©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

1

Pælehatkonstruktioner

Per MadsenSeniorrådgiverGrontmij |Carl Bro

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

2

Anvendelse af pælehatkonstruktioner

Vejkonstruktioner og jernbanedæmninger over blødbund

Alternativ til traditionelle metoderUdskiftning af blødbundForbelastningFrembygning ved fortrængning af blødbundKalkpæle

Kan måske anvendes til konventionelle konstruktioner

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

3

Beregningsmetoder

British Standard BS8006Bautechnik 12, Vol. 74, December 1997Nordic Guidelines for reinforced soils and fills, May 2003Tensar International. Pyramide metoden.Alternativ metode v. Per Madsen

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

4

BS 8006Konstruktionsudformning

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

5

BS8006-Pælehatkonstruktioner Brudanalyser

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

6

BS8006 - PælehatkonstruktionerBrudanalyser

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

7

Principper for optimering

Generelt for alle eksisterende designmetoderPælegruppen optager hele lasten af dæmningen over pælehatteneKrav til bæreevne og dimension på pælene fastlægges såafstanden mellem enkeltpæle bliver rimeligPælehatten dimensioneres så kræfterne i geonettene bliver acceptable

Vejledning til økonomisk optimeringPæle er dyrestPælehatte er billigere end pæleGeonet er billigere end pælehatte.

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

8

Boreprofil ved målepæl

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

9

Montering af krafttransducere på pælehat

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

10

Poretryksmålinger i blødbundslageti 4 meters dybde under pælehattene

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

11

Testpæl og ekstensometre

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

12

Udvikling i kræfter på én pælehat2 m dæmning; 3,15x3,15 m² pæleafstand

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

13

Ekstensometre på geonet

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

14

Deformationer af geonet (Basetex 400/50)

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

15

Slangenivellement under pælehat dæmning

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

16

Geonet udlagt med forankringzone

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

17

Sammenligninger mellem forskellige metoder.

Træk i geonet (SLS)m. pælehat 1.4x1.4

0

50

100

150

200

250

0 2 4 6 8

Tøjning εn

T rp (

kN/m

)

BS8006NHBT 12TIFuldskala

Træk i geonet (SLS)m. 6% tøjning

0

20

40

60

80

100

120

140

1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

Pælehat dimension (m)

T rp (k

N/m

)

BS8006NHBT 12TI

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

18

Lastfordeling Plan af en pælehatkonstruktion

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

19

LastfordelingLodret snit i en pælehatkonstruktion

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

20

Lastfordeling af jord på en kvadratisk pælehat

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

21

FuldskalaforsøgetLastfordeling over kvadratisk pælehat beregnet

a=1,3 mS=3,15 mBeregnet last fra geonet < 20 kN ud af 190 kNTrykfordeling β<26,4° ingen kræfter i geonet << 45°

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

22

Teoretisk bestemmelse af kræfter i geonet er meget usikker

De traditionelle metoder. Bautechnik 12, BS8006 og NordicHandbook overvurderer belastningerne på geonettene. Beregningerne udføres som membranmetoden og burde give resultater mere sammenlignelige med fuldskalaforsøgetTensar’s metode, som er baseret på buevirkningen, hvor beregning udføres efter pyramidemetoden, vil sandsynligvis underestimere belastningerne på geonet, hvis man ikke stiller særlige krav til opfyldning og udformning af geonet. Hvorvidt det er muligt at opstille entydige krav uden at udpege en leverandør er uklart.På grund af disse meget store usikkerheder er der behov for at revurdere teorien og kontrollere den ved flere forsøg

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

23

Alternativ beregningsmetode.v/ Per Madsen

Bestem hvad der går direkte ned i pælene uden armering. Fuldskalaforsøget viser en belastning på pælen svarende til en obelisk med en hældning 1:2 og et overliggende prisme.Det som ikke optages af dette volumen fordeles over geonettet uden for pælehatten.Denne belastning giver anledning til en deformation af jorden mellem og under pælehattene. Det giver en begrænsning påkræfterne i geonettene. Der skal både beregnes en brudanalyse og sætningsanalyse. Brudanalysen giver uendelig deformationer. Geonettet skal derfor overføre til pælene den belastning som jorden ikke kan klare.Sætningsanalysen giver en deformation, som i geonettet giver en maksimal trækkraft, der overføres til pælehatten.

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

24

Alternativ metode. Per MadsenResultat af iterativ beregning. Fuldskala eksempel- Regningsmæssig bæreevne af jord Q/A>34 kPa- Belastning til Geonet og jord=415 kN-225 kN=190 kN- Max belastning på jorden 190 kN/(3,15m)2=19,1 kN/m²- Bæreevne>belastning => deformation styrer- Første iteration giver 370 mm sætning for belastningen uden

optagelse af kræfter i geonet.- Geonet fører lasten fra jorden over i pælene og reducerer

sætningerne af jorden mellem pælene.- Ved et par iterationer kan beregnes en belastning på jorden på

13 kN/m² mellem pælene og en total primærsætning på 24 cm.

- Dette kræver et geonet med en regningsmæssig trækbæreevne TrD>23 kN ved en tøjning εn<3.4%

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

25

Alternativ beregningsmetodeSammenligning

Alternativ metode v. Per MadsenTRD>23 kN/m ved ε=3,4%Belastning på jorden 13 kN/m²Teoretisk belastning på pælen P=286 kNMålt belastning 225 kNAfvigelse 27% på den sikre side

BS8006 metodeRegningsmæssig bæreevne TRD>110 kN/m. ε=6%Ingen belastning på jordenTeoretisk belastning på pælen ca. 415 kNMålt belastning 225 kNAfvigelse 84% på den sikre side

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

26

GeonetKarakteristisk og regningsmæssig bæreevne

Geonets karakteristisk bæreevne sammenlignes ofte fejlagtigt med korttidsbære-evnen.karakteristisk bæreevne af geonet bestemmes såledesη1 = faktor for krybningη2 = faktor for indbygning η3 = faktor for miljøpåvirkningXb = korttids trækprøvning

Xd Regningsmæssig bæreevneγm >= 1.3 iht. DS409

m

bd

XXγηηη ⋅⋅⋅

= 321

©20

07,

Gro

ntm

ij| C

arl B

ro A

/S

27

Reference liste

British Standard, BS 8006:1995, Code of practice for Strengthened/reinforced soils and other fillsBautechnik 12, The General Civil-Engineering Magazine, Vol. 74, December 1997. Design of Geosynthetic-reinforcedbearing layers over piles. Hans- Georg Kempfert, Michael Stadel and Dirk Zaeske.Nordic Guidelines for Reinforced Soils and Fills. The NordicGeotechnical Societies. Nordic Industrial fund, May 2003. Revision B - October 2005. Anders Kjeld, Gunilla Franzén, Hartmut Hangen. (www.sgf.net)