning av N qd används det dimensionerande värdet på inre friktionsvinkeln, som beräknas enligt tanφ k φ d = arctan η γ ms γ n där η = 10.. φ k γ ms γ n = Markskiktets karakteristiska inre friktionsvinkel. Enhet: Grader. = Partialkoefficient för materialegenskap (påles spetsbärförmåga). = Säkerhetsklass. Se nedan. N qd beräknas enligt formel ovan för N qk, men φ k byts ut mot φ d. I Pålgrundläggning fig. 5.33:1 visas diagram för framtagning av bärförmågefaktorn som funktion av inre friktionsvinkeln samt lp / d p eller från fig. 5.33:3 som funktion av friktionskoefficienten tan φ. Den här framtagna bärförmågefaktorn kan sedan ges in som indata (se sid. 10). I Danmark multipliceras ovanstående formler för N qk och N qd med 2. σ os ' A s β d Effektivt överlagringstryck på pålspetsnivån. Pålspetsens area. Enhet: m 2. Dimensionerande värde på mantelbärförmågefaktorn. βk βd = γ n γ mm βk = Km tan δ k där K m = Jordtryckskoefficient. δ k = Friktionsvinkel mellan påle och jord. γ n = Säkerhetsklass γ n 1 2 3 1.0 1.1 1.2 Ringa risk för personskada. Någon risk för personskada. Stor risk för personskada. γ mm = Partialkoefficient för materialegenskap (påles mantelbärförmåga). I pålgrundläggning fig. 5.33:2 visas mantelbärförmågefaktorn β som funktion av pållängd och jordens lagringstäthet. β k ges som indata i rutinen Markskikt. Vid beräkning enligt Bronorm används β k =0.35 oberoende av registrerade värden i Markskikt. 4

σ om ' A m Medelvärdet av det effektiva överlagringstrycket längs pålens mantelyta. Pålens mantelyta. Enligt Bronorm 88 (Pålgrundläggning kap. 6.42.1) kan följande värden användas β k = 0.35 Används generellt oberoende av registrerade värden i Markskikt. N qk = 8 f m 50 kpa Max mantelbärförmåga för friktionsmaterial. Markeras beräkning enligt Bronorm 88 används ovanstående förinställda värden. N qk och f m kan sedan ändras manuellt. Se sid. 10. Detta ger en större möjlighet för användaren att påverka beräkningen. Kohesionsjord 1 Rd = ( Rsd + Rmd ) γ Rd cuk Rsd = Nc As γ n γ ms cuki Rmd = αi Ami γ n γ mm Total dimensionerande bärförmåga. Dimensionerande spetsbärförmåga. Dimensionerande mantelbärförmåga. γ Rd N c A s c uk (Gamma-Rd) En partialkoefficient vilken bl.a. beaktar beräkningsmetodens osäkerhet. Bärförmågefaktor. Denna sätts normalt till 9. I Danmark och Tyskland används också detta värde, men för moränlera tillåts 18. Pålspetsens area. Karakteristiskt värde för lerans odränerade skjuvhållfasthet vid pålspetsen. Är leran överkonsoliderad korrigeras den odränerade skjuvhållfastheten enligt anvisningar i pålgrundläggning kap. 6.14.4. Se kommentar om α nedan. γ n Säkerhetsklass 1 2 3 γ n 1.0 1.1 1.2 Ringa risk för personskada. Någon risk för personskada. Stor risk för personskada. γ ms α i Partialkoefficient för materialegenskap (påles spetsbärförmåga). Mantelbärförmågefaktor (adhesionsfaktor) för lager i. Denna empiriska faktor beror av lertyp, skjuvhållfasthet, överkonsolideringsgrad samt pållängd. 5

