6. og 7. januar PRAKTISK BETONGDIMENSJONERING

Transkript

1 6. og 7. januar PRAKTISK BETONGDIMENSJONERING (9) Fundamentering- pelehoder Øystein Løset, Torgeir Steen, Dr. Techn Olav Olsen

2 2 KORT OM MEG SELV > 1974 NTH Bygg, betong og statikk > ->1988 Det Norske Veritas Offshore stål- og betongplattformer, skip og forskning > ->1991 Hjellnes Consult Bygg på land > ->1997 Kværner ConcreteConstruction leder engineering og konseptutvikling > Fra 1997 Dr. Techn. Olav Olsen Bygg på land Betongplattformer. Kaier, jordskjelv og dynamikk

3 3 PELEFUNDAMENTER Generelt: Fundamenter dimensjoneres iht standarder og veiledninger. Betraktningsmåter og vurderinger gjøres til den sikre siden. Fundamenter graves ned og kan ikke inpiseres i ettertid. Fundamenter brukes ofte lenger enn dimensjonerende levetid.

4 4 HVA ER ET PELEFUNDAMENT? > Peler anvendes typisk ved dårlig grunn og/eller store laster langt til fjell, 3-5m eller mer > Peleveiledningen 2012 (Norsk Geoteknisk Forening) Kapasiteter Avstander Toleranser > Eurokode 2 Betongkrav Styrke Bestandighet Overdekning Armeringskrav

5 5 PELEVEILEDNINGEN > Toleranser [7.4] +-100mm horisontalavvik er største tillate avvik +-50mm horisontalavvik ved etablering fra kjerneboret magerbetongdekke (gir lokale bøyemomenter og skjær). > Kapasiteter [7.7] Stålkjernekapasiteter (eks. Kynningsrud ~ Peleveiledningen) Knekningskapasitet(RIG?) > Avstander Avstander mellom peler 3d-5d hvor d er pelens diameter [11.3.2]

6 6 PELEKAPASITETER (Kapasiteter fra Kynningsrud) Hatten krever stor plass i pælehodet

7 7 BETONGKRAV

8 8 KRAV TIL BESTANDIGHET > Kapittel 4.2 i Eurokode 2 Tabell 4.1 i EC2 viser sammenhengen mellom miljø og bestandighetsklasse/overdekning. Bestemmes på bakgrunn av Miljø Vanntetthet

9 9 KRAV TIL BESTANDIGHET

10 10 KRAV TIL STYRKE > Kapittel 3 i Eurokode 2 > Trykkapasitet bestemmes på bakgrunn av nødvendig statisk styrke (trykkbrudd) Nødvendig styrke på grunn av bestandighet Strengere krav til miljø redusere vannmengden i betongen (v/c-forholdet) hvilket også øker styrken til betongen.

11 11 OVERDEKNING > Kapittel i Eurokode 2 Overdekning 50mm for pelehoder

12 12 BESTANDIGHETOG OVERDEKNING

13 13 DIMENSJONERING

14 14 ÅRSAKER TIL STREKKREFTER I PELEHODE > Ytre strekkrefter (Oppløft i strekkpeler) > Spaltestrekk (To eller flere peler) > Eksentrisitet (1-pelshoder)

15 15 STABILT STATISK SYSTEM > Stabilt fundament kan oppta eksentriske laster Dvs at fundamentet ikke kan bevege seg horisontalt i planet. Ustabile pelefundament Ett-pels hode (ustabilt i to retninger) To-pels (ustabilt i en retning) Stabile pelefundament Tre-pels hode og flere, der ikke alle ligger i samme akse > Ustabile pelefundament må stabiliseres Bunnplate/dekke (stabiliserer i planet) Sammenkoble pelefundament (bjelker) Skråpeler > Ved horisontallaster børdet etableres skråpeler (sidebelastede peler kan også utnyttes)

16 16 STATISK SYSTEM FORTSETTER eksentrisitet gir lokalt moment og lokale horisontalkrefter > Innspenningsgrad Overføres moment til bunnplate? Forekommer det horisontale forskyvninger? Kap11.7 peleveiledningen viser kapasitetsformler m/ reduksjon Full kapasitet Redusert kapasitet

17 17 EKSENTRISITETS MOMENTER OVERFØRES TIL BUNNPLATE Eksentrisiteten på peler er enten gitt ved innmålte eksentrisiteter fra peleprotokoll eller fra toleransekrav Ved søylebelastning på 1-og 2-pelsfundamenter må typisk plate/fundamentbjelke dimensjoneres for å kunne ta opp og overføre eksentrisitetsmomentet Meks= Nf,søyle* epel. Må undersøke kombinasjoner av de ulike mulige momentretninger. Må også kombineres med de 'vanlige' vertikale egen-og nyttelaster. Kan medføre betydelig økte armeringsmengder, deformasjoner og riss. Beregningsmodell: plate eller bjelke.

