RD-peler Dimensjonering og installasjon av borede RD-peler Oppdatert September 2009
1. Generelt Denne håndboken behandler borede RD-peler og er tilpasset Peleveiledningen 2005. RD-pelen er en boret stålrørspel som vanligvis er spissbærende mot fjell. Når det gjelder RD-pelene fungerer det tykkveggede stålrøret som foringsrør under boringen, og som lastbærende konstruksjon i den installerte pelen. Om nødvendig kan pelen støpes ut med betong og armeres, og dimensjoneres som en samvirkekonstruksjon av stål og betong. RD-peler skjøtes med gjengede hylseskjøter eller ved sveising. En boret pel kan drives gjennom alle jordlag ned til ønsket dybde helt ned til fjell. Miljøbelastningene ved boring av peler, slik som massefortrengning, setninger, vibrasjon og grunnvannssenking, er svært moderate. Boreutstyr og -metoder velges for å passe ulike pelejobber. Gjennom riktige valg sikres det planlagte sluttresultatet, og miljøeffektene reduseres til et minimum. Rettheten i RD-pelen og kontakten mellom pelespissen og fjellet kan kontrolleres etter installering. Den høye kvaliteten i RD-pelene gjør det mulig å utnytte dem effektivt. Bruken av RD-peler innebærer ingen risikomomenter. Pelearbeidet går raskt og kan planlegges med stor nøyaktighet. Dette vil være en fordel, spesielt innenfor bygging av infrastruktur for industri og transport, hvor det er viktig å holde tidsplanene. Ruukki er en metallekspert som du kan stole på fra begynnelse til slutt, når du behøver metallbaserte materialer, komponenter, system og komplette konstruksjoner. Vi utvikler kontinuerlig vår virksomhet og vårt produktsortiment for å kunne tilfredsstille dine behov. 2
RD-peler 2. Bruksområder Borede peler egner seg spesielt godt når: Grunnen inneholder hindringer som er vanskelige å forsere, slik som steiner, blokker eller gamle fundamenter. Peler skal installeres tett inntil eksisterende bygninger eller konstruksjoner: Det stilles strenge krav til miljøpåkjenninger som vibrasjon og setninger, og massefortrengning Tilgjengelig plass er lav og begrenset Det er helt avgjørende at pelene bærer til fjell Pelene utsettes for trykk- eller strekkbelastninger og er konstruert for å føre lasten til fjell Det stilles strenge krav til bestemt nedtrengingsdybde, f.eks. ved veiunderganger/kulverter Fundamentet vil bli utsatt for høye konsentrerte laster, og grunnforholdene er slik at de krever pelefundamentering, som igjen medfører behov for et stort antall konvensjonelle peler og et stort pelegruppefundament Fundamenteringen medfører høye konsentrerte laster i sedimentære jordarter, noe som vil kreve et stort antall konvensjonelle peler og mye gravearbeid Fjelloverflaten er sterkt skrånende, og pelene forhindres fra å skli ved at de bores inn i fjellet Fjelloverflaten ligger nær terreng og pelene er boret inn i fjellet for å sikre solid feste for et stabilt fundament Det er stilt strenge krav til pelenes nøyaktighet og kvalitet: RD-peler kan installeres nøyaktig som planlagt, og det gjør det mulig å stille strengere krav enn normalt når det gjelder posisjons- og vinkelavvik for pelene Installeringsmetoden gjør det mulig å kontrollere kontakten mellom pelen og fjellet etter installering 3. Grunnundersøkelser Grunnundersøkelser blir på et overordnet nivå styrt av NS 3480 Geoteknisk prosjektering, som avløses av Eurokode 7 med nasjonalt tillegg i mars 2010. Grunnundersøkelser mhp dimensjonering av bla borede peler behandles mer detaljert i Peleveiledningen 2005, kapittel 2, 4 og 8. Grunnundersøkelsene avdekker for eksempel følgende forhold, avhengig av de krav installeringsstedet stiller: Dybdene til fjell og bergartstypen Bestemmelse av pelelengder Bestemmelse av pelenes bæremåte (spiss/ friksjon) Jordlagenes egenskaper og grunnvannsnivået Inngangsdata for geoteknisk og konstruksjonsmessig dimensjonering av pelene Borbarhet: steiner, blokker og annet som kan hindre installering Vurdering av miljøkonsekvenser Mulig aggressivitet i grunnen Dokumentert installasjon av en boret pel kan under gitte forhold betraktes som en grunnundersøkelsesmetode på linje med for eksempel en fjellkontrollboring. Begge gir opplysninger om fjelldybde. Foto: Reino Heikinheimo 3
