pålkommissionen seminarium 10 sept 2008 borrade · pdf file2008-09-10...
TRANSCRIPT
www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se20082008--0909--1010
PPåålkommissionenlkommissionenSeminarium 10Seminarium 10 septsept 20082008BorradeBorrade stståålrlröörsprspåålarlar
15:0015:00-- 17:0017:00Globen, WSP, StockholmGloben, WSP, Stockholm
HHååkan Bredenbergkan Bredenberg
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se
•• BorrmetoderBorrmetoder•• FFöördelarrdelar•• NackdelarNackdelar•• ProjekteringProjektering•• DesignDesign•• UtfUtfööranderande•• KontrollKontroll
InnehInnehåållll
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 3
Indelning, kategorierIndelning, kategorier•• MaterialMaterial : tr: trää –– betongbetong –– ststååll•• FunktionFunktion :: spetsburnaspetsburna ((ststöödpdpåålarlar)) –– mantelburnamantelburna•• MantelburnaMantelburna :: kohesionspkohesionspåålarlar -- friktionspfriktionspåålarlar•• InstallationInstallation : slagna: slagna –– borradeborrade –– vibreradevibrerade ––•• -- grgräävdavda –– skruvadeskruvade•• StorlekStorlek –– mikropmikropåålarlar –– megapmegapåålarlar
•• FormForm –– rröörr –– massivamassiva –– koniskakoniska –– vidgad spetsvidgad spets
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 4
BorradeBorrade stståålrlröörsprspåålarlar•• Material, form :Material, form : ststååll•• Form :Form : rröörr•• FunktionssFunktionssäätt :tt : spetsburnaspetsburna ellereller mantelburnamantelburna•• Installation :Installation : borrningborrning
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se
HistorikHistorik –– borradeborrade stståålrlröörsprspåålarlar
•• FFööre 1960re 1960 –– inte minte måånganga•• 19751975 –– 80 grundf80 grundföörstrstäärkning,rkning, ””mikropmikropåålarlar””•• 19801980 -- 90 grova90 grova stståålrlröörsprspåålarlar, broar, broar•• 19851985 –– stståålrlröörsprspåålarlar tar marknadsandelartar marknadsandelar•• 2008 ca 50 %2008 ca 50 % äärr stståålrlröörsprspåålarlar..•• StStåålpris frlpris fråån 2 till >8 kr/kg hindern 2 till >8 kr/kg hinder
(minskar nu ?)(minskar nu ?)
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 6
Framtid fFramtid föör borrader borrade stståålrlröörsprspåålarlar•• HHöögre materialutnyttjandegre materialutnyttjande•• AnvAnväändning av hndning av hööghghåållfast betongfyllningllfast betongfyllning•• Snabbare installationSnabbare installation•• Minskad kMinskad käänslighet fnslighet föörr ’’ddååligt bergligt berg’’•• Enklare & sEnklare & sääkrare verifiering av funktionkrare verifiering av funktion•• MinskadMinskad omgivningpomgivningpååverkanverkan•• Flexibelt val av dimensionerFlexibelt val av dimensioner•• Produktionsanpassade dimensioneringsmetoderProduktionsanpassade dimensioneringsmetoder
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 7
BorradeBorrade stståålrlröörsprspåålarlar i Sverigei Sverige•• StStåålklkäärneprnepåålarlar•• RDRD--ppåålarlar ((RRuukkiuukki DDrilledrilled pilespiles))•• Injekterade pInjekterade påålar ;lar ;
–– MAIMAI--ppåålarlar–– TITANTITAN--ppåålarlar–– GWIGWI--ppåålarlar
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 8
Borrning, installation av rBorrning, installation av r öörr
•• StStåålrlröör, borras ned i jord/bergr, borras ned i jord/berg•• RRöördiameterrdiameter 6060 –– 600 mm600 mm•• Godstjocklek 5Godstjocklek 5 –– 15 mm15 mm•• ODEX max 5ODEX max 5 –– 6 mm6 mm
•• Excentrisk borrning (ODEX, TUBEX)Excentrisk borrning (ODEX, TUBEX)•• Centrisk Borrning (SYMMETRIX mCentrisk Borrning (SYMMETRIX m flfl))
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se
BorrhammareBorrhammare•• Topphammare, slTopphammare, sl åår motr mot rröörrööververäändende•• SSäänkborrhammare, slnkborrhammare, sl åår motr mot rröörunderrunderäändende
•• Luft, vanligast, Atlas Coco mLuft, vanligast, Atlas Coco m flfl•• Vatten,Vatten, WassaraWassara
•• FFöördelarrdelar –– nackdelarnackdelar