18 18 SKRÅPELER > Kapasitet fordeles horisontalt og vertikalt på bakgrunn av helning. > Normale helninger 10:1 Ofte eldre peler 5:1 4:1 Mye brukt helning 3:1 2:1 Større helning -> større horisontal kapasitet Større helning -> Mindre vertikal kapasitet Større helning -> Større sideveis deformasjon av pel

19 19 STATISK SYSTEM FORTSETTER > Fundamentbjelke under fagverk og vegger 1( )= 2( )= tan (α) 3( )= sin (α) Trykk V Fp1 H V Fp2 Fp3 Strekk Strekk

20 20 FAGVERKSMODELL

21 21 TRYKKREFTER I PELEHODE > Fagverksmetode anbefales (Strut and tie) > Trykksoner må kontrolleres i henhold til Eurokode 2 kapittel 6.5 Forskjellige kapasiteter ut fra antall trykk-og strekkretninger

22 22 TYPISK 1-PELSHODE e Z Strekk NEd > Pgaeksentrisitetoppstår det moment. Ved kontinuerlig dekke fordeles halve momentet til hver side. Dekket må dimensjoneres for dette. Ned Kapasitet til pel e eksentrisitet z avstand mellom strakkarmering ved pelehatt og OK armering = 2 =

23 23 TYPISK ARMERINGSFØRING As

24 24 TYPISK 2-PELSHODE ~ 2 x NEd Z Strekk NEd > Strekk i overkant pelehoder pga spaltestrekk. Ned Kapasitet til pel L avstand mellom peler inkludert byggeplassavvik z avstand mellom strekkarmering ved pelehatt og OK armering L NEd = 2 =

25 25 TYPISK ARMERINGSFØRING Vegg armering Strekk armering Bøylestrekk armering

26 26 TYPISK 1-PELSHODE M/STREKK PGA VANNTRYKK PÅ PLATEFELT = 1 4 L = 1 4 = H Strekk, Fs1 Ned (strekk) Strekk, Fs2 > Strekk i underkant pga spaltestrekk Ned Kapasitet av pel L Avstand mellom pel og vertikalarmering H Avstand fra strekkarmering til UK pelehatt ¼ En fjerdelav kraften til hver side av fundament. Må vurderes i hvert tilfelle

27 27 TYPISK 1-PELSHODE M/STREKK PGASTREKK FRA SØYLE = 1 4 L = 1 4 = H Strekk, Fs2 Strekk, Fs1 NEd > Strekk i underkant pga spaltestrekk Ned Kapasitet av pel L Avstand mellom pel og vertikalarmering H Avstand fra strekkarmering til UK pelehatt ¼ En fjerdelav kraften til hver side av fundament. Må vurderes i hvert tilfelle

28 28 TYPISK 2-PELSHODE M/STREKK PGA VANNTRYKK I PLATEFELT > Figuren nedenfor viser et to-pelshode i plan. > Forholdet mellom langside og kortside 2 > Vanntrykketfordeles jevnt. > Kapasiteten til pelehodet er 2*Ned. > Linjer langs pelehodekant viser utbredelsen av vertikale armeringstenger.

29 29 TYPISK 2-PELSHODE M/STREKK PGA VANNTRYKK I PLATEFELT L H Strekk, Fs2 > Strekk i underkant pga spaltestrekk Ned Kapasitet av en pel L Avstand mellom pel og vertikalarmering H Avstand fra strekkarmering til UK pelehatt = 3 NEd Strekk, Fs1 = 1 3 NEd Kraftbilde avhengig av valg av armeringsføring. Kanogsåløsesvedå løfte kreftenevedhverpel. Se neste slide. (Vanntrykk fordelt jevnt på alle sider av fundament) =

30 30 TYPISK ARMERINGSFØRING = hvis bøylene ligger i begge retninger

31 31 EKSEMPLER PÅ PELEHODER

32 32 FORANKRING AV LENGDEARMERING > Kapittel 8.4 i Eurokode 2 = Typisk nødvendige forankringslengder rundt 35ø 60ø avhengig av armeringens diameter, senteravstand, belastningssituasjon og betongens heftegenskaper. De lange forankringslengdene medfører at løsninger med oppbøyd hovedarmering er vanligst.

33 33 FORANKRING AV BØYLER Kapittel 8.5 i Eurokode 2

34 34 T-HODER > Kan forankre strekk og trykkrefter uten lang forankringslengde > Forenkler ofte installasjon på byggeplass

35 35 MINIMUM- OG FORDELINGSARMERING > Kapittel 9 i Eurokode 2

36 36 OVERFLATEARMERING > Typisk legges en overflatearmering langs pelefundamentets underkant, sidekanter og evt overkant dersom denne ikke er dekket av bunnplate. > Sikrer bestandighet og tetthet > Typisk overflatearmering (ikke-statisk nødvendig): ø16c200 ø12c200 > Behovet kan vurderes ut ifra kravet til tetthet (for eksempel ved vanntrykk) > Overflatearmeringen kan også i enkelte tilfeller bidra statisk til: Gunstigere heftbetingelser ved beregning av forankring av hovedarmering Strekkarmering for oppløftskrefter. Kan lede disse ned og under pelehatt for strekkpel Innspenningsmoment i peletopp dersom dette påkreves

37 37 BRUFUNDAMENTERING > Må ofte analyseres spesielt. Det finnes egne programmer for dette (f.eks Geosuite, GROUP, m.fl) > Samvirke jord-pel bør inkluderes da dette typisk har innvirkning for denne type pelefundamenter.

38 38 REFERANSER > NS-EN Eurokode 2 > Betongelementboken Bind D > Arild Røberg, powerpoint-presentasjon, kursdagene 2013