4. Materialer og tilbehør til RD-peler Generelt Oppbyggingen av en RD-pel er vist i figurene på sidene 4 og 5. En RD-pel består av et rør eller et peletverrsnitt en borsko og rømmer i form av ringborkrone (i sentrisk boring) i den nedre enden av pelen, en utvendig gjenget hylse (RD90-RD220) så vel som en topplate / pelehatt som kan være montert på den øvre enden av pelen. Stålkvaliteter og standarder Den vanlige stålkvaliteten i RD90-RD320-peler er S440J2H. RD115-RD320-peler kan også være fremstilt av S550J2H stål. Den vanlige stålkvaliteten i RD400-RD800-peler er S355J2H. Kvalitetene X60 og X70, S440J2H og S550J2H er også mulig. De tekniske leveringsbetingelsene for peler er i samsvar med standardene NS-EN 10219-1 (S355J2H, S440J2H og S550J2H) eller DIN 17120 (X60 og X70; stålkvaliteter oppfyller API 5L-standard) og dimensjoner og toleranser er i samsvar med standard NS-EN 10219-2. Et materialsertifikat som svarer til minst standard NS-EN 10204, type 2.2 som gjelder pelematerialet følger med. Pelerør og tverrsnitt Tverrsnittsegenskapene til RD-peler er vist i Tabell 5. RD-peler blir enten levert som pelerør (RD90-RD800) eller RD-peleelementer med gjengede ender (RD90- RD220). Lengdene på RD-pelerør er vist i Tabell 2. Når det gjelder RD-pelerør og peleelementer RD90-RD320 kan den innvendige graden etter den langsgående sveisesømmen fjernes ved bestilling for et spesifikt prosjekt. Ved bruk av de mest vanlige pilotkronene er det ikke nødvendig å fjerne den innvendige graden, men det bør vurderes i forbindelse med valg av pilotkrone. Tabell 1: Stålkvalitetenes egenskaper. Kjemisk sammensetning, max CEV C [%] Mn [%] P [%] S [%] [%] S355J2H 0,22 1,60 0,030 0,030 0,39 S440J2H 0,16 1,60 0,020 0,018 0,39 S550J2H 0,12 1,90 0,020 0,015 0,39 X60 0,19 1,75 1) 0,030 0,030 0,43 X70 0,19 2,00 1) 0,030 0,030 0,43 Mekaniske egenskaper f y f u A 5 Slagseighet min [MPa] [MPa] min [%] T 2) [ C] KV min [J] S355J2H 355 470-630 20-40 27 S440J2H 440 490-630 17-40* ) 27 S550J2H 550 600-760 14-20* ) 27 X60 415 520 18 0 3) 27 X70 485 570 18 0 3) 27 1) Innhold av Mn kan økes når innhold av C reduseres. API 5L / ISO 3183 Table 4, note b 2) Med tykkelse over 10 mm vil avtales særskilt. 3) Testing ved lavere temperatur kan avtales særskilt. RD-pelerør og elementer leveres med produktbeskrivelser som dokumenterer både produsent, dimensjoner og stålkvalitet. Pelerør som leveres uten slik dokumentasjon må ikke benyttes sammen med RD-peler. 1. 3. 2. 4. 6. 5. Sammensetning RD mikropel, RD90-RD320 1. Topplate / pelehatt, tabell 9 2. Enderør (gjenget i èn ende) 3. Gjenget skjøtehylse (RD90-RD220) eller sveiseskjøt (RD90-RD320) 4. Forlengelsesrør (begge ender gjenget) 5. Startrør (gjenget i èn ende) 6. Borsko / ringborkrone, tabell 3 4
RD-peler Skjøter RD-peler skjøtes enten med en ytre gjenget hylse (RD90-RD220) eller ved sveising. Skjøting med en gjenget hylse Ruukkis gjengeskjøter oppfyller kravene til styrke og stivhet i Peleveiledningen 2005 for mekaniske skjøter. Strekkstyrken i skjøten er garantert å være 50 % av pelens trykkstyrke. Fordelene med gjengeskjøten er at den er enkel og rask i bruk, den har høy utmattingsstyrke og gir et sluttresultat av høy kvalitet selv under vanskelige installeringsforhold. Skjøting med en gjenget hylse gjøres i begge ender av peleelementet, eller bare i den ene enden når det gjelder start- eller enderørene. Venstregjengede pelerør og hylser brukes med senkborhammere, og høyregjengede rør brukes med topphammer. Tabell 3 viser de utvendige diameterne for gjengeskjøter og anbefalte typer og dimensjoner av ringborkroner. Den utvendige diameteren på gjengeskjøten er 3,4 11 mm mindre enn for anbefalte ringborkroner, og det muliggjør en sikker og pålitelig installering av peler selv under vanskelige grunnforhold. Sveiseskjøting Når peler skal skjøtes ved sveising leveres de på bestilling med fasede ender for sveising, vanligvis med en vinkel på 30 eller 45 grader. Peleveiledningen 2005 og Statens vegvesen Prosesskode 2 inneholder referanser til krav til sveisere, sveising, sveiseinspeksjoner og testing. Graden av inspeksjon og testing avhenger av hvor krevende de geotekniske arbeidene er. Tabell 2: Lengder på RD-peleelementer Pelelengde RD90 1. RD115 Pel RD140 - RD220 RD270 - RD320 1 m O O O O O 1,2 m O O O O O 1,5 m O O O O O 2 m O O O O O 3 m O O O O O 4 m O O O O O 6 m X X O O O 12 m X X X X 12-16 m O O O O 16-32 m O RD400-RD800 RD pelerør: X = lagerlengder O = prosjektspesifikke lengder = produseres ikke = tilgjengelig som RD-peleelement med gjengede ender Ruukkis instruksjoner Splicing of Steel Pipe Piles by Welding (tilgjengelig fra www.ruukki.no) gir anbefalinger når det gjelder krav og inspeksjon av sveising og sveisekvalitet. 2. 3. Sammensetning av grov RD-pel, RD400 RD800 1. Spiralsveiset pelerør 2. Sveiseskjøt, se Ruukkis instruksjoner Splicing of Steel Piles by Welding 3. Borsko / ringborkrone 5
