Rapport 8:2008, Rev 2 Tillämpningsdokument

Remisshandliing 2009-11-17

Rapport 8:2008, Rev 2 Tillämpningsdokument

EN 1997-1 Kapitel 7 Pålgrundläggning

IEG Rapport 8:2008, rev 2

Tillämpningsdokument

EN 1997-1 Kapitel 7, Pålgrundläggning

Framtagen av IEG

Stockholm 2008, reviderad 2010-09-27

IEG Rapport Implementeringskommissionen för Europastandarder inom Geoteknik

Beställning IEG c/o IVA Grev Turegatan 14 Box 5073 102 42 Stockholm Org. Nr 802430-1221 E-post: [email protected] Web: www.ieg.nu

ISBN 978-91-85647-26-2 Upplaga Digital

Version September 2010

Tillämpningsdokument – Pålar i

Förord Denna rapport är upprättad på uppdrag av IEG (Implementeringskommissionen för Europa-standarder inom Geoteknik). IEG är en ideell förening som verkar under Kungl. Ingenjörsve-tenskapsakademin. Föreningen har till uppgift att initiera, samordna, genomföra och redovisa arbete som krävs för att kunna implementera Europastandarder inom Geoteknikområdet i Sverige. Rapporten utgör ett tillämpningsdokument som är tänkt att vägleda användaren vid dimen-sionering av pålar i enlighet med SS-EN 1997-1 som är den svenska versionen av Eurokod 7, dvs inklusive den svenska nationella bilagan. Dokumentet kan användas tillsammans med aktuella europastandarder och Vägverkets föreskrifter VVFS 2009:19 respektive och Boverkets föreskrifter BFS 2009:16 (Boverket och Banverket) som bestämmer de nationella valen till eurokoderna. Tillämpningsdokumentet beskriver resultatet av arbetet utfört i fas 1, fas 2 och fas 3 för ämnesområdet pålgrundläggning. I IEG rapport fas 1 har skillnader mellan Europastandar-den och svensk praxis identifierats och konsekvenserna av dessa beskrivits. I IEG rapport fas 2 (referens [11]) redovisas dimensioneringsgång och konsekvensanalyser. Rapporten utgör också underlag till den svenska nationella bilagan Björn Nyblad (ELU konsult) har aktivt deltagit i utformandet och redigeringen av dimensioneringsexemplen som redovisas i bilagor till rapporten. I samband med revideringen har Razvan Ignat, (Skanska Teknik) dessutom medverkat vid utformning av metodiken för val av omräkningsfaktorn . Rapporten har granskats av Christer Hermansson (Europile) och Lovisa Moritz (Vägverket). En beredningsgrupp för projektet har tillsatts som förutom granskarna har bestått av Gunilla Franzén (VTI). Synpunkter har även erhållits från beredningsgruppen, Gunnar Holmberg och Razvan Ignat, (båda Skanska Teknik), Per-Evert Bengtsson (SGI) samt Claes Alén (Chalmers). Den reviderade upplagan har granskats av Bo Berggren, (SGI) och Magnus Karlsson (Banverket). Författaren vill tacka för alla värdefulla synpunkter. IEG kommer att uppdatera tillämpningsdokumenten efterhand som erfarenhet erhålls från tillämpning av SS-EN1997-1. Målsättningen är att ha ett levande dokument som underlättar införandet av Eurokod och övriga Europastandarder i Sverige. För att uppnå detta mål, så behövs dina synpunkter på vilka förbättringar, ändringar, tillägg som behövs av tillämpningsdokument för att det ska bli det hjälpmedel som du och dina kollegor behöver? Har du frågor eller jämförande beräkningar som du vill att IEG ska ta del av? På www.ieg.nu finner du instruktioner för vart du ska skicka dina synpunkter, för att de ska beaktas vid revideringen av detta dokument. IEG tackar på förhand för dina synpunkter. Stockholm 2008-10-01, senast reviderad 2010-09-27 Gary Axelsson, ELU Konsult

ii IEG Rapport 8:2008 R2

Tillämpningsdokument – Pålar iii

Sammanfattning Syftet med detta tillämpningsdokument är ge geotekniker och konstruktörer ett hjälpmedel vid dimensionering av pålgrundläggning enligt Eurokod 7 med tillhörande svensk nationell bilaga, dvs SS-EN 1997-1, samt enligt föreskrifterna VVFS 2009:19 (Vägverkets författningssamling) och BFS 2009:16 (Boverkets författningssamling). Dokumentet behandlar dimensionering av pålar avseende geoteknisk bärförmåga och konstruktiv bärförmåga i gränstillstånden GEO respektive STR. Enligt EN 1997-1 kan en dimensionering i brottgränstillstånd utföras genom användning av ett av tre dimensioneringssätt. För pålgrundläggning gäller enligt den svenska nationella bilagan däremot följande: Vid dimensionering genom beräkning eller provbelastning i gränstillståndet GEO ska

dimensioneringssätt 2 (DA2) användas. Vid dimensionering av en geokonstruktions konstruktiva bärförmåga i gränstillståndet

STR ska dimensioneringssätt 3 (DA3) användas. Dimensionering genom beräkning av geoteknisk bärförmåga (GEO) i brottgränstillstånd omfattar bl a följande; Enskild påles bärförmåga för tryckbelastning; spets- och mantelmotstånd Enskild påles bärförmåga för dragbelastning; mantelmotstånd Enskild påles bärförmåga för transversalbelastning Pålgruppens bärförmåga med hänsyn till eventuell gruppverkan av t ex packning och

blockbrott1. Dimensionering genom beräkning av konstruktiv bärförmåga (STR) i brottgränstillstånd omfattar bl a följande: Påle utsatt för axiell belastning, tryck och drag Påle utsatt för transversallast och böjande moment Påle utsatt för dynamisk last eller utmattningslast Dimensioneringen omfattar även påldetaljer såsom skarvar och spets. Dimensionering av pålgrundläggning genom beräkning (GEO) på basis av geotekniska undersökningsresultat får enligt EN 1997-1 utföras enligt två tillvägagångssätt: Modellpåleanalogi Kompletterande tillvägagångssätt Dimensionering ska i första hand när så är möjligt utföras enligt modellpåleanalogin. Partialkoefficienterna för pålar i EN 1997-1, Tabell A.6 samt A.7 och A.8, uppsättning R2 har justerats upp med 0,1-0,25 i underlaget till den svenska nationella bilagan, VVFS 2009:192. De något högre värdena för grävpålar och CFA-pålar jämfört med slagna pålar motiveras av större osäkerhet vid tillverkning och installation för insitu-tillverkade pålar. I SS-EN 1997-1 anges att vald beräkningsmodell ska vara tillförlitlig eller ge fel på säkra sidan. I tillämpningsdokumentet redovisas modellosäkerheter för olika beräkningsmodeller och olika provbelastningsmetoder för friktionspålar, kohesionspålar respektive spetsbärande pålar. Modellosäkerheterna förutsätter att välbeprövade och väletablerade

1 Blockbrott motsvarar brott hos pålgruppen bestående av pålar inklusive innesluten jord, se SS-EN 1997-1, paragraf 7.6.2.1 2 Ytterligare uppjustering med 0,1 görs enligt BFS 2009:16

iv IEG Rapport 8:2008 R2

beräkningsmetoder och utvärderingsmetodik används vid dimensioneringen. Dessa värden är endast rådgivande. I detta tillämpningsdokument ges även information avseende utförande, kontroll, uppföljning och dokumentation av pålgrundläggning.

Tillämpningsdokument – Pålar v

Summary The main purpose of this document is to provide guidance to geotechnical and structural engineers in the design of pile foundations in accordance with Eurocode 7 including the Swedish national annex (SS-EN 1997-1), together with VVFS 2009:19 or BFS 2009:16. The design guide is primarily focused on geotechnical design and structural design in the limit states GEO and STR respectively. According to SS-EN 1997-1, the design approaches DA2 is to be used in the limit state GEO and DA3 is to be used in the limit state STR. Furthermore, design in DA2 is primarily to be undertaken in accordance with the model pile procedure. The design guide gives recommendations for model factors with regard to various design methods and testing methods. The design guide also provides information regarding pile installation, documentation, quality assurance and supervision.

vi IEG Rapport 8:2008 R2

Tillämpningsdokument – Pålar vii

Innehåll FÖRORD ................................................................................................................................... I

SAMMANFATTNING .............................................................................................................. III

SUMMARY .............................................................................................................................. V

1 INLEDNING ..................................................................................................................... 1

2 ORDLISTA OCH DEFINITIONER ................................................................................... 2

3 UNDERLAG FÖR PROJEKTERING .............................................................................. 3

3.1 Fält- och laboratorieundersökningar ..................................................................... 3 3.2 Från mätdata till dimensionerande värde .............................................................. 3 3.3 Övrigt underlag ........................................................................................................ 4

4 PROJEKTERING ............................................................................................................ 4

4.1 Dimensioneringsförutsättningar ............................................................................ 4 4.1.1 Geoteknisk kategori ................................................................................................ 4 4.1.2 Säkerhetsklass ....................................................................................................... 5 4.1.3 Laster och lasteffekter i brottgränstillstånd ............................................................. 5 4.1.4 Laster och lasteffekter i bruksgränstillstånd ............................................................ 8 4.2 Dimensionering i brottgränstillstånd (GEO) .......................................................... 8 4.2.1 Dimensionering genom beräkning .......................................................................... 8 4.2.2 Dimensionering genom hävdvunna åtgärder ........................................................ 13 4.2.3 Dimensionering genom provbelastning ................................................................ 14 4.2.4 Dimensionering genom observationsmetoden ..................................................... 15 4.3 Dimensionering i brottgränstillstånd (STR) ........................................................ 15 4.3.1 Dimensioneringssätt ............................................................................................. 15 4.3.2 Beräkning av dimensionerande värde för geoteknisk parameter (STR) ............... 16 4.3.3 Omräkningsfaktor, ............................................................................................. 16 4.3.4 Modellfaktor .......................................................................................................... 17 4.3.5 Beräkningsmodell för böjknäckning ...................................................................... 17 4.3.6 Delfaktorer för böjknäckning ................................................................................. 17 4.3.7 Val av partialkoefficienter ...................................................................................... 19 4.4 Dimensionering i bruksgränstillstånd (GEO, STR) ............................................. 20 4.4.1 Dimensioneringskrav ............................................................................................ 20 4.4.2 Dimensionering genom beräkning ........................................................................ 20 4.4.3 Dimensionering genom hävdvunna åtgärder ........................................................ 20 4.4.4 Dimensionering genom modellförsök och provbelastning .................................... 20 4.4.5 Dimensionering genom observationsmetoden ..................................................... 20

5 MATERIALKRAV .......................................................................................................... 20

6 UTFÖRANDE ................................................................................................................ 21

7 UPPFÖLJNING OCH KONTROLL ............................................................................... 22

8 DOKUMENTATION ....................................................................................................... 22

9 REFERENSER .............................................................................................................. 23

FÖRORD TILL BILAGORNA ................................................................................................ 24

BILAGA A DIMENSIONERINGSEXEMPEL FÖR MANTEL-BÄRANDE PÅLE I LÖS KOHESIONSJORD (GEO) ............................................................................................ 25

BILAGA B DIMENSIONERINGSEXEMPEL FÖR MANTELBÄRANDE PÅLE I FAST KOHESIONSJORD (GEO) ............................................................................................ 32

viii IEG Rapport 8:2008 R2

BILAGA C DIMENSIONERINGSEXEMPEL FÖR MANTELBÄRANDE PÅLE I FRIKTIONSJORD (GEO) .............................................................................................. 41

BILAGA D DIMENSIONERINGSEXEMPEL FÖR SPETSBÄRANDE PÅLE (GEO)...... 48

Tillämpningsdokument – pålar 1

1 Inledning Syftet med detta tillämpningsdokument är att ge geotekniker och konstruktörer ett hjälpmedel vid dimensionering av pålgrundläggning enligt SS-EN 1997-1, som innehåller den svenska nationella bilagan. Prefixet ”SS” anger att handlingen är svensk standard. I Vägverkets och Boverkets föreskrifter, VVFS 2009:19 respektive BFS 2009:16, bestäms de nationella valen till eurokoderna. Tillämpningsdokumentet behandlar dimensionering av pålar avseende geoteknisk bärförmåga och konstruktiv bärförmåga i gränstillstånden GEO respektive STR. Följande normer, med tillhörande nationell bilaga (med prefix SS-), ska användas i förekommande fall vid dimensionering av pålar i GEO, UPL och STR: SS-EN 1997-1 (Eurocode 7, Dimensionering av geokonstruktioner) SS-EN 1990 (Eurocode 0, Grundläggande dimensioneringsregler för bärande

konstruktioner) SS-EN 1991 (Eurocode 1; Laster på bärverk) SS-EN 1992, SS-EN 1993, SS-EN 1994 och SS-EN 1995 (Eurocode 2 till 5,

dimensionering av konstruktioner med material såsom, betong, stål, kompositmaterial och trä).

Följande utförandestandarder är aktuella vid installation och tillverkning av pålar: Mikropålar, SS-EN 14199. Grävpålar, SS-EN 1536. Massundanträngande pålar, SS-EN 12699. Stålspontväggar, SS-EN 12063. Följande tillverkningsstandarder gäller för betongpålar: Förtillverkade betongpålar, SS-EN 12794. Betong-del 1, fodringar, egenskaper, tillverkning och överensstämmelse, SS-EN 206-1. Dessutom förekommer två stycken standarder som behandlar säkerhetsfrågor vid pålningsarbeten: Pålningsutrustning – säkerhetsföreskrifter, SS-EN 996 Borrningsutrustning – säkerhet, SS-EN 791. För övriga normer och standarder som kan vara aktuella se normativa hänvisningar i SS-EN 1997-1, avsnitt 1.2, samt i ovanstående tillverknings- och utförandestandarder.

2 IEG Rapport 8:2008 R2

2 Ordlista och definitioner Förklaringar av symboler redovisas i dokumentet i direkt anslutning till där de används. Förklaringar finns även i SS-EN 1997-1. I Tabell 2.1 redovisas förklaring och kommentarer till några tekniska pålningstermer som bör förtydligas tillsammans med dess engelska motsvarighet.

Tabell 2.1 Engelsk-Svensk teknisk ordlista för pålar,

ENG SVE Kommentar Working pile Produktionspåle Påle som avses användas i

konstruktionen Trial pile Provpåle Test pile Provbelastad påle Pile base, pile toe Pålspets Pile top Pålhuvud Structural design Konstruktiv dimensionering Tidigare begrepp är

Lastkapacitet Friction piles Mantelburna pålar Den engelska termen avser

både kohesionspålar och friktionspålar

Wave equation analysis Datorbaserad slagningssimulering (WEAP-analys)

Både WEAP-analys och CAPWAP baseras på stötvågsanalys

Signal matching CAPWAP-analys Datoranalys av stötvågskurvor genom signal matchning

Settlement reducing piles Sättningsreducerande pålar Pålar som i samverkan med grundplattan är avsedda att reducera sättningar (sk samverkansgrundläggning).

Driving resistance Nedslagningsmotstånd Antal slag per längdenhet Ground Mark Avser både berg och jord Driven piles Neddrivna pålar Avser pålar som slås,

vibrerats, tryckts eller skruvas ned i jorden.

Pile driving test Provpålning Här avses bl a mätning av antal slag under neddrivning samt stoppsjunkning.

Re-driving Efterslagning eller Kontrollslagning

I Eurokod 7 görs ingen åt-skillnad mellan efterslagning och kontrollslagning

Rock socket Borrad påldel i berg Avser pålar nedborrade i berg.


3 Underlag för projektering

3.1 Fält- och laboratorieundersökningar Som underlag för dimensionering av pålar i gränstillståndet GEO bör följande geotekniska information finnas som underlag vid dimensionering i geoteknisk kategori 2 och 3: Jordens hållfasthet (skjuvhållfasthet cu, friktionsvinkel, spetstryck qc) Lagringstäthet hos friktionsjord Densitet (tunghet) Sättningsegenskaper hos lera (kompressionsmodul, förkonsolideringstryck) Grundvattennivå I vissa fall kan även följande information vara värdefull: Deformationsmodul (E-modul, skjuvmodul) Sensitivitet och flytgräns hos lera Som underlag för dimensionering av pålar i gränstillståndet STR (konstruktiv bärförmåga) bör följande geotekniska information finnas: Omgivande jords motstånd mot utböjning vid axiell belastning eller transversal belastning

baseras ofta på sonderingsmotstånd, exempelvis CPT, eller på odränerad skjuvhållfasthet.