I svensk praxis har följande α-värden använts vid beräkning av mantelbärförmåga 0.8 träpåle 0.7 Betongpåle 0.7 Stålpåle. Dessa värden tillämpas i samband med okorrigerade värden för jordens odränerade skjuvhållfasthet, dvs utan den korrektion som rekommenderas i Pålgrundläggning kap. 6.14.4. För nedanstående α-värden skall lerans odränerade skjuvhållfasthet korrigeras enligt anvisningar i Pålgrundläggning kap. 6.14.4. Pålar med konstant tvärsnitt α = 1.0 Pålar med uppåt jämnt tilltagande tvärsnitt α = 1.2 Ej kontakt påle / jord α = 0 Praxis i Sverige är att välja α = 0 till ca 3 meters djup under markytan. Vid beräkning av negativ mantelfriktion har vi även ett indatafält i Markskikt förα i bruksgränstillstånd. I indatan består α -värdet av två indatafält. I Tyskland och Danmark är α = m r. 1.0 för trä m 0.8-1.0 för betong, beroende på mantelytans struktur. 0.7 för stål r = En regenerationsfaktor, som sätts till 0.4 om inget annat registreras. Vid beräkning av negativa mantelfriktion sätts r vanligen till 1.0 (r i bruksgräns-tillstånd). 6

Bruksgränstillstånd I bruksgränstillståndet används följande formel för att kontrollera påhängslasterna (sättningsgivande laster) : V d R + Q m, neg + R s m γ Rd V d Brukslast från överbyggnaden inkl. eventuell jordlast. Q m, neg Negativ mantelfriktion p.g.a. påhängslaster (sättningsgivande laster). R s Total spetsbärförmåga. Pålspetsen måste ligga under de sättningsgivande markskikten. R m Total mantelbärförmåga för den del som ligger under de sättningsgivande markskikten. γ Rd Partialkoefficient som beaktar osäkerhet i beräkningsmetoden. I Danmark sätts denna koefficient vanligen till 2 (samma som i brott). Alla partialkoefficienter sätts till 1.0 vid beräkning av Q m, neg, R s och R m. Undantag γ Rd se ovan. Se även Manualexempel 2. I detta exempel går vi igenom hur de sättningsgivande lasterna används i programmet. 7

Kapitel 3 Indata All indataregistrering sker från huvudmenyn. Varje anropad indatarutin avslutas med tillbakagång till huvudmenyn. Alla indatavärden kontrolleras, där så är möjligt, innan rutinen tar emot värdena. Nedan följer en genomgång av samtliga indatamenyer i programmet. För att underlätta för användaren, har vi valt att samtidigt med indatabeskrivningen ange erforderliga ingångsvärden till efterföljande beräkningsexempel. Huvudmeny Välj indatarutin genom att flytta markören med pilarna /, <Mellanslag> eller genom att trycka första bokstaven (stor) i anropsnamnet. Bekräfta med <Retur>. Då ingångsdata lagras efter hand kan man när som helst avbryta pågående registrering från huvudmenyn, utan att indata går förlorad. Huvudmenyn lämnas med <Esc> eller flytt av markören till Avsluta (BYGGDATA). Vid nyregistrering används normalt indatarutinerna uppifrån och ner. Info-text Registrera en valfri text som hamnar direkt efter Rubrik Indata i utskriften. Se utskrift manualexempel. 8

Partialkoefficienter Ange partialkoefficienterna. Se Beräkningsförfarande sid. 4 och 5 för att få informa-tion om var partialkoefficienterna kommer in i beräkningarna. Följande värden kan tillämpas på partialkoefficienterna γ Rd = 1.7. γ n = 1.0, 1.1 eller 1.2 beroende på säkerhetsklass. Säkerhetsklass 1 2 3 γ mm friktion = 1.3-1.6 kohesion= 1.3-1.6 γ ms friktion = 1.1-1.3 kohesion= 1.6-2.0 γ n 1.0 1.1 1.2 Ringa risk för personskada. Någon risk för personskada. Stor risk för personskada. Bronorm 88 Vill Du beräkna enligt Bronormen markeras detta indatafält med J (Ja). β k = 0. 35 Följande händer : Genom hela beräkningen används β k = 0.35 oberoende av registrerade värden i rutinen Markskikt. Är ej Bronorm vald används naturligtvis β k i Markskikt. N qk och f m får förinställda värden. N qk = 8 f m 50 kpa. Vid beräkning av f m enligt Bronorm gäller denna övre gräns både Brott- och Bruksstadium, men endast för friktionsmaterial. N qk och f m kan därefter vid behov ändras enligt nedan. 9