Tabell 3: De utvendige diameterne for gjengeskjøter og anbefalte typer og dimensjoner av ringborkroner. Peleelementer Borkroner (pilotborkroner og ringborkroner) Pel Pelens utvendige diameter [mm] Skjøtehylsens utvendige diameter [mm] Atlas Copco Ringborkronens utvendige diameter [mm] Robit Ringborkronens utvendige diameter [mm] RD90 88,9 101,6 Symmetrix P89/8-RD * 107 ROX+ RD90/8 * 105 RD115/6,3 114,3 127,0 Symmetrix P114/8-RD 132 DTH-ROX+ RD115/10 134 RD115/8 114,3 127,0 Symmetrix P114/8-RD 132 DTH-ROX+ RD115/10 134 RD140/8 139,7 152,4 Symmetrix P140/8-RD 158 DTH-ROX+ RD140/10 160 RD140/10 139,7 152,4 Symmetrix P140/10-RD 158 DTH-ROX+ RD140/10 160 RD170/10 168,3 177,8 Symmetrix P168/10-RD 183 DTH-ROX+ RD170/12,5 188 RD170/12,5 168,3 180,0 Symmetrix P168/12.5-RD 188 DTH-ROX+ RD170/12,5 188 RD220/10 219,1 229,0 Symmetrix P219/10-RD 239 DTH-ROX+ RD220/12,5 240 RD220/12,5 219,1 234,9 Symmetrix P219/12.5-RD 239 DTH-ROX+ RD220/12,5 240 Merk! Alle ringborkroner benyttes med senkborhammer unntatt de merket (*) som benyttes med topphammer. Venstregjengede peleelementer og skjøtehylser benyttes med senkborhammer og høyregjengede med topphammer. Borkroner og borsko RD-peler installeres enten med den sentriske eller den eksentriske boremetoden, der spissen av pelen er utstyrt med den nødvendige ringborkronen og/eller borsko. Ringborkronen og/eller borskoen blir del av den borskoen bære på en fjellhylle, med mindre pelen er fylt med injiseringsmørtel eller betong. Det anbefales at borkronene i Tabell 3 brukes med gjengeskjøter. Det finnes spesialkroner for å trenge igjennom hindringer i jorden, slik som trepeler og betongkonstruksjoner. bærende pelestrukturen, noe som innebærer at de er i stand til å klare de påkjenningene de blir utsatt for. Kontakten mellom fjellet og ringborkronen eller borskoen må være slik at lasten overføres trygt fra Tabell 4: Stålkvaliteter og skjøteteknikker for RD-peler. pelen til fjellet. Eksempelvis må ikke borkronen eller Stålkvalitet Skjøting Pel S355J2H S440J2H S550J2H X60 X70 Gjengeskjøt Sveising RD90 X X X * X RD115/6,3 X X X * X RD115/8 X X X * X RD140/8 X X X * X RD140/10 X X X * X RD170/10 X X X * X RD170/12,5 X X X * X RD220/10 X X X * X RD220/12,5 X X X * X RD270/10 X X X RD270/12,5 X X X RD320/10 X X X RD320/12,5 X X X RD400 X X X X X X RD500 X X X X X X RD600 X X X X X X RD700 X X X X X X RD800 X X X X X X *) Gjengede skjøtehylser tilgjengelige for stålkvalitet S440J2H Gjengede skjøtehylser i stålkvalitet S550J2H under testing og ferdigstillelse. 6
RD-peler 5. Dimensjonering Generelt Borede peler kan dimensjoneres enten etter NS 3480 Geoteknisk prosjektering eller Eurokode 7 med nasjonalt tillegg som allerede foreligger. Fra mars 2010 er det kun Eurokode 7 med nasjonalt tillegg som gjelder. Den tar utgangspunkt i både norske standarder og eurokoder, som ikke er så ulike. Foreliggende kapittel tar utgangspunkt i nevnte referanser, men vil bli revidert så snart Eurokodene trer i kraft. Peler må være i stand til å motstå de påkjenningene de blir utsatt for i løpet av hele levetiden med en tilstrekkelig sikkerhet, og i tillegg oppfylle andre krav som stilles til dem. Dimensjonering av RD-peler omfatter, som et minstekrav, at følgende blir vurdert: Geoteknisk bæreevne Dimensjonerende kapasitet til pelematerialet Installert kapasitet til pelen i bakken Knekning når en pel får utbøyning Deformasjoner setninger Massefortrengning - stabilitet Langtidsholdbarhet - korrosjon Tabell 5: Dimensjoner og tverrsnittsegenskaper for RD-peler. D Pel t A=Stålets tverrsnittsareal Au=Utvendig stålareal per løpemeter pel D [mm] t [mm] M [kg/m] A [mm 2 ] Au [m 2 /m] W el = Motstandsmoment EI = Byestivhet Ab [mm 