pilegroup.exe manual för användare

Bredenberg Teknik uppdate 2009-06-23

- page 1(21) - Manual PileGroup.exe --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- www.bredenbergteknik.se

PileGroup.exe Manual för användare Allmänt PC-.programmet PileGroup.exe används för att analysera 3D-pålgrupper. Pålarna antas ingjutna i en styv plint. Sidomotstånd från jord som omger pålarna kan medräknas, liksom olika inspänning mellan pålar och plint. Flera lastfall och flera olika påltyper kan ingå i en beräkning. Data som beskriver laster, geometri och pålarnas utformning matas in på skärmen i lättanvända formulär. Analys av inverkan av ändrade data är därför enkel att utföra. På så sätt kan en optimal utformning av en pålgrupp vid givna förutsättningar utföras snabbt och effektivt. Analys sker med direkt styvhetsmetod. Beräkningsresultatet kollas vid alla beräkningar med avseende på numerisk stabilitet och beräkningsnoggrannhet. Om problem uppkommer så ges ett motsvarande meddelande till användaren. Detta gäller även vid validering av indata. Vidare utförs en kontroll där givna belastningarna jämförs med de lasteffekter som motsvarar de beräknade pålkrafterna. Sammantaget innebär detta att användaren kan lita på att beräkningsresultaten är korrekta. Indata och beräknade data kan sparas på media anslutet till datorn. Folder och filnamn bestäms av användaren. Enskilda indatafiler för allmänna data, lastdata, geometri samt pålkonstanter kan sparas och öppnas liksom också kompletta uppsättningar data för en pålgrupp. Användaren kan på så sätt bygga upp ett bibliotek med pålgrupper och påltyper som används återkommande. Filformatet är detsamma som för vanliga textfiler (ASCCII), vilket innebär att datafilerna kan genereras, läsas och ändras utan att PileGroup.exe startas. En detaljerad beskrivning av uppbyggnad av indata ges i Appendix A. Programmet PileGroup.exe körs under Windows XP eller VISTA. Det förutsätts att .NET (”dot.net”) finns installerat på användarens maskin. Vidare måste decimalavskiljare vara ”.”, ej ”,”, alltså punkt, inte komma. Denna inställning sätts i Kontrollpanelen/Nationella Inställningar/Tal. Glöm inte att ändra tillbaka så att andra program fungerar korrekt efter det att körning av PileGroup.exe avslutats Ansvar vid användning Bredenberg Teknik tar inget ansvar för eventuell skada som drabbar användare av programmet. Användaren har det fulla ansvaret för alla resultat av användningen av PileGroup.exe. Bredenberg Teknik äger upphovsrätten till programmet och kopiering och liknande av denna manual eller programmet, liksom användande i förvärvssyfte, utan skriftligt tillstånd från Bredenberg Teknik är därför inte tillåtet. Beräkningsmetod Beräkningsmetoden beskrivs i detalj i Appendix B. Metoden är i korthet som följer: - för en enskild påle beräknas de krafter och moment (styvhetsfaktorer) som ger translation respektive rotation värdet 1 vid pålskallen. Där har pålen 6 frihetsgrader, nämligen 3 translationer och 3 rotationer. Det ortogonala koordinatsystemet för pålen väljs så att en axel för translation sammanfaller med pålens längdaxel.



- beräknade styvhetsfaktorer (krafter och moment) projiceras på ett ortogonalt

koordinatsystem för pålplinten. Denna har förstås också 6 frihetsgrader. En av axlarna för translation väljs så att den sammanfaller med vertikal riktning. Plintens origo väljs där yttre laster definieras angripa.