N qk OBS! Skall programmet beräkna spetsbärförmågefaktorn sätts detta indatavärde till 0 (noll). N qk beräknas enligt formel i Beräkningsförfarande sid. 3. Registreras ett värde används alltid detta, dvs. programmet utför ingen beräkning av N qk. I Pålgrundläggning fig. 5.33:1 visas diagram för framtagning av bärförmågefaktorn som funktion av inre friktionsvinkeln samt lp / d p eller fig. 5.33:3 som funktion av friktionskoefficienten tan φ. f m Max mantelbärförmåga (enligt beräkningsförfarande R md ). När inte Bronormen är markerad gäller denna gräns endast Bruksstadiet, men både för friktions- och kohesionsmaterial. Se föregående sida när Bronorm är markerad. Skall denna gräns inte påverka beräkningen registreras ett stort värde (förinställt värde = 999 kpa). Som tidigare redovisats används också en övre gräns för max karakteristisk spetsbärförmåga ( R sk ) = 10 MPa. M frikt Skall den positiva mantelfriktionen i brott beräknas för sättningsgivande lager? Svara med J (Ja) eller N (Nej). Vid osäkerhet använd N (Nej), då detta ger lägre bärighet. 10

Pålgeometri Du kan välja mellan kvadratiska och cirkulära tvärsnitt. Kvadratiskt tvärsnitt Välj någon av standardtvärsnitten i fönstret. Passar inte dessa välj Andra dim. Slå in Dina egna dimensioner. Cirkulärt tvärsnitt Registrera den yttre diametern. Den inre diametern är tänkt att använda för stålrör, men har ingen funktion i denna programversion. 11

Registrering av speciella marknivåer För att underlätta registreringen använder vi nivåer. Du slipper då räkna om marklagertjocklekar etc. till längder. Det blir även enklare att ändra befintlig indata. Här skall nivåerna för Pålhuvud, Grundvattenyta och Pålspets registreras. Följande restriktioner finns Nivån för pålhuvudet får inte ligga över markytan, dvs. översta markskiktet. Beräkningen av mantelfriktion startar alltid vid pålhuvudet. Nivån för grundvattenytan (GVY) är oberoende av gränserna mellan markskikten. Över GVY beräknas q m med γ (gamma) och under GVY med γ ' (gamma - gamma effektiv). Beräkningen startar vid nivån för pålspetsen. Uppfyller beräkningen villkoren används denna nivå vid presentationen av resultatet. Kan vara bra vid kontroll av befintlig påle. Är Du ute efter att optimera pållängden skall pålfotens nivå sättas klart högre än antagen nivå. Beräkningen itererar sedan fram nödvändig nivå för pålfoten. Pålspetsens nivå kan anges under nivån för det sista markskiktet. Programmet förutsätter att sista markskiktet har obegränsad utsträckning nedåt. Vid beräkning med asfaltering på del av pålens längd utgår programmet alltid från den registrerade pållängden. 12

Markskikt Här registreras markprofilen. Nivån för översta markskiktet förutsätts alltid vara markytan. För att det skall vara någon mening att utföra en beräkning måste det alltid finnas minst ett fast markskikt (ej sättningsgivande). Detta skall självfallet ligga underst. Nivå γ (Gam) γ ' (Gam ) c uk Markskiktets övre gräns. Vi rekommenderar att Du använder ritningens värden. Du slipper då räkna om nivåerna till längder och undviker på så sätt en möjlig felkälla. Jordens egentyngd (kn/m 3 ) över grundvattenytan. Jordens egentyngd (kn/m 3 ) under grundvattenytan (gamma effektiv). Markskiktets odränerade skjuvhållfasthet (kpa). Registrering av värde större än 0 (noll) i detta fält anger att markskiktet består av kohesionsmaterial. Detta påverkar också efterföljande indatakolumner. I kolumnen Spets registreras N c, i Mantel Fakt samt α (alfa). Är värdet 0 (noll) betyder det att detta markskikt består av friktionsmaterial. I kolumnen Spets registreras φ k (Phi_k) samt i Mantel β k (Beta_k). Spets Här registreras värde för beräkning av pålens spetsmotstånd. Se sid. 4 och 5 för ytterligare information. Beroende på jordmaterial skall följande registrering göras. Friktion φ k (Phi_k) Markskiktets karakteristiska inre friktionsvinkel. Enhet: Grader. Kohesion N c Sätts normalt till 8. I Danmark används värden mellan 8 och 18. Där moränlera har värdet 18. Då programmet automatiskt förlänger pålen, för att bärigheten skall uppfyllas, vet vi inte i vilket markskikt pålspetsen hamnar. Är Du säker på att pålspetsen inte hamnar i aktuellt markskikt är registreringen här ointressant. 13