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 10
SSäänkborrhammarenkborrhammareExcentrisk borrningExcentrisk borrning
Excentrisk borrning, system ODEX och TUBEX
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 11
SSäänkborrhammarenkborrhammareCentrisk borrningCentrisk borrning
Borrning med centrisk metod (SYMMETRIX, Atlas Copco AB,ROTEX OY)
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 12
Borrkrona och RingborrkronaBorrkrona och Ringborrkrona
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 13
RingborrkronaRingborrkrona
Drilled pile walls - equipment
Pilot (återvinns) Ringborrkrona (kvarlämnas)
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 14
BorradBorrad RRöörprpåålele 406/12.5 mm406/12.5 mm
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 15
StStåålklkäärneprnepåålarlar 9090 --210 mm k210 mm käärnarna
Borrmaskin för rörborrning– personal 2 (ibland 1)
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 16
StStåålklkäärneprnepåålarlar
a) Spetsburen kärna b) Mantelburen kärna
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 17
BorradeBorrade stståålrlröörsprspåålarlar
Olika varianter av borrad stålrörspåle
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 18
Borrad injekterad pBorrad injekterad påålele -- principprincip
MAI - borrsystemBorrad, injekterad rörpåle (princip)
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se
BorradeBorrade stståålrlröörsprspåålarlar
TillTilläämpningar, projekteringmpningar, projektering
RRäädda torsken !dda torsken !
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 20
BorradeBorrade stståålrlröörsprspåålarlar till bergtill bergTillTilläämpningarmpningar –– gynnsamma faktorergynnsamma faktorer
- berg på inte alltför stort djup (helst mindre än ca 20 m)
- krav på skonsam installation av p ålar vad gäller buller och vibrationer
- hinder för slagna pålar finns i marken, exempelvis sten och block
- massundanträngande pålar får ej utföras
- mycket viktigt att tidplanen f ör pålningen hålls
- viktigt med små utförandetoleranser för pålarna
- pålarna ska klara större momentbelastning
- pålarna måste nå ned till berg
- tunga pålmaskiner för btg-pålar kan inte användas
- högt ställda kontrollkrav gäller för pålningen
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 21
BorradeBorrade stståålrlröörsprspåålarlar till bergtill bergTillTilläämpningarmpningar –– ogynnsamma faktorerogynnsamma faktorer
- bergytan ligger mycket djupt ( djupare än 30 m)
- berget har dokumenterat d ålig kvalitet, exempelvis en k änd krosszon ibergmassan inom pålningsområdet
- korrosionen i marken kan v äntas bli mycket kraftig ( exempelvis f örorenadindustrimark)
- marken innehåller hinder som inte kan genomborras, exempelvis metall
- pålningsförhållandena innebär att andra påltyper som innebär lägre kostnaderkan användas, exempelvis prefabricerade, slagna betongp ålar
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 22
ApplikationerApplikationer -- brogrundlbrogrundlääggningggning
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 23
ApplikationerApplikationer -- husgrundlhusgrundlääggningggning
Låg lastkapacitet – fler pålar & plint Hög lastkapacitet – en påle, ingen plint
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 24
StStåålklkäärneprnepåålarlar –– i berg ingjutnai berg ingjutnakkäärnor tar ocksrnor tar ocksåå dragkraftdragkraft
Stålkärnepålar med mantelburen kärna tar dragkrafter
(Ramp vid SL10, Södra Länken, Stockholm)
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se
BorradeBorrade stståålrlröörsprspåålarlarDimensioneringDimensionering
•• Upptill ska last fUpptill ska last fööras in i pras in i påålenlen ……•• …… nedtill ska last fnedtill ska last fööras ut till berg (eller jord)ras ut till berg (eller jord)
•• DDääremellan ska lasten finnas i premellan ska lasten finnas i p åålen utan attlen utan attbrbrååkaka ……
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 26
