Dimensjonering av RD peler

Transkript

1 Dimensjonering av RD peler RD produkt lansering Oslo Harald Ihler

2 RD-peler Dimensjonering Geoteknisk dimensjonering, feks ved refundamentering: Grunnundersøkelser Opplysninger om eks. bebyggelse, hvordan de er fundamentert og tilstanden til fundamentene I tillegg til ovenstående, skaffe laster fra RIB bestemme peletype og hvorvidt det skal bores (RD) eller rammes (RR) Bestemme krav til fjellkontakt Har nå Input til peledimensjonering Peledimensjonering Pelens kapasitet Stålets kapasitet basert på tverrsnitt Knekning Deformasjoner Lang tids bestandighet Harald Ihler

3 Regelverk ved dimensjonering I Norge har vi Peleveiledningen 2005 Peleveiledningen tar igjen utgangspunkt i bla NS 3490: Prosjektering av konstruksjoner NS-EN 1990: Eurokode Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner NS-EN Eurokode 7: Geoteknisk prosjektering I tillegg kommer egne krav til både prosjektering og utførelse og produkter som kan være både klarere og/eller strengere, bla hos Statens vegvesen Prosesskode og Jernbaneverkets tekniske regelverk Peleveiledningen er utarbeidet i samarbeid med bla Ruukki, (ved Sami Eronen og Hannu Jokiniemi). Se kapittel 8 for mikropeler Harald Ihler

4 Regelverk ved dimensjonering Ruukki har gjennom en årrekke utarbeidet en rekke brosjyrer for veiledning til dimensjonering av både borede og rammede peler. De mest relevante er tilgjengelige fra våre nettsider, sammen med de første norske dimensjoneringstabeller. Utgangspunktet for dimensjonering er grunnleggende relativt enkelt: Stål har en gitt flytegrense, feks 355, 440 eller 550 MPa Iht til norsk standard skal denne korrigeres med en faktor 1,1 Deretter multipliserer du korrigert flytegrense med tverrsnittarealet til pelen, evt korrigert for korrosjon Vips, så har du dimensjonerende kapasitet til en vertikalt belastet pel Fordi peler som regel skal i bakken, så må du også korrigere svaret ditt for usikkerheter knyttet til både utstyr, grunnforhold og installasjon, den såkalte fa-faktoren. Fa varierer fra 0,6 0, Harald Ihler

5 Om forskjellige kapasiteter Dimensjonerande kapasitet N d f s; d A corr Installert kapasitet N i = = f a N d = s; y Installert kapasitet vs dimensjonerende last N i F d f Granskning av knekning (R d =knekningskapasitet) min( N ; R ) d i F d γ A m corr Granskning av geoteknisk bæreevne (R c;d =geoteknisk bæreevne) R c; d F d Harald Ihler

6 Knekningskapasitet - Beregningsmodell Harald Ihler

7 Rett homogen pel Teoretisk knekningskapasitet R K ; k = 2 E I k d L k = π C=k d 4 E I k d I enkelte tabeller benyttes C=75 c u (C= iht. Peleveiledningen, hvor c u er midlere udrenert skjærstyrke) Normalt (d 200 mm) er teoretisk knekklast større enn kar. bæreevne eller peletverrsnittets kar. kapasitet Harald Ihler

8 Krum pel Jordens kapasitet overskrides Utgangspunktet er at alle peler er krumme! Pelen har initialutbøyning som måles eller forutsettes y 0 =20 mm (bare for betong?) y 0 =L k /300 (for skjøtte peler iht. PKs rapporter) y 0 =L k /600 (for ikke skjøtte peler iht. PKs rapporter) Brudd i jorden når tilleggsutbøyning (4-38) Δδ = 10 Kar. knekningskapasitet (brudd i jord) kan ikke regnes høyere enn (4-39): Δδ c RK; k;max = RK; k Dim. Knekningskapasitet: y0 + Δδ c [ R ; R ] min K k;max K ; k; R d = 1,5 ; pel c c u d C Harald Ihler

9 Nyheter om krumning November 2008 tok Fanny Deckner diplomoppgaven sin ved KTH, Stockholm om stålpålars initialkrokighet Resultaten i detta examensarbete indikerar att pålar installerade genom borrning generellt är rakare än pålar installerade genom slagning. För samtliga påltyper tenderar schablonvärden att överdimensionera initialkrokigheten. Analys av resultat från rakhetsmätningar visar att det finns incitament för utökad rakhetsmätning. Ett högre materialutnyttjande erhålls om rakhetsmätning genomförs, medelökningen av dimensionerande lastkapacitet är ca 19 %, jämfört med om schablonvärden används. För borrade stålrörspålar kan kostnaderna minskas med uppskattningsvis 20 % om rakhetsmätning utförs Harald Ihler