Vissa kemiska och fysikaliska parametrar i jord för att bedöma beständighet hos pålmaterial. Gränsvärden för bestämning av exponeringsklass för betongpålar i jord anges i SS-EN 206-1.

3.2 Från mätdata till dimensionerande värde Dimensionering av pålar i gränstillståndet GEO ska utföras enligt dimensioneringssätt DA2. Karakteristiskt värde (avseende den aktuella geokonstruktionen) bör i första hand bestämmas med den sk Modellpåleanalogin. Det karakteristiska värdet bestäms baserat på medelvärdet från provbelastningar eller från jordparametrar som sedan divideras med en korrelationsfaktor som beror av antalet utförda provningar samt eventuellt även en modellfaktor Rd som tar hänsyn till osäkerhet i beräkningsmodellen. När modellpålenalogin av olika skäl inte är lämplig att använda får det karakteristiska värdet på geotekniska bärförmågan bestämmas direkt, utan användning av korrelationskoefficienter. Det karakteristiska värdet ska i sådana fall motsvara ett medelvärde (vald genom försiktig värdering). Detta angreppssätt benämns Kompletterande tillvägagångssätt och beskrivs i SS-EN 1997-1, avsnitt 7.6.2.3(8). Kompletterande tillvägagångssätt kommer att kräva att partialkoefficienterna på bärförmågesidan (t, s, b) måste korrigeras med en kompletterande (extra) modellfaktor, Rd,e. Dimensionering av pålelement i gränstillståndet STR (konstruktiv bärförmåga) ska utföras med dimensionerande jordmaterialvärden bestämda enligt dimensioneringssätt DA3. I TD Grunder [9] ges en utförlig beskrivning hur dimensionerande jordmaterialvärden beräknas för den aktuella geokonstruktionen. Informationen ska dokumenteras i en markteknisk undersökningsrapport (MUR), se TD Dokumenthantering [10].


3.3 Övrigt underlag Övrigt underlag som kan vara värdefullt vid projektering av en pålgrundläggning är områdets geologiska bildningssätt och bergrundens bergart. Detta kan erhållas från geologiska kartblad (SGU). Övergripande bedömningar av geologiskt bildningssätt kan även tolkas från geofysiska undersökningar eller genom flygbildtolkning. Informationen ska dokumenteras i en markteknisk undersökningsrapport (MUR), se TD Dokumenthantering [10]. Inventering av utförd pålning i närområdet (pålprotokoll, provbelastningsrapporter o dyl) eller från liknande påltyp vid liknande geotekniska förutsättningar ger oftast ett utmärkt underlag för bedömning av pålbarhet och drivbarhet hos pålar.

4 Projektering

4.1 Dimensioneringsförutsättningar

4.1.1 Geoteknisk kategori Val av geoteknisk kategori, GK, bestäms enligt SS-EN 1997-1, kapitel 2.1. Till GK1 eller GK2 hänförs pålgrundläggning som utförs med välbeprövade och accepterade metoder för de aktuella geotekniska förhållandena. GK2 är den normala kategori som gäller om inte den geotekniska situationen bedöms vara ”lätt” eller ”svår”. Valet av GK styr omfattningen av nödvändiga undersökningar, beräkningar, kontroller etc. För GK2 krävs en verifiering av bärförmågan med exempelvis beräkningar och/eller provbelastning samt geotekniskt underlag i form av minst rutinundersökningar på laboratorium. I GK3 ska en oberoende granskare normalt tillsättas. Även i GK2 kan med fördel en oberoende granskare användas. I TD Grunder [9] ges en utförligare beskrivning av vilka krav som gäller för olika geotekniska kategorier samt vilka uppgifter en oberoende granskare har. Exempel på pålgrundläggning i GK1: Plintar (grävpålar) grundlagda direkt på ”friskt” berg ovanför grundvattenytan. Konventionella slagna spetsbärande pålar med låg relativ last med hänsyn till både

pålens konstruktiva bärförmåga och spetstryck. Stoppslagningen ska utföras med välbeprövad metod och utrustning för vilken det finns schablonmässiga stoppslagningskriterier.

Risken för skred, ras eller markrörelser i omgivningen ska vara försumbar. Exempel på pålgrundläggning i GK3: Där det finns en stor risk för att markrörelser och totalstabilitetsförhållanden påverkar

omgivningen med allvarliga konsekvenser som följd. Pålar i mycket varierande eller komplicerade markförhållanden som kräver särskilt

noggrann uppföljning under installationen. Användning av in-situ tillverkade påltyper, t ex grävpålar och CFA-pålar i oprövade

markförhållanden. Pålar utsatta för exceptionella lastförhållanden med t ex stor andel draglast (i förhållande

till mantelbärförmågan) eller dynamisk last. Pålar där konsekvensen av brott hos en enstaka påle kan medföra kollaps hos

ovanförliggande konstruktion För pålgrundläggning i GK2 och GK3 får beta-metoden tillämpas (sannolikhetsteoretisk beräkning enligt se SS-EN 1990, bilaga C).


4.1.2 Säkerhetsklass Val av säkerhetsklass för en byggnadsdel ska göras enligt de övergripande riktlinjer som anges i BFS 2008:8 [18] eller VVFS 2004:43 [19]. Nedan anges förslag på indelning av pålgrundläggning (STR och GEO) i säkerhetsklasser. Pålgrundläggning får hänföras till säkerhetsklass 1 (SK1) när stora deformationer inte kan orsaka kollaps utan endast obrukbarhet av ovanförliggande konstruktion eller när personer endast i undantagsfall vistas i och i närheten av konstruktionen. Exempel på pålgrundläggning i SK1: Spets- eller mantelburna pålar i friktionsjord där deformationer vid brott beräknas bli små

(deformationshårdnande egenskaper). Pålgrundläggning ska hänföras till säkerhetsklass 3 (SK3) när stora deformationer kan orsaka omedelbar kollaps av ovanförliggande konstruktion. Dessutom ska många personer vistas i och i närheten av konstruktionen. Exempel på pålgrundläggning där SK3 kan vara aktuell: Mantelburna pålar i sensitiv lera eller annan jord med deformationsmjuknande

egenskaper (sprött brott). Pålar där böjknäckning är dimensionerande (STR) och där en del av pålen saknar

sidomotstånd, t ex i luft eller vatten. Pålgrundläggning som befaras kunna bli utsatt för betydande draglast eller cykliskt last. Pålgrundläggning som inte kan hänföras till säkerhetsklass 1 eller 3 ska hänföras till säkerhetsklass 2.

4.1.3 Laster och lasteffekter i brottgränstillstånd

Beräkning av lasteffekt Dimensionerande lasteffekt för gränstillstånden GEO och STR (konstruktionslast) bestäms som det högsta värdet av SS-EN1990, ekvation 6.10a och 6.10b: Ekvation 6.10a:

Edj 1

G,j Gk,j P P Q,1 0,1 Qk,1

i 1

Q,i 0,i Qk,i

(4.1) Ekvation 6.10b:

1

,,0,1,1,1

,,i

ikiiQkQPj

jkjG QQPGEd (4.2)

där Reduktionsfaktor =0,89 för ogynnsamma permanenta laster (nationellt val

enligt BFS 2009:16 respektive VVFS 2009). 0,i Faktor för kombinationsvärde för variabel last. Nationella val enligt BFS

2009:16 eller VVFS 2009:19.


G,j , Q,i, P Partialkoefficient för säkerhet eller brukbarhet som beaktar sannolikhet av ogynnsamma avvikelser hos lastvärden samt modellosäkerhet och variationer i tvärsnittsmått. Partialkoefficienterna för säkerhet är sammansatta koefficienter av två ingående parametrar av vilken en är beroende av säkerhetsklassen och den andra återfinns i BFS 2009:16 eller VVFS 2009:19.

Gk,j Karakteristiskt värde för en permanent last. Qk.i Karakteristiskt värde för en variabel last. P Relevant representativt värde för spännkraft, ”+” i ovanstående ekvationer innebär att lasterna ska kombineras. Förenklat kan dessa ekvationer uttryckas på följande sätt (med en variabel last): Ekvation 6.10a: 1,1,0sup, 5,135,1 kdkjdd QGE (4.3)

Ekvation 6.10b: 1,sup, 5,135,189.,0 kdkjdd QGE (4.4)

Se TD Grunder [9] för mer information om beräkning av lasteffekt.

Geoteknisk lasteffekt (STR) Som komplement till ekvation 6.10a och 6.10b ovan ska ekvation 6.10 enligt SS-EN1990 användas för geoteknisk last i DA 3. Här redovisad den i förenklad form med en variabel last med uppsättning som redovisas i VVFS 2009:19 och i BFS 2009:16 (EKS 5): Ekvation 6.10: 1,sup, 4,11,1 kdkjdd QGE (4.5)

där Gkj,sup Övre karakteristiskt värde för en permanent last (”sup”=superior). Geoteknisk last förekommer inte i DA2 och ska därför inte användas för gränstillståndet GEO. I figur 4.1 redovisas en jämförelse mellan lasteffekter beräknat med ekvation 6.10a, 6.10b samt ekvation 6.10 för olika andel variabel last. Jämförelsen är gjord i säkerhetsklass 1.


0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

1.05

1.1

1.15

1.2

1.25

1.3

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1

[ Ed / Ek ]

Andel variabel last [ Qk / Ek ]

ψ0 = 0.5

ψ0 = 0.7

ψ0 = 1.0

6.10b

6.10 (G

eolast i DA3

)

6.10a

Figur 4.1 Jämförelse mellan laster i säkerhetsklass 1 på pålar enligt SS-EN 1990; ekvation 6.10a och 6.10 b för GEO i DA2 och för STR i DA3, samt ekvation 6.10 för geolast i DA3.

Partialkoefficienter för säkerhetsklass Enligt VVFS 2009:19 och i BFS 2009:16 (EKS 5) skall säkerhetsklassen beaktas vid dimensionering i brottgränstillstånd. Partialkoefficienten för säkerhetsklass har följande värden: SK1: d =0,83 SK2: d =0,91 SK3: d =1,0

Exceptionell last (olyckslast) och seismisk last För exceptionell last (olyckslast) i brottgränstillstånd gäller ekvation 6.11b i SS-EN 1990. Någon reduktionsfaktor för permanent last eller partialkoefficienter G,j , Q,i, P för last används inte. För seismisk last gäller däremot ekvation 6.12b.

Last orsakad av negativ mantelfriktion (påhängslast) Allmänt Enligt SS-EN 1997-1, avsnitt 7.3.3.2, ska påhängslaster på grund av sättningar relativt pålen, dvs negativ mantelfriktion, räknas som en yttre last. Denna last behöver normalt inte kombineras med tillfälliga laster. Vidare ska dess värde vara det högsta som kan genereras genom sättningar relativt pålen. Den valda beräkningsmodellen för negativ mantelfriktion kan eventuellt behöva korrigeras med en modellfaktor för att erhålla tillräcklig säkerhet. Påhängslast i gränstillståndet GEO Beräkning av påhängslast (negativ mantelfriktion) med dimensioneringssätt 2 (DA2) för gränstillståndet GEO bör baseras på härlett värde med avseende på medelvärdet, X . Om en förenklad beräkning utförs appliceras den beräknade påhängslasten på lastsidan. Eftersom påhängslaster och tillfälliga laster normalt inte behöver kombineras blir ekvation 6.10a styrande.


Påhängslast i gränstillståndet STR Påhängslast som beräknas med avseende på friktionsvinkel eller odränerad skjuvhållfasthet för gränstillståndet STR (dimensioneringssätt 3) bör baseras på karakteristiskt värde för

den aktuella geokonstruktionen, dvs /X , enligt ekvation 4.15 (högt värde ogynnsamt). Påhängslasten kan betraktas som en geolast där dimensionerande lasteffekt beräknas enligt ekvation 6.10 (ekvation 4.5 ovan). Denna ska sedan kombineras med konstruktionslasten enligt ekvation 6.10a alternativt ekvation 6.10b. I normala fall blir ekvation 6.10a styrande eftersom tillfälliga laster vanligtvis inte behöver medräknas. Samverkansanalys Ovanstående förfarande är inte lämplig om en noggrann samverkansanalys utförs med bestämning av det neutrala lagrets läge. I detta fall bör analysen baseras på härledda värden. Samverkansanalys är lämplig att utföra när en betydande del av bärförmågan hänförs till manteln (där positiv och negativ mantelfriktion uppträder i samma jordlager) eller där sättningen relativt pålen kan förväntas bli liten. I gränstillståndet STR bör däremot påhängslasten beräknas som en yttre last enligt ovan, efter det att neutrala lagrets läge bestämts.

4.1.4 Laster och lasteffekter i bruksgränstillstånd I bruksgränstillstånd beräknas dimensionerande lasteffekt enligt följande ekvationer: Konstruktionslaster och geotekniska laster, ogynnsamma laster:

ikikkjd QQGE ,,01,1,0sup, (4.6)

Konstruktionslaster och geotekniska laster, gynnsamma laster:

inf,kjd GE (4.7)

där Gkj,inf Undre karakteristiskt värde för en permanent last (”inf”=inferior). Varaktighetskoefficienterna, 0,1, 0,i återfinns i BFS 2009:16 och VVFS 2009:19. Övriga gränstillstånd samt ytterligare detaljer återfinns i ”SS-EN 1990: Grundläggande dimensioneringsregler för bärverk”, kapitel 4 och nationell bilaga; BFS 2009:16 samt VVFS 2009:19.

4.2 Dimensionering i brottgränstillstånd (GEO)

4.2.1 Dimensionering genom beräkning

Dimensioneringssätt Enligt avsnitt 2.4.7.3.4 i EN 1997-1 ska en dimensionering i brottgränstillstånd göras genom användning av ett av tre dimensioneringssätt. För dimensionering av pålgrundläggning genom beräkning eller provbelastning i gränstillståndet GEO, enligt SS-EN 1997-1 (samt BFS 2009:16 respektive VVFS 2009:19), ska dimensioneringssätt 2 (DA2) användas. Dimensionering genom beräkning av geoteknisk bärförmåga (GEO) i brottgränstillstånd omfattar bl a följande; Enskild påles bärförmåga vid tryckbelastning; spets- och mantelmotstånd Enskild påles bärförmåga vid dragbelastning; mantelmotstånd Enskild påles bärförmåga vid transversalbelastning Pålgruppens bärförmåga med hänsyn till eventuell gruppverkan av t ex packning och

blockbrott.


Vid dimensionering kan hänsyn behöva tas till tidsberoende förändringar av bärförmågan, på grund av konsolidering i kohesionsjord, bärförmågetillväxt i friktionsjord, eller reduktion av bärförmåga vid upprepad dynamisk last eller förhöjda portryck.

Modellpåleanalogi respektive Kompletterande tillvägagångssätt Dimensionering av pålgrundläggning genom beräkning (GEO) på basis av geotekniska undersökningsresultat kan enligt SS-EN 1997-1, avsnitt 7.6.2.3, utföras enligt två tillvägagångssätt: Modellpåleanalogi Kompletterande tillvägagångssätt I Modellpåleanalogin används en korrelationskoefficient , som beror på antalet prov, för att bestämma det karakteristiska värdet på den geotekniska bärförmågan. Modellpåleanalogin är det tillvägagångssätt som ska väljas i första hand. I Kompletterande tillvägagångssätt används inga korrelationskoefficienter varför en kompletterande (extra) modellfaktor Rd,e ska användas för att få tillräcklig totalsäkerhet. Denna sätts till 1,4 vilket motsvarar för en undersökningspunkt. Denna metodik ska inte förväxlas med tidigare svensk praxis.

Bestämning av karakteristiskt värde för geokonstruktionen Karakteristiska värden för beräkning (GEO) med modellpåleanalogin ska bestämmas med korrelationskoefficenter enligt tabell A.10 i SS-EN 1997-1 som det minsta av följande värde:

3

,

meancal

k

RR (medelvärde) alternativt.

4

min,

cal

k

RR (minvärde) (4.8)

där

calR Beräknad bärförmåga baserad på härlett medelvärde (mean) eller minvärde (min).

Tabell 4.1 Tabell A.10 enligt SS-EN 1997-1.