Viktig fViktig föörutsrutsäättning fttning föör dimensionering:r dimensionering:
Lasteffekten i varje grLasteffekten i varje gr äänstillstnstillståånd mnd mååste vara kste vara käändnd
•• BrottgrBrottgräänstillstnstillstååndnd•• BruksgrBruksgräänstillstnstillstååndnd•• OlycksfallstillstOlycksfallstillståånd (inkl brand & fortskridandend (inkl brand & fortskridande
ras)ras)
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 27
lasten in i plasten in i påålenlen ……
(Mathias Johansson, CTH 2000)
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 28
SpetsburenSpetsburen stståålrlräärsprspåålele (p(påå berg)berg)
Lasten skall in i pålen …
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 29
Spetstryck, olika antagandenSpetstryck, olika antaganden
Pålspets på berg – om pålen antas oo styv i förhållande tillberget
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 30
Mellan topp och spets, ScandinavianMellan topp och spets, Scandinavian stylestyle
Knäckning av pålar – normalkraft och böjmoment
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 31
InitialutbInitialutbööjningjning –– Rapport 84A,Rapport 84A, PPåålkommlkomm..AvgAvgöörande faktor frande faktor föörr lastkapacitenlastkapaciten
Yi = initialutböjning
Yi = yfiktiv + ygeometrisk
Yfiktiv = 0.0013Lk (tvärsnittsklass 2)
Ygeom = Lk^2/(8*R)
R = krökningsradie
Lk=knäcklängd = pi*(EI/kd)^1/4
kd= 50 till 150 cu (långtid – korttid)
M= N(yo+yi)/2
Interaktion : N/Nd + M/Md <= 1(annan formulering enligt BSK f ör massiva tvärsnitt och rör)
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 32
KraftfKraftföördelningrdelning -- borradborrad spetsburenspetsburen
rröörprpåålele
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se
Inverkan av betongfyllningInverkan av betongfyllning -- brottgrbrottgräänstillstnstillstååndnd
•• RRöör : 168.3 x 5 mm S355,r : 168.3 x 5 mm S355, fykfyk = 355= 355 MPaMPa•• BtgBtg : C 32/40,: C 32/40, fccfcc = 18= 18 MPaMPa
33
Arör = 25.65 cm2, Wel = 101.70 cm3
Tomt rör :
Nd = Arör*fyk = 0.946 MN
Md = Wel*fyk = 36.1 kNm
Btg-fyllt rör, full plasticering :
Nd = Arör*fyk + Abtg*fcc = 0.946 + 0.354 = 1.30 MN
Md = 47.35 + 4.37 = 51.72 kNm ( 43 % ökning)
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 34
Betongen bBetongen bääranderande –– bruksgrbruksgräänstillstnstillstååndnd
Exempel
193.7 mm diam stålrör 5 mm S440 +btg C40
Astål = 29.64 cm2
Abtg = 265 cm2
Alt : stål + btg
Nd = 0.6fcck*Abtg + 112.2*Astål =453+ 333 = 786 kN
Alt : enbart stål (säkerhetsklass 3)
fyd = 420/1.2 = 367 MPa (notera 420– inte 440)
Nd = fyd*Astål = 367*29.64*10^-4 =1087 kN
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 35
SamverkanSamverkan rröörr--betongfyllningbetongfyllning
(Mathias Johansson, CTH 2004)
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se
Momentkapacitet fMomentkapacitet f öör rr röörr
36
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se
DimensioneringDimensionering ––nnåågragra öövriga faktorer att beaktavriga faktorer att beakta
•• VinkelVinkeläändringar i skarvar (ndringar i skarvar ( ’’dogdog--legleg jointsjoints’’))•• Excentricitet vidExcentricitet vid ppååltoppltopp ochoch ppåålspetslspets•• JordrJordröörelser kring prelser kring påålenlen•• SpSpäänningar vid installation och kontrollnningar vid installation och kontroll•• Objektspecifika materialkravObjektspecifika materialkrav•• Dimensioner, leverans, installationDimensioner, leverans, installation
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 39
Excentricitet vid topp & spetsExcentricitet vid topp & spets
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se
Verifiering av bVerifiering av bäärfrföörmrmåågaga
•• SjunkningsmSjunkningsmäätningtning ((’’stoppslagningstoppslagning ’’))•• Dynamisk provbelastning (Dynamisk provbelastning ( ’’ststöötvtvåågsmgsmäätningtning’’))•• Statisk provbelastning (tryckStatisk provbelastning (tryck -- eller draglast)eller draglast)•• Verifiering med berVerifiering med berääkningkning•• Verifiering med erfarenhetsvVerifiering med erfarenhetsv äärdenrden
