Tabell 1: Erforderlig dimensionerande dragkraft för pålarna. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Påle Nr P1 P2 P3 P4 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Kraft (kN) per påle 94 141 168 216 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Stabiliserande effekt (kN/m) på trågdelen 31,3 47 56 72 utan pålar (1) –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
(1) Stabiliseringskrafter har beräknats för 12 m tråg. Till detta ändamål har fyra pålrader planerats (två pålrader i vardera änden av trågdelen som ska stabiliseras). Den stabiliserande effekten som fyra pålar av typ P1 åstadkommer för dessa 12 m tråg uppgår till 4 ∙ 94 kN, vilket motsvarar 31,3 kN/m. Liknande beräkning har gjorts för de andra pålarna.
Det erforderliga tillskottsmomentet skapas genom att tillgodoräkna dragbärförmåga hos mantelburna pålar. På vardera sidan av den del av tråget som löper under Marieholmsbron placeras två pålrader med c/c-avstånd 1,5 m, figur 6 på föregående sida. Erforderliga dimensionerande dragkrafter på respektive påle redovisas i tabell 1. Ny stabilitetsberäkning har utförts med dessa stabiliserande krafter som antyds i figur 3. Den kritiska glidytan samt den kritiska zonen omkring den är desamma som förr, men den minsta säkerhetsfaktorn har höjts från F ungefär lika med 0,97 till F ungefär lika med 1,1. Notera att bara den delen av varje påle som ligger under den nedersta glidytan med F lika med 1,1 får medräknas som stabiliserande element. I det aktuella fallet räknas den stabiliserande funktionen för P1 från nivån cirka -3 nedåt, för P2, P3 och P4 från ±0 respektive +2,5 och +5,5 nedåt. Pålar av typ SP2 kommer att uppfylla deras stabiliserande funktion om de slås till nivån -8 eller djupare, till exempel till nivån -10. Säkerhet mot upplyftning. Tråget kommer att vara cirka 30 m långt och stiger svagt från söder mot norr. Nivån för grundläggningen är nästan konstant på cirka +9,0 för den södra tredje delen och stiger sedan mot norr till cirka +9,5. Detta
innebär att porvattentrycken, u, som verkar mot trågets botten uppgår till cirka 40 kPa för den södra tredje delen och avtar till cirka 35 kPa vid trågets norra kant, om man utgår från en grundvattenyta på nivån +13. Detta antagande är konservativt. I princip kan man utgå från en vattenyta i jämnhöjd med högsta trågkant, det vill säga cirka +12,5, eftersom en viss sänkning av grundvattennivå kommer att göras för att säkerställa den nya vägens funktion. Säkerhet mot upplyftning beräknas enligt: 1,0 Gdst ≤ 0,9 ∙ Gstb + R
där Gdst är permanent pådrivande last; Gstb är mothållande egentyngd; R är skjuvhållfasthet. Trågets egentyngd uppgår till 340 kN/m med en bredd B av 10 m. Detta medför en dimensionerande mothållande spänning av: 0,9 ∙ 340 / 10 = 30,6 kPa
I figur 7 redovisas resultaten av en förenklad beräkning av upplyftningstryck och -kraft per meter tråg i längdled. I figuren visas även hur upplyftningskrafterna tas upp av dragpålar med hänsyn tagen till den del av tråget som inte kan pålas. De största krafterna återfinns på den södra sidan. Inom de 3 m som angränsar trågdelen utan pålar måste upptas 251 gånger 3
Figur 7: Upplyftningskraft per meter tråg i längdled och upptagning med hjälp av dragpålar. 38
Tack
Trafikverket har gett tillstånd att skriva denna artikel. Tord Olsson på Trafikverket har granskat arbetet och Tomas Trapp på Ramböll Sverige AB har kontrolläst artikeln. Enheten Berg och Geoteknik, Ramböll Sverige AB i Göteborg, har beviljat medel för framtagandet av artikeln. Till ovanstående personer och institutioner framförs ett varmt tack. alltså 753 kN. Där finns två pålrader (P1 till P4) som delvis har utnyttjats som dragpålar. Kvar att utnyttja för att säkra tråget mot upplyftning är den del av pålen som är ovanför den nederst belägna glidytan med säkerhetsfaktorn F lika med 1,1. Trågbotten är belägen på nivån +9. Pålarnas bärförmåga i drag räknas från nivån +8 och nedåt. Sammanlagt kan de två pålraderna motstå en upplyftningskraft 2 gånger 374 lika med 748 kN. 5 kN får försummas, eftersom den verkliga grundvattennivån kommer att ligga cirka 0,5 m lägre än antagen och upplyftningskraften blir markant mindre. De fyra pålraderna (P1 till P4) räcker alltså till för att uppfylla krav på säkerhet mot släntbrott och upplyftning. Kravet på säkerhet mot upplyftning för de resterande delarna av tråget kan uppfyllas med två pålar av typ P1 och P4 placerade utmed trågets kant med c/c avstånd 1,5 m i längdled. De installeras med spetsen på nivån +2 eller djupare.
Slutsatser
Utredningen visar att det är möjligt att utforma passagen under Marieholmsbron som ett tråg av armerad betong. För att minimera rörelser hos landfästet och säkerställa dess stabilitet under byggnadstiden görs nödvändiga förberedelser för att bygga trågdelen utan pålar utanför broområdet och sedan pressa in den under bron. Som del av förberedelserna ska landfästets sidoslänter förstärkas, till exempel med kalkcementpelare, en tätskärm installeras och grundvattennivån sänkas temporärt. Dessutom schaktas ett delområde fram till cirka 6 m från brons centrallinje till nivån cirka +9. När trågdelen utan pålar har placerats under bron utförs de resterande arbetena på normalt sätt. Övriga trågdelar ska byggas så att de bildar en monolit tillsammans med trågdelen utan pålar. ■
Endast 373 kronor plus moms kostar en helårsprenumeration på Bygg & teknik för 2012! Bygg & teknik 1/12