2 ] Wel [cm 3 ] EI [knm 2 ] Tverrsnittsverdier redusert for korrosjonsmonn A2= Tverrsnittsareal etter 2,0 mm korrosjonsmonn A1,2 [mm 2 ] EI1,2 [knm 2 ] A2,0 [mm 2 ] RD90 88,9 6,3 12,8 1635 0,28 6207 31,6 295 1304 228 1089 186 RD115/6,3 114,3 6,3 16,8 2138 0,36 10261 54,7 657 1711 514 1432 423 RD115/8 114,3 8,0 21,0 2672 0,36 10261 66,4 797 2245 654 1966 563 RD140/8 139,7 8,0 26,0 3310 0,44 15328 103,1 1513 2788 1250 2445 1082 RD140/10 139,7 10,0 32,0 4075 0,44 15328 123,4 1810 3553 1547 3210 1379 RD170/10 168,3 10,0 39,0 4973 0,53 22246 185,9 3284 4343 2823 3928 2526 RD170/12,5 168,3 12,5 48,0 6118 0,53 22246 222,0 3924 5488 3462 5073 3165 RD220/10 219,1 10,0 51,6 6569 0,69 37703 328,5 7557 5748 6533 5205 5869 RD220/12,5 219,1 12,5 63,7 8113 0,69 37703 396,6 9124 7292 8100 6749 7436 RD270/10 273,0 10,0 64,9 8262 0,86 58535 524 15024 7238 13037 6560 11741 RD270/12,5 273,0 12,5 80,3 10230 0,86 58535 637,2 18265 9205 16278 8527 14982 RD320/10 323,9 10,0 77,4 9861 1,02 82397 751 25533 8645 22207 7839 20031 RD320/12,5 323,9 12,5 96,0 12229 1,02 82397 916,7 31178 11012 27852 10206 25676 RD400/12,5 406,4 12,5 121,4 15468 1,28 129717 1477,9 63064 13941 56481 12928 52156 RD500/12,5 508,0 12,5 152,7 19458 1,60 202683 2352,6 125486 17548 112605 16279 104118 RD500/14,2 508,0 14,2 172.9 22029 1.60 202683 2645.6 141117 20118 128236 18849 119749 RD600/12,5 610,0 12,5 184,2 23464 1,92 292247 3434,6 219985 21169 197655 19644 182915 RD600/14,2 610,0 14,2 208.6 26579 1,92 292247 3869.0 247 808 24284 225478 22759 210738 RD600/16 610,0 16,0 234.4 29858 1,92 292247 4320.7 276741 27563 254411 26038 239671 RD700/12,5 711,0 12,5 215,3 27430 2,23 397035 4707,3 351421 24754 316032 22975 292638 RD700/14,2 711,0 14,2 244.0 31085 2,23 397035 5309.0 396344 28409 360955 26630 337561 RD700/16 711,0 16,0 274.2 34935 2,23 397035 5936.4 443184 32259 407795 30480 384401 RD800/12,5 813,0 12,5 246,8 31436 2,55 519124 6195,8 528907 28375 475964 26340 440929 EI2,0 [knm 2 ] RD800/14,2 813,0 14,2 279.7 35635 2,55 519124 6994.2 597061 32575 544118 30539 509083 RD800/16 813,0 16,0 314.5 40062 2,55 519124 7828.3 668266 37001 615323 34966 580288 7
Geoteknisk bæreevne For en boret pel i solid norsk grunnfjell er vanligvis ikke spissmotstanden (bæreevnen) til fjellet dimensjonerende, slik at bæreevnen bestemmes av styrken i den installerte pelen, eller installert kapasitet Ni. Peler blir normalt boret minst 0,5-1,0 m inn i fast fjell, men det er mulig å bore flere meter dersom dette er ønskelig. Under permanent strekkbelastning fungerer pelen som et anker, og den blir dimensjonert tilsvarende prinsippene for stålkjernepeler. Den geotekniske bæreevnen i peler som bærer på friksjon mot jord blir beregnet i henhold til Peleveiledningen 2005, men normalt er RD-peler spissbærende til fjell eller faste lag. Deformasjoner og setninger Vertikal deformasjon (setninger) er resultatet av deformasjoner i pelematerialet og jorden. Den vertikale deformasjonen fra en pel som bærer mot fjell tilsvarer den elastiske sammentrykkingen i peleskaftet. Horisontal deformasjon omtales i kapittel 4 i Peleveiledningen 2005. Deformasjonene / setningene må ligge innenfor de grensene som overbygningen tillater, men benyttes sjelden som dimensjonerende faktor ved bruk av RD-peler. Tabell 6: Styrker i gjengeskjøter og anbefalt tiltrekkingsmoment. Pel Bøye moment kapasitet M Bøye stivhet EI (0,3 0,8 M) Anbefalt tiltrekkingsmoment [knm] RD90 360 1,0 RD115/6,3 470 1,0 RD115/8 590 1,0 RD140/8 730 1,0 RD140/10 900 1,0 RD170/10 1100 1,0 RD170/12,5 1350 1,0 RD220/10 1450 1,0 RD220/12,5 1790 1,0 Tilfredsstiller kravene i Peleveiledningen 2005 Tilfredsstiller kravene i Peleveiledningen 2005 Pelens kapasitet Pelens kapasitet beregnes i henhold til Peleveiledningen 2005. Pelen kan dimensjoneres enten som en ren stålkonstruksjon eller en samvirkekonstruksjon av stål og betong (utstøpt og evt armert stålrørspel). I tilfelle pelen blir belastet med et bøyemoment eller en skjærkraft, i tillegg til en sammentrykkende normalkraft (aksialkraft), må pelen dimensjoneres for et sammensatt belastningsbilde. Tabell 10-13 viser installerte- og knekningskapasiteter for peledimensjonene RD90-RD220 under ulike grunnforhold. Kapasitetene er fastlagt på grunnlag av to ulike