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 41
StStöötvtvåågsmgsmäätningtning ppåå betongfylldabetongfyllda rröörprpåålarlar –– olikaolikavvååghastighetghastighet i sti stååll respresp betongbetong
cutcut ““windowwindow”” in steelin steelcasing and attach sensorscasing and attach sensorsto concreteto concrete
Cushion at pile topCushion at pile top
(Garland Likins, Pile Dynamics Inc., 2000)
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se
BorradeBorrade stståålrlröörsprspåålarlar
-- nnåågragra öövriga frvriga fråågorgor
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 43
ÖÖvriga frvriga fråågorgor –– borradeborrade stståålrlröörsprspåålarlar
•• FallgroparFallgropar–– DDåålig borrninglig borrning–– DDååligt bergligt berg–– ’’FelFel’’ stståålmateriallmaterial–– Ej godkEj godkäänd svetsningnd svetsning–– FFöörlust av bruk,rlust av bruk, injekteringspinjekteringspåålarlar
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 44
Normer och handbNormer och handbööckercker
•• BBRBBR•• BKRBKR•• BSKBSK•• BBKBBK•• BRO2004 + supplementBRO2004 + supplement•• BVHBVH•• PPåålkommissionens Rapporter, R84a, R96:1, R97, R100 mlkommissionens Rapporter, R84a, R96:1, R97, R100 m flfl
•• VVäägverkets databasgverkets databas scannadescannade berberääkningarkningar
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 45
Skarvning, rSkarvning, röör och kr och käärnorrnor
–– SvetsSvets
–– APIAPI--skarvskarv
–– HylsskarvHylsskarv
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 46
KorrosionKorrosion•• PPåålkommissionen Rapport 98lkommissionen Rapport 98•• Ofta 2 mm/ 100Ofta 2 mm/ 100 åårr
•• L 100 = 120L 100 = 120 åår = 2*120/100 = 2.4 mmr = 2*120/100 = 2.4 mm
•• FFöör tomma rr tomma röörr ääven invven inväändig korrosionndig korrosion
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 47
RedovisningRedovisning
–– Svetsplan med WPS (Svetsplan med WPS (WeldingWelding ProcProc SpecSpec))–– TillTillääggskontrollplanggskontrollplan–– ArbetsbeskrivningArbetsbeskrivning–– RitningRitning–– Verifieringsintyg (VV)Verifieringsintyg (VV)–– ÖÖvriga intygvriga intyg
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 48
StStåålmateriallmaterial
Exempel på nomenklatur
OBS ! NYTT GÄLLER – kolla exempelvis www.tibnor,se
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 49
Dimensionsintervall och krav enligtDimensionsintervall och krav enligtNAD fNAD föör SSr SS--EN 10025EN 10025
godstjocklek, mm fyk, MPa
63 - 80 325
80 - 100 315
100 - 150 295
150 - 200 285
200 - 250 275
Stål för broar (Vägverket, Banverket)
option 5, innebär :
godstjocklek, mm kolekvivalent CEV
40 - 150 0.47
150 - 0.49
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 50
APIAPI--skarvskarv -- tvtväärsnittkontrollrsnittkontroll
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 51
APIAPI--skarvar. Dimensionerskarvar. Dimensioner
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 52
BerBerääkningsprogramkningsprogram
–– StStåålklkäärneprnepåålarlarhttp://http://www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se /res/program//res/program/steelcorepile.exesteelcorepile.exe
–– RDRD--ppåålarlarhttp://http://www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se /res/program//res/program/micropile.exemicropile.exe
–– InjekteringspInjekteringspåålarlar
–– Verifiering med handberVerifiering med handber ääkningkning –– BRO2004BRO2004–– Normer, t ex BRO2004Normer, t ex BRO2004–– www.vv.sewww.vv.se
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 53
LLäänkarnkar
http://www.bredenbergteknik.se/RDpalar.htm
www.ruukki.se
www.geomek.com
www.atlascopco.se
Länkar till information om borrade stålrörspålar :
20082008--0909--1010 www.bredenbergteknik.sewww.bredenbergteknik.se 54
Till sistTill sist ……•• Trevlig kvTrevlig kvääll !ll !