Tabell A.10 Korrelationskoefficienter ξ för bestämning av karakteristiska värden från resultat av geotekniska undersökningar (n - antalet undersökningar)

ξ för n = 1 2 3 4 5 7 10 ξ3 1,4 1,35 1,33 1,31 1,29 1,27 1,25 ξ4 1,4 1,27 1,23 1,2 1,15 1,12 1,08

Om pålfundamentet har tillräcklig styvhet för att överföra laster från svaga till starka pålar får en reduktion genom division med 1,1 av 3 och 4 göras, enligt SS-EN 1997-1, avsnitt 7.6.2.3(7). Inga ändringar till Tabell A.10 har gjorts i Vägverkets eller Boverkets föreskrifter. Vid användning av kompletterande tillvägagångssätt ska det karakteristiska värdet motsvara medelvärdet, valt genom en ”försiktig” (”noggrann”) värdering. Notera att Kompletterande tillvägagångssätt först och främst är tänkt att användas när man bestämmer ett karakteristisk värde baserat på erfarenhet eller direkt empiri, utan att någon statistisk analys baserad på variation av parametervärden och antalet undersökningar/prov utförs. Ett exempel på detta är när man väljer parametrar (dämpning och quake) för WEAP-analys. Modellpåleanalogin ska därför anses som primärt alternativ vid dimensionering av pålar baserat på undersökningsresultat eller provbelastning.


Dimensionerande bärförmåga i DA2 (GEO) Den dimensionerande bärförmågan enligt modellpåleanalogin beräknas på följande sätt:

R

k

Rd

RR

d

1 (4.9a)

där R Partialkoefficient för bärförmågan vid spets (index b), mantel (index s), total

bärförmågan (index t) eller för dragen påle (index s,t). Värden anges nedan. Rd Modellfaktor, framgår av tabellerna 4.3-4.5. Den dimensionerande bärförmågan enligt kompletterande tillvägagångssätt beräknas på följande sätt:

R

k

ReRdd

RR

d

11

,

(4.9b)

där Rk Karakteristiskt värde som beräknas enligt ekvation 7.9 i EN 1997-1 för spets

respektive mantel. Rd,e Extra modellfaktor som sätts till 1,4. Partialkoefficienterna för slagna pålar i EN 1997-1, Tabell A.6, kolumn R2 (vilken gäller för DA2) har höjts i Vägverkets föreskrifter, VVFS 2009:19, jämfört med EN 1997-1 med 0,1 till 1,2 för tryckbelastning dvs: b = 1,2 s = 1,2 t = 1,2 För dragbelastning har partialkoefficienten höjts med 0,15 till 1,3 dvs: s,t = 1,3. Partialkoefficienterna för CFA-pålar och grävpålar redovisade i Tabellerna A.7 och A.8, kolumn R2 har höjts med 0,2 till 1,3 för tryckbelastning dvs: b = 1,3 s = 1,3 t = 1,3 För dragbelastning har partialkoefficienten höjts med 0,25 till 1,4 dvs: s,t = 1,4.

Tabell 4.2 Partialkoefficienter för slagna pålar, CFA och grävpålar enligt VVFS 2009:19.

Partialkoefficient Slagna pålar Tabell A.6(S)

CFA och grävpålar Tabell A.7(S) samt A.8(S)

b 1,2 1,3 s 1,2 1,3 t 1,2 1,3 s,t 1,3 1,4

Det något högre värdet för grävpålar och CFA-pålar jämfört med slagna pålar motiveras av större osäkerhet vid tillverkning och installation av insitu-tillverkade pålar. Observera att i Boverkets föreskrifter, BFS 2009:16, gäller att samtliga värden redovisade i tabell 4.2 ska vara 0,1 högre i absoluta tal.


Indelning av påltyper för dimensionering Vid dimensionering av pålar enligt EN 1997-1 delas pålarna in i tre huvudgrupper med avseende på installations- och tillverkningssätt: Slagna pålar (neddrivna pålar), dvs pålar neddrivna genom slagning, vibrering eller

nedtryckning. Grävpålar (eng ”bored piles”), dvs borrade eller grävda pålar CFA-pålar (Continious Flight Auger), dvs pålar där gjutning sker med samtidig borrning

med auger och avlägsnande av jordmaterial. För val av partialkoefficienter enligt tabeller A.6-A.8 i SS-EN 1997-1 bör följande uppdelning av i Sverige vanligt förekommande påltyper i de tre olika huvudgrupperna användas. Slagna (neddrivna) pålar: Förtillverkade slagna, vibrerade eller nedtryckta pålar. Spetsbärande stålkärnepålar som stoppslås Borrade rörpålar som stoppslås, t ex RD-påle. Grävpålar (grävda eller borrade pålar): Mantelburna stålkärnepålar Grävda platsgjutna betongplintar/-pålar Borrade injekterade pålar, t ex TITAN-påle, MAI-påle Slagna injekterade pålar, t ex Soilex-påle, CSG-påle Jetpålar/-pelare CFA-pålar: Pålar borrade med jordskruv (auger) under samtidig gjutning, dvs CFA-pålar Notera att pålar i grupperna Grävpålar och CFA-pålar ovan har samma värde på partialkoefficienten på bärförmågesidan, vilket innebär samma totalsäkerhetsfaktor oavsett påltyp.

Beräkningsmodell och modellosäkerhet I SS-EN 1997-1, avsnitt 2.4.1(6)P anges att vald beräkningsmodell ska vara tillförlitlig eller ge fel på säkra sidan. Vidare anges i avsnitt 2.4.1 (8) att beräkningsresultaten därför får modifieras med en modellfaktor för att säkerställa dimensioneringen. Dessutom anges i avsnitt 2.4.1 (9) att en sådan modellfaktor ska ta hänsyn till osäkerheter orsakade av själva analysmetoden samt kända systematiska fel förknippade med metoden. Enligt avsnitt 7.6.2.3(1)P ska beräkningsmetoder som baseras på resultat från geotekniska undersökningar grundas på provbelastningar och dokumenterad erfarenhet från jord och berg med liknande geotekniska egenskaper och för liknande påltyp. Även om det inte direkt uttalas i SS-EN 1997-1, avsnitt 2.6 så kan modellfaktorer även appliceras på provningsmetoder. Detta framgår av tabell A.11 där modellfaktorer för olika stötvågsbaserade metoder redovisas. I tabellerna 4.3 till 4.5 redovisas modellfaktorer för olika beräkningsmodeller och olika provbelastningsmetoder för friktionspålar, kohesionspålar respektive spetsbärande pålar. Användning av dessa modellfaktorer förutsätter att välbeprövade och väletablerade beräkningsmetoder och utvärderingsmetodik används vid dimensioneringen. Dessa värden är endast rådgivande. Under speciella förutsättningar kan ett val av andra modellfaktorer ibland motiveras. Dessa får beräknas med statistiska metoder eller tas fram genom korrelation mot provbelastningar. Högre modellfaktorer än nedan angivna bör väljas om


beräkningsmodellen eller provningsmetoden bedöms som mer osäker än normalt under de rådande geotekniska förutsättningarna. För dragbelastade friktionspålar där dragbärförmågan baseras på tryckbärförmåga, genom beräkning eller provbelastning, bör en reduktionsfaktor på minst 0,7 användas (om inte en provning eller noggrann analys visar på en annan faktor är tillämplig).

Tabell 4.3 Modellosäkerheter för friktionspålar (GEO).

Beräkningsmodell / provningsmetod Modellfaktorer Rd

Geostatisk metod (baserad på friktionsvinkel) för pålar i friktionsjord 1,6 Dimensionering av pålar baserat på sonderingsresultat med CPT 1,4 Dimensionering av pålar baserat på övriga sonderingsmetoder, t ex HfA, SPT och Tr, med verifiering av jordart genom provtagning.

1,5

Statisk provbelastning 1,0 Dynamisk provbelastning utvärderad endast med CASE-metoden. CAPWAP-analys bör utföras för mantelburna pålar

1,2

Dynamisk provbelastning med signalmatchning med CAPWAP-analys. 0,85 Dragbelastning utvärderad från CAPWAP. Dessutom bör en reduktionsfaktor för dragbelastning på 0,7 användas.

1,3

Pålslagningsformler med eller utan fjädringsmätning Tillåts ej Slagningssimulering (sk WEAP-analys) Tillåts ej

Tabell 4.4 Modellosäkerheter för kohesionspålar (GEO).


Odränerad analys (-metod). Metoden ska alltid användas för lösa leror. 1,1

Dränerad analys (-metod) 1,2 Statisk provbelastning 1,0 Dynamisk provbelastning, CASE-metod Tillåts ej Dynamisk provbelastning med signalmatchning med CAPWAP-analys. Kalibrering mot statisk provbelastning enligt EN 1997-1, avsnitt 7.5.3(1)

1,0

Pålslagningsformler med eller utan fjädringsmätning Tillåts ej Slagningssimulering (sk WEAP-analys) Tillåts ej

Tabell 4.5 Modellosäkerheter för spetsbärande pålar (GEO).


Statisk provbelastning 1,0 Dynamisk provbelastning utvärderad med CASE-metoden 1,0 Dynamisk provbelastning utvärderad med CASE-metoden Spetsbärande pålar på berg/morän där sjunkningen per slag 2 mm, samt spetsfjädringen D/60

0,85

Dynamisk provbelastning med signalmatchning med CAPWAP-analys 0,85 Slagningssimulering (WEAP-analys) 1,3 Pålslagningsformler med fjädringsmätning Tillåts ej


4.2.2 Dimensionering genom hävdvunna åtgärder

Slagna standard betongpålar Spetsbärande pålar typ SP1, SP2 och SP3 som stoppslås enligt praxis till 10 mm/10 slag med en viss fallhöjd får hänföras till hävdvunna metoder. Maximal dimensionerande geoteknisk bärförmåga väljs i SK1 enligt Pålkommissionens rapport 94 [6], tabellerna 4.7 och 4.10. Bärförmågan får ökas med en uppräkningsfaktor på 1,1, vilken tar hänsyn till den högre dimensionerande lasteffekt som erhålls enligt Eurocode jämfört med BKR [1]. Det finns i dag inga tabeller med angivna fallhöjder för dagens moderna accelererande hejare. En sådan tabell bör tas fram alternativt används en omräkningsfaktor för dagens tabeller baserade på frifallshejare. Vid eventuell stoppslagning mot berg utförs inmejsling i berg enligt standardutförande, dvs 300 slag med låg fallhöjd (< 20 cm) som sedan avslutas med tre serier (taljor) om 10 slag med 80% av fallhöjden enligt moränstopp. Sjunkningen per serie ska vara mindre än 3 mm. Detta är en hävdvunnen åtgärd för stoppslagning på berg.

Spetsburna grävpålar på berg Dimensionering av spetsbärande grävpålar på berg som finns beskrivet i Pålkommissionens rapport 58, Grävpåleanvisningar [7], kan hänföras till hävdvunna åtgärder. Här anges tillåtna grundtryck på berg, för tre pålningsklasser. Varje klass anger max pållast och spetspåkänning samt krav på kontroller, geotekniska undersökningar och inspektioner, se tabell 4.6 nedan. Grävpåleanvisningarna avser pålar med en diameter större än 0,6 m. För pålklass A och eventuellt B tillkommer även kärnborrning genom färdig påle för kontroll av betongkvalitet samt anslutningen mellan påle och berg. Pålklass C får hänföras till hävdvunna metoder med hänsyn till det relativt låga spetstrycket samt att provtryckningar av bergets hållfasthet inte lär behövas. Anvisningarna i PKR 58 [7] gäller endast för pålar längre än 3 meter. Denna hävdvunna åtgärd hänvisas till i Bro 94 [15]. En liknande hävdvunnen åtgärd presenteras i Bro 2002 [16]. Här ges också tre stycken dimensionerande grundtrycksvärden beroende på bergtyp enligt ATB VÄG. Om en noggrann undersökning utförs (besiktning, bergkärnor, samt vattenförlustmätning får ett maximalt grundtryck på 10 MPa användas för bergtyp 1 (kristallina hårda bergarter). Utförs endast enklare undersökningar får ett maximalt grundtryck på 3,9 MPa utnyttjas för bergtyp 1. I TK Geo [17] redovisas just denna hävdvunna åtgärd.

Tabell 4.6 Pålningsklasser för grävpålar enligt Pålkommissionens rapport 58.

Pålklass Max pållast Max spetspåkänning

Krav på geoteknisk undersökning

A Endast kristallint berg

> 15 MN > 8 MPa 25% jb-sondering, max avstånd 10 m, bergkärnor med bergkvalitet och bergart

B 7,5-15 MN 5-8 MPa 10% jb-sondering max avstånd 15 m, ev tas bergkärnor.

C <7,5 MN < 5MPa 10% jb-sondering max avstånd 20 m


4.2.3 Dimensionering genom provbelastning

Dynamisk provbelastning Vid bestämning av karakteristiskt värde från dynamiska provbelastningar enligt EN 1997-1 är medelbärförmågan dimensionerande alternativt den minsta uppmätta enskilda bärförmågevärdet. Det minsta av följande värde ska således användas som karaktäriskt värde:

5mean

ck

RR (4.10)

6

min

R

Rck (4.11)

Korrelationskoefficienten fås från tabell A.11 i EN 1997-1, se tabell 4.7 nedan. Denna har reviderats i de svenska föreskrifterna med avseende på: Minsta antal mätta pålar är tre (för kolumn ≥2 gäller för 3). En förutsättning är att största

avståndet mellan pålar inom ett kontrollobjekt är 25 m (I annat fall ska minst 4 st mätas) En kolumn för fyra stycken mätta pålar samt en för 40 st har införts. Modellfaktorer har reviderats. Pålslagningsformler tillåts inte som metod för bestämning av stoppslagningskriterier. Utförs signalmatchning av stötvågskurvorna får multipliceras med en modellfaktor Rd = 0,85. Om dessutom byggnadsverket kan överföra laster från svaga pålar till starka får enligt VVFS 2009:19 korrelationskoefficienten divideras med en faktor 1,1 ( dock lägst 1,0). Detta gäller dock inte enligt BFS 2009:16 vid dynamisk provbelastning. Dimensionerande värde beräknas sedan enligt ekvation 4.9a. Modellosäkerhet (modellfaktorer) för olika provlastningsförfarande och pålfunktion redovisas i tabell 4.3-4.5. Notera att för dynamisk provbelastning enligt tabell A.11 (S) skall multipliceras med Rd redan vid bestämning av karakteristiskt värde, vilket medför att Rd inte skall användas en gång till i ekvation 4.9a eller 4.9b.

Tabell 4.7 Tabell A.11(S) enligt VVFS 2009:19 samt BFS 2009:16.

Tabell A.11 Korrelationskoefficienter ξ för bestämning av karakteristiska värden från dynamiska provbelastningar (n - antalet provade pålar) ξ för n = 3 4 5 10 15 20 40 samtliga ξ5 1,60 1,55 1,50 1,45 1,42 1,40 1,35 1.30 ξ6 1,50 1,45 1,35 1,30 1,25 1,25 1,25 1,25

Dragbelastade pålar För dragbelastade mantelburna pålar i friktionsjord får dragbärförmågan bestämmas genom CAPWAP-analys. En reduktionsfaktor ska användas som tar hänsyn till att provbelastningen utförts under tryck. Bestämning av dragbärförmågan för huvudsakligen spetsburna pålar enligt CAPWAP-analys bör inte utföras eftersom precisionen mellan mantel- och spetsbärförmåga är relativt dålig. Upptryckning/uppdragning av en pålgrupp tillhör gränstillståndet UPL och ska i förekommande fall kontrolleras.

Statisk provbelastning Motsvarande som för dynamiska provbelastningar gäller även för statiska provbelastningar dvs:


1mean

ck

RR (4.12)

2

min

R

Rck (4.13)

Om byggnadsverket kan överföra laster från svaga pålar till starka får divideras med en faktor 1,1 ( dock lägst 1,0). Korrelationskoefficienten fås från tabell A.9 i SS-EN 1997-1 (se tabell 4.8). Inga förändringar har gjorts i de svenska nationella bilagorna. För en mätt påle gäller att största avståndet mellan pålar inom ett kontrollobjekt är 25 m (i annat fall ska minst 2 st pålar mätas). Dimensionerande värde beräknas sedan enligt ekvation 4.9a. Brottkriterier för bestämning av bärförmågan ska baseras på pålspetsens sättning, vilket innebär att hänsyn ska tas pålelementets elastiska hoptryckning. Vid svårigheter att utvärdera bärförmågan på grund av deformationshårdnande beteende bör den utvärderas vid en rörelse som motsvarar maximalt 10% av spetsdiametern. För pålar med stor diameter (t ex grävpålar eller grova stålrörspålar) kan ett sådant brottkriterium innebära oacceptabla sättningar med risk för brott i ovanförliggande konstruktion. I dessa fall ska dimensionering även utföras i bruksgränstillstånd alternativ används ett brottkriterium som är bättre anpassat till ovanförliggande konstruktion. Att utvärdera kryplasten när man har utfört stegvis pålastning kan i många fall vara ett bra alternativ/komplement till utvärdering av brottlasten. I Pålkommissionens rapport 59 beskrivs bl a hur kryplasten utvärderas.