- pålens styvhetsfaktorer (krafter och moment) flyttas från pålskallen till origo för plintens koordinatsystem. - processen upprepas för alla pålar. Inverkan summeras i plintorigo. Resultatet kan presenteras som en 6x6 matris där. Elementen i matrisen (styvhetsmatrisen) uttrycker storleken av krafter respektive moment verkande i plintorigo som ger plinten translationen respektive rotationen = 1 i plintorigo. - krafter (3 ) och moment (3) som belastar plintorigo införs. Genom att multiplicera dessa lasteffekter med styvhetsmatrisens invers så erhålls storleken av translationer (3) och rotationer (3) i plintorigo. - motsvarande rörelser vid respektive pålskalle beräknas, uttryckta i plintens koordinatsystem. Eftersom plinten förutsätts helt styv är detta en rent geometrisk beräkning. - rörelserna vid pålskallen projiceras på respektive påles koordinatsystem. Även detta är en rent geometrisk beräkning, där pålens koordinater, riktning och lutning utgör beräkningsdata. - rörelserna vid pålskallen multipliceras med pålens styvhetsfaktorer (=krafter och moment som ger pålskallen translationer och rotationer =1 där), vilket ger de mot de yttre lasterna svarande krafterna och momenten vid pålskallen. - processen upprepas för alla pålar. Beräkningsnoggrannhet Det är uppenbart att beräkningsarbetet måste ske med dator, utom för mycket enkla pålgrupper, eller med införande av radikala förenklingar beträffande förutsättningarna för beräkningen. Man kan fråga sig vilka beräkningsfel som uppkommer vid det omfattande beräkningsarbetet. Datorn arbetar ju med ett begränsat anta signifikanta siffror. I PileGrop.exe sker alla beräkningar i s k dubbel precision, vilket ger minsta möjliga avrundningsfel vid beräkningarna. Vidare är valda algoritmer optimerade för minimering av numeriskt betingade beräkningsfel. Inverkan av oundvikliga fel från avrundning kan bedömas genom den ovan nämnda jämförelsen mellan givna och bakåtberäknade laster i plintens origo. Det kan nämnas att numerisk stabilitet för en pålgrupp återspeglar gruppens fysiska stabilitet. Den beskriva beräkningsmetoden förutsätter att det existerar ett beräkningsbart samband mellan krafter och rörelser på pålgruppen (och för varje enskild påle), vilket numeriskt motsvarar att en inversmatris för styvhetsmatrisen existerar. Det är därför exempelvis inte möjligt att använda PileGroup.exe för att analysera en pålgrupp med enbart parallella pålar utan omgivande jord som är ledat infästa i plinten. Man kan dock genom att fuska lite använda PileGroup.exe även för analys av teoretiskt instabila pålgrupper. Med införande av ett mycket litet fiktivt sidomotstånd, eller en mycket liten lutning, kan också en instabil grupp göras beräkningsbar.



Programkörning

När PileGroup.exe startas så visas startsidan, figur 1.

Figur 1. Startsida för PileGroup.exe På startsidan visas de komponenter som användaren kan välja. Överst visas en ruta med rubriktext. Datum för copyright längst upp till höger anger också datum för aktuell programversion. Genom att klicka på länken www.bredenbergteknik.se kan man kontrollera huruvida senare programversion finns tillgängliga. Under rubrikrutan finns ett antal ikoner som kan klickas. Dessa är uppdelade i två fält, Indata och Beräknade data. Under rutan med Beräknade data finns ett fält benämnt Aktiva data och status för beräkningen. Där visas: - vilka uppsättningar indata som validerats - filnamn för aktiva indatafiler - textbox för inmatning av ett projektnamn - datum och tid - knappar för val av olika alternativ, samt status för Uppdatering och Beräkning På startsidan, liksom på andra fönster i programmet, anger röd färg på en statusruta att åtgärd, exempelvis uppdatering, måste utföras av användaren för att data som visas ska vara aktuella. Nedan ges en detaljerad beskrivning av innehållet i de olika komponenterna samt hur data genereras, sparas och laddas.



Indata De komponeter för inmatning av data som kan väljas är - generella data - lastdata - geometriska data - pålkonstanter Respektive fönster öppnas genom klick på motsvarande ikon. Nedan beskrivs användningen av vart och ett av dessa fönster. Generella Data

Figur 2. Generella Indata Rubrikerna framför varje fält anger vilket data som textboxen till höger om rubriken avser. När inmatning är klar ska Update tryckas för att angivna data ska gälla för beräkning och kunna sparas (med Save File). Om en tidigare sparad uppsättning Generella indata ska laddas så trycker man Open File och navigerar man till önskad fil i dialogrutan som visas då. Försöker man ladda fil som inte innehåller Generella Data så ges ett felmeddelande. Med knappen längst till höger (Dat/Tid) så kan aktuella värden föras in i textboxar för datum respektive tid. Då datafil öppnas så visas sparade värden i dessa rutor. Generella egenskaper för formulär med indata Ett formulär med indata kan minimeras, maximeras eller stängas med kontrollboxen längst upp till höger på formuläret, på vanligt Windows-maner. Om fönstret stängs så finns dock inte längre några användbara indata i aktuell kategori, varför en bekräftelsefråga ges innan stängningen utförs.



