PRAKTISK BETONGDIMENSJONERING 6. og 7. januar

6. og 7.
januar
PRAKTISK
BETONGDIMENSJONERING
(9) – Fundamentering - pelehoder
Øystein Løset,
Torgeir Steen,
Dr. Techn Olav Olsen
www.betong.net
2
KORT OM MEG SELV
> 1974
NTH
Bygg, betong og statikk
> ->1988
Det Norske Veritas
Offshore stål- og betongplattformer, skip og forskning
> ->1991
Hjellnes Consult
> ->1997
Kværner Concrete Construction
Bygg på land
leder engineering og konseptutvikling
> Fra 1997
Dr. Techn. Olav Olsen
Bygg på land
Betongplattformer. Kaier, jordskjelv og dynamikk
3
PELEFUNDAMENTER
Generelt:
Fundamenter dimensjoneres iht standarder og veiledninger.
Betraktningsmåter og vurderinger gjøres til den sikre siden.
Fundamenter graves ned og kan ikke inpiseres i ettertid.
Fundamenter brukes ofte lenger enn dimensjonerende
levetid.
4
HVA ER ET PELEFUNDAMENT?
> Peler anvendes typisk
– ved dårlig grunn og/eller store laster
– langt til fjell, 3-5m eller mer
> Peleveiledningen 2012 (Norsk Geoteknisk Forening)
– Kapasiteter
– Avstander
– Toleranser
> Eurokode 2
– Betongkrav
• Styrke
• Bestandighet
• Overdekning
– Armeringskrav
5
PELEVEILEDNINGEN
> Toleranser [7.4]
– +-100mm horisontalavvik er største tillate avvik
– +- 50mm horisontalavvik ved etablering fra kjerneboret
magerbetongdekke
(gir lokale bøyemomenter og skjær).
> Kapasiteter [7.7]
– Stålkjernekapasiteter (eks. Kynningsrud ~ Peleveiledningen)
– Knekningskapasitet (RIG?)
> Avstander
– Avstander mellom peler
• 3d-5d hvor d er pelens diameter [11.3.2]
6
PELEKAPASITETER
(Kapasiteter fra Kynningsrud)
Hatten krever stor plass i pælehodet
7
BETONGKRAV
8
KRAV TIL BESTANDIGHET
> Kapittel 4.2 i Eurokode 2
–
Tabell 4.1 i EC2 viser sammenhengen mellom
miljø og bestandighetsklasse/overdekning.
–
Bestemmes på bakgrunn av
•
•
Miljø
Vanntetthet
9
KRAV TIL BESTANDIGHET
10
KRAV TIL STYRKE
> Kapittel 3 i Eurokode 2
> Trykkapasitet bestemmes på bakgrunn av
– nødvendig statisk styrke (trykkbrudd)
– Nødvendig styrke på grunn av bestandighet
• Strengere krav til miljø redusere vannmengden i betongen (v/c-forholdet)
hvilket også øker styrken til betongen.
11
OVERDEKNING
> Kapittel 4.4.1 i Eurokode 2
Overdekning ≥ 50mm for pelehoder
12
BESTANDIGHET OG OVERDEKNING
13
DIMENSJONERING
ÅRSAKER TIL STREKKREFTER I PELEHODE
14
> Ytre strekkrefter (Oppløft i strekkpeler)
> Spaltestrekk (To eller flere peler)
> Eksentrisitet (1-pelshoder)
15
STABILT STATISK SYSTEM
> Stabilt fundament kan oppta eksentriske laster
Dvs at fundamentet ikke kan bevege seg horisontalt i planet.
– Ustabile pelefundament
• Ett-pels hode (ustabilt i to retninger)
• To-pels (ustabilt i en retning)
– Stabile pelefundament
• Tre-pels hode og flere, der ikke alle ligger i samme akse
> Ustabile pelefundament må stabiliseres
– Bunnplate/dekke (stabiliserer i planet)
– Sammenkoble pelefundament (bjelker)
– Skråpeler
> Ved horisontallaster børdet etableres skråpeler
(sidebelastede peler kan også utnyttes)
16
STATISK SYSTEM FORTSETTER
eksentrisitet gir lokalt moment og lokale horisontalkrefter
> Innspenningsgrad
– Overføres moment til bunnplate?
– Forekommer det horisontale
forskyvninger?
Kap 11.7 peleveiledningen viser kapasitetsformler m/
reduksjon
Full kapasitet
Redusert kapasitet
EKSENTRISITETS MOMENTER OVERFØRES TIL BUNNPLATE
17
Eksentrisiteten på peler er enten gitt ved innmålte eksentrisiteter fra peleprotokoll eller fra toleransekrav
• Ved søylebelastning på 1- og 2-pelsfundamenter må typisk plate/fundamentbjelke dimensjoneres for å
kunne ta opp og overføre eksentrisitetsmomentet Meks = Nf,søyle* epel.
• Må undersøke kombinasjoner av de ulike mulige momentretninger.
• Må også kombineres med de 'vanlige' vertikale egen- og nyttelaster.
• Kan medføre betydelig økte armeringsmengder, deformasjoner og riss.
• Beregningsmodell: plate eller bjelke.
18
SKRÅPELER
>
>
Kapasitet fordeles horisontalt og vertikalt på bakgrunn av helning.