Mantel Här registreras värde för beräkning av pålens mantelbärförmåga. Se sid. 4 och 6 för ytterligare information. Beroende på jordmaterial skall följande registrering göras. Friktion β k (Beta_k) Karakteristiskt värde på mantelbärförmågefaktorn. I pålgrundläggning fig. 5.33:2 visas mantelbärförmåge-faktorn β som funktion av pållängd och jordens lagringstäthet. Vid beräkning enligt Bronorm sätt β k =0.35, som förinställt värde. Du kan sedan välja om 0.35 eller de här registrerade värdena skall användas. I Danmark kallas faktorn Nm och sätts vanligen till 0.6. Kohesion Fakt Denna kolumn används inte i Sverige. Skall därför sättas till 1. I Danmark behövs två variabler för beräk-ning av mantelbärförmågan. I denna kolumn hamnar mantelfriktionskoefficienten m. Se nedan. α (Alfa) Mantelbärförmågefaktor (adhesionsfaktor) för lager i. Denna empiriska faktor beror av lertyp, skjuvhållfasthet, överkonsolideringsgrad samt pållängd. På sid. 5 anges förslag på värden för α. Praxis i Sverige är att välja α = 0 till ca 3 meters djup under markytan. I detta fall måste Du registrera en markskiktsgräns vid denna nivå och sätta α -värdena till 0 (noll) för överliggande markskikt av kohesion. För beräkning av negativ mantelfriktion har vi ett indatafält förα i bruksgränstillstånd. I indatan består α -värdet av två indatafält. I Tyskland och Danmark är α = m r. 1.0 för trä m 0.8-1.0 för betong, beroende på mantelytans struktur. 0.7 för stål r = En regenerationsfaktor, som sätts till 0.4 om inget annat registreras. Vid beräkning av negativ mantelfriktion sätts r vanligen till 1.0 (r i bruksgräns-tillstånd). Markskikt Detta indatafält innehåller en kombination av bokstäverna J och N. Med dessa beskriver Du följande Position 1 J beskriver att markskiktet är sättningsgivande. N anger då att markskiktet ej är sättningsgivande. Det skall alltid finnas minst ett ej sättningsgivande markskikt. Ett ej sättningsgivande markskikt kan inte efterföljas av ett sättningsgivande markskikt. 14

Position 2 J beskriver att pålen i det aktuella markskiktet är asfalterat. N ej asfalterat. Bestrykning av pålar tillämpas ibland utomlands men relativt sällan i Sverige. Tveksamhet råder om inte täckskiktet i vissa fall kommer att nötas av under neddrivningen. Position 3 J beskriver att skiktet består av fyllning. Detta medför att markskiktets egentyngd inte ingår i den skiktvisa beräkningen av jordens överlagringstryck. Fyllning kan endast förekomma som det översta markskiktet. Q m, neg Påhängslast. Beräknas endast för markskikt med J i Position 1. R s + Rm Beräknas endast för markskikt med N i Position 1. Gäller bruksgränstillstånd. För brott kan användaren själv bestämma om den positiva mantelfriktionen i sättningsgivande markskikt skall utnyttjas (se sid. 10). Sättningsgivande laster Programmet accepterar två typer av sättningsgivande laster En sättningsgivande ytlast (kn/m 2 ), som ingår vid beräkning av Q m, neg. Q m, neg = Ytlast + Negativ mantelfriktion i sättningsgivande markskikt. Den största sättningsgivande lasten i kn, som påverkar det första ej sättningsgivande markskiktet, måste beräknas av användaren. Den används bara i beräkningen om denna är mindre än Q m, neg. Den ersätter i så fall Q m, neg. Är bägge dessa laster 0 (noll) förekommer ingen sättning och Q m, neg beräknas inte. Önskas ändå Q m, neg beräknas kan Du registrera en sättningsgivande ytlast till 1.0 kn/m 2. Alternativt kan Du slå in en stor största sättningsgivande last (större än förväntad Q m, neg, t.ex. 999 kn). Då påverkas inte beräkningen av detta värde. Hur Du uppskattar den största sättningsgivande lasten tas upp i Manualexempel 2. 15