10 Nyheter om krumning Denna studie visar att stålkärnepålar och borrade stålrörspålar blir rakare än slagna slanka stålrörspålar. För borrade stålrörspålar gäller dessutom att de erhåller liten spridning på uppmätt initialkrokighet jämfört med slagna slanka stålrörspålar och stålkärnepålar Harald Ihler

11 RD peler, fjellets bæreevne Fjellets bæreevne er som regel høyere enn kapasiteten til pelematerialet q u 7 σ = d Eksempel; Typisk trykkstyrke norsk bergart >> 200 MPa (svake bergarter MPa) Pel d [cm] Pelelast [kn] Last på pelespiss [MPa] Trykkstyrke fjell q b [MPa] cyl 0.2 Materialfaktor mot bæreevnebrudd RD140/ RD320/ RD610/ Grunnundersøkelser betyr mye for bestemmelse av fjelloverflate og fjellkvalitet Observere svakhetssoner under boring av RD pel Harald Ihler

12 RD peler, fjellets bæreevne Bore 3d inn i inntakt fjell (>0.5m 1.5m) For å oppnå god kontakt ringbor og fjell, er det viktig å følge beskrivelse, samt sørge for stoppslagning Når fjelloverflaten er svak eller forvitret: Boring av pelerør ned til intakt fjell Injisere fjellet Regne med sidefriksjon Ta hensyn til vedheft: stål / sement sement / fjell Intakt fjell Løst fjell Harald Ihler

13 RD-peler Kontroll av geoteknisk bæreevne Tilstrekkelig antall fjellkontrollboringer Stoppslagning etter at borutstyret er trukket opp fra pelen Dynamisk eller statisk prøvebelastning ved behov Gävle Hamn - RD170/12,5: PDA viser bra fjellkontakt Harald Ihler

14 RD-peler Sammenligning mellom stålrørspeler og stålkjernepeler Harald Ihler

15 D=150 mm RD320/12,5 D=180 mm RD-peler vs stålkjernepeler, sammenligning av installerte kapasiteter Rostmån 2 mm Reduksjonsfaktor f a =0, Stålkjernepel 6000 Stålrørspel RD S440J2H Stålrørspel RD S550J2H Installert kapasitet [kn] 1000 RD90/6,3 RD115/6,3 D=50 mm RD115/6,3 RD115/8 RD140/8 RD115/8 D=70 mm RD140/8 RD140/10 RD170/10 RD140/10 D=90 mm RD170/10 RD170/12,5 RD220/10 D=100 mm RD170/12,5 D=110 mm RD220/10 RD270/10 RD220/12,5 D=120 mm RD320/10 RD270/10 RD220/12,5 RD270/12,5 D=130 mm RD320/10 RD320/12,5 0 RD270/12, Harald Ihler

16 D=150 mm RD320/12,5 D=180 mm RD-peler vs stålkjernepeler, sammenligning av knekningskapasiteter Rostmån 2 mm Bara jordens kapasitet har beaktas (c uk =15 kpa) RD90/6,3 RD115/6,3 D=50 mm RD115/6,3 RD115/8 RD140/8 RD115/8 D=70 mm RD140/8 RD140/10 RD170/10 RD140/10 D=90 mm RD170/10 RD170/12,5 RD220/10 D=100 mm RD170/12,5 D=110 mm RD220/10 RD270/10 RD220/12,5 D=120 mm RD320/10 RD270/10 RD220/12,5 RD270/12,5 D=130 mm Stålkjernepel Stålrørspel RD S440J2H Stålrørspel RD S550J2H Dimensionerande knäckningkapasitet [kn] RD320/10 RD320/12,5 RD270/12, Harald Ihler

17 RD-peler vs stålkjernepeler, sammenligning av kneknings- og installerte kapasiteter Rostmån 2 mm Bara jordens kapasitet har beaktas (c uk =15 kpa) % % % % % % 80.0 % 60.0 % 40.0 % 20.0 % 0.0 % Stålkjernepel Stålrørspel RD S440J2H Stålrørspel RD S550J2H Relation mellan dimensionerande knäckningkapasitet och installerad kapacitet RD90/6,3 RD115/6,3 D=50 mm RD115/6,3 RD115/8 RD140/8 RD115/8 D=70 mm RD140/8 RD140/10 RD170/10 RD140/10 D=90 mm RD170/10 RD170/12,5 RD220/10 D=100 mm RD170/12,5 D=110 mm RD220/10 RD270/10 RD220/12,5 D=120 mm RD320/10 RD270/10 RD220/12,5 RD270/12,5 D=130 mm RD320/10 RD320/12,5 RD270/12,5 D=150 mm RD320/12,5 D=180 mm Harald Ihler