Tabell 4.8 Tabell A.9(S) enligt VVFS 2009:19 samt BFS 2009:16.

Tabell A.9 Korrelationskoefficienter ξ för bestämning av karakteristiska värden från statiska provbelastningar (n - antalet provade pålar)

ξ för n = 1 2 3 4 5 ξ1 1,40 1,30 1,20 1,10 1,00 ξ2 1,40 1,20 1,05 1,00 1,00

4.2.4 Dimensionering genom observationsmetoden I SS-EN 1997-1, avsnitt 2.7 beskrivs de krav som ska uppfyllas för att dimensionering enligt observationsmetoden får tillämpas. För pålgrundläggning bör därmed minst följande moment ingå för att kunna klassificeras som observationsmetoden: Att ett mätprogram/kontrollprogram upprättas där bl a utförande, krav och förutsättningar

för provpålningen och produktionskontrollen beskrivs. Att en löpande produktionskontroll under byggskedet utförs med en återkoppling och

eventuell revidering med hänsyn till observationer och mätresultat.

4.3 Dimensionering i brottgränstillstånd (STR)

4.3.1 Dimensioneringssätt Enligt avsnitt 2.4.7.3.4 i EN 1997-1 ska en dimensionering i brottgränstillstånd göras med användning av ett av tre dimensioneringssätt. Vid dimensionering av pålgrundläggning gäller enligt SS-EN 1997-1 (samt BFS 2009:16 respektive VVFS 2009:19) att dimensioneringssätt 3 (DA3) ska användas för en påles konstruktiva bärförmåga (gränstillståndet STR). Dimensionering genom beräkning av konstruktiv bärförmåga (STR) i brottgränstillstånd omfattar bl a följande: Påle utsatt för axiell belastning, tryck och drag Påle utsatt för transversallast och böjande moment


Påle utsatt för dynamisk last eller utmattningslast Dimensioneringen omfattar även påldetaljer såsom skarvar och spets.

4.3.2 Beräkning av dimensionerande värde för geoteknisk parameter (STR)

Vid dimensionering av konstruktiv bärförmåga i DA3 ska nedanstående samband (ekv. 4.14 och ekv 4.15) användas för beräkning av dimensionerande värde för aktuell geokonstruktionen. Ytterligare information finns i TD Grunder [9] När ett lågt värde är ogynnsamt får den geotekniska parameterns dimensionerande värde (för aktuell geokonstruktion), Xd, sättas till:

XXM

d 1

(4.14)

Hänsyn tagen till osäkerheter förknippade med jordens egenskaper samt aktuell geokonstruktionen. Enligt SS-EN 1997-1 definierad som karakteristiskt värde.

Dimensionerande värde. där:

M Fast partialkoefficient, värdet erhålls från VVFS 2009:19 eller BFS 2009:16

Omräkningsfaktor som tar hänsyn till osäkerheter relaterade till jordens egenskaper och aktuell geokonstruktion.

X Värderat medelvärde baserat på härledda värden

Medelvärdet X bör beräknas eller uppskattas som medelvärdet av härledda värden. Eventuella värden och undersökningar som inte är representativa för sökt egenskap ska tas bort innan uppskattning eller beräkning. Undersökningsmetoder som med större säkerhet kan användas för att bestämma sökt egenskap kan ges större tyngd. Notera att i TK Geo, version juli 2009, redovisas ett annat sätt att beräkna dimensionerande

värde, där uttrycket nvxe används. Detta uttryck ingår numera i -faktorn, se avsnitt 4.3.6. När ett högt värde är ogynnsamt, t ex vid negativ mantelfriktion, får den geotekniska parameterns dimensionerande värde (för aktuell geokonstruktion), Xd, sättas till:

XX Md

1 (4.15)

4.3.3 Omräkningsfaktor,

Omräkningsfaktorn bör beakta följande delfaktorer: Egenskapens naturliga variation (definierad i form av variationskoefficienten V), 1 Antal oberoende undersökningspunkter, 2 Osäkerhet relaterad till bestämning av jordens egenskaper, 3 Geokonstruktionens närhet till undersökningspunkt, 4


Omfattning av den del av marken som bestämmer beteendet hos geokonstruktion i det betraktade gränstillståndet, 5

Geokonstruktionens förmåga att överföra laster från veka till fasta delar i marken, 6 Typ av brottmekanism (sprött eller segt), 7 Parameterns vikt i förhållande till övriga parametrar. 8 Omräkningsfaktorn, , får beräknas/bedömas genom att ovanstående osäkerheter direkt värderas in i faktorn . Alternativt får omräkningsfaktorn beräknas som produkten av flera delfaktorer:

n ...21 (4.16)

4.3.4 Modellfaktor SS EN 1997-1 anger att varje beräkningsmodell ska antingen vara tillförlitlig eller ge fel på säkra sidan. För att säkerställa att dimensioneringen blir tillförlitlighet eller på säkra sidan kan beräkningsmodellens resultat behöva modifieras.. Modifieringen kan t ex göras genom att använda en modellfaktor, Rd. Denna kan appliceras på en eller flera materialegenskaper, på en delberäkning/delresultat eller genom modifiering av slutresultat (t.ex. bärförmågan).

4.3.5 Beräkningsmodell för böjknäckning Användning av nedanstående delfaktorer baseras på att en beräkningsmodell enligt 2:a ordningens teori används (se Pålkommissionens rapport 81) för böjknäckning och materialstukning för axiellt belastade pålar. I beräkningsmodellen för böjknäckning/stukning av pålar enligt Pålkommissionen ingår en konservativt vald empirisk korrelation mellan odränerad skjuvhållfasthet och jordens bäddmodul. Vid användning av denna beräkningsmodell kan modellfaktorn Rd därför sättas till 1,0. Avsnitt 7.8(5) i SS-EN 1997-1 bör inte tillämpas om Pålkommissionens beräkningsmodell används. Pålar bör alltid kontrolleras för böjknäckning och/eller stukning enligt andra ordningens teori. Detta motsvarar också den praxis vi använder i Sverige

4.3.6 Delfaktorer för böjknäckning Nedan ges riktlinjer för val av värde på delfaktorer vid konstruktiv dimensionering med hänsyn till böjknäckning/materialstukning av pålar i normalkonsoliderad eller svagt överkonsoliderad lera. För konstruktiv dimensionering med avseende på t.ex. böjknäckning/stukning i friktionsjord, kraftigt överkonsoliderad lera eller för pålar utsatta för transversallast (böjmoment) kan andra värden än nedanstående vara mer relevanta. Delfaktorer 1-5 som beror av den geotekniska undersökningen I figuren 4.2 nedan ges förslag på produkten av delfaktorer 1 och 2, vilket behandlar jordens naturliga spridning och antalet oberoende undersökningspunkter. Variationskoefficienten antas vara ”känd”, vilket menas att man har en förkunskap av vad som är normal spridning på den aktuella platsen. Produkten 12 har enligt figuren beräknats enligt:


nVxe 21 (4.16) där n antalet oberoende undersökningar Vx variationskoefficienten för aktuell egenskap. Detta uttryck motsvarar en standardavvikelse och log-normalfördelning.

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

1 3 5 7 9 11 13 15

antal oberoende försök, n

V=10%

V=15%

V=20%

Figur 4.2. Produkten 12 som funktion av variationskoefficient och antalet oberoende undersökningspunkter.

Vid bestämning av bäddmodulen indirekt via jordens odränerade skjuvhållfasthet med empirisk korrelation enligt Pålkommissionens rapport 81, genom vingförsök, konförsök, enaxlig tryckhållfasthet, triaxialförsök eller CPT kan 3 i normala leror sättas till 1,0. Samma värde kan användas om jordens bäddmodul utvärderas genom pressometerförsök (notera att pressometermodulen inte är detsamma som bäddmodulen). Delfaktorn 4 tar hänsyn till inverkan av avståndet till närmaste undersökningspunkt och beror av hur homogena förhållandena är på den aktuella platsen med avseende på medelvärdet längs knäcklängden. Om avståndet till närmaste undersökningspunkt är större än cirka dubbla knäcklängden bör ett värde < 1,0 övervägas. Notera att denna delfaktor även beror på hur välkända förhållande är inom pålningsområdet (dvs, av produkten 12), Det betyder att om omfattningen på den geotekniska undersökningen inom pålningsområdet är omfattande och variationskoefficienten kan bestämmas med tillräcklig noggrannhet kan 4 sättas till 1,0. Delfaktorn 5 tar hänsyn till hur stor jordvolym som är involverad vid brott. Vid beräkning av böjknäckning i lera bestäms normalt en medelskjuvhållfasthet längs pålens knäcklängd. I lös lera brukar den teoretiska knäcklängden för slanka stål- och betongpålar (D<0,3 m) vanligtvis ligga mellan ca 3-6 m. Om utvärdering av jordens odränerade skjuvhållfasthet i djupled har gjorts varje meter eller tätare sätts 5 förslagsvis till 1,0. Vid glesare bestämning i vertikalled bör en lägre faktor övervägas.


Om den geotekniska undersökningen är av god kvalité och av tillräcklig omfattning, så att delfaktorerna 3, 4 och 5 kan sättas till 1,0, så är inverkan av den geotekniska undersökningen endast beroende av produkten 12. Delfaktorer 6 och 7 som beror av geokonstruktionen För påle som ingår i en pålgrupp med styvt fundament eller pålar där stora delar av lasten (>50%) kan överföras till närliggande pålar via överliggande konstruktion vid eventuell defekt påle eller pålbrott kan 6 sättas till 1,1. För pålar där endast en mindre del av lasten kan överföras till andra pålar kan 6 sättas till 1,05. För pålar som enskilt ska bära all tilldelad last sätts 6 till 1,0. Böjknäckning av pålar i jord kan betraktas som ett segt brott om beräkningen baseras på en långtidsmodul, eftersom förloppet normalt är relativt långsamt. Delfaktorn 7 kan därför sättas till 1,0. Tunnväggiga rörpålar av stål som inte fylls med cementbruk kan ha en förhöjd risk för ett sprödare och snabbare brottförlopp varför 7 < 1,0 bör övervägas. Om dessa däremot fylls med cementbruk kan 7 sättas till 1,0. För pålar som står delvis i fritt vatten där knäckningsförloppet kan förväntas ske snabbt bör ett värde < 1,0 användas. Notera att för konstruktioner där spröda brott hos pålgrundläggningen kan leda till omedelbar kollaps av ovanförliggande konstruktion normalt hänförs till SK3, dvs en högre partialkoefficient påförs på lastsidan.

Delfaktor 8 Med hänsyn till alla ingående osäkerheter väger jordmaterialets egenskaper normalt tyngre i dimensioneringen än pålmaterialets egenskaper varför 8 bör sättas till 1,0.

För träpålar, där oftast en högre säkerhetsmarginal läggs på pålmaterialet kan en delfaktor > 1,0 eventuellt övervägas. Slutlig sammanvägning av delfaktorer Efter att hänsyn tagits till ovanstående delfaktorer och en sammanvägning gjorts bör en slutlig värdering av omräkningsfaktorn göras. Om blir större än 1,0 bör en värdering av konsekvenserna av ett sådant högt värde göras innan det används för dimensionering. Även vid ett värde mindre än ca 0,7 bör en bedömning göras om värdet kan höjas med hänsyn till att flera delfaktorer kan vara interkorrelerade. En sådan bedömning kan exempelvis baseras på beta-metoden.

4.3.7 Val av partialkoefficienter Vid beräkning av konstruktiv bärförmåga (STR) i DA3 hos pålar ska partialkoefficienter på jordparametrarna enligt tabell 4.9 användas. Om bäddmodulen utvärderas via pressometer-försök bör samma modul som för odränerad skjuvhållfasthet användas, dvs M = 1,5. Geokonstruktionens dimensionerande värde beräknas enligt ekvation 4.14 eller 4.15 ovan.

Tabell 4.9 Partialkoefficienter (M) för materialparametrar i DA3 enligt VVFS 2009:19 samt BFS 2009:16.

Jordparameter Symbol Värde Friktionsvinkel (tan ’) ’ 1,3 Effektiv kohesion c’ 1,3 Odränerad skjuvhållfasthet cu 1,5

Tunghet 1,0


4.4 Dimensionering i bruksgränstillstånd (GEO, STR)

4.4.1 Dimensioneringskrav Bruksgränstillstånd beräknas genom att Ed ≤ Cd och ingående partialkoefficienter sätts till 1,0. Ed är den dimensionerande lasteffekten och Cd är gränsvärdet på lasteffekten vid dimensionering. Gränsvärden för maximala sättningar och deformationer bör bestämmas i samråd med byggherren eller dess ombud.

4.4.2 Dimensionering genom beräkning I Pålkommissionens rapporter nr 100, Kohesionspålar [4] och nr 103, Slagna friktionspålar [5] redovisas lämpliga metoder för beräkning av sättning hos pålgrupper i lera respektive friktionsjord. När det gäller gränstillståndet STR ska spänningar i stål och trä, enligt svensk praxis (se PKR 96:1) begränsas till elastiska förhållanden och kantpåkänning hos betongpålar ska begränsas till 0,6fcck. Detta krav gäller även i SS-EN 1992-1. Dessutom gäller att hänsyn ska tas till icke linjär krypning när tryckspänningen för långtidslast överstiger 0,45fcck (se avsnitt 3.1.4 i SS-EN 1992-1).

4.4.3 Dimensionering genom hävdvunna åtgärder Någon utpräglad hävdvunnen åtgärd har inte identifierats för bestämning av sättningen hos pålar. Sättningsberäkningar brukar dock inte utföras för stoppslagna pålar med spetsen på berg eller bottenmorän. Sättningen är minst lika med axialkompressionen av pålen. Spetsrörelsen för en enskild påle stoppslagen på berg/morän kan med god säkerhet antas bli mindre än 5 mm, vilket brukar kunna accepteras för de flesta byggnadsverk.

4.4.4 Dimensionering genom modellförsök och provbelastning Sättning hos enskilda pålar i friktionsjord kan oftast med god noggrannhet utvärderas från statiska provbelastningar eller från CAPWAP-analyser baserade på dynamiska provbelastningar. Detta gäller speciellt upp till den dimensionerande bärförmågan där inverkan av krypning kan förväntas vara mycket liten. För att bestämma sättningen hos en pålgrupp kan superponering med hjälp av samverkansfaktorer enligt t ex Randolph & Fleming [3] användas. För pålar i kohesionsjord däremot kan långtidssättningar hos pålgrupper orsakade av konsolidering inte utvärderas från provbelastningar av enskilda pålar varför beräkningsmetoder istället måste användas.

4.4.5 Dimensionering genom observationsmetoden Se motsvarande avsnitt under brottgränsstillstånd.

5 Materialkrav I inledningen till rapporten redovisas en lista på de viktigaste normer och standarder som styr materialkraven för pålar.


6 Utförande I SS-EN 1997-1 hänvisas till fyra stycken utförandestandarder för pålningens utförande: Mikropålar, SS-EN 14199. Grävpålar, SS-EN 1536. Massundanträngande pålar, SS-EN 12699. Stålspontväggar, SS-EN 12063. I tabell 6.1 redovisas för vilka påltyper som dessa utförandestandarder kan vara aktuella. I utförandestandarden Massundanträngande Pålar anges bland annat följande dimensioneringsrelaterade krav: Krav ställs på toleranser i plan men även på maximal lutningsändring. För slagna

förtillverkade pålar gäller 10 cm i plan respektive 4 cm/m i lutning. Krav ställs även på att beräknad spänning i pålen under nedrivning inte får överstiga 0,8

gånger betongens tryckhållfasthet respektive 0,9 gånger stålets hållfasthet. Om stötvågsmätning utförs under neddrivning får dessa värden ökas med 10 % respektive 20 %.