Pållaster De registrerade värdena skall i brott- och bruksgränstillstånd innehålla pålens egentyngd. Programmet förlänger automatiskt den inslagna pållängden tills alla normkrav är uppfyllda i brott- samt bruksgränstillstånd. Anges ingen pållast beräknar programmet bara kapaciteten för den angivna pållängden. 16

Grafisk kontroll Kontrollera alltid Din indata innan beräkning. Har pålen asfalterade ytor anges dessa med svarta snedstreck. Ej asfalterade områden markeras med grön färg. Efter påloptimeringen kan Du använda den grafiska kontrollen för presentation av beräkningsresultatet (se sid. 18). Mantelfriktionen redovisas skikt för skikt för både brott- och bruksgränstillståndet. 17

Kapitel 3 Beräkning / Resultat Vid tryck på Beräkning kommer en sammanställning av beräkningsresultatet. Här kan Du snabbt få en överblick av resultatet och se om det behövs korrigeringar i indatan eller om resultatet kan skrivas ut direkt. Se Beräkningsförfarande (sid. 3 och framåt) för teori/formler bakom resultaten. Beräkningsresultaten visas på skärmen - Bärighet i brottgränstillståndet. Är den angivna pållängden för kort förlängs denna tills bärigheten är uppfylld. Förlängning har ofta skett om utnyttjandegraden är 1 eller mycket nära 1. Beräknad bärighet är summan av mantelfriktion och spetsmotstånd dividerad med γ Rd. Bärighet i bruksgränstillstånd Programmet utgår från nödvändig pållängd med hänsyn till brottgränstillståndet. Ny (längre) pållängd beräknas endast om villkoret för bruks (se sid. 7) ej är uppfyllt. 18

Programmet redovisar Utnyttjandegrader för de två beräkningarna. Även om programmet alltid försöker uppnå 100 % utnyttjandegrad är detta inte alltid möjligt. Korsar t.ex. pålfoten en jordlagergräns sker ofta ett språng i spetsmotståndet. Utskrift Här markeras de avsnitt som Du önskar på resultatutskriften. Skall Indata/Resultatutskrift sparas på fil? Välj bort Grafik annars kommer skräptecken med i slutet av filen. Vill Du göra jämförande utskrifter? Ta inte med grafiken. Den tar lite tid att skriva ut och sparas lämpligen till det slutliga resultatet. Till varje utskrift kan Du göra en kort kommentar, t.ex. vid jämförande beräkningar. Denna utskrift hamnar i samband med Indatarubriken. Resultatutskrift kan fås på skrivare, skärm eller fil (ASCII). För ytterligare information om detta eller inställning av skrivare, drivrutiner, kopiering av projekt/beräkning etc. se SE-Manualen. 19

Manualexempel Skärmbilderna tidigare i manualen härrör från dessa två exempel. Exempel 1 är taget från Pålgrundläggning (Tillämpningsexempel 6.54-1) och Exempel 2 från Teknisk Ståbi (dansk handbok om geoteknik, Eksempel 9.3.2.5). Manualexempel 1 Beräkning av dimensionerande bärförmåga på basis av jordens odränerade skjuvhållfasthet. Dimensioneringsförutsättningar: Standardiserade betongpålar med 270 mm kantmått. Säkerhetsklass 3 (SK 3) Geoteknisk klass 3 (GK 3) Jordlagerföljd - Lera till 50 m:s djup. Grundvattennivå (GVY) - 3.0 meter under markytan. Inga påhängskrafter. Enligt svensk praxis : α = 0 ned till 3.0 meters djup under markytan. α = 1.0 för pålar med konstant tvärsnittsmått. Tar ett medelvärde på lerans odränerade skjuvhållfasthet för hela pållängden - c uk = 38 kpa. Partialkoefficienter γ = 1.7 : γ γ Rd mm n = 15. = 12. 20