18 RD-peler vs stålkjernepeler, sammenligning av knekningkapasiteter Rostmån 2 mm Både jordens och pålens kapasitet har beaktas (c uk =15 kpa) RD90/6,3 RD115/6,3 D=50 mm RD115/6,3 RD115/8 RD140/8 RD115/8 D=70 mm RD140/8 RD140/10 RD170/10 RD140/10 D=90 mm RD170/10 RD170/12,5 RD220/10 D=100 mm RD170/12,5 D=110 mm RD220/10 RD270/10 RD220/12,5 D=120 mm RD320/10 RD270/10 RD220/12,5 RD270/12,5 D=130 mm RD320/10 RD320/12,5 RD270/12,5 D=150 mm RD320/12,5 D=180 mm Stålkjernepel Stålrørspel RD S440J2H Stålrørspel RD S550J2H Dimensionerande knäckningkapasitet [kn] Harald Ihler

19 RD-peler vs stålkjernepeler, sammenligning av kneknings- og installerte kapasiteter Rostmån 2 mm Både jordens och pålens kapasitet har beaktas (c uk =15 kpa) Stålkjernepel Stålrørspel RD S440J2H Stålrørspel RD S550J2H Relation mellan dimensionerande knäckningkapasitet och installerad kapacitet RD90/6,3 RD115/6,3 D=50 mm RD115/6,3 RD115/8 RD140/8 RD115/8 D=70 mm RD140/8 RD140/10 RD170/10 RD140/10 D=90 mm RD170/10 RD170/12,5 RD220/10 D=100 mm RD170/12,5 D=110 mm RD220/10 RD270/10 RD220/12,5 D=120 mm RD320/10 RD270/10 RD220/12,5 RD270/12,5 D=130 mm RD320/10 RD320/12,5 RD270/12,5 D=150 mm RD320/12,5 D=180 mm Harald Ihler

20 Effekt av stålkvalitet og samvirke på RD pelens kapasitet RD140/10 Pd [kn] c [kpa] 2mm Korrosjonsmonn d g = L cr /600 Sement K35 Steel structure S440J2H Composite structure S440JH Steel structures550j2h Composite structure S550J2H Harald Ihler

21 Effekt av stålkvalitet og samvirke på RD pelens kapasitet RD220/12.5 Pd [kn] c [kpa] 2mm Korrosjonsmonn d g = L cr /600 Sement K35 Steel structure S440J2H Composite structure S440JH Steel structure S550J2H Composite structure S550J2H Harald Ihler

22 Effekt av stålkvalitet og samvirke på RD pelens kapasitet S440J2H S550J2H gir grovt regnet 25% økning i kapasitet Å fylle rørene med mørtel er ikke påkrevet, men vil for mikropeler gi kapasitetsøkning på grovt regnet 10%. Mer hensiktsmessig på grovere pelerør. Å fylle rørene med mørtel er ikke nødvendig av hensyn til korrosjon, da det er neglisjerbar transport av oksygen inne i røret. I Sverige anslår man 0,2 mm innvendig korrosjon per 100 år Harald Ihler

23 Beregningsverktøy for RR- og RD peler Harald Ihler

24 Harald Ihler

25 Harald Ihler

26 Nyheter om korrosjon Tradisjonelt 1,5 og 2,0 mm korrosjon lagt til grunn i Norge (under normale grunnforhold) Lite / ingenting systematisk gjort på dette området på flere 10-år i Norge I Sverige pågår et FoU prosjekt om korrosjon på stålpeler i jord. Ruukki er med i prosjektet, som ledes av Swerea KIMAB AB (tidligere korrosjonsinstituttet) på Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm. Stålpeler som har stått nesten 30 år i bakken er gravd opp for å måle korrosjon Harald Ihler

27 Nyheter om korrosjon Harald Ihler

28 Nyheter om korrosjon Foreløpige måle- og vurderingsresultater: Korrosionshastigheterna är mycket låga för neddrivna stålpålar i lera och gyttjig lera. Högsta korrosionshastigheten efter 27 års exponering är 8 µm/år. Ovenstående resultater tilsier 0,8 mm/100 år Harald Ihler

29 Mye info...pause og diskusjon