För insitu-gjutna pålar anges ett minsta täckskikt för armering när betongen är i direkt kontakt med jord respektive omges av foderrör (temporärt eller permanent). Minsta täckskikt är 50 mm respektive 40 mm.

I utförandestandarden Grävpålar anges bland annat följande dimensioneringsrelaterade krav: Krav ställs på toleranser i plan och på maximal lutningsändring. Minsta tolerans i plan är

10 cm för grävpålar upp till 1,0 m i diameter. För större pålar ökar toleranserna Max lutningsändring är 2 cm/m för vertikala grävpålar och 4 cm/m för lutande grävpålar. En minsta armeringsmängd i pålarna anges och varierar mellan 0,25 % och 0,5 %

beroende på pålens tvärsnittsarea. Ett minsta täckskikt anges för armering (temporärt eller permanent) på 40 mm för pålar

med foderrör och för pålar utan foderrör gäller 60 mm eller 50 mm beroende på om diametern är större respektive mindre än 0,6 m.

I utförandestandarden Mikropålar anges bland annat följande dimensioneringsrelaterade krav: Riktlinjer för toleranser i plan för mikropålar anges till 5 cm. Minsta krökningsradie är

200 m. Största vinkeländring i skarv är 1/150 radianer. Även avvikelser från pålens teoretiska centrumlinje anges.

Samma krav som för massundanträngande pålar ställs på beräknad spänning i pålen under nedrivning, se ovan.

Förslag på korrossionshastigheter i jord anges för olika förhållanden Betongbruket ska ha en lägsta enaxlig tryckhållfast på 25 MPa efter 28 dygn. Notera att även CFA-pålar och sekantpåleväggar omfattas av utförandestandarden Grävpålar. I Tabell 6.1 redovisas för vilka påltyper som utförandestandarderna ska användas.


Tabell 6.1 Aktuell utförandestandard för respektive påltyp.

Påltyp Utförandestandard

Standard betongpålar -Massundanträngande pålar -Förtillverkade betongpålar (tillverkningsstandard)

Slagna stålrörspålar Ø < 150 mm - Mikropålar Slagna stålrörspålar Ø > 150 mm - Massundanträngande pålar

Borrade stålrörspålar Ø < 300 mm - Mikropålar

Borrade stålrörspålar Ø > 300 mm - Grävpålar

Stålkärnepålar Ø < 300 mm - Mikropålar

Träpålar - Massundanträngande pålar

Grävpålar, CFA-pålar, Sekantpåleväggar

- Grävpålar

7 Uppföljning och kontroll Enligt SS-EN 1997-1, avsnitt 7.6.2.7 (2) bör efterslagning utföras i siltiga jordar. Syftet är att undersöka om neddrivningsmotståndet har reducerats på grund av lokala portrycksförändringar, vilket kan indikera att sk ”falskt stopp” föreligger. Efterslagning för utvärdering/kontroll av stoppkriterium bör utföras tidigast 12 timmar efter avslutad slagning. Dessutom bör efterslagning alternativt kontrollslagning utföras på pålar som befaras ha rört sig på grund av slagning av näraliggande pålar. Notera att i SS-EN 1997-1 används inte begreppet kontrollslagning. Med kontrollslagning menas en enkel kontroll av närliggande pålars stoppsjunkning i direkt anslutning till pågående pålslagning och utan någon förflyttning av pålkranen. Kontrollslagning bör utföras rutinmässigt av kranbesättningen vid slagning av spetsbärande pålar för beslut om eventuell efterslagning. I utförandestandarderna Grävpålar, SS-EN 1536 och Massundanträngande pålar, SS-EN 12699 ges en mer utförlig beskrivning avseende övervakning, uppföljning och provning vid installation och tillverkning av pålar.

8 Dokumentation Projekterings och dimensioneringsarbetet ska dokumenteras i ett projekterings-PM. Förslag på vad ett projekterings-PM bör innehålla redovisas i TD Dokumenthantering [10]. I SS-EN 1997-1, avsnitt 7.9, ställs krav på att en plan över pålinstallationen ska upprättas och förslag på vad en sådan ska innehålla ges. Dessutom ställs krav på att pålprotokoll ska föras över installationen. Vid användning av observationsmetoden ska ett kontrollprogram/mätprogram upprättas där bland annat acceptabla gränser för beteende ska anges, se avsnitt 2.7 i SS-EN 1997-1. Enligt avsnitt 7.5.4 i SS-EN 1997-1 ska en separat rapport upprättas för alla utförda provbelastningar. Krav ges även på vad en sådan rapport ska omfatta. Jämför med TD Dokumenthantering [10].


Enligt EN 1997-1 bör pålprotokoll sparas i minst 5 år och att relationshandlingar bör upprättas och förvaras tillsammans med bygghandlingarna. Enligt svensk praxis bör de sparas i minst 10 år för att skapa samstämmighet med svenska arkiveringsprinciper. Pålprotokoll bör likställas med provbelastningsrapport och relationshandlingar. För övriga dokument hän visas till TD Dokumenthantering [10]

9 Referenser [1] Boverket (2004), Boverkets konstruktionsregler, BKR 2004. [2] Boverket (2008), Boverkets författningssamling, BFS 2009:16. Föreskrifter om

ändring. [3] Fleming W.G.K., Weltman M.E., Randolph M.F. and Elson W.K. (1992), “Piling

Engineering”, John Wiley & sons. [4] Pålkommissionen (2004), ”Kohesionspålar”, Pålkommissionens rapport 100 [5] Pålkommissionen (2008), ”Slagna Friktionspålar”, Pålkommissionens rapport 103 [6] Pålkommissionen (2004), ”Standardpålar av betong – lastkapacitet och geoteknisk

bärförmåga”, Pålkommissionens rapport 94 [7] Pålkommissionen (1979); ”Grävpåleanvisningar”, Pålkommissionens rapport 58 [8] Pålkommissionen (1979), ”Anvisningar för provpålning med efterföljande

provbelastning”, Pålkommissionens rapport 59 [9] IEG (2008), ”Tillämpningsdokument Grunder”, IEG rapport 2:2008 [10] IEG (2008), ”Tillämpningsdokument Dokumenthantering”, IEG Rapport 4:2008 [11] IEG (2008), ”EN 1997-1 kapitel 7, Pålar, fas 2”, IEG rapport 6:2007 [12] Svensk Byggtjänst (1993), ”Pålgrundläggning”, ISBN 91-7332-663-1 [13] Pålkommissionen (1993), ”Datasimuleing av pålslagning”, Pålkommissionens

rapport 92. [14] Vägverket (2009), Vägverkets författningssamling, VVFS 2009:19. Föreskrifter om

ändring. [15] Vägverket (1994), Bro 94, Vägverket Publ 1994:3. [16] Vägverket (2002), Bro 2002, Vägverket Publ 2002:47. [17] TK Geo (2009); Banverket BVS 1585.001 resp Vägverket Publ 2009:46 [18] Boverket (2008). Boverkets författningssamling, BFS 2008:43. Föreskrifter och

allmänna råd om tillämpning av europeiska konstruktionsstandarder (eurokoder) [19] Vägverket (2004). Vägverkets författningssamling, VVFS 2004:43. Föreskrifter om

tillämpningen av europeiska beräkningsstandarder..


Förord till bilagorna Beräkningsexemplen i Bilaga A, B, C och D ger förslag till hur tillämpningsdokumentet kan tillämpas för dimensionering av: Bilaga A – Mantelburen påle i lös kohesionsjord – geoteknisk bärförmåga Bilaga B – Mantelburren påle i fast kohesionsjord – geoteknisk bärförmåga Bilaga C – Mantelburen påle i friktionsjord - geoteknisk bärförmåga Bilaga D – Spetburen påle – stoppslagningskriterier Exemplen ska inte förväxlas med de konsekvensberäkningar som finns redovisade i IEG:s rapport 6:2007 för pålar [11]. Geotekniska förutsättningar är baserade på MUR (Markteknisk undersökningsrapport) från verkliga projekt. Inom ramen för IEG:s arbete har tre stycken exempel på MUR tagits fram (lös kohesionsjord, fast kohesionsjord samt friktionsjord). Syftet har varit att realistiska geotekniska förhållanden ska ligga till grund för de beräkningsexempel som tas fram inom IEG. Genom att utgå från MUR från verkliga projekt, så ställs man även inför samma frågeställningar som kommer att uppstå när dimensionering ska utföras enligt Eurokod. Vissa mindre förändringar och antaganden gentemot underlaget har gjorts i dimensioneringsexemplen för att de ska bli mer realistiska. Utdrag ur tre marktekniska undersökningsrapporter finns för nedladdning på IEG:s plattform, www.ieg.nu (logga in som medlem). Samma geotekniska förutsättningar har använts vid framtagande av beräkningsexempel för slänter och bankar, pålar, stödkonstruktioner och plattor, vilket gör det möjligt att jämföra skillnaderna mellan de olika konstruktionerna. Syftet med dimensioneringsexemplen är i första hand att visa hur partialkoefficienter, korrelationskoefficienter och modellfaktorer ska användas vid dimensionering. Syftet är inte att förorda vissa beräkningsmodeller, provningsmetoder eller något specifikt dimensioneringsförfarande. Observera att beräkningsexemplen är gjorda med de för tidpunkten aktuella standarder och författningar. I samband med utförda revideringar av detta tillämpningsdokument har beräkningsexemplen ej uppdaterats.


Bilaga A Dimensioneringsexempel för mantel-bärande påle i lös kohesionsjord (GEO)

A.1 Bakgrund

A.1.1 Allmänt En enplans lagerbyggnad med en fribärande styv betongplatta och övrig bärande konstruktion av trä ska byggas på ett mäktigt lager lös kohesionsjord. För att bära byggnaden har man valt att använda sig av standard betongpålar typ SP2 med en given längd 13 m. Pålarna kommer att knektas ned 3 meter under markytan. Byggnadsverkets grundplatta bedöms inte ha tillräcklig styvhet för att överföra laster från svaga till starka pålar. För denna konstruktion gäller Boverkets författningssamling; BFS 2009:16

A.1.2 Problemställning Hur stor är den geotekniska bärförmågan för en enskild påle i brottgränstillstånd? I detta exempel beräknas inte bruksgränstillstånd (sättningar) eller konstruktiv bärförmåga hos pålen (STR). Påhängslast pga negativ mantelfriktion är inte aktuellt.

A.1.3 Lösning Mantelbärförmågan för pålar i lös lera3 beräknas med totalspänningsanalys (α-metoden) och modellpåleanalogi enligt SS-EN 1997-1 samt Pålkommissionens Rapport 100 (PKR 100) [4]. Effektivspänningsanalys utförs inte här. Den kan dock vara aktuell vid förekomst av fast lera.

A.1.4 Geotekniskt underlag Provunderlaget består av tre provtagningsprofiler. I alla dessa tre har vingsondering gjorts, och dessa tre vingsonderingsprofiler har använts. Rekommenderad undersökningsmetod vid dimensionering enligt PKR 100 [4] är vingsondering med okorrigerad skjuvhållfasthet.

A.2 Beräkningsförutsättningar

A.2.1 Val av säkerhetsklass Väljs enligt BFS 2009:16 till säkerhetsklass 1 (SK1).

A.2.2 Partialkoefficienter Tabell A. 1 Partialkoefficienter

Partialkoefficient Värde Partialkoefficient för säkerhetsklass 1 [A.1]: d = 0.83 Partialkoefficient för modellosäkerhet med totalspännings analys (α – metoden) och skjuvhållfasthet baserad på konförsök eller vingsondering [A.2]:

Rd = 1.10

Partialkoefficient för slagen mantelbärande påle [A.3]: s = 1.30 Dessa koefficienter bestäms enligt: [A.1]: SS-EN 1990, Bilaga NB [A.2]: Tabell 4.4 i detta tillämpningsdokument. [A.3]: BFS 2009:16, EKS 5, Tabell A.6(S).

3 Lös lera < 40kPa enligt SS-EN ISO 1468-2:2004


A.2.3 Val av geoteknisk kategori Väljs enligt SS-EN 1997-1. kapitel 2.1. Eftersom den geotekniska situationen bedöms varken som enkel eller komplicerad väljs Geoteknisk kategori 2 (GK2). För GK2 krävs verifiering av bärförmåga med exempelvis beräkningar och/eller provbelastning samt geotekniskt underlag i form av rutinundersökningar på laboratorium.

A.2.4 Laster Permanent last (egentyngd): Gk = 50 kN Variabel last: Qk = 25 kN Lasterna tillhör Kategori A enligt SS-EN 1990 Tabell A.1.1.

A.2.5 Styrande dokument Dimensioneringen görs enligt: BFS 2009:16. SS-EN 1990. SS-EN 1997-1. Beräkningsmetoden är enligt PKR 100 [4].

A.3 Antaganden Lerans skjuvhållfasthet har i denna dimensionering valts som ett medelvärde över pålens längd. Lasternas varaktighet påverkar det beräknade värdet på lerans skjuvhållfasthet enligt PKR 100 [4], på säkra sidan antas här att alla laster är långtidslaster. Den egentyngd som givits som indata antas vara övre karakteristiskt värde.

A.4 Indata

A.4.1 Indata från laboratorieundersökningar Redovisning av okorrigerad skjuvhållfasthet görs i diagram under kapitel A.5.1.

A.4.2 Geometriska indata Pålars topp- och bottennivå: ztopp = +19.0 m zspets = +6.0 m Markytans nivå för de tre borrplanspunkterna 103, 106 och 108: zmy 103 = +22.0 m zmy 106 = +22.0 m zmy 108 = +22.0 m Sidlängd för kvadratisk betongpåle av typ SP2 eller SP3: spåle = 270 mm En påles omkrets:

mmmS påle 10,127044

A.4.3 Övriga indata Pålastningstid, tidsrymd mellan pålens installation och pålastning: t = 5 månader


A.5 Parametervärden

A.5.1 Skjuvhållfasthet Medelvärdet över pålens längd beräknas här genom numerisk integrering längs pålens längd. Detta har fördelarna att provpunkterna inte behöver vara likformigt fördelade över pålens längd. Mellan provdjupen antas lämplig funktion: zczf iuip ,, (A.1)

där

ipz skjuvhållfasthetsvärdets nivå i borrplanshål.

cui skjuvhållfasthetsvärdet som tillhör zpi. z plushöjdsnivå. Ett medelvärde fås av den del av punkterna som innefattas av pålens sträckning, här kallas dessa punkter för punkt j till k.

dzzczfL

c kjukjpkj

mu ,,1

......

, (A.2)

Nedan visas de tre punkternas uppmätta skjuvhållfastheter och det beräknade medelvärdet längs pålens längd. Det tre medelvärdena för skjuvhållfastheterna är: cu,m 103 = 19.0 kPa cu,m 106 = 17.1 kPa cu,m 108 = 18.8 kPa

Figur A. 1 Skjuvhållfasthet

0 5 10 15 20 25 30 35 405

7

9

11

13

15

17

19

21

23

25

Skjuvhållf. (kPa)

Niv

å (m

)

cu medel

0 5 10 15 20 25 30 35 405

7

9

11

13

15

17

19

21

23

25

Skjuvhållf. (kPa)

Niv

å (m

)

0 5 10 15 20 25 30 35 405

7

9

11

13

15

17

19

21

23

25

Skjuvhållf. (kPa)

Niv

å (m

)

Uppmätt cu

Markyta

cu medel Uppmätt cu

cu medel

Uppmätt cu

Markyta Markyta

Punkt 106 Vb Punkt 103 Vb Punkt 108 Vb


A.5.2 Dimensionerande lasteffekt Dimensionerande lasteffekt för bruksgränstillståndet GEO bestäms enligt SS-EN 1990, ekvation 6.10b eller 6.10a.

Lastvärden Egentyngden representeras av det övre karakteristiska värdet och den korrekta beteckningen används, se SS-EN 1990, avsnitt 4.1.1 till 4.1.7: Gk 1,sup = 50 kN Qk,1 = 25 kN Med 0 = 0.7 enligt SS-EN 1990, tabell A1.1 blir ekvation 6.10b dimensionerande, se figur 4.1 i detta tillämpningsdokument.