SOFTWARE ENGINEERING AB Hisingsgatan 30 Tel: 031-50 83 30 Sida : 1 417 03 Göteborg Fax: 031-50 83 33 Projekt :97001 /Demo Datum : 98.06.30_10:22 Beräkning:002 /Manualexempel 1 Prog. : A1.04-0 ---------------------------------------------------------------------------- Tillämpningsexempel 6.54-1 (Pålgrundläggning) Beräkning av dimensionerande bärförmåga på basis av jordens odränerade skjuvhållfasthet. INDATA BÄRIGHET ENSKILD PÅLE För asfalterad del av pålen antas: Mantelbärförmågan = 25 % av beräknat värde eller max 10 kpa. För ej asfalterad del max 50.00 kpa. Gamma-Rd... 1.70 Gamma-n... 1.20 Gamma-mm friktion... 1.50 kohesion... 1.50 Gamma-ms friktion... 1.00 kohesion... 1.00 Beräkn. enl. Bronorm 88/Egna...(J/N) N Nqk (Spetsbärförmågefaktor)... 0.0 M-frikt i sättn.giv. lag,brott (J/N) N Kvadratisk påle med sidolängden...mm 270 Spetsmotstånd (Lera) Rsd = Nc*cud*As Nc = 0 Speciella nivåer Nivå Markyta...m 0.00 Nivå Pålhuvud...m 0.00 Nivå GVY...( grundvatten )...m -3.00 Nivå Pålspets...m -30.00 Markförhållanden I brott ingår ej pos. mantelfriktion i sättningsgivande markskikt. Välj med Ja/Nej om mark- Markskikt 1 - Påhängslaster. skiktet skall ingå i 2 - Asfaltering. följande beräkningar : 3 - Fylle. Ej i q'm. Tunghet.. Kohe- Spets Mantel Alfa... Markskikt... Nr Nivå Gam Gam' sion Phi_k/ Beta_k/ Bro Bru 123 Beteckm kn/m3 kpa Nc Fakt..m tt ks J/N ning 1 0.00 18.0 18.0 17.0 0.0 1.00 0.0 0.0 NNN Lera 2-3.00 18.0 18.0 17.0 0.0 1.00 1.0 1.0 NNN Lera 3-9.00 18.0 18.0 38.0 0.0 1.00 1.0 1.0 NNN Lera 21

SOFTWARE ENGINEERING AB Hisingsgatan 30 Tel: 031-50 83 30 Sida : 2 417 03 Göteborg Fax: 031-50 83 33 Projekt :97001 /Demo Datum : 98.06.30_10:22 Beräkning:002 /Manualexempel 1 Prog. : A1.04-0 ---------------------------------------------------------------------------- Påhängslaster Sättningsverkande ytlast...kn/m² 0.00 Största sättningsverkande last på fast skikt...kn 0.00 Pållaster Dim. pållast - Brott...kN 300.00 Bruks...kN 280.00 RESULTAT Brottgräns Summa mantelfriktion...(kn) 540.00 Spetsmotstånd lera/sand...(kn) 0.00 Beräknad bärighet...(kn) 317.65 Angiven pållast...(kn) 300.00 Utnyttjandegrad... 0.94 Angiven/Beräknad pållängd...(m) 30.00 Bruksgräns Rd_tot = Rsd+sumRmd fasta skikt.(kn) 745.49 Negativ mantelfriktion Qm,neg...(kN) 0.00 Största sättningsgivande last...(kn) 0.00 Vd + min Qm,neg...(kN) 280.00 Angiven/Beräknad pållängd...(m) 30.00 22

SOFTWARE ENGINEERING AB Hisingsgatan 30 Tel: 031-50 83 30 Sida : 3 417 03 Göteborg Fax: 031-50 83 33 Projekt :97001 /Demo Datum : 98.06.30_10:22 Beräkning:002 /Manualexempel 1 Prog. : A1.04-0 ---------------------------------------------------------------------------- Mantelfriktion 23