initialutbøyninger, og av disse kan Lcr/600 brukes for pel uten skjøt og Lcr/300 for skjøtt pel, alternativt kan Peleveiledningen 2005 brukes. Knekningskapasitetene er beregnet for åtte ulike skjærmotstander i jorden. Korrosjonsmonn som anbefales ved dimensjonering av pelene er 1,5 mm og 2,0 mm, avhengig av grunnforhold. For flere valgmuligheter henvises til programmet omtalt nedenfor. Knekningskapasiteten i en bøyd pel i grovkornet jord kan anslås til å være minst like høy som styrken beregnet for kohesjonsjord med udrenert skjærstyrke på 50 kpa. Evt kan knekningskapasitet i grove masser beregnes, f.eks. ved hjelp av finite element -metoder eller finite element -fjærmodeller. Et program for dimensjonering av både RR og RD mikropeler kan lastes ned fra Ruukkis hjemmesider (www.ruukki.no), for rask og enkel dimensjonering i henhold til Peleveiledningen 2005. Programmet inneholder dimensjonene RD90 RD320 og er således noe mer dekkende enn tabell 10. Utstøpte og evt armerte peler, dimensjoneres som en samvirkekonstruksjon. 8
RD-peler Tabell 7: Korrosjonsmonn [mm] i henhold til NS-EN 1993-5:2007, Eurokode 3: Prosjektering av stålkonstruksjoner Del 5: Peler Required design working life [year] 5 25 50 75 100 Normal soil conditions Undisturbed natural soils (sand, silt, clay, schist) Non-compacted non-aggressive fills (clay, schist, sand, silt) 0,00 0,30 0,60 0,90 1,20 0,18 0,70 1,20 1,70 2,20 Abnormal or aggressive soil conditions Polluted natural soils and industrial sites Aggressive natural soils (swamp, marsh, peat) Tiivistämättömät ja aggressiiviset täyttömaat (tuhka, kuona) 0,15 0,75 1,50 2,25 3,00 0,20 1,00 1,75 2,50 3,25 0,50 2,00 3,25 4,50 5,75 NB Corrosion rates in compacted fills are lower than those in non-compacted ones. In compacted fills the figures in the table should be divided by two. The values given are only for guidance. Local conditions should be considered and suitable values that take into account local conditions should be given in the National Annex. The values corresponding given for 5 and 25 years are based on measurements, whereas the other values are extrapolated. Atmospheric corrosion in 100 years: 1 mm in normal atmosphere 2 mm in marine conditions Korrosjon Under normale og til dels aggressive forhold, blir korrosjon på stålpeler vanligvis ivaretatt gjennom et gitt korrosjonsmonn. Bruk av dette, eller en overdimensjonering, innebærer å gjøre peleveggen tykk nok til å bære nyttelasten selv etter korrosjonsskaden den utsettes for i løpet av pelens dimensjonerende levetid. Korrosjonsmonnet avhenger av konstruksjonens dimensjonerende levetid og de korrosive egenskapene i miljøet hvor pelen er installert. Tabell 8: Korrosjon på slanke borede peler, uten støp, under gitte normale forhold. Gjennomsnittlig innvendig korrosjon på 0,2 mm er tatt med i foreslåtte verdier. Soil conditions Homogeneous natural soils above and under of ground water Compacted mineral soil fills above and under of ground water Non-compacted mineral soil fills above and under of ground water Corrosion during 100 years [mm] 1,2 1,5 2,0 Source: Jouko Törnqvist, Corrosion of steel pipe piles - Dimensioning based on empirical material, VTT 2004. 9
Tabell 7 viser det anbefalte korrosjonsmonn i henhold til NS-EN 1993-5 under normale og spesielt aggressive forhold. Nevnte standard blir gjeldende fra mars 2010, når nasjonalt tillegg foreligger med evt andre verdier. Et alternativ for å evaluere korrosjonen på borede peler med liten diameter, som ikke er fylt med betong under normale forhold, er å bruke verdiene i Tabell 8. Tabellen er basert på statistisk analyse av korrosjonsobservasjoner, hvor risikoen knyttet til ulike tilstander ble tatt i betraktning ved bruk av såkalt gropkorrosjonsfaktor og mulig innvendig korrosjon ved teoretiske beregninger. Det er også mulig å bruke et utvendig belegg som korrosjonsbeskyttelse, selv om det vanligvis blir anbefalt å overdimensjonere veggtykkelsen. Belegget må velges slik at det er i stand til å klare påkjenningene under installeringen. Selv om hullet som borkronen skjærer i grunnen er noe større enn peletverrsnittet kan stein og blokker i grunnen ødelegge belegget. Hvis det skal benyttes elektriske beskyttelsesmetoder må systemets strømbehov eller