Provpålning och statisk provbelastning ger säker grundläggning

Provbelastning av stålkärnepåle Ø 220 mm vid ESS i Lund.

Syftet med den provpålning som Peab Grundläggning AB utförde vid ESS (European Spallation Source) var att framförallt kon-trollera om uppställda krav på bärförmåga uppfylldes, både av seende konstruktiv och geoteknisk bärförmåga. Osäkerheten vid bestämning av storleken på stålkärnepålarnas lastkapacitet upplevdes som mindre än osäkerheten vid bestämning av den geotekniska bärförmågan för de i berg mantelbärande stålkärnepålarna. Detta på grund av att pålarna var installerade i mycket fast lermorän och att den dimensionerande brottmekanismen därör ansågs vara stukning och inte knäckning. Bland annat var två stycken stålkärnepålar med stålkärna Ø 220 mm installerade samt fastinjekterade 10 meter respektive 8 meter i fast sedimentärt berg (lerskiffer).

Karakteristisk konstruktiv bärförmåga för påle med stålkärna Ø 220 mm har av ESS bedömts minst uppgå till 10000 kN beräknad utgående från normal praxis enligt Pålkommissionens rapporter. Detta innebär att icke linjära materialegenskaper endast har beaktats för jord och inte för de ingående pålmaterialen samt att pålen förutsättes vara initialt spänningslös av geometrisk initialkrokighet efter installation. Om däremot hänsyn tas till icke linjära materialegenskaper i pålmaterialen samt att pålen fortfarande betraktas som initialt spänningslös, enligt rekommendationer i Pålkommissionens rapporter, blir den konstruktiva bärförmågan 13500 kN vid medelvärden på materialegenskaper och 12000 kN vid karakteristiska värden på materialegenskaper. Om hänsyn tas till icke linjära materialegenskaper i pålmaterialen samt att även hänsyn tas till initiella spänningar orsakad av initialkrokighet blir den konstruktiva bärförmågan betydligt mindre, 10300 kN vid medelvärden på materialegenskaper och 9300 kN vid karakteristiska värden på materialegenskaper. Detta innebär att vid de statiska provbelastningarna av stålkärnepålarna med stålkärna Ø 220 mm så kan man förvänta sig att pålens konstruktiva bärförmåga uppnås för en axialast belägen i intervallet 9300–10300 kN. Är den geotekniska mantelbärförmågan större än denna axiallast kan således inte storleken på den geotekniska bärförmågan bestämmas vid de statiska provbelastningarna. Det är då endast storleken på pålens konstruktiva bärförmåga som kan kontrolleras. Vid de statiska provbelastningarna definierar uppmätt kryplast pålens brottlast. Med kännedom om pålens förankringslängd i berg kan sedan mantelbrottpåkänningen beräknas. För 4 stycken stålkärnepålar så var det möjligt att bestämma den geotekniska mantelbärförmågan eftersom den uppnåtts för en lägre last än vad som motsvaras av pålens konstruktiva bärförmåga. Uppmätt mantelbrottpåkänning ligger i intervallet 777 – 1273 kPa med ett karakteristiskt värde på mantelbrottpåkänningen lika med 701 kPa. Storleken på uppmätt mantelbrottpåkänning är klart lägre än den av ESS förväntade.

Introduktion
Grundläggning av forskningsanläggningen ESS är förknippad med krav på mycket små framtida rörelser. Syftet med provpålningen var att kunna komma fram till rätt påltyp för grundläggningen. Totalt så installerades och provades 26 stycken pålar, 13 stycken betongpålar och 13 stycken stålkärnepålar.

Artikelförfattare
Ulf Ekdahl
Ekdahl Geo

Läs hela artikeln i Bygg & teknik nr 5/19.