Manualexempel 2 På grund av vissa skillnader (Danmark/Sverige ; se sid. 4) i beräkningen av pålspetsmotståndet för friktionsjord (brott) fås inte samma bärighet. Däremot kommer här en lite utförligare genomgång av beräkningen i bruksgränstillståndet och hanteringen av påhängslaster (sättningsgivande laster). Påle med spetsen i sand. I en industrihall skall ett vertikalt påverkat pelarfundament grundläggas med pålar. Vissa sättningar i industrihallens golv kan tolereras, då detta utförs som platta på komprimerad sandfyllning. Laster Total dimensionerande last (inkl. jordlast) i underkant bottenplatta (ök påle) Brott V d = 1450 kn. Bruks V d = 1200 kn. Nyttig last på industrigolvet är 10 kn/m 2. Av detta kan 50 % beräknas som sättningsgivande (påhängslast). Markprofil 0.0 JOF +0.4 Muld γ = 16 kn/m 3. GVS -1.8 Sand γ m = 18 kn/m3 over GVS. -3.0-5.5 Sand γ m = 20 kn/m3 under GVS. Blödt ler γ m = 19 kn/m3. c v = 85 kn/m2. I p = 45 %. 12. cu = c + v 1 0. 01 I p = 70.3 kn/m 2. Sand γ m = 21 kn/m3, φ k = 38 Matjorden (mull) schaktas bort. Fundamentet grundläggs på nivån 0.0 meter. På markytan påförs en komprimerad sandfyllning, som blir underlag för en armerad betongplatta. Den jordlast som hamnar ovanför bottenplattan (se figur nedan) räknas in i pållasten. Lasten på en påle blir i Brott 0. 25 1450 = 363 kn. Bruks 0. 25 1200 = 300 kn. 24

Geometri Komprimeret γ sandfyld. = 18.5 kn/m 3 1.7 0.8 FUK 0.0 Armeret beton terrändäk t = 0.2 meter. γ = 24 kn/m 3 Jordlast 4 stk päle 0.25x0.25 i armeret beton 0.3 0.4 0.4 0.3 0.3 0.4 0.4 0.3 I exemplet antas att pålfoten finns på nivå -8.00 meter. 25

SOFTWARE ENGINEERING AB Hisingsgatan 30 Tel: 031-50 83 30 Sida : 1 417 03 Göteborg Fax: 031-50 83 33 Projekt :97001 /Demo Datum : 98.06.30_12:13 Beräkning:001 /Manualexempel 2 Prog. : A1.04-0 ---------------------------------------------------------------------------- Eksempel 9.3.2.5, Teknisk STÅBI Påle med pålfoten i sand. INDATA BÄRIGHET ENSKILD PÅLE För asfalterad del av pålen antas: Mantelbärförmågan = 25 % av beräknat värde eller max 10 kpa. För ej asfalterad del max 50.00 kpa. Gamma-Rd... 2.00 Gamma-n... 1.00 Gamma-mm friktion... 1.00 kohesion... 1.00 Gamma-ms friktion... 1.00 kohesion... 1.00 Beräkn. enl. Bronorm 88/Egna...(J/N) N Nqk (Spetsbärförmågefaktor)... 0.0 M-frikt i sättn.giv. lag,brott (J/N) N Kvadratisk påle med sidolängden...mm 250 Spetsmotstånd (Sand) Rsd = Nqd*Sigma'*As Phi_k = 38.00 grad Nqd = 48.93 Speciella nivåer Nivå Markyta...m 1.70 Nivå Pålhuvud...m 0.00 Nivå GVY...( grundvatten )...m -1.80 Nivå Pålspets...m -8.32 Markförhållanden I brott ingår ej pos. mantelfriktion i sättningsgivande markskikt. Välj med Ja/Nej om mark- Markskikt 1 - Påhängslaster. skiktet skall ingå i 2 - Asfaltering. följande beräkningar : 3 - Fylle. Ej i q'm. Tunghet.. Kohe- Spets Mantel Alfa... Markskikt... Nr Nivå Gam Gam' sion Phi_k/ Beta_k/ Bro Bru 123 Beteckm kn/m3 kpa Nc Fakt..m tt ks J/N ning 1 1.70 24.0 14.0 0.0 0.0 1.00 0.0 0.0 JNN Btg 2 1.50 18.5 12.0 0.0 32.0 1.00 0.0 0.0 JNN K sand 3 0.00 18.0 10.0 0.0 32.0 1.00 0.0 0.0 JNN Sand 4-3.00 19.0 9.0 70.3 0.0 1.00 1.0 1.0 JNN Lera 5-5.50 21.0 11.0 0.0 38.0 1.00 0.0 0.0 NNN Sand 26