Koefficienter Partialkoefficienterna för laster är sammansatta koefficienter av två ingående parametrar av vilken en är beroende av säkerhetsklassen och den andra återfinns i SS-EN 1990 Bilaga NA (här redovisas beräkning för SK2). För permanent huvudlast:

23,191,035,135,1 1,1, GdG

För variabel huvudlast: 37,191,05,15,1 1,1, QdQ

Dimensionerande värde för lasteffekt För SK2 beräknas dimensionerande lasteffekt som:

Motsvarande ekvation för SK1:

och för SK3:

A.6 Geoteknisk bärförmåga

A.6.1 Totalspänningsanalys, α – metoden

Beräkningsmodell I Sverige är allmänt vedertagen beräkningsmetod enligt PKR100 [4] för mantelbärande påle i kohesionsjord, med spetsbärförmågan försummad (index s står för shaft):

puts LCR (A.3)

där α = är en vidhäftningsfaktor enligt:

TOCRfokorr

kN kNkNQ G E k Q k G SK d 892537.15023.189. 0 1,1,sup,1 1,2

kNkNkN E SK d 812583.05.150 83.035 . 1 89. 0 1

kNkNkN E SK d 982500.15.150 00.135.189. 0 3


vidare: αokorr= Okorrigerad vidhäftningsfaktor som normalt sätts till 1.0 vid full vidhäftning. = Multiplikator m.h.t. pålens diameter, minskar med ökande diameter, är

normalt 0.9 vid en diameter på 0.2-0.35 m. f = Multiplikator m.h.t. pålens form, för konstant tvärsnitt sätts faktorn till 1.0

och vid minskande tvärsnitt (träpåle med spetsen nedåt) kan faktorn sättas till 1.2. Omvänd geometri ger mindre värden än 1.

OCR Multiplikator m.h.t. lerans överkonsolideringsgrad.

Kvoten ’c /’v speglar överkonsolideringsgraden. En hög överkonsolideringsgrad medför att lerans maximala skjuvhållfasthet inte kan utnyttjas fullt ut. Även pålens slankhet påverkar denna multiplikator m.h.t. progressivt brott längs pålen. För normalkonsoliderad eller något överkonsoliderad svensk lera används faktorn 1.0. För kraftigt överkonsoliderad (’c /’v > 2.5) så används faktorn 0.4.

T = Multiplikator m.h.t. tidsrymd mellan installation och pålastning. För påle

med diameter 0.2 - 0.4 m väljs det minsta av (1) och (2), där t är pålastningstid i månader:

T = 1.0 (1) T = A t (2) där A väljs mht pålens material: Trä (med konisk spets nedåt) A=0,5 Betong A= 0,25 Stål A=0,17 t = Multiplikator m.h.t. lastvaraktighetsberoende skjuvhållfasthet. Minut = 1,0 Dygn = 0,9 Månad = 0,8 Långtid = 0,7 cu = Lerans odränerad skjuvhållfasthet. = Pålens omkrets, ska väljas med omsorg, eftersom brottytan inte alltid är

självklar beroende på pålens tvärsnittsgeometri. Lp = Pålens längd.

Beräkning av bärförmåga Multiplikator för tidsrymd:

0.1)1( T 25.1525.0)2( tAT 0.1 T

Vidhäftningsfaktorn blir då: 9.00.10.10.19.00.1 TOCRfokorr

Bärförmåga beräknas för varje ”modellpåle”:

kNmkPamLcR pmutcals 17113191,17,09,0,103,

kNmkPamLcR pmutcals 154131,171,17,09,0,106,


kNmkPamLcR pmutcals 169138,181,17,09,0,108,

t har i detta exempel valts på säkra sidan till 0,7.

Karakteristisk bärförmåga Metod för framtagning av karakteristisk bärförmåga från en beräknad bärförmåga på våra modellpålar beskrivs under SS-EN 1997-1, ekvation 7.8. Korrelationskoefficienter enligt SS-EN 1997-1, tabell A.10:

Tabell A. 2 Tabell A.10 SS-EN 1997-1


ξ för n = 1 2 3 4 5 7 10 ξ3 1,4 1,35 1,33 1,31 1,29 1,27 1,25 ξ4 1,4 1,27 1,23 1,2 1,15 1,12 1,08

Medel- och min.-bärförmågan för manteln (shaft capacity, index s), hos de tre modellpålarna blir:

3

169154171

3108;106;103;

;

kNkNkNRRRR calscalscals

meancals

= 165 kN

106;min; calscals RR = 154 kN

Karakteristisk bärförmåga beräknas enligt SS-EN 1997-1, ekvation 7.8, där en reduktion görs med modellosäkerhetsfaktor enligt tabell 4.4 i detta dokument:

kNkNkNR

kNkNRRR

ks

Rd

cals

Rd

meancals

ks

113114,113min

23.110.1

154,

33.110.1

165min,min

;

4

min;

3

;

;

Ingen reduktion görs av 3 och 4 för styvt fundament enligt SS-EN 1997-1, avsnitt 7.6.2.3(7).

Dimensionerande geoteknisk bärförmåga Den dimensionerande bärförmågan bestäms genom SS-EN1997-1, ekvationerna 7.6 och 7.7 där vi endast beaktar mantelbärförmågan:

A.7 Bruksgränstillstånd Pålarna är relativt korta med hänsyn till deras funktionssätt, mantelbärande i lös lera. Bruksgränstillståndet blir troligtvis dimensionerande och ska kontrolleras. Denna kontroll görs inte i detta exempel.

kN kN R

R s

k s d c 87

30 . 1

113;

:


A.8 Resultat Dimensionerande bärförmåga (oberoende av säkerhetsklass): Rcd = 87 kN Dimensionerande lasteffekt i SK1, SK2 och SK3: Ed SK1 = 81 kN Ed SK2 = 89 kN Ed SK3 = 98 kN För den aktuella lastsituationen klarar pålen endast dimensioneringskraven i SK1.

A.9 Kommentarer Den aktuella totalsäkerhetsfaktorn blir:

Som jämförelse beräknas en lägsta tillåtna totalsäkerhetsfaktor, TFSmin, i respektive säkerhetsklass m.a.p. medelbärförmågan.

Tabell A. 3 Jämförelse av dimensionering i de olika säkerhetsklasserna.

Säkerhetsklass Dimensionerande lasteffekt, Ed

Dimensionerande bärförmåga, Rc;d

TFSmin

1 81 kN 87kN 2,05 2 89 kN 87 kN 2,25 3 98 kN 87 kN 2,48

dd

d c

mean cal s

k k

d EkN

kN

kN

E

R

R

Q G

E TFS

0253.0

87

165

75;

,

1sup,1 min

2. 275

165

1sup,1

,

kN

kN

Q G

R TFS

k k

mean cal s


Bilaga B Dimensioneringsexempel för mantelbärande påle i fast kohesionsjord (GEO)

B.1 Bakgrund

B.1.1 Allmänt Ett brostöd för en temporär vägbro ska grundläggas på nivån +11.7 m. Ursprunglig markyta ligger på nivån 14.7 m. Målet är att grundlägga med oskarvade SP2 pålar i fast lera. Bron ska bäras till 100% av pålar. Grundläggning utförs med styva pålfundament med 3-4 pålar per fundament. Dessa knektas ner till 3 m djup. För denna konstruktion gäller Vägverkets författningssamling; VVFS 2009:19

B.1.2 Problemställning Hur stor är den geotekniska bärförmågan för en enskild påle i brottgränstillstånd? I detta exempel beräknas inte bruksgränstillstånd (sättningar) eller konstruktiv bärförmåga hos pålen (STR). Påhängslast pga negativ mantelfriktion är inte aktuellt.

B.1.3 Lösning Mantelbärförmågan för pålarna beräknas med totalspänningsanalys (α-metoden) och effektivspännings analys (β-metoden) med modellpåleanalogi enligt SS-EN1997-1. För totalspänningsanalysen används metoden angiven i Pålkommissionens Rapport 100 (PKR 100) [4]. Effektivspänningsanalysen görs enligt Flaate & Selnes (1977) i handboken Pålgrundläggning. I det här fallet används även effektivspänningsanalys eftersom den kan ge en lägre bärförmåga i en fast lera. Syftet med dessa beräkningar är att uppskatta storleken på bärförmågan inför provbelastningar. Slutlig dimensionering utförs genom statisk och dynamisk provbelastning.

B.1.4 Geotekniskt underlag Undersökningar har utförts i en provpunkt. Rekommenderad undersökningsmetod vid beräkning av bärförmåga enligt PKR 100 [4] och odränerad analys är vingsondering med okorrigerad skjuvhållfasthet.

B.2 Beräkningsförutsättningar

B.2.1 Val av säkerhetsklass Väljs enligt VVFS 2009:19 till säkerhetsklass 2 (SK2).


B.2.2 Partialkoefficienter Tabell B. 1 Partialkoefficienter

Partialkoefficient Värde Partialkoefficient för säkerhetsklass 2 [B.1]: d = 0.91 Partialkoefficient för modellosäkerhet med totalspännings analys (α – metoden) och skjuvhållfasthet baserad på konförsök eller vingsondering [B.2]:

Rd = 1.10

Partialkoefficient för modellosäkerhet med effektivspännings analys (β – metoden) och skjuvhållfasthet baserad på CPT sondering [B.2]:

Rd = 1.20

Partialkoefficient för modellosäkerhet med dynamisk provbelastning och CAPWAP-analys[B.2]:

Rd = 1.00

Partialkoefficient för slagen mantelbärande påle [B.3]: s = 1.20 Patialkoefficienter bestäms enligt: [B.1]: SS-EN 1990 Bilaga NB [B.2]: Tabell 4.4 i detta tillämpningsdokument. [A.3]: VVFS 2009:19, bilaga 5, Tabell A.6(S).

B.2.3 Val av geoteknisk kategori Väljs enligt SS-EN 1997-1, Kapitel 2.1. Eftersom den geotekniska situationen varken bedöms som enkel eller komplicerad väljs Geoteknisk kategori 2 (GK2). För GK2 krävs verifiering av bärförmåga med exempelvis beräkningar och/eller provbelastning samt geotekniskt underlag i form av rutinundersökningar.

B.2.4 Laster Se SS-EN 1990 avsnitt 4.1.1 till 4.1.7. Permanent last (egentyngd): Gk = 180 kN Variabel last: Qk = 20 kN Lasterna tillhör Kategori A enligt SS-EN 1990, Tabell A.1.1.

B.2.5 Styrande dokument Dimensioneringen görs enligt: VVFS 2009:19. SS-EN 1990. SS-EN 1997-1. Beräkningsmetoden för totalspänningsanalys är enligt PKR 100 [4]. Beräkningsmetoden för effektivspäningsanalys är enligt Flaate & Selnes (1977) metod i boken Pålgrundläggning [12]

B.3 Antaganden Lerans skjuvhållfasthet har för α-metoden i denna dimensionering valts som ett medelvärde över pålens längd. Lasternas varaktighet påverkar det beräknade värdet på lerans skjuvhållfasthet enligt PKR 100 [4], på säkra sidan antas här att alla laster är långtidslaster. Den egentyngd som givits som indata antas vara övre karakteristiskt värde. Pålplintarna är styva och kan överföra last mellan pålar. Det innebär att en reduktion av 3 och 4 enligt SS-EN 1997-1, avsnitt 7.6.2.3(7) får göras. Mätningar av förkonsolideringstrycket har gjorts i en provpunkt som antas representera hela området.


B.4 Indata

B.4.1 Indata från laboratorieundersökningar Tabell B. 2 Indata punkt 10

B.4.2 Geometriska indata Grundläggningsnivå: zgrund = +11.7 m Osäkerhet i schaktning på 0.1 m ger en karakteristisk markyta: zmy.k = +11.6 m Pålars topp- och bottennivå: ztopp = +11.6 m zspets = -1.4 m Sidlängd för kvadratisk betongpåle av typ SP2 eller SP3: spåle = 270 mm En påles omkrets:


B.4.3 Övriga indata Grundvattens tunghet:

323 /82,9/82.9/1000 mkNsmmkgw Pålastningstid, tidsrymd mellan pålens installation och pålastning: t = 5 månader

B.5 Parametervärden

B.5.1 Förkonsolideringstryck En linjär ökning av förkonsolideringstrycket med djupet är det normala. Vi har tillfredställande antal prover i vår borrpunkt och medelvärdet längs pålen är:

kPac 388´

Borrplanspunkt 10

Nivå my zmy = 14.7 m

Nivå GV zGV = 11.6 m

Provtyp Vb,SkrKorrigerad Densitet

Djup Nivå Skjuvhållfasthet Flytgräns Skjuvhållfasthet 1 2 3

d z c u w L c u,korr r s1 r s2 r s3

m m kPa % kPa t/m³ t/m³ t/m³4 10.7 80 37 86 2.02 1.97 1.976 8.7 87 40 90 1.82 1.95 1.958 6.7 80 42 81 1.96 1.95 1.9510 4.7 82 42 83 1.98 1.98 1.9512 2.7 86 43 86 1.99 1.99 1.9614 0.7 90 43 90 2.14 2.04 1.97


B.5.2 Densitet Tungheten för jorden tas som medelvärde av alla 18 mätningar. För borrplanspunkt 10:

s 19.4 kN / m³

B.5.3 Skjuvhållfasthet Skjuvhållfasthet är utvärderad från vingförsök. Medelskjuvhållfastheten längs pålen tas i detta exempel fram på samma sätt som i exempel A, se A.5.1. Skjuvhållfasthetsmedelvärdet från vingsonderingen är: cu,m 10 = 84 kPa

B.5.4 In-situ spänningar In-situ spänningar beräknas i punkt 10 för marknivån +11.6 m. Grundvattnet ligger på samma nivå.

Figur B. 1 Spänningsprofil för marknivå +11.7 m.

Vertikal effektivspänning vid modellpålarnas spets används för att beräkna medelvärdet på insituspänning längs pålen:

Punkt 10: kPammkNmz vspetsv 1254.16.11³/82.94.194.10

'0

'

B.5.5 Dimensionerande lasteffekt I detta fall finns permanenta laster som är ogynnsamma, ingen spännkraft och bara en variabel last och vi får enligt SS-EN 1990, bilaga NA, tabell A.1.2 (B):

' v0

0 80 160 240 320 4001086420

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Pålens spets

Nivå my

Punkt 10

Eff. vertikalspänning (kPa)

Niv

å (m

)


Lastvärden Egentyngden representeras av det övre karakteristiska värdet och den korrekta beteckningen används se SS-EN 1990, avsnitt 4.1.2(2)P. Gk 1,sup = 180 kN Qk,1 = 20 kN Ekvation 6.10a blir dimensionerande, se figur 4.1 i detta exempel.

Koefficienter Lastkombinationskoefficient enligt Kategori A SS-EN 1990, tabell A.1.1: 0,1 = 0.7 Partialkoefficienterna för lasterna är sammansatta koefficienter av två ingående parametrar av vilken en är beroende av säkerhetsklassen och den andra återfinns i SS-EN 1990, bilaga NA (här redovisas beräkning för SK1). För permanent huvudlast:

83.035.135.11, dG 1.12

För variabel huvudlast:

83.05.15.11, dQ 1.25

Dimensionerande värde för lasteffekt För SK1 blir dimensionerande lasteffekt (enligt ekvation 6.10a):

kNkNQGE kQkGSKd 207.025.118012.11,1,01,sup,11,1 1SKdE = 219 kN

Motsvarande ekvation för SK2:

kNkNE SKd 207.091.05.118091.035.12 = 240 kN

och SK3: kNkNE SKd 207.000.15.118000.135.13 = 264 kN

B.6 Geoteknisk bärförmåga

B.6.1 Totalspänningsanalys, α – metoden Allmänt vedertagen beräkningsmetod i Sverige enligt PKR100 [4] för mantelbärande påle i kohesionsjord, med spetsbärförmågan försummad, index s står för shaft, se bilaga A för detaljerad beskrivning av beräkningsmodellen. Beräknad bärförmåga där OCR har satts till 0.4:

kNmkPamLCR pmutcals 303138410.17.036.010.10;

där 36.014.019.00.1 TOCRfokorr

Karakteristisk bärförmåga Metod för framtagning av karakteristisk bärförmåga från en beräknad bärförmåga på våra modellpålar beskrivs under SS-EN 1997-1, ekvation 7.8. Korrelationskoefficienter enligt SS-EN 1997-1, se tabell 4.1. Karakteristisk bärförmåga beräknas enligt SS-EN 1997-1, ekvation 7.8, där en reduktion görs med modellosäkerhetsfaktor enligt tabell 4.4 i detta dokument:


kNkNR

RRd

cals

ks 2161.1/40.110.1

303

1.1/3

10;

;

Dimensionerande geoteknisk bärförmåga Den dimensionerande bärförmågan bestäms genom SS-EN 1997-1, ekvationerna 7.6 och 7.7 där vi endast beaktar mantelbärförmågan:

kNkNR

Rs

ksdc 180

20.1

216;:

B.6.2 Effektivspänningsanalys, β – metoden. Metoden beskrivs i handboken Pålgrundläggning, kapitel 5.34.2. Här används medelvärden längs pålens längd för att förenkla exemplet. Från medelvärdet på överkonsolideringsspänningen beräknas en motsvarande medelöverkonsolideringskvot fram längs hela pålens längd, OCR:

OCR10 = 0'

'

v

c

=

2

125388

kPakPa

=6.21

Enligt formlerna 5.34-5 och 5.34-8 i Pålgrundläggning får vi den beräknade bärförmågan för manteln:

01010 '10

202

204.0 OCR

l

lf

p

pm 2

12521.6

20132

20134.0

kPa

= 44.7 kPa

Total beräknad bärförmåga för borrplanspunkt 10 där index s står för mantelbärförmåga. mmkPaQsR lcas 1.1137.4410; 639kN

Karakteristiskt värde Enligt tabell A.10 och ekvation 7.8 i SS-EN 1997-1.