utskiftbarheten/ levetiden til offeranoder tas i betraktning. Tabell 9: Kapasitetene og dimensjonene til standard peletopper. Pel Max anbefalt last [kn] Peletopp dimensjoner [mm x mm x mm] RD90 350 150 x 150 x 15 RD115/6,3 600 200 x 200 x 20 RD115/8 700 250 x 250 x 25 RD140/8, RD140/10 950 250 x 250 x 25 RD170/10, RD170/12,5 1400 300 x 300 x 30 RD220/10, RD220/12,5 1600 300 x 300 x 30 RD270/10, RD270/12,5 2100 350 x 350 x 30 RD320/10, RD320/12,5 2700 400 x 400 x 30 Forbindelse mellom pelen og overbygningen Forbindelsen mellom en pel og overbygningen kan dimensjoneres som et hengsel. Korte peler, mindre enn 3 m, bør ha en stiv forbindelse til overbygningen. Om nødvendig kan også lengre peler forbindes stivt til overbygningen. Stiv forbindelse krever at momentkapasiteten i pelehodet kontrolleres. Standard peletopper for RR-peler kan brukes med RD-peler. Platenes kapasitet må kontrolleres med hensyn til stålets og betongens trykkstyrke i toppen når belastningen på pelen overstiger den foreslåtte lasten i Tabell 9. Verdiene i tabellen er basert på betongkvalitet C30/37. Dersom pelene er dimensjonert som samvirkekonstruksjon må det kontrolleres at peletoppen sitter på plass etter installeringen og at det ikke dannes hulrom under den. Om nødvendig kan det lages et hull midt i peletoppen og foretas injisering med sement for å sikre at platen er i fast kontakt med betongen i pelen. Når pelehodet er festet direkte til en overbygning i stål, vil sveising sikre en stiv forbindelse. RD-peler med høy kapasitet blir normalt festet til overbygningen ved å støpe inn pelens armering i overliggende betongfundament. 10
RD-peler 6. Peleinstallering Generelt Før arbeidet starter blir det utarbeidet en peleplan og en kvalitetsplan, samt peleprotokoll. Den viser de arbeidsmetodene og det utstyret som skal brukes, så vel som de målinger og inspeksjoner som gjøres for å bestemme kvaliteten. Innholdet i planene er beskrevet mer i detalj i Peleveiledningen 2005, kapittel 12. Peleinstalleringen består i hovedsak av følgende arbeidsfaser: Inspeksjon av peleelementer Installering Boring av pelerør Skjøting Fjellboring Sluttramming Kapping Rengjøring av pel Evt armering og utstøping. Installering RD-peler installeres i henhold til Peleveiledningen 2005 og foreliggende brosjyre, samt Ruukkis brosjyre for gjengede skjøtehylser dersom disse benyttes. Boreutstyret som brukes til installering av RD-peler består enten av en topphammer eller en senkborhammer. Begge typer utstyr kan brukes til sentrisk eller eksentrisk boring. Topphammerutstyr kan brukes for å bore pelerør med maks. diameter på ca. 200 mm. Den maksimale pelelengden som kan installeres med topphammer boreutstyr er ca. 30 m. Senkborhammerutstyr kan bore pelerør med opp til 800 mm diameter. Pelelengde påvirker ikke borekapasitet og installeringshastighet i særlig grad. Pelelengde er normalt ikke noe problem når det brukes en senkborhammer som har vært brukt til installering av peler på opp til 70 m lengde. 500 1. 1. 2. 2. 3. 3. 4. 4. 5. 5. Inspeksjon av peleelementer I forbindelse med mottaket skal det sjekkes at peleelementer og dimensjoner stemmer overens med planlagte og bestilte varer, samt at det ikke er synlige skader. Åpning av bunter med pelerør og fjerning av beskyttelsen på skjøtehylsene bør unngås før det er nødvendig. 11
Boring av pelerør Under boring av pelerøret overvåkes arbeidets påvirkning på miljøet. Man følger spesielt med på om vannmengden som kommer opp med spylemiddelet er den samme som vannmengden som brukes til spyling, og at volumet av jordheving ikke i vesentlig grad overstiger pelens volum. Skjøting Skjøting gjøres enten med gjengede hylser eller ved sveising. Gjengene på RD-peleelementene blir levert oljet og beskyttet. Gjengene holdes rene under håndtering på stedet, for eksempel med et beskyttelsesdeksel. Før hylsene blir skrudd på plass kontrolleres det at begge endene av peleelementet og hylsegjengene er rene og uten skader. Om nødvendig rengjøres gjengene med børsting, vann eller trykkluft. Hylsen skrus fast på peleelementet med et tiltrekkingsmoment på 1 knm, for eksempel ved bruk av en kjederørtang. Det øvre peleelementet skrus på tilsvarende måte fast i hylsen med samme tiltrekkingsmoment. Når pelen er skjøtt sammen