Lastdata

Figur 3. Lastdata I tabellen anges i plintens origo angripande lasteffekter. I tabellen som visas i fönstret visas i första kolumnen ordningsnumret för lastfallet. Numret tilldelas automatiskt. I nästa kolumn kan användaren ange en beskrivande text för lastkombinationen. I de följande 6 kolumnerna anges lastfallets komponenter i form av krafter och moment med beteckningar enligt figur 4.

Figur 4. Beteckningar för yttre laster angripande i plintorigo När indata ändras så får statusboxen (till vänster om knappen Uppdatera) röd färg. Uppdatera måste tryckas för att ändringarna ska uppfattas som aktuella av programmet och för att beräkning ska kunna utföras. Om ett lastfall på en rad ska raderas så markeras raden med ett musklick varefter knappen Tag bort Rad trycks. Om lastfall istället ska tillfogas så markeras raden varefter knappen Addera rad trycks. En ny rad som är en kopia av den ovanstående sätts då in. En sparad uppsättning lastkombinationer kan Öppnas (Open File) och sparas (Save File) på samma sätt som för fönstret med Generella data. Användaren kan välja att visa eller dölja boxen som visar beteckningar (klicka på checkboxen). Bilden visar positiva riktningar för krafter och moment som ingår i lastkombinationen.



Geometriska data

Figur 5. Geometriska data

Figur 7. Pålplan (visas om boxen ”Visa Pålplan” markeras) Figur 6. Beteckningar för geometriska data (visas om boxen ”Visa Beteckningar” markeras”)

Data som införs i detta fönster visas i figur 5. Den första kolumnen sätts automatiskt och anger pålens aktuella ordningstal. I nästa kolumn kan införas en godtyckligt vald pålbeteckning.



I de följande tre kolumnerna anges pålens koordinater x, y, z i plintens ortogonala koordinatsystem. Notera att en pålens koordinater ska anges i millimeter. Riktningen alfa (grader) anger pålens riktning projicerad i plintens xy-plan, samma som horisontalplanet. För vertikal påle anges riktningen noll grader. Pålens lutning med avseende på plintens z-axel, som normalt sammanfaller med vertikal riktning, anges som den längdenhet i z-riktningen som motsvarar 1 längdenhet i plintens xy-plan. För exempelvis pållutningen 3.5:1 så anges här värdet 3.5. För vertikala pålar anges värdet noll. Pålens längd anges i millimeter. För spetsburna pålar anges pålens fysiska längd. För mantelburna pålar ska längden som anges väljas så att den motsvarar kompressionen hos en likadan spetsburen påle (ofta antas då att pålspetsen befinner sig på halva det mantelburna lagrets tjocklek). Den sista kolumnen innehåller pålens typbeteckning. Denna sätts och definieras egenskapsmässigt i fönstret Pålkonstanter, som beskrivs under nästa rubrik. De beteckningar som används visas i en bild (figur 6) om motsvarande check-box markeras (med ett musklick). När man använt programmet några gånger kan bilden med beteckningar undvaras.1 Pålar kan tas bort och läggas till från pålgruppen, på samma sätt som beskrivs för fönstret Lastdata. Motsvarande gäller också för att Spara respektive Öppna geometriska data som sparats på media som kan nås av datorn, exempelvis hårddisk eller USB-minne. Visa Pålplanen Genom att markera motsvarande box för att visa pålplanen så ritas pålplanen upp i plintens xy-plan, i ett eget fönster, se figur 7. Pålarnas riktningar visas med riktningsstreck. Man kan välja att visa pålarnas ordningstal och beteckningar genom att markera motsvarande check-boxar i fönstret. Ett rutnät med delningen 1x1 m kan visas. Plintens konturmått kan ändras genom motsvarande upp-ner-knappar/boxar. För att ge pålplanen en lämplig storlek använder man upp-ner-knappen ”Skala”. Beroende på skärmupplösning, skärmstorlek, m m, motsvarar bilden som visas skalan 1:visat_värde, exempelvis 1:100. Det är lämpligt att visa pålplanen när geometriska data anges. På så sätt får användaren direkt feed-back beträffande inmatade geometriska data. Olika påltyper (kvadratisk, cirkulär, tomt rör, btg-fyllt rör eller special-typ), visas med olika symboler, se figur 8. Egenskaperna för respektive påltyp sätts, som nämnts, i fönstret Pålkonstanter. Figur 8. Olika påltyper visas med olika symboler i fönstret Pålplan.