1.1/3

10;; Rd

calsks

RR kN

kN418

40.120.1

1.1639

Dimensionerande värde Enligt tabell A.10 och SS-EN 1997-1 ekvation 7.6, 7.7:

kNkNR

Rt

ktdc 349

2.1

418;;

B.6.3 Sammanfattning av dimensionerade beräknad bärförmåga Totalspänningsanalys gav i det här fallet lägsta bärförmågan varför denna beräkningsmetod här blir dimensionerande:

kNkNkNRRR dcdcdc 180349,180min,min ;;;

B.6.4 Statisk provbelastning av 2 pålar Uppmätta värden från statisk provbelastning med stegvis pålastning där kryplasten valts som brottkriterium. Provpålarnas placering är vald så att en påle antas representera ett medelvärde och en påle representera ett minsta värde för bärförmågan inom området


(SS-EN 1997-1, kapitel 7.5.1, 7.5.2). Korrelationsfaktorer för statisk provbelastning återfinns i VVFS 2009:19, tabell A.9 (S). Två pålar provas med resultatet:

kNR mc 5003;

kNR mc 5506;

Karakteristiskt värde

Tabell B. 3 Tabell A.9(S) enligt VVFS 2009:19.

Tabell A.9 Korrelationskoefficienter ξ för bestämning av karakteristiska värden från statiska provbelastningar (n – antalet provade pålar)

ξ för n = 1 2 3 4 5 ξ1 1,40 1,30 1,20 1,10 1,00 ξ2 1,40 1,20 1,05 1,00 1,00

Ekvation 7.2 där reduceras enligt SS-EN 1997-1 7.6.2.3(7) (index t = total bärförmåga):

kNkNkNR

kNkNRRR

kt

mcmeanmc

kt

444458,444min

20.1

1.1500,

30.1

1.1525min

1.1/,

1.1/min

;

2

min;

1

;

;

Dimensionerande värde från statisk provbelastning

kNkNR

Rt

ktdc 370

20.1

444;:

B.6.5 Dynamisk provbelastning av 10 pålar För att få använda sig av dynamisk provbelastning, CASE, i dimensioneringssyfte måste metoden kalibreras mot statisk provbelastning under liknande förhållanden (se SS-EN 1997-1 7.5.3) samt genomföra signalmatchning med CAPWAP. Stötvågsmätning (CASE) genomförs på 10 pålar. På fem av dessa görs CAPWAP analys som kalibrerar dämpningsfaktorn Jc till vår stötvågsmätning. Beräkningen beskrivs i handboken Pålgrundläggning.


Tabell B. 4 Resultat från dynamisk provbelastning (CASE) och CAPWAP-analys

Provpåle CAPWAP Jc korrelation

Jc valt medel

CASE med Jc medel

Avvikelse från mätning med valt medel på

Jc nummer Rcapwap / kN Rstat;case / kN %

1 - - 0,7 516 2 520 0,73 0,7 533 +3 3 466 0,87 0,7 503 +8 4 538 0,65 0,7 513 -5 5 - - 0,7 528 6 561 0,63 0,7 535 -5 7 - - 0,7 518 8 561 0,77 0,7 589 +5 9 - - 0,7 533

Jämförelse med den statiska provbelastningen för provpåle 3 och 6: I punkt 3: kNR mc 5003; kNR mc 4663;

I punkt 6: kNR mc 5506; kNR mc 5616;

Korrelationen mellan statisk provbelastning och CAPWAP-analys är mycket god. Genom vår kalibrering finns 10 punkter med tillförlitligt resultat. SS-EN 1997-1, avsnitt 7.6.2.4 tillsammans med tabell A.11 används för att ta fram karakteristiskt värde baserad på fem CAPWAP-analyser och fem korrelerade CASE-bärförmågor, se även tabell 4.7 i detta tillämpningsdokument för korrelationskoefficienter. Modellfaktorn för CAPWAP enligt tabell 4.4.

kNkNkNR

kNkNRRR

kt

mcmeanmc

kt

394394,400min

30.1

1.1466,

45.1

1.1527min

0.11.1/,

0.11.1/min

;

6

min;

5

;

;

Dimensionerande värde från dynamisk provbelastning

kNkNR

Rt

ktdc 329

20.1

394;:

B.6.6 Sammanvägd bärförmåga för provbelastningar God korrelation erhölls mellan statisk och dynamisk provbelastning. Den statiska provbelastningens dimensionerande värde används i detta exempel eftersom den ger en noggrannare bestämning av bärförmågan: Rc,d= 370 kN Eftersom provbelastningar utfördes används inte resultatet från beräkningen.

B.7 Bruksgränstillstånd Bruksgränstillstånd ska kontrolleras, men det redovisas inte i detta exempel.


B.8 Resultat Dimensionerande bärförmåga (oberoende av säkerhetsklass): Rcd = 370 kN Dimensionerande lasteffekt i SK1, SK2 och SK3: Ed SK1 = 219 kN Ed SK2 = 240 kN Ed SK3 = 264 kN Detta innebär att pålen klarar dimensionerande lastsituationer i samtliga säkerhetsklasser.

B.9 Sammanfattning Den aktuella säkerhetsfaktorn för denna beräkning baserat på statisk provbelastning blir:

63.2

200

525

1sup,1

;

kN

kN

QG

RTFS

kk

meanmc


d

d

dc

meanmc

kk

d EkN

kN

kN

E

R

R

QG

ETFS

00709.0

370

525

200;

;

1sup,1min

Resultat:

Tabell B. 5 Jämförelse av dimensionering i de olika säkerhetsklasserna.



TFSmin

1 219 kN 370 kN 1,55 2 240 kN 370 kN 1,70 3 264 kN 370 kN 1,87


Bilaga C Dimensioneringsexempel för mantelbärande påle i friktionsjord (GEO)

C.1 Bakgrund

C.1.1 Allmänt En lagerbyggnad ska grundläggas med friktionspålar i sand. För att bära byggnaden har man valt att använda sig av slagna standard betongpålar typ SP2 med en given längd 13 m. Byggnadsverkets grundläggning består av plintar med 4 pålar i varje. Plintarna bedöms ha tillräcklig styvhet för att överföra laster från svaga till starka pålar. För denna konstruktion gäller Boverkets författningssamling; BFS 2009:16

C.1.2 Problemställning Hur stor är den geotekniska bärförmågan för en enskild påle i brottgränstillstånd? I detta exempel beräknas inte brukgränstillstånd eller konstruktiv bärförmåga hos pålen (STR). Påhängslast pga negativ mantelfriktion är inte aktuellt.

C.1.3 Lösning Mantelbärförmågan för pålar i friktionsjord beräknas med en empirisk beräkningsmodell baserad på resultat från CPT-sondering och med modellpåleanalogi enligt SS-EN 1997-1 och Pålkommissionens rapport 103 (PKR 103) [5]. I PKR 103 [5],avsnitt 4.2.3, beskrivs en enkel metod som baseras på CPT-sondering.

C.1.4 Geotekniskt underlag Provunderlaget består av tre provtagningsprofiler där CPT-sondering utförts.

C.2 Beräkningsförutsättningar

C.2.1 Val av säkerhetsklass Pålar i friktionsjord med deformationshårdnande beteende (små deformation vid brott). Dessutom förutsätts att endast ett fåtal personer vistas i bygganden eller i dess närhet. Väljs enligt BFS 2009:16 till säkerhetsklass 1 (SK1).

C.2.2 Partialkoefficienter Tabell C. 1 Partialkoefficienter

Partialkoefficient Värde Partialkoefficient för säkerhetsklass 1 [C.1]: d = 0.83 Partialkoefficient för modellosäkerhet [C.2]: Rd = 1.4 Partialkoefficient för slagen mantelbärande påle (total) där spets och mantel medräknas [C.3]

t = 1.30

Partialkoefficienter bestäms enligt: [C.1]: SS-EN 1990 Bilaga NB. [C.2]: Tabell 4.3 i detta tillämpningsdokument. [C.3]: BFS 2009:16, EKS 5, Tabell A.6(S)..


C.2.3 Val av geoteknisk kategori Väljs enligt SS-EN 1997-1 Kapitel 2.1. Eftersom den geotekniska situationen bedöms som varken enkel eller komplicerad väljs Geoteknisk kategori 2 (GK2). För GK2 krävs verifiering av bärförmåga med exempelvis beräkningar och/eller provbelastning samt geotekniskt underlag i form av rutinundersökningar.

C.2.4 Laster Se SS-EN 1990 avsnitt 4.1.1 till 4.1.7. Permanent last (egentyngd): Gk = 180 kN Variabel last: Qk = 15 kN Lasterna tillhör Kategori B enligt SS-EN 1990, tabell A.1.1.

C.2.5 Styrande dokument Dimensioneringen görs enligt: VVFS 2009:19. SS-EN 1990. SS-EN 1997-1. Beräkningsmetoden är enligt Bustamante & Gianesellis (1982) och finns redovisad i PKR 103 [5].

C.3 Antaganden Beräkningsmetoden i PKR 103 [5] stycke 4.3.2 använder sig av spetsmotståndet qc. Från CPT-undersökningen som utvärderats med Conrad ges qT. I qc ingår även det i undersökningen uppmätta portrycket, men eftersom portrycket är mycket litet jämfört med det uppmätta totaltrycket qT har det antagits att qT är lika med qc. Den egentyngd som givits som indata antas vara ett övre karakteristiskt värde. Pålplintarna är styva och kan överföra last mellan pålar. Det innebär att en reduktion av 3 och 4 enligt SS-EN 1997-1, avsnitt 7.6.2.3(7) får göras.

C.4 Indata

C.4.1 Indata från fältundersökningar Se C.5.1

C.4.2 Geometriska indata Pålars topp- och bottendjup under markytan: dtopp = 0 m dspets = 13 m Sidlängd för kvadratisk betongpåle av typ SP2 eller SP3: spåle = 270 mm En påles omkrets:



C.5 Parametervärden

C.5.1 Mantelmotstånd En förenkling i beräkningarna görs genom att vi använder qT istället för qc i våra beräkningar. Detta kan göras därför att portrycket uT som qT ska justeras med är försumbart relativt qT i friktionsjordar.

Figur C. 1 Fältresultat med anpassad regressionslinje för spetstrycket.

C.5.2 Dimensionerande lasteffekt Dimensionerande lasteffekt för gränstillståndet GEO bestäms som det högsta värdet av SS-EN 1990, ekvation 6.10a och 6.10b. I detta fall finns permanenta laster som är ogynnsamma, ingen spännkraft och bara en variabel last och vi får följande ingångsdata till dimensioneringen enligt SS-EN 1990, bilaga NA, tabell A.1.2 (B):

0 5 10 15

0

15

10

5

0

Punkt 1001 CPT

Totaltryck (MPa)

djup

(m

)

Gräns för korrelationsfaktor

Regressionslinje ger qc,m och qc,s

Spetstryck

En tydlig trend syns i testresultaten från CPT-sonderingen. Denna trend ses förenklat som en linje och anpassas över pålens verksamma längd där de 3 första metrarna under markytan i detta exempel inte beaktats i regressionen då de inte tycks följa trenden. Denna linje blir funktion för qc. *Här går gränsen mellan löst lagrat material och medelfast lagrat material för vald beräkningsmetod.

0 5 10 15

0

15

10

5

0

Punkt 1003 CPT

Totaltryck (MPa)

djup

(m

)

0 5 10 15

0

15

10

5

0

Punkt 1002 CPT

Totaltryck (MPa)

djup

(m

)

3 m 3 m

3 m

Spetstryck

Spetstryck Spetstryck


Lastvärden Egentyngden representeras av det övre karakteristiska värdet: Gk 1,sup = 180 kN Qk,1 = 15 kN

Koefficienter = 0.89 0,1 = 0.7 Partialkoefficienterna för säkerhet är sammansatta koefficienter av två ingående parametrar av viken en är beroende av säkerhetsklassen och den andra hittas i SS-EN 1990, bilaga NA. För SK1: För permanent huvudlast:

12,183.035.135.11, dG


25,183.05.15.11, dG

Dimensionerande värde för lasteffekt Både 6.10a och 6.10b kontrolleras utan att använda figur 4.1 i detta tillämpningsdokument. För SK1 beräknas dimensionerande lasteffekt som: Ekvation 6.10a:

kNkNQGE kQkGSKd 157.025.118012.11,1,01,sup,11,1 1SKdE = 215 kN

Ekvation 6.10b:

kNkNQGE kQkGSKd 1525.118012.189.01,1,sup,11,1 1SKdE = 198 kN

Ekvation 6.10a blir dimensionerande. Dimensionerande lasteffekt för alla säkerhetsklasserna blir:

1SKdE = kNkN 157.05.118035.183.0 = 215 kN

2SKdE = kNkN 157.05.118035.191.0 = 235 kN

3SKdE = kNkN 157.05.118035.100.1 = 259 kN

C.6 Brottgränstillstånd

C.6.1 Dimensionering baserad på CPT Den CPT-baserade ekvationen 4.28 enligt PKR 103 [5] har följande utseende:

mmcssc ASqASqR 2,1, (C.1)

där

mcsc qq ,, , Sonderingsmotstånd qc vid spets respektive manteln

21, SS Korrelationsfaktor för spets respektive mantel enligt tabell 4.3 PKR 103.

ms AA , Spets- respektive mantelarea.


Tabell C. 2 Tabell 4.3 ur PKR 103 för slagna betongpålar:

Jordtyp Krav på Korrelations-faktor

Korrelations-faktor

Övre gränsvärde på

qc [MPa] S1 S2 qc,m [kPa]

Siltig sand / löst lagrad sand

< 5 0,5 0,0167 35

Medelfast lagrad sand / grus

5 – 12 0,5 0,0100 80

Fast / mkt fast lagrad sand och grus

> 12 0,4 0,0067 120

Figur C. 2 Beräkningsprincip för mantelbärförmåga.

För de tre borrhålen blir den beräknade bärförmågan: Rt,cal 1001 = 733 kN Rt,cal 1002 = 668 kN Rt,cal ,1003 = 738 kN

Karakteristisk bärförmåga Metod för framtagning av karakteristisk bärförmåga från en beräknad bärförmåga på våra modellpålar beskrivs under SS-EN 1997-1, ekvation 7.8. Korrelationskoefficienter enligt SS-EN 1997-1, tabell A.10.

