Dimensionering av korta pålar

Borrade stålrörspålar i lera i västra Stockholm.
Foto: Mathias Uhlán.

Artikelförfattare: Jonas Stener, KFS Anläggningskonstruktörer AB, David Ebenhardt, AFRY, Anders Beijer Lundberg, ELU Konsult AB och Stefan Larsson, KTH

– pelare eller pålar med sidomotstånd?

Spetsbärande pålar dimensioneras vanligtvis efter den modell för böjknäckning med sidomotstånd med ekvivalent styvhet som redovisas i Pålkommissionens rapporter. För pålar som är kortare än den elastiska knäcklängden är dock förutsättningarna för denna beräkningsmodell inte giltig. Alternativet är då att använda beräkningsmodell för fri pelare som redovisas i Eurokoder. Föreliggande artikeln redovisar resultatet av ett examensarbete på KTH där skillnaden jämförs för beräkningsmodeller som består av standardmodell för böjknäckning med sidomotstånd, beräkning för axialbelastad fri pelare enligt SS-EN 1993–1, och FEM-modell innefattande initialutböjning.

För mellansvenska jordlagerföljder som har ett begränsat djup till berg används oftast spetsbärande pålar. För dessa veri­fieras den geotekniska bärförmågan med hävdvunna regler eller med dynamiska provbelastningar, och den strukturella bärförmågan beräknas med den modell av böjknäckning med ekvivalent sidomot­stånd som presenteras i Pålkommissionens rapporter (PKR 81, PKR 84, PKR, 96:1). I många dalgångar skiftar djupet till berg i takt med att bergöverytan stiger, och det förekommer därför att många konstruktioner grundläggs på pålar med olika längder. I många fall är längden på de kortaste pålarna mindre än den elastiska knäcklängden som beräknas beroende på pålens böjstyvhet och den omgivande jordens odränerade skjuvhållfasthet (PKR 81). Detta innebär att de förutsättningar som antas i den beräkningsmodell som presenteras i Pålkommissionens rappor­ter inte är uppfyllda, eftersom pålens ska vara minst lika lång som den elastiska knäcklängden. En alternativ beräknings­metod är att beräkna pålen som en axial­belastad fri pelare. För stålrörspålar genomförs detta enligt SS-EN 1993–1. Jäm­förs beräkningar enligt Pålkommissionens rapporter med SS-EN 1993–1 fås dock olika resultat. För att studera skillnaden mellan dessa metoder har ett examens­arbete genomförts där dessa modeller har jämförts med en FEM-modell av en påle med sidomotstånd, vilket är en metod som även beskrivs i PKR 96:1. 

Förenklingar och antaganden

Studien beaktar endast stålrörspålar som är slagna till berg, vilket innebär att den strukturella bärförmågan kan vara kritisk. Beräkningar har endast genomförts för pålar i lera, vilket i de flesta fall ger en lägre strukturell bärförmåga än pålar i friktionsjord. Vidare beaktades inga pål­skarvar (vilket är realistiskt eftersom pålarna är korta), konstant odränerad skjuv­hållfasthet med lerans djup samt att den geotekniska bärförmågan ansågs vara större än den strukturella. Denna studie kan även genomföras för pålar av andra material (enligt SS-EN 1992 för betong, SS-EN 1994 för samverkanspålar och enligt SS-EN 1995 för träpålar).

Läs hela artikeln i Bygg & teknik 1/2023.

Teckna en prenumeration HÄR