Normale helninger
–
–
–
–
–
10:1
5:1
4:1
3:1
2:1
Ofte eldre peler
Mye brukt helning
Større helning -> større horisontal kapasitet
Større helning -> Mindre vertikal kapasitet
Større helning -> Større sideveis deformasjon av pel
19
STATISK SYSTEM FORTSETTER
> Fundamentbjelke under fagverk og vegger
V
1() = 2() = −
V
H
tan(α)
3() =
sin(α)
Trykk
Fp1
Fp2
Strekk
Fp3
Strekk
20
FAGVERKSMODELL
21
TRYKKREFTER I PELEHODE
> Fagverksmetode anbefales (Strut and tie)
> Trykksoner må kontrolleres i henhold til Eurokode 2 kapittel
6.5
– Forskjellige kapasiteter ut fra antall trykk- og strekkretninger
22
TYPISK 1-PELSHODE
e
Z
Strekk
NEd
>
Pga eksentrisitet oppstår det moment. Ved kontinuerlig dekke fordeles halve momentet til hver side. Dekket
må dimensjoneres for dette.
Ned
e
z
Kapasitet til pel
eksentrisitet
avstand mellom strakkarmering ved pelehatt og OK armering
∗ =
2∗
=
!
23
TYPISK ARMERINGSFØRING
As
24
TYPISK 2-PELSHODE
~ 2 x NEd
Z
Strekk
NEd
>
L
NEd
Strekk i overkant pelehoder pga spaltestrekk.
Ned
L
z
Kapasitet til pel
avstand mellom peler inkludert byggeplassavvik
avstand mellom strekkarmering ved pelehatt og OK armering
∗ "
=
2∗
=
!
25
TYPISK ARMERINGSFØRING
‘Vegg’ armering
Strekk armering Bøylestrekk armering
26
TYPISK 1-PELSHODE M/STREKK PGA
VANNTRYKK PÅ PLATEFELT
#
1 ∗ "
= ∗
4
L
% =
=
1
∗ 4
Strekk, Fs2
H
!
Strekk, Fs1
>
Strekk i underkant pga spaltestrekk
Ned
L
H
¼
Ned (strekk)
Kapasitet av pel
Avstand mellom pel og vertikalarmering
Avstand fra strekkarmering til UK pelehatt
En fjerdel av kraften til hver side av fundament. Må vurderes i hvert tilfelle
TYPISK 1-PELSHODE M/STREKK PGA STREKK
FRA SØYLE
27
# =
%
1 ∗ "
∗
4
L
1
= ∗ 4
=
Strekk, Fs2
H
!
Strekk, Fs1
>
Strekk i underkant pga spaltestrekk
Ned
L
H
¼
NEd
Kapasitet av pel
Avstand mellom pel og vertikalarmering
Avstand fra strekkarmering til UK pelehatt
En fjerdel av kraften til hver side av fundament. Må vurderes i hvert tilfelle
28
TYPISK 2-PELSHODE M/STREKK PGA
VANNTRYKK I PLATEFELT
>
>
>
>
>
Figuren nedenfor viser et to-pelshode i plan.
Forholdet mellom langside og kortside ≈ 2
Vanntrykket fordeles jevnt.
Kapasiteten til pelehodet er 2*Ned.
Linjer langs pelehodekant viser utbredelsen av vertikale armeringstenger.
29
TYPISK 2-PELSHODE M/STREKK PGA
VANNTRYKK I PLATEFELT
L
H
Strekk, Fs2
NEd
>
Strekk, Fs1
Strekk i underkant pga spaltestrekk
Ned
L
H
Kapasitet av en pel
Avstand mellom pel og vertikalarmering
Avstand fra strekkarmering til UK pelehatt
#
∗ "
=
3∗
%
1
= ∗ 3
NEd
Kraftbilde avhengig av valg av armeringsføring.
Kan også løses ved å “løfte” kreftene ved hver pel.
Se neste slide.
(Vanntrykk fordelt jevnt på alle sider av fundament)
=
!
30
TYPISK ARMERINGSFØRING
=
&'( ∗)
*∗+
hvis bøylene ligger i begge retninger
31
EKSEMPLER PÅ PELEHODER
32
FORANKRING AV LENGDEARMERING
> Kapittel 8.4 i Eurokode 2
,- =
•
•
./ 0123421
Typisk nødvendige forankringslengder rundt 35ø – 60ø avhengig av armeringens diameter, senteravstand,
belastningssituasjon og betongens heftegenskaper.
De lange forankringslengdene medfører at løsninger med oppbøyd hovedarmering er vanligst.
33
FORANKRING AV BØYLER
Kapittel 8.5 i Eurokode 2
34
T-HODER
> Kan forankre strekk og trykkrefter uten
lang forankringslengde
> Forenkler ofte installasjon på byggeplass
35
MINIMUM- OG FORDELINGSARMERING
> Kapittel 9 i Eurokode 2
36
OVERFLATEARMERING
>
>
>
>
Typisk legges en overflatearmering langs pelefundamentets underkant, sidekanter og
evt overkant dersom denne ikke er dekket av bunnplate.
Sikrer bestandighet og tetthet
Typisk overflatearmering (ikke-statisk nødvendig): ø16c200 – ø12c200
Behovet kan vurderes ut ifra kravet til tetthet (for eksempel ved vanntrykk)
>
Overflatearmeringen kan også i enkelte tilfeller bidra statisk til:
–
–
–
Gunstigere heftbetingelser ved beregning av forankring av hovedarmering
Strekkarmering for oppløftskrefter. Kan lede disse ned og under pelehatt for strekkpel
Innspenningsmoment i peletopp dersom dette påkreves
37
BRUFUNDAMENTERING
> Må ofte analyseres spesielt. Det finnes egne programmer
for dette (f.eks Geosuite, GROUP, m.fl)
> Samvirke jord-pel bør inkluderes da dette typisk har
innvirkning for denne type pelefundamenter.
38
REFERANSER
> NS-EN 1992-1 Eurokode 2
> Betongelementboken Bind D
> Arild Røberg, powerpoint-presentasjon, kursdagene 2013