INSTRUKTION: ANVENDELSE AF STÅLFUNDAMENTER

Transkript

1 DOKUMENTNR. UDARBEJDET GODKENDT ENHED [ESDH-dok.nummer] [Initialer] [Dato] [Initialer] [Dato] [ANL-xxx] GYLDIGHEDSOMRÅDE [Hvor gælder dokumentet] MÅLGRUPPE [For hvem gælder dokumentet] INSTRUKTION: ANVENDELSE AF STÅLFUNDAMENTER 1 FORMÅL Formålet med instruktionen i anvendelse af stålfundamenter er at give en beskrivelse af, under hvilke forudsætninger stålfundamenter kan anvendes til fundering af afmærkningsmateriel og belysningsmaster i forhold til anvendelse af betonfundamenter. Stålfundamenter kan i mange tilfælde være lettere at montere, fordi der stort set ikke er gravearbejde involveret ved montagen. Der er bare visse forholdsregler, man skal være opmærksom på ved anvendelse af stålfundamenter. Disse er gennemgået i det følgende. 2 BESKRIVELSE Stålfundamenter findes i flere forskellige typer. I det følgende er de tre vigtigste typer beskrevet. 2.1 VINGEFUNDAMENTER Vingefundamenter er opbygget af et cirkulært stålrør, hvorpå der er svejset fra 2 til 4 stk. vinger. I toppen af stålrøret er der en påsvejst plade, som fungerer som en flange til montage af en stander eller mast, og i bunden af stålrøret er der nogle gange et sæt små vinger, der efter stålrøret er banket eller vibreret ned trækkes ud og danner en slags modhold mod, at stålfundamentet umiddelbart kan trækkes op efter montagen. Ved anvendelse til montage af skilte eller belysningsmaster har disse små vinger i bunden af stålrøret sjældent betydning for selve bæreevnen. Bæreevnen af vingefundamenterne er ofte en del mindre end de tilsvarende betonfundamenter, da vingerne på stålfundamenterne i mange gængse udførelser er spidset til på det nederste stykke, hvor det stabiliserende jordtryk er størst, se figur STÅLRØRSFUNDAMENTER Et stålrørsfundament består i al sin enkelthed af et cirkulært stålrør, der bankes eller vibreres ned i jorden. Stålrøret kan for små dimensioners vedkommende være forsynet med supplerende små vinger, som beskrevet under vingefundamenter. Toppen af stålrøret er forsynet med en påsvejst flange til montage af et skilt eller en belysningsmast. For meget store stålrørsfundamenter udstøbes den øverste del af stålrøret med beton, hvori der placeres armering og fundamentbolte, fx ved montage af tavleportaler. 2.3 SKRUEFUNDAMENTER Skruefundamenter er ofte udført som et pælebor i overstørrelse, hvor selve fundamentet udgøres af en stålstang eller et stålrør, hvorpå der er svejset skråtstillede vinger, der virker som en slags gevind. Bæreevnen af denne type stålfundamenter er at sammenligne med en pæl af samme dimension som stålstangen eller stålrøret, da de skråtstillede vinger normalt ikke bidrager i større omfang til skruefundamentets bæreevne med mindre, at de danner en kontinuerlig skrue i hele fundamentets dybde. Skruefundamenter har den fordel, at de er lette at demontere, da de så at sige kan skrues op igen 3 KORROSIONSBESKYTTELSE Stålfundamenter skal over alt være korrosionsbeskyttet med minimum 15 µm varmforzinkning ved 25 års levetid eller 25 µm ved 5 års levetid. Dette indebærer, at godstykkelsen af stålet TEMA PROCES DELPROCES OPGAVE [jf. videnweb [Udbygning af vejnettet] Fase [nr. og navn] [opgavenavn jf. fasen] forside] og/el. [Forbedring af veje] [jf. videnweb ens forside]

2 2 af 5 minimum skal være 5 mm, ellers skal der anvendes stål med en særlig kemisk sammensætning for at kunne opnå en tilstrækkelig zinklagtykkelse. Ved midlertidig anvendelse af stålfundamenter (levetid mindre end 2 år) fx ved vejarbejde tillades stålfundamenterne udført uden korrosionsbeskyttelse. Ingen ståldel af stålfundamenterne må ved denne anvendelse have godstykkelse mindre end 3 mm. 4 BEREGNING Stålfundamenterne skal beregnes efter de samme anvisninger for beregning af fundamenter, som beskrevet i Udbudsforskrift for afmærkningsmateriel. I Udbudsforskrift for afmærkningsmateriel er følgende anført: Fundamenter skal beregnes efter DS/EN Det tillades, at fundamenter til eller fundering af afmærkningsmateriel opstillet i vejside dimensioneres efter retningslinjerne i Bulletin No. 12 fra Geoteknisk Institut udgivet i 1963 eller tilsvarende litteratur om anvendelse af aktiv og passiv jordtryk. Dimensioneringsforudsætninger Ved dimensionering af fundamenter til afmærkningsmateriel, der opsættes over vejareal og ved anvendelse af aktiv og passiv jordtryk, skal der tages højde for, at fundamenterne, og dermed søjlerne kan få en mindre vinkeldrejning, førend det passive jordtryk udvikles. Partialkoefficienten på den bevægelige last (vindlast) skal derfor forøges fra 1,35 til 1,5 ved beregning af denne type fundamenter. Ved beregning af fundering skal der tages udgangspunkt i jordbunds- og grundvandsforhold på opstillingsstedet. Som udgangspunkt skal antages, at grundvandet står under funderingsniveau. Følgende værdier for jordparametre skal benyttes ved beregningen: Effektiv friktionsvinkel ϕ = 32 Densitet jord γ j = 18 kn/m 3 Partialkoefficient for friktionsvinkel: γ ϕ =. Partialkoefficienten gælder for tan ϕ. 4.1 BEREGNINGSEKSEMPEL Med udgangspunkt i de fundamenttyper og dimensioner, der er vist i Figur 1, er der foretaget en beregning efter vejledningen i Geoteknisk Bulletin no. 12 fra Geoteknisk Institut af henholdsvis et stål- og et betonfundament. I Figur 2 er de tilhørende jordtrykkurverne optegnet. Som det fremgår af jordtrykkurverne, er der en væsentlig forskel på den bæreevne, der opnås i de to tilfælde. Hvis der integreres over jordtrykkurverne, fås de i Figur 3 viste resultater for hhv. vinge- og betonfundamentet. For vingefundamentet fås et samlet jordtryk på 13,1 kn og for betonfundamentet et samlet jordtryk på 23, kn, altså næsten en faktor 2 til forskel i favør for betonfundamentet ved den viste udformning af fundamenterne.

3 3 af 5 Beregningseksemplet viser, at stålfundamentet i det givne udførelse kan modstå en vandret kraft på 1, kn virkende ved jordoverfladen samt et tilhørende bøjningsmoment på 2,4 knm. Hvis der vælges et andet rotationspunkt, vil den tilladelig vandrette kraft og det tilhørende bøjningsmoment ændres ,3 25 Figur 1. Udformning af et typisk vingefundament af stål og et tilsvarende betonfundament. Stålfundament Betonfundament Her følges kurverne ad Dybde i meter Her starter indsnævringen på vingen Dybde i meter Her slutter vingen Figur 2. Jordtrykkurver for hhv. vingefundament af stål og beton.

4 4 af 5 Ved at vælge flere mulige rotationspunkter kan der optegnes en bæreevnekurve som funktion af forskydningskraft og bøjningsmoment for de enkelte fundamentdimensioner. Et eksempel på en bæreevnekurve er vist i Figur 4. Stålfundament 2,4 knm 1, kn Jordoverflade Betonfundament 4,3 knm 1, kn,75,98,51,65 7,1 kn,94 1,1 12, kn 6,1 kn Rotationspunkt for fundamentet i jorden 11, kn Rotationspunkt for fundamentet i jorden Figur 3. Eksempel på en beregning med aktivt og passivt jordtryk for de i Figur 1 viste fundmenter. 6 kn Bæreevne fundament,25 x,25 x m knm Figur 4. Eksempel på bæreevnekurve for et fundament i dimensionen,25 x,25 x m. Kombinationen af forskydningskraft og det tilhørende moment for skiltet eller belysningsmasten skal ligge inden for det grå område, for at fundamentets bæreevne er tilstrækkeligt.

5 5 af 5 5 DOKUMENTATION Det er vigtigt at få oplysning om bæreevnekurver både for stål- og betonfundamenter fra leverandørerne, førend fundamenterne anvendes i praksis. Det er også vigtigt at få en beregning af selve fundamentet fra leverandører af stål- eller betonfundamenter for at kunne vurdere, om bæreevnen af fundamentet er tilstrækkeligt til at kunne optage jordtrykket, bl.a. om vingerne på stålfundamentet og selve stålrøret har tilstrækkelig med styrke og stivhed til, at de kan modstå jordtrykket uden, at delene deformerer, eller om der er tilstrækkelig med armering i betonfundamentet til, at det ikke knækker under terræn. Momentkapaciteterne for de fleste gængse master til opsætning af tavler eller vejbelysning kan findes på Vejdirektoratets hjemmeside. Det er dog nødvendigt at beregne det aktuelle forskydningskraft og det tilhørende bøjningsmoment for det enkelte skilt eller den enkelte belysningsmast for at kontrollere, om fundamentets bæreevne er i orden.