Pålkonstanter

Figur 9. Pålkonstanter Fönstret med pålkonstanter är det mest komplexa fönstret för indata. Här definieras pålarnas styvhetsfaktorer, d v s de krafter respektive moment som ger motsvarande translation respektive rotation lika med värdet 1 (meter respektive radianer) vid pålskallen, i pålens ortogonala koordinatsystem 1-2-3, och 4-5-6 där riktningen 3 avser pålens längdaxel. Varje pålskallens system väljs så att riktning 1 = plintens x-riktning och riktning 2 = plintens y-riktning. Riktning 3 sammanfaller med pålens längdaxel. Positiva momentriktningar 4, 5 och 6 är högervridande kring axlarna 1, 2 och 3. Styvhetsfaktorerna benämns kij i fönstret, där kij anger kraft (moment) i riktning ”i” som ger rörelsen (rotationen) = 1 i riktning ”j”. Exempelvis utgör element k33 den kraft som ger pålskallen rörelsen 1 m (per meter påle) i pålens längdriktning. Beteckningar och positiva riktningar visas i en figur i nedre högra hörnet på fönstret. Värdet av kij kan anges direkt i tabellen överst i fönstret. Eftersom flera värden är lika, t ex k15=k51, så behöver inte samtliga värden anges. För beräkning av styvhetsfaktorer som motsvarar lång balk i elastisk omgivning med konstant bäddmodul och konstant böjstyvhet så kan olika påltvärsnitt väljs, se ikonerna nederst till vänster i fönstret. Man markerar valt tvärsnitt med ett musklick och anger aktuella data, t ex ytter- och innerdiameter. I rutan till höger om tvärsnitttyperna anges värden för E-moduler och påltypens infästningsförhållanden (0=ledad, 1 = inspänd). I rutan till höger om denna visas som kontroll beräknade tvärsnittsdata. I den fjärde rutan från vänster anges påltvärsnittets kapaciteter avseende tvärkraft, normalkraft, böjmoment samt vridmoment.



När erforderliga data införts trycker man på knappen ”Beräkna Pålkonstanter”. I raden med boxar mitt på sidan visas då beräknade värden kij samt återges övriga indata som beskriver påltypen. Om de beräknade värdena godtas av användaren så markeras den rad i den översta tabellen där pålkonstanterna ska föras in, varefter knappen ”Upload Beräknade Pålkonstanter” trycks. I kolumn nr 9 visas påltypens nummer. Det tilldelas automatiskt. Detta typnummer är det som anges i tabellen som definierar pålarnas geometriska data. Påltyper kan tas bort och läggas till, på samma sätt som beskrivs för fönstret Lastdata. Motsvarande gäller också för att Spara respektive Öppna påltypdata som sparats på media som kan nås av datorn, exempelvis hårddisk eller USB-minne. Beräkning av pålkonstanter vid andra förutsättningar Det ska nämnas att ovan nämnda förfarande avser beräkning av värdena kij med antagandet att påle motsvarar en lång balk med konstant böjstyvhet inbäddad i ett linjärelastiskt medium med konstant bäddmodul. För påle utan omgivande jord och med begränsad längd och med olika inspänningsförhållanden vid ändarna, kan styvhetsfaktorerna beräknas enligt Appendix C. För pålar som har en fri längd över omgivande jord beräknas styvhetsfaktorerna enligt Appendix D. För pålar i friktionsmaterial med mot djupet ökande bäddmodul beräknas styvhetsfaktorerna enligt Appendix E. För det generella fallet med ändlig längd, varierande inspänningsförhållanden, varierande böjstyvhet och varierande bäddmodul kan styvhetsfaktorerna t ex beräknas med program BALKELU.EXE, Appendix F. Programmet analyserar generellt utformad balk på elastiskt underlag. För styvhetsfaktorer som beräknas enligt Appendix C – F, eller för styvhetsfaktorer som utvärderas från belastningsförsök, gäller att faktorerna måste föras in på respektive rad direkt i tabellen med data för respektive påltyp.