SOFTWARE ENGINEERING AB Hisingsgatan 30 Tel: 031-50 83 30 Sida : 2 417 03 Göteborg Fax: 031-50 83 33 Projekt :97001 /Demo Datum : 98.06.30_12:13 Beräkning:001 /Manualexempel 2 Prog. : A1.04-0 ---------------------------------------------------------------------------- Påhängslaster Sättningsverkande ytlast...kn/m² 5.00 Största sättningsverkande last på fast skikt...kn 490.00 Pållaster Dim. pållast - Brott...kN 363.00 Bruks...kN 300.00 RESULTAT Brottgräns Summa mantelfriktion...(kn) 338.29 Spetsmotstånd lera/sand...(kn) 399.02 Beräknad bärighet...(kn) 368.65 Angiven pållast...(kn) 363.00 Utnyttjandegrad... 0.98 Angiven/Beräknad pållängd...(m) 8.32 Bruksgräns Rd_tot = Rsd+sumRmd fasta skikt.(kn) 582.02 Negativ mantelfriktion Qm,neg...(kN) 280.00 Största sättningsgivande last...(kn) 490.00 Vd + min Qm,neg...(kN) 580.00 Angiven/Beräknad pållängd...(m) 8.82 27

SOFTWARE ENGINEERING AB Hisingsgatan 30 Tel: 031-50 83 30 Sida : 3 417 03 Göteborg Fax: 031-50 83 33 Projekt :97001 /Demo Datum : 98.06.30_12:13 Beräkning:001 /Manualexempel 2 Prog. : A1.04-0 ---------------------------------------------------------------------------- Mantelfriktion 28

I brottgräns skall bärigheten vara minst 363 2 = 725 kn. För att detta skall uppfyllas måste pålen förlängas med 0.32 meter ner till nivå -8.32 meter. Det är endast mantelfriktionen i understa sandskiktet och pålspetsen som ger bärigheten. Nedan visas en figur med de sättningsgivande markskikten. 8.25 + 1.7 2.3 + 0.0 2-1.8 1-3.0-5.5 I exemplet läggs även betongplattan (nivå +1.5 - +1.7) och den komprimerade sanden över UK fundament (nivå 0 - +1.5) in som markskikt. Vi gör på detta sätt för att få in dessa belastningar som sättningsgivande och få en korrekt beräkning av den negativa mantelfriktionen ( Q m, neg ) Alla markskikt över nivå -5.5 anges som sättningsgivande. Detta görs i indatan för Markskikt. Det finns ett indatafält för marskikt (123), som skall fyllas i med tre bokstäver (J eller N). Den första bokstaven anger om markskiktet skall betraktas som sättningsgivande (J) eller inte (N). Den negativa mantelfriktionen : Översta sandlagret Qm = Nm qm Am = = 0. 6 ( 538. 18. + 76 12. ) 4 0. 25 = 113 kn Överlagringstrycket på nivå -0.9 meter : q m ' = 5 + 0. 2 24 + 15. 18. 5 + 0. 9 18 = 538. kn / m 2 29

Överlagringstrycket på nivå -2.4 meter : q m ' = 538. + 0.9 18 + 0.6 10 = 76. 0 kn / m 2 Lera Qm = m r cu Am = = 1 1 70. 3 4 0. 25 2. 5 = 176 kn Totala negativa mantelfriktionen i de sättningsgivande markskikten blir 113 + 176 = 289 kn. Den största sättningsgivande lasten (indata) som kan kan påverka pålen (4 pålar i pålgruppen) blir Avlastning. Bortschaktning av mull. 0. 4 16 = 6. 4 kn / m 2 Komprimerad sandfyllning 15. 185. = 27. 8 kn / m 2 Betongdäck 0. 2 24 = 4. 8 kn / m 2 Ytlast 5 kn / m 2 Summa q = 312. kn / m 2 2 2 ( ) Q = 312. 8. 25 2. 3 / 4 = 490 kn 289, = min 490 = 289 kn Q m neg Bärigheten skall vara minst ( 300 + 289) 2 = 833 kn. I resultatutskriften är R d _ tot redan dividerad med γ Rd, dvs. bärigheten är OK. För att uppnå korrekt bärighet var vi tvungna att förlänga pålen 0.32 meter. 30