Tabell C. 3 Tabell A.10 från SS-EN 1997-1


ξ för n = 1 2 3 4 5 7 10 ξ3 1,4 1,35 1,33 1,31 1,29 1,27 1,25 ξ4 1,4 1,27 1,23 1,2 1,15 1,12 1,08

Med dessa korrelationsfaktorer samt övre gränsvärden fås en funktion för mantelmotståndet (qc,m S2) som kan integreras längs pålens längd. I det här fallet blir motståndet begränsat till gränsvärdet 35 kPa längs pålens övre del medan den nedre delen får värden på 0.0100 qc,m . För spetsen tas qc,s som ett medelvärde över avståndet 1.5 påldiametrar över och under pålspetsen. Integration längs modellpålen i punkt 1001 ger:

kNkNkN

AqdzSqFR sscmccalt

733249484

5.0),( ,2,1001,

0 20 40 60 80 100

0

12

9

6

3

0

Punkt 1001

Mantelmotstånd (kPa)

djup

(m

)

Medelfast lagring

Lös lagring

qc,m 0.0167

qc,m S2 / kPa

qc,m 0.0100

Övre gränsvärde


Karakteristisk bärförmåga beräknas enligt SS-EN 1997-1, ekvation 7.8 (index c har ersatts av beteckningen t, eftersom vi använder beteckningen t för den sammanlagda bärförmågan för mantel och spets). En reduktion görs med modellosäkerhetsfaktor enligt tabell 4.4 i detta dokument. Medel- och minimumbärförmågan hos de tre modellpålarna blir:

3

1003;1002;1001;;

caltcaltcalt

meancalt

RRRR 713 kN

1002;min; caltcalt RR 668 kN

Ekvation 7.8:

23.14.1

1.1668,

33.14.1

1.1713min

1.1/,

1.1/min

4

min;

3

;;

kNkNRRR

Rd

calt

Rd

meancaltkt

kNkNkNR kt 421427,421min;

Medelbärförmågan blir dimensionerande.

Dimensionerande geoteknisk bärförmåga Den dimensionerande bärförmågan bestäms genom SS-EN 1997-1 Ekvation 7.6 och 7.7 där vi endast beaktar den totala bärförmågan:

kNkNR

Rt

ktkt 324

30.1

421;;

C.7 Bruksgränstillstånd Kontroll av bruksgränstillståndet skall göras men utelämnas i detta exempel.

C.8 Resultat Dimensionerande bärförmåga (oberoende av säkerhetsklass): Rcd = 324 kN Dimensionerande lasteffekt i SK1, SK2 och SK3: Ed SK1 = 298 kN Ed SK2 = 326 kN Ed SK3 = 359 kN För den aktuella lastsituationen klarar pålen SK1 men inte SK2 och SK3.


C.9 Kommentarer Den aktuella totalsäkerhetsfaktorn blir:

66,3195

713

1sup,1

,

kN

kN

QG

RTFS

kk

meancalt


dd

dc

meancalt

kk

d EkN

kN

kN

E

R

R

QG

ETFS

0113.0

324

713

195;

,

1sup,1min

Tabell C. 4 Jämförelse av dimensionering i de olika säkerhetsklasserna.



TFSmin

1 298 kN 324 kN 3,33 2 326 kN 324 kN 3,68 3 359 kN 324 kN 4,06


Bilaga D Dimensioneringsexempel för spetsbärande påle (GEO)

D.1 Bakgrund

D.1.1 Allmänt Ett brostöd med ett betongfundament för en vägbro ska grundläggas. Spetsbärande slagna standard betongpålar, typ SP2, har valts som grundläggningsmetod. Betongpålarna kommer bli utsatta för negativ mantelfriktion pga av sättning hos leran. För denna konstruktion gäller Vägverkets författningssamling; VVFS 2009:19

D.1.2 Problemställning Beräkna lämpligt stoppslagningskriterium, dvs fallhöjd och stoppsjunkning, för en frifallshejare med 4 tons vikt så att den dimensionerande bärförmågan blir större än dimensionerande lasteffekt. Enligt utförandestandarden för geokonstruktioner - Massundanträngande pålar, SS-EN 12699, bör dessutom en datorsimulering av pålslagningen utföras om det föreligger risk för att pålelementet blir överbelastat under slagningen.

D.1.3 Lösning Beräkning av en påles stoppsjunkning för en viss kombination av fallhöjd och hejare utförs genom datorsimulering av pålslagning med datorprogrammet GRLWEAP. Programmet och rekommenderade standardindata för olika jordtyper finns bl a beskrivet i Pålkommissionens rapport 92 (PKR 92). Dimensioneringen görs med sk. Kompletterande tillvägagångssätt enligt SS-EN1997-1 eftersom standardiserade parametervärden väljs beroende på om jorden klassas som en kohesionsjord eller en friktionsjord, vid pålspets respektive längs manteln. Jordens hållfasthetsvärden, lagringstäthet, densitet etc påverkar alltså inte valet av dessa parametervärden.

D.1.4 Geotekniskt underlag Inom brostödet (6x8 m) finns 4 st undersökningspunkter med sondering till ”fast botten” De geotekniska förutsättningarna är överst ca 2 m torrskorpelera och därunder 3-8 m lera (cu,

medel = 15 kPa) som överlagrar ca 1-2 m fast bottenmorän på berg.

D.1.5 Jordmodell Pålarna bedöms huvudsakligen komma att stoppslås i morän och de övriga på berg. Simulering utförs för stoppslagning i morän för den längsta pålen med följande profil: lera 10 m, morän 2 m. Mantelmotståndet under stoppslagning antas till 10% av total bärfömåga. Följande generella indataparametrar enligt PKR 92 används: Quake vid mantel och spets: 2,5 mm Dämpning på mantel: 0,65 m/s Dämpning på spets: 0,50 m/s


Påhängslasten kan enligt svensk praxis beräknas som 0,7cu , där cu baseras på härlett värde (medelvärde).

D.1.6 Pålmodell och drivningssystem Pålarna bedöms bli maximalt 12 m, vilket innebär oskarvade pålar. Maximal pållutning är 5:1. Följande indataparametrar rekommenderas i PKR 92: Hejarens effektivitet före anslag: 0,8 (detta får betraktas som ett konservativt värde,

vanligt värde är 0,9-0,95 för vertikala pålar). Hejarvikt: 4 ton Fallhöjd: prova med 0,4 m Dynans massa: 300 kg Slagkubbens respektive dynträets styvhet: 400 kN/mm respektive 600 kN/mm Pålens E-modul: 40 GPa Pålens tunghet: 24,5 kN/m3

D.2 Beräkningsförutsättningar

D.2.1 Val av säkerhetsklass Väljs enligt VVFS 2009:19 till säkerhetsklass 2.

D.2.2 Partialkoefficienter Tabell D. 1 Partialkoefficienter

Partialkoefficient Värde Partialkoefficient för säkerhetsklass 2, [D1]: d = 0,91 Partialkoefficient för modellosäkerhet enligt detta tillämpningsdokument Rd = 1,3 Vid användning av Kompletterande tillvägagångssätt ska en extra modellosäkerhetsfaktor användas, [D2 ]:

Rd,e = 1,4

Partialkoefficient för slagen påle (total), [D3]: t = 1,20 Dessa koefficienter bestäms enligt: [D1]: SS-EN 1990 Bilaga NB [D2]: SS-EN 1997-1, tillägg i den svenska nationella bilagan [D3]: VVFS 2009:19, bilaga 5, Tabell A.6(S). Pålfundamentet har tillräcklig styvhet för att överföra laster från svaga till starka pålar. Därför görs en reduktion av Rd,e genom division med 1,1.

D.2.3 Val av geoteknisk kategori Pålgrundläggningen bedöms enligt EN 1997-1:2004, kapitel 2.1 tillhöra geoteknisk kategori 2 (GK2), dvs den geotekniska situationen är varken enkel eller komplicerad. För GK2 krävs verifiering av bärförmåga med exempelvis beräkningar och/eller provbelastning samt geotekniskt underlag i form av rutinundersökningar på laboratorium.

D.2.4 Laster Egentyngden representeras av det övre karakteristiska värdet: Gk1,sup = 470 kN Qk,1 = 130 kN (0,1=0,5)


Påhängslast pga av negativ mantelfriktion antas förekomma genom hela lerlagret (max tjocklek 8 m).

D.2.5 Styrande dokument Dimensioneringen utförs enligt: VFFS 2009:19 SS-EN 1990. SS-EN 1997-1. Beräkningsmetoden beskrivs i PKR 92 [13].

D.3 Antaganden Pålarna antas komma att stoppslås i fast bottenmorän. Mantelmotståndet vid stoppslagningen antas bli ca 10% av den totala bärförmågan. Längsta pålen bedöms bli 12 m och oskarvad. Reduktion av hejarens effektivitet på grund av pålarnas lutning 5.1 försummas (ett konservativt värde på effektiviteten är redan valt). Prova med en fallhöjd på 0,4 m.

D.4 Parametervärden

D.4.1 Dimensionerande lasteffekt Dimensionerande lasteffekt för gränstillståndet GEO bestäms enligt EN1990. Ekvation 6.10b blir dimensionerande eftersom den variabla andelen är betydande (> ca 17 %).

Koefficienter Partialkoefficienterna för laster är sammansatta koefficienter av två ingående parametrar av vilken en är beroende av säkerhetsklassen och den andra återfinns i EN 1990:2002 Bilaga NA (här redovisas beräkning för SK2). För permanent huvudlast:

23,191,035,135,11, dG


37,191.05,15,11, dQ

Dimensionerande värde för lasteffekt Dimensionerande påhängslast beräknas som:

kNLcF medeluddneg 139)1008,1157,0(35,191,0)7,0(35,1 ,.

Detta är mindre än den variabla lasten kNQd 17813037,1 , varför lastkombination med

påhängslast inte blir dimensionerande. För SK2 beräknas dimensionerande lasteffekt som:

kNkNQGE kGkGSKd 13037.147023.189.01,1,sup,11,2 Ed SK2 = 692 kN


D.5 Brottgränstillstånd

D.5.1 Geoteknisk bärförmåga Beräkning av pålens geotekniska bärförmåga med avseende på stoppslagning utförs med datorprogrammet GRLWEAP. Datorsimulering av pålslagning kallas även för WEAP-analys (W= wave, E=equation, A=analysis, P=program). I Tabell D. 2 redovisas resultat från WEAP-analysen i form av den geotekniska karakteristiska bärförmågan Rt,k som funktion av sjunkningen per 10 slag.

Tabell D. 2 Resultat från WEAP-analys.

Karakteristisk bärförmåga (kN)

Rt,k

Stoppsjunkning (mm/10 slag)

Max tryckspänning (MPa)

Max dragspänning (MPa)

1300 24 23,8 2,5 1400 18 24,3 2,8 1500 13 24,7 3,1 1600 9 25,1 3,3 1700 5 25,5 3,5

Den dimensionerande bärförmågan bestäms genom följande samband:

teRdRd

ktdc

RR

,

;.

1,1

Där faktorn 1,1 gäller för styvt pålfundament. I Tabell D. 3 redovisas den dimensionerande bärförmågan för olika stoppsjunkningar. Notera att en sjunkning mindre än 2 á 3 mm per slag indikerar vanligtvis att bärförmågan inte är fullt mobiliserad. Detta betyder att de redovisade bärförmågorna i Tabell D. 3 ligger på ”säkra sidan”. Rätlinjig interpolering kan göras för mellanliggande stoppsjunkningsvärden.

Tabell D. 3 Dimensionerande bärförmåga, Rcd


Dimensionerande bärförmåga Rcd (kN)

24 655 18 705 13 755 9 806 5 856

D.5.2 Kontroll av konstruktiv bärförmåga under slagning Enligt utförandestandarden för geokonstruktioner - Massundanträngande pålar, SS-EN 12699, får den maximala tryckspänningen under slagning inte överstiga 0,8 gånger pålens karakteristiska tryckhållfasthet. För slakarmerade pålar får dragspänningen inte överstiga armeringsstålets karakteristiska flytspänning. Om kontinuerlig mätning (stötvågsmätning) sker av spänningarna under slagning tillåts 10 % högre värden.


Eftersom en hög effektivitet är ogynnsamt med hänsyn till den konstruktiva bärförmågan under slagning bör en separat WEAP-analys utföras där ett högt värde på effektiviteten ansätts. I vårt fall föreslås att en effektivitet på 0,95 används (beräkningarna redovisas inte här).

D.6 Bruksgränstillstånd Pålarna är relativt korta, spetsbärande på morän eller berg. Deformationerna kommer att vara små och momentana. Brukgränstillstånd kommer inte vara dimensionerande.

D.7 Slutsats Vid en stoppsjunkning av 18 mm/10 slag för en 4-tons frifallshejare och 0,4 m fallhöjd uppfylls kravet Rc;d >Ed.

Vid eventuell stoppslagning mot berg föreskrivs inmejsling i berg enligt standardutförande, dvs 300 slag med låg fallhöjd (< 20 cm) som sedan avslutas med tre serier (taljor) om 10 slag med 80% av fallhöjden enligt moränstopp. Sjunkningen per serie ska vara mindre än 3 mm. Detta är en hävdvunnen åtgärd för stoppslagning på berg.

D.8 Kommentarer Den aktuella totalsäkerhetsfaktorn, TFS erhålls genom:

332600

1400

1sup1

,kNQG

RTFS

k,k

t,k

(i SK2)

Som jämförelse kan en minsta tillåtna totalsäkerhetsfaktor, TFSmin, beräknas enligt (SK2):

dd

dc

kt

kk

d EkN

kN

kN

E

R

R

QG

ETFS

3

;

,

1sup,1min 1031.3

705

1400

600

Tabell D. 4 Resultat

Säkerhets- klass

Dimensionerande lasteffekt, Ed



TFSmin

1 630 655 24 2,09 2 692 705 18 2,29 3 760 806 9 2,52

Alternativt interpoleras en stoppsjunkning som ger Ed = Rc;d


IEG IEG är en ideell förening, under ingenjörsvetenskapsakademins, IVA, hägn, som har till uppgift att initiera, samordna och utföra arbete som krävs för implementering av Europastandarder inom Geoteknikområdet, vilka inom de närmaste åren enligt EU-direktiv och lagen om offentlig upphandling kommer att ersätta och komplettera stora delar av dagens svenska geotekniska regelverk. Syftet är också att säkerställa att det tas fram nödvändiga hjälpmedel i form av anpassade tillämpningsdokument o. dyl.

Utgivna rapporter 1:2005 Eurokoder och Europastandarder. Vad kan man skriva i Nationella Tillämpnings-

regler till olika Geotekniska Standarder? 1:2006 Sammanställning av standarder och närliggande dokument 2:2006 EN 1997-1, Grunder, Fas I 3:2006 EN 1997-1 kapitel 6, Plattgrundläggning, Fas I 4:2006 EN 1997-1, kapitel 8 och 9, stödkonstruktioner, Fas 1 5:2006 EN 1997-1, kapitel 7, pålgrundläggning, Fas 1 6:2006 Eurokod 7 i jämförelse med BV Tunnel och Tunnel 2004, Fas 1 7:2006 EN 1997-1, Grunder, fas 2 8:2006 EN 1997-1, kapitel 6, plattgrundläggning, fas 2 9:2006 Fältmetoder, Dynamisk sondering 10:2006 EN 1997-1, Geoteknisk data, fas 1 11:2006 EN 1997-1, kapitel 8–9 , Stödkonstruktioner, Beta-beräkningar 1:2007 EN 1997-1, kapitel 10 och 11, Slänter och bankar, fas 1 2:2007 EN 1997-1, Geoteknisk kategori 3:2007 Fältmetoder dynamisk sondering, underlag nationell bilaga 4:2007 En 1997-1, kapitel 10 och 11, Slänter och bankar, fas 2 5:2007 EN 1997-1, Geoteknisk data – Hantering av geoteknisk data, fas 2 6:2007 EN 1997-1, kapitel 7, Pålar, fas 2 1:2007 EN 14688 Klassificering 2:2008 Tillämpningsdokument - Grunder 3:2008 Bergtunnel fas 2 4:2008 Tillämpningsdokument – Dokumenthantering 5:2008 EN 22475-1 Provtagning och grundvattenmättning 6:2008 Tillämpningsdokument – EN 1997-1 kapitel 10 och 11, Slänter och bankar 7:2008 Tillämpningsdokument – EN 1997-1 kapitel 6, Plattgrundläggning 8:2008 Tillämpningsdokument – EN 1997-1 kapitel 7, Pålgrundläggning 1:2009 EN 1997-1 Kapitel 8–9 , Stödkonstruktioner, Fas 2 2:2009 Tillämpningsdokument – EN 1997-1 kapitel 9 stödkonstruktioner 3:2009 Vägledning för tillämpning av Skredkommissonens rapport 3:95 och 2:96 i

enlighet med Eurokod. Fas 1 Frågeställningar 1:2010 Konsekvensanalys EN 1997-2, fas 2 2:2010 Rapportering geotekniska fältundersökningar (jord) 3:2010 Klassificering (jord) enligt En 14688-1 och 2

Rapport 8:2008, Rev 2 Tillämpningsdokument

Documents

Transcript of Rapport 8:2008, Rev 2 Tillämpningsdokument