Beräkning När det finns en fullständig uppsättning data, d v s Generella data, Lastdata, Geometriska data samt Pålkonstanter, så kan beräkning utföras. Detta sker igenom tryckning på knappen ”Beräkning” i Start-fönstret, se figur 10.

Figur 10. Beräkning sker från startfönstret Innan det är möjligt att utföra Beräkning måste dock en fullständig uppsättning felfria indatafiler finnas. Detta innebär att boxarna framför respektive datafil (Generella Data, Last Data, Geometriska Data samt Pålkonstanter) ska vara markerade med en grön bock, se figur 10. Projektdatafil En fullständig uppsättning indatafiler kan erhållas genom att respektive indatafil skapas på så sätt som redovisats ovan, eller så kan en projektdatafil (innehåller alla indata) laddas genom att knappen ”Open Projekt” trycks på Startsidan, se figur 10. En projektdatafil innehåller alla ovan nämnda indatafiler och när en felfri projektdatafil laddats så är också tabellerna i respektive indatafil fyllda. När en korrekt sammansatt projektdatafil laddats så ges ett meddelande, se figur 10. På startsidan kan också projektdatafiler sparas genom att trycka på knappen ”Save Projekt”. Detta förutsätter att en felfri uppsättning indatafiler definierats. När en projektdatafil laddats, eller när ändringar utförts för någon av indatafilerna, så rödmarkeras statusrutan till vänster om knappen ”Uppdatera” samt dimmas knappen ”Beräkning”. För att möjliggöra beräkning måste knappen ”Uppdatera” först tryckas. Alla givna indata kontrolleras då, och om allt är o k så ges den nämnda statusrutan grön färg och knappen ”Beräkning” visas operativ (dimmer tas bort), figur 11.



Figur 11. Startsidan med komplett uppsättning indata, uppdaterad för beräkning Figur 11 visas startsidan uppdaterad för beräkning. Som framgår är statusrutan till vänster om knappen ”Beräkning” rödmarkerad vilket anger att beräkning för aktiv uppsättning indata inte utförts. Beräkningen genomförs då knappen ”Beräkning” trycks.

Figur 12. Startsidan efter utförd beräkning Figur 12 visar startsidan efter det att beräkning utförts för aktiv uppsättning indata, d v s båda de ovan nämnda statusrutorna har grön färg. Skulle något fel uppkomma vid beräkningen, vanligtvis beroende på en instabil pålgrupp, så visas ett felmeddelande. Man kan tycka att funktionen hos knappen ”Beräkning” skulle inkluderas hos knappen ”Uppdatera”, vilket skulle bespara användaren ett knapptryck. Det är dock tydligare att först kontrollera att indata är korrekta och därefter initiera beräkning, enligt vår uppfattning.



Beräkningsresultat Beräkningsresultaten som kan visas synliggörs i egna fönster genom tryckning på någon av symbolerna över rutan med ”Aktiva data och status för beräkningen”, se figur 12. De resultat som kan visas är

- Styvhetsmatrisen, S - Inverterad styvhetsmatris, inv(S) - Produkten S*inv(S)

- Plintrörelser - Pålrörelser

- Pålkrafter

- Jämviktskontroll

- Tvärsnittskontroll

Nedan redogörs för vart och ett av fönstren som visar beräknade data. Styvhetsmatrisen, S, inverterad styvhetsmatris, inv(S) och produkten S*inv(S)

Figur 13. Beräknade matriser Elementen i styvhetsmatrisen Sij anger kraft (moment) i riktning ”i” som ger plinten translationen (rotationen) = 1 (meter, radianer) i riktning ”j” i plintorigo. Notera att matrisen är symmetrisk, d v s Sij=Sji. Den inverterade matrisen inv(Sij) benämns även flexibilitetsmatris. Även den är symmetrisk. Den understa matrisen utgör produkten S*inv(Sij) och ska definitionsmässigt bestå av en s k enhetsmatris, vilket är en matris med 1:or i diagonalen och noll i övrigt.



Antalet decimaler för de två senare matriserna kan väljas från noll till 10 med hjälp av upp/ner-knapp under respektive tabell. Utskrifterna av matriserna används mer sällan direkt av användaren vid arbetet med att välja lämplig pålgrupputformning. De utgör istället en möjlighet att kontrollera en pålgrupps stabilitet. I det fall pålgruppen är nära instabil så ger det sig tillkänna på så sätt att elementen i kontrollmatrisen inte blir ”exakt” noll respektive 1, vilket är de teoretiskt korrekta värdena. Därtill finns ytterligare en kontroll, nämligen jämviktskontrollen som beskrivs senare i denna manual. Plintrörelser, pålrörelser

Figur 14. Beräknade plintrörelser och beräknade pålrörelser I figur 14 visas innehållet i resultatfönstret Plintrörelser och pålrörelser. För plintrörelser har i figuren valts 4 decimaler, för pålrörelser 10 decimaler. Plintrörelserna redovisas som translationer (millimeter) och rotationer (radianer*1000) i plintens ortogonala koordinatsystem, för respektive lastfall. Pålrörelserna redovisas som translationer (millimeter) respektive rotationer (radianer*1000) i respektive påles ortogonala koordinatsystem för respektive lastfall. Figur 15 visar orienteringen av en pålens koordinataxlar. Värdena u2 och u45 anger resulterande rörelse för respektive rörelseplan, se figuren.



Figur 15. Lokalt koordinatsystem 1-6 för varje pålskalle Det beräknade värdet u12 utgör med god approximation pålskallens rörelse i horisontalplanet eftersom pålar i allmänhet har begränsad lutning mot vertikal riktning. Typiska värden för pålars lutning är ca 4:1 till 3:1. Pålskallens maximala rörelse umax beräknas med uttrycket

umax = sqrt(u12

+ u22

+ u32

) Pålskallens maximala rotation beräknas på analogt sätt. Notera att u6 utgör pålskallens vridningsvinkel, vilken ger ett vridmoment vid pålskallen , medan u4 och u5 (och u45) genererar böjmoment vid pålskallen. Pålkrafter

Figur 16. Pålkrafter Pålkrafter (figur 16) är av primärt intresse vid analys av en pålgrupp. Pålkrafterna vid respektive påskalle anges i respektive påles ortogonala korrdinatsystem. Orienteringen av koordinataxlarna visas i figur 15. De pålkrafter som visas i tabellen är för respektive lastfall:



- F1 och F2 = tvärkrafter vid pålskallen - F12 = resulterade tvärkraft där - F3 = axialkraft i pålen - M4 och M5 = böjmoment vid pålskallen - M45 = resulterande böjmoment vid pålskallen - M6 = vridmoment vid pålskallen

Resulterande tvärkraft och resulterande böjmoment visas till sina belopp. För att avgöra riktningen för de resulterande värdena kan man studera tecken för kraft respektive moment vid pålskallen. Antalet decimaler kan väljas med upp/ner-knappen vid tabellens övre vänstra hörn. Man kan ange noll till 10 decimaler. Max-belopp anges med rosa bakgrundsfärg i tabellen, för F12, F3 och M45. Min-belopp anges med blå bakgrundsfärg färg för dessa värden. Jämviktskontroll

Figur 17. Jämviktskontroll Val av beräknade data ”Jämviktskontroll”, figur 17, visar resultatet av en jämförelse mellan givna lasteffekter (översta tabellen) och bakåtberäknade lasteffekter (tabellen därunder). De bakåtberäknade lasteffekterna erhålls genom att utgå från varje pålskalles krafter/moment, transformera dessa till plintens koordinatsystem och slutligen summera inverkan av alla pålars transformerade krafter/moment i plintorigo. Teoretiskt ska därvid samma värden som de givna lasteffekterna i origo erhållas. Beroende på oundvikliga avrundningsfel i de omfattande numeriska beräkningarna uppkommer dock en viss avvikelse, se den understa tabellen.



För det visade exemplet, med två identiska lastfall, är den största avvikelsen ca 4.5*10-13

, vilket får betraktas som godtagbart nära noll. Om skillnader av signifikant storlek uppkommer så är det ett tecken på att beräkningsresultatet är opålitligt, vanligen beroende på att pålgruppen är nära instabil. Tvärsnittