Tresfjordbrua Prosjektering og kontroll av store stålrørspeler, med bruk av PDA

Pelefundamenteringskurs Tønsberg 09.04.2014 Tresfjordbrua Prosjektering og kontroll av store stålrørspeler, med bruk av PDA Andreas Andenæs Multiconsult AS

Agenda Valg av rammeutstyr Prosjektering GeoSuite - Piles PDA Oppfølging og bruk av PDA for Tresfjordbrua 2

Tresfjordbrua -grunnforhold Opptil 40 m vanndyp 1-4m sedimentlag Meget hard morene Mye stein 3

Valg av Rammeutstyr Hva er viktig å tenke på? Nødvendig energi for å oppnå ønsket bæreevne Nødvendig loddvekt (kan være viktigere enn tilført energi) Spenninger i pelen Produksjonsramming (tidsbruk) Hvilke hjelpemidler finnes? Peleveiledningen (rammeformler) GRLWEAP Prøvepeling 4

Valg av Rammeutstyr 5

Prøvepeling (Tresfjordbrua) To lodd testet Disel hammer, Delmag D-100-13 Fallodd, HHK 12S (12 tonn) Tre peledimensjoner ø914, ø1020, ø1220 (x16 mm) Konklusjoner Problemer med forankring Dårlig styring av pelene Problemer med penetrasjon ø1220 pel => Rc;m=9600 kn 6

Prosjektering Samarbeid med RIB Viktig å tenke i samme baner Ko-ordinatsystemer!!! Laster Snakk sammen 7

Prosjektering Bruk av GeoSuite - Piles Effektivt beregningsverktøy Effektiv justering av laster Enkelt å endre geometri Begrensninger Må justere med tilpassede fjærer Viktig med sensitivitetsanalyser av parametere 8

PDA Generelt -Hva er det? Bruk -Når egner det seg? Pris/Besparelser Korrelasjonsfaktorer i Eurokode 7 Tidsbruk ++ 9

PDA PDA står for Pile Driving Analyzer Utviklet i USA av Pile Dynamics, Inc (PDI) Metoden baseres på støtbølgeteori Måler hastighet og kraft påført peletopp Påmonterer pelen kraftmålere og akselerometere, minimum 2 Gir tilbakemelding om tilført energi, total rammemotstand etc. Dynamisk måling av bæreevne rammede peler, spissbærende og friksjonspeler. Benyttes med CAPWAP og CASE (software) 10

PDA 11

PDA mest brukte utstyret for å kontrollere peleramming og dynamisk prøvebelastning benyttes i hovedsak til å evaluere kapasitet, integritet, rammespenninger og tilført energi. Den totale jordmotstanden beregnet med PDA inkluderer både statiske og viskøse komponenter. I CASEmetoden som blir benyttet ved tolking av PDA-målinger er det derfor innført en dempningsfaktor for å skille målt motstand i en statisk og en hastighetsavhengig (dynamisk) komponent. Tolkning av dynamiske målinger gir mobilisert motstand fra jorda. Kraften i støtet er proporsjonal med hastighet på loddet når det treffer pelen og pelens akustiske impedans. Den teoretiske bæreevnen det er mulig å påvise ved dynamiske målinger er to ganger maksimal kraft i støtbølgen. I praksis vil omlag én ganger maksimal kraft være øvre grense, pga. demping og elastisk deformasjon av jorda ved pelespiss. For å kunne dokumentere en bæreevne bør derfor kraften i støtbølgen være minst like stor som denne bæreevnen. Demping og elastisk arbeid ved pelespiss vil ha størst betydning for en kort støtbølge, det er derfor en fordel med en lang støtbølge (stor slag-energi) for at kraften i støtet skal nå ned til pelespiss og mobilisere full spissmotstand. 12

PDA -CAPWAP Signalmatching bør etableres som standard prosedyre for å evaluere kapasitet fra dynamiske målinger. CAPWAP er et verktøy for signalmatching, som benytter input fra PDA-målinger for å beregne: hvordan motstanden fra jorda er fordelt mellom sidefriksjon og spissmotstand hvordan sidefriksjonen er fordelt langs pelen last-deformasjonskurve for spissmotstanden (simulert statisk prøvebelastning) informasjon om eventuelle skader på pelen rammespenninger i et hvert snitt av pelen hvor stor del av energien og kraften fra slaget som kommer ned til spissen loddets virkningsgrad CAPWAP kombinerer bølgeforplantningsteori, jordmodell og en kontinuerlig pelemodell med feltdata, og itererer seg frem til de ukjente jordparametre ved signalmatching. Generelt gir dynamiske målinger, med etterberegning av resultatene, meget god kontroll på pelens og rammeutstyrets karaterisstikk og oppførsel under ramming. 13

PDA Eksempler på typiske PDA resultater Tydelig refleks fra spissen tilsier høy mobilisert spissmotstand Lite reflekser fra skaftet tilsier lav mobilisert sidefriksjon Pel 14

PDA Eksempler på typiske PDA resultater Ingen refleks fra spissen tilsier lav (ingen) mobilisert spissmotstand Reflekser fra skaftet tilsier høy mobilisert sidefriksjon Pel 15

PDA Eksempler på typiske PDA resultater Farten øker og kraften går ned som følge av en skade som induserer strekkspenninger i pelen Noe refleks fra spissen Pel 16

PDA Når egner det seg? PDA målinger egner seg godt for alle prosjekter med rammede peler. Friskjonspeler, og spissbærende peler. Usikkerhet knyttet til bæreevne. Usikkerhet knyttet til virkningsgrad for lodd Høy utnyttelse av peler 17

PDA Pris og besparelser 18

PDA Pris og besparelser Eurokode 7, tabell A11 gir korrelasjonsfaktorer for rammede peler ξ for n= 2 5 10 15 20 ξ 5 1.60 1.50 1.45 1.42 1.40 ξ 6 1.50 1.35 1.30 1.25 1.25 Korrelasjonsfaktorer, ξ, multipliseres med 0,85 ved bruk av CAPWAP, 1,1 ved bruk av rammeformel med elastisk måling, og 1,2 ved bruk av rammeformel uten elastisk måling. Sammen med partialfaktor γt=1,1 for rammede peler gir dette. CAPWAP => γ_lump = 1,5 (måling på 2 peler) Synkmåling => γ_lump = 2,11 Eksempel: Basert på måling av 10 % med PDA og CAPWAP får vi et behov for 100 betongpeler for et bygg. Samme bygg vil da måtte ha 137 betongpeler for å oppnå samme sikkerhet ved bruk av synkmålinger for samtlige peler. 19

PDA Pris og besparelser Å leie personell og utstyr for måling én dag koster ~25 000-50 000NOK avhengig av reisevei, antall peler, type peler osv. Dette inkluderer rapport og CAPWAP analyse. Hvor mange peler man rekker å måle hver dag avhenger av type peler, om pelene er klargjort etc. Typisk tar det 30min til 1t per pel å montere utstyr og gjennomføre testen (når pelene er klargjort). PDA målinger kan enkelt kombineres med vanlig produksjonsramming. 20

PDA og mobilisering 21

Tilgjengelig PDA utstyr Finnes nytt utstyr med mulighet for remote styring. Kjører trådløst på byggeplass med opp til to sett målere Tilgjengelige undervannsmålere, ned til 6 m under vann. Bra for broer og kaianlegg Må være oppsatt med både CAPWAP lisenser, samt at GRLWEAP og GRLWEAP Offshore lisenser kan være fordelaktig 22

Oppfølging Tresfjordbrua Multiconsult har hatt ansvar for å følge opp pelearbeidene, samt utføre PDA målinger for Tresfjordbrua Kontroll av peleprotokoller Oppfølging av Entreprenør Etterregning av As-built geometri Godkjenning av fundamenter gjennom PDA målinger 23

Penetration [m] Penetration [m] Tresfjordbrua -kontroll 0 Driving Resistance [MNm/m] 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 Driving Resistance [MNm/m] 0 100 200 300 400 500 600 700 800 5 10 15 20 Pel 1800 Pel 1801 Pel 1802 Pel 1803 Pel 1804 Pel 1805 Pel 1806 Pel 1807 Pel 1808 Pel 1809 Pel 1810 Pel 1811 5 10 15 20 Pel 1400 Pel 1401 Pel 1402 Pel 1403 Pel 1404 Pel 1405 Pel 1406 Pel 1407 Pel 1408 Pel 1409 Pel 1410 Pel 1411 Pel 1412 Pel 1413 Pel 1414 Pel 1415 25 25 30 30 24

Oppfølging Tresfjordbrua Utført 2-5 PDA målinger per fundament. Økt antallet PDA målinger når vi har slitt med påvist bæreevne. Dette åpner EC7 for. 25

Oppfølging Tresfjordbrua Kontroll av as-built geometri 3D modellering for visualisering Etterregning i GeoSuite Konklusjon: ta høyde for dette Laster kan fort øke 5-15 % 26

Oppfølging Tresfjordbrua 27

Oppfølging Tresfjordbrua 28

Takk for meg 29