er kontaktflatene i skjøten i stand til å overføre lasten som påføres pelen, fra ett element til det neste gjennom skjøten. Dersom det er nødvendig kan kontakten mellom pelehodene kontrolleres ved måling, for å sjekke at elementene er skrudd helt inn i skjøten. Det er ikke behov for separate kvalitetssikringstiltak når det gjelder skjøteteknikken på installeringsstedet. Anbefalinger for sveisede skjøter er presentert i Ruukkis instruksjoner Splicing of steel pipe piles by welding, tilgjengelig fra www.ruukki.no. Fjellboring En pel blir boret inn i fjell til planlagt dybde. Under boring i fjell observeres fargen på boreslammet, nedtrengningshastigheten og den oppadgående strømmen av spylevann. Dette gjør det mulig å vurdere fjellkvaliteten. 12
RD-peler Sluttramming Sluttramming av peler som bærer mot fjell foretas etter at borestengene og pilotkronen er trukket opp. Dette er en viktig prosedyre, fordi den sikrer god kontakt med fjellet og følgelig den geotekniske bæreevnen. Sluttramming kan f.eks. utføres ved å slå på hodet av pelen med en borhammer, og bruke en stålplate mellom hammeren og pelehodet. Slagene gjentas inntil pelen ikke synker mer. Egne stoppkriterier er ikke nødvendig, da beskrevne sluttramming kun er ment som en kontroll på at pelen ikke har blitt løftet opp under opptrekk av borstreng og pilotkrone. Prosesskode 2, dersom slike krav stilles. Betongutstøping utføres som tørrstøping der hvor det er mulig. Hvis det strømmer vann inn i pelerøret må det foretas undervannsstøping. Da føres den nedre enden av støperøret til bunnen av pelen før utstøpingen starter, og røret holdes neddykket i fersk betong så lenge utstøpingen pågår. Dokumentasjon av pelearbeid Pelearbeid blir dokumentert i henhold til peleplan og kvalitetsplan i en peleprotokoll som anbefalt i Peleveiledningen 2005 eller Statens vegvesen Prosesskode 2. Kapping av pel Peler kappes vinkelrett på lengdeaksen i planlagt høyde. Kapping kan foretas med vinkelsliper eller skjærebrenner. Eventuelle kappegrader fjernes med en slipeskive. Rengjøring av pel Etter boring må det kontrolleres at peler som skal støpes ut er rene. Alt boreslam som finnes inn i pelen må om nødvendig spyles ut med vann. Annen litteratur som beskriver rengjøring av pel er bla Peleveiledningen 2005 og Statens vegvesen Prosesskode 2. Armering og utstøping Eventuell armering settes på plass etter at pelen er rengjort, og deretter støpes den ut. Armering og utstøping utføres i henhold til Peleveiledningen 2005 og referanser i denne eller i henhold til Statens vegvesen Nøyaktigheten i innholdet i denne brosjyren er gjennomgått med den største grundighet. Vi tar likevel ikke ansvar for eventuelle feil eller direkte eller indirekte skader som følge av uriktig anvendelse av informasjonen. Rett til endringer forbeholdes. 13
Materialfaktor stål YM = 1,1 Tabell 10. Installerte kapasiteter Ni [kn] ved 1,5 mm korrosjon. Korrosjon 1,5 mm Peletype Stål Reduksjonsfaktor f a 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 RR90 RD90 RR115/6,3 RD115/6,3 RR115/8 RD115/8 RR140/8 RD140/8 RR140/10 RD140/10 RR170/10 RD170/10 RR170/12,5 RD170/12,5 RR190/10 RD190/10 RR190/12,5 RD190/12,5 RR220/10 RD220/10 RR220/12,5 RD220/12,5 S440J2H 294 318 342 367 391 416 440 S550J2H 367 397 428 459 489 520 550 S440J2H 385 418 450 482 514 546 578 S550J2H 482 522 562 602 642 683 723 S440J2H 514 556 599 642 685 728 770 S550J2H 642 696 749 803 856 910 963 S440J2H 638 691 745 798 851 904 957 S550J2H 798 864 931 997 1064 1130 1197 S440J2H 822 890 958 1027 1095 1164 1232 S550J2H 1027 1112 1198 1284 1369 1455 1540 S440J2H 1005 1089 1172 1256 1340 1424 1507 S550J2H 1256 1361 1465 1570 1675 1779 1884 S440J2H 1280 1386 1493 1600 1706 1813 1920 S550J2H 1600 1733 1866 2000 2133 2266 2399 S440J2H 1168 1265 1362 1460 1557 1654 1751 S550J2H 1460 1581 1703 1824 1946 2068 2189 S440J2H 1490 1615 1739 1863 1987 2111 2236 S550J2H 1863 2018 2174 2329 2484 2639 2795 S440J2H 1331 1441 1552 1663 1774 1885 1996 S550J2H 1663 1802 1940 2079 2218 2356 2495 S440J2H 1701 1843 1985 2126 2268 2410 2552 S550J2H 2126 2304 2481 2658 2835 3012 3190 Tabell 11. Installerte kapasiteter Ni [kn] ved 2,0 mm korrosjon. Korrosjon 2,0 mm Peletype Stål Reduksjonsfaktor f a 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 RR90 RD90 RR115/6,3 RD115/6,3 RR115/8 RD115/8 RR140/8 RD140/8 RR140/10 RD140/10 RR170/10 RD170/10 RR170/12,5 RD170/12,5 RR190/10 RD190/10 RR190/12,5 RD190/12,5 RR220/10 RD220/10 RR220/12,5 RD220/12,5 S440J2H 261 283 305 327 348 370 392 S550J2H 327 354 381 408 436 463 490 S440J2H 344 372 401 430 458 487 515 S550J2H 430 465 501 537 573 609 644 S440J2H 472 511 550 590 629 668 708 S550J2H 590 639 688 737 786 836 885 S440J2H 587 636 685 733 782 831 880 S550J2H 734 795 856 917 978 1039 1100 S440J2H 770 834 899 963 1027 1091 1155 S550J2H 963 1043 1123 1204 1284 1364 1444 S440J2H 943 1021 1100 1178 1257 1336 1414 S550J2H 1178 1277 1375 1473 1571 1670 1768 S440J2H 1218 1319 1421 1522 1623 1725 1826 S550J2H 1522 1649 1776 1903 2029 2156 2283 S440J2H 1096 1187 1279 1370 1461 1553 1644 S550J2H 1370 1484 1598 1712 1827 1941 2055 S440J2H 1419 1537 1655 1773 1892 2010 2128 S550J2H 1773 1921 2069 2217 2364 2512 2660 S440J2H 1249 1353 1457 1561 1666 1770 1874 S550J2H 1562 1692 1822 1952 2082 2212 2342 S440J2H 1620 1755 1890 2025 2160 2295 2430 S550J2H 2025 2193 2362 2531 2700 2868 3037 14
RD-peler Jordens reaksjonsmodul C = 75 * c u Partialfaktor YR = 1,5 Tabell 12. Dimensjonerende kapasiteter [kn] mot knekning ved 1,5 mm korrosjon (Peleveiledningen 2005, 4.4.6). Korrosjon 1,5 mm Peletype Initialutbøyning Leirens midlere udrenerte skjaerstyrke c u [kpa] 5 7 10 15 20 30 40 50 RR90 RD90 /300 210 257 319 406 482 611 722 822 /600 269 326 399 500 587 735 860 972 RR115/6,3 RD115/6,3 /300 323 396 490 623 739 936 1105 1257 /600 411 497 608 762 893 1117 1307 1476 RR115/8 RD115/8 /300 357 438 543 692 821 1042 1232 1402 /600 459 556 680 854 1002 1254 1468 1659 RR140/8 RD140/8 /300 503 617 765 973 1153 1462 1728 1965 /600 643 778 951 1193 1399 1750 2048 2314 RR140/10 RD140/10 /300 549 674 836 1066 1264 1605 1898 2160 /600 708 857 1049 1317 1546 1935 2267 2561 RR170/10 RD170/10 /300 756 927 1149 1462 1733 2198 2598 2956 /600 967 1171 1432 1796 2108 2636 3087 3487 RR170/12,5 RD170/12,5 /300 820 1007 1250 1594 1891 2400 2840 3232 /600 1059 1283 1571 1973 2316 2899 3397 3839 RR190/10 RD190/10 /300 959 1175 1455 1852 2194 2780 3285 3735 /600 1222 1478 1806 2265 2656 3321 3887 4390 RR190/12,5 RD190/12,5 /300 1044 1281 1588 2024 2400 3045 3600 4097 /600 1342 1625 1987 2495 2928 3663 4291 4847 RR220/10 RD220/10 /300 1179 1445 1788 2274 2693 3411 4027 4578 /600 1496 1810 2211 2771 3248 4059 4750 5363 RR220/12,5 RD220/12,5 /300 1287 1579 1956 2491 2952 3744 4425 5033 /600 1647 1994 2438 3059 3589 4489 5255 5936 Tabell 13. Dimensjonerende kapasiteter [kn] mot knekning ved 2,0 mm korrosjon (Peleveiledningen 2005, 4.4.6). Korrosjon 2,0 mm Peletype Initialutbøyning Leirens midlere udrenerte skjaerstyrke c u [kpa] 5 7 10 15 20 30 40 50 RR90 RD90 /300 198 243 301 384 455 577 682 776 /600 254 307 376 471 553 691 810 914 RR115/6,3 RD115/6,3 /300 306 375 464 591 699 886 1046 1189 /600 389 470 574 719 843 1054 1233 1392 RR115/8 RD115/8 /300 343 420 521 664 787 998 1180 1343 /600 440 532 651 817 958 1199 1404 1586 RR140/8 RD140/8 /300 484 593 735 935 1108 1404 1658 1886 /600 617 746 912 1143 1341 1676 1962 2216 RR140/10 RD140/10 /300 532 653 810 1032 1224 1553 1837 2090 /600 685 829 1014 1273 1494 1870 2190 2475 RR170/10 RD170/10 /300 733 899 1114 1418 1680 2130 2517 2863 /600 937 1134 1386 1739 2040 2551 2986 3373 RR170/12,5 RD170/12,5 /300 800 983 1219 1554 1843 2340 2768 3150 /600 1032 1250 1530 1921 2255 2823 3307 3737 RR190/10 RD190/10 /300 931 1141 1413 1797 2128 2696 3185 3621 /600 1184 1432 1750 2194 2573 3216 3763 4249 RR190/12,5 RD190/12,5 /300 1019 1251 1550 1975 2342 2971 3512 3996 /600 1308 1584 1938 2431 2853 3570 4181 4723 RR220/10 RD220/10 /300 1146 1403 1737 2208 2614 3309 3907 4441 /600 1451 1755 2143 2685 3148 3933 4601 5194 RR220/12,5 RD220/12,5 /300 1258 1542 1911 2432 2882 3655 4319 4912 /600 1607 1945 2378 2983 3500 4376 5124 5787 15
CFI03.003NO/09.2009 Ruukki Norge AS Postboks 140 Furuset, 1001 Oslo 22 90 90 00 22 90 91 40 www.ruukki.no Copyright 2009 Rautaruukki Corporation. All rights reserved. Ruukki, Rautaruukki, More with Metals og Ruukki s produktnavn er varemerker eller registerte varemerker for Rautaruukki Corporation. RD-pel er registert varemerke for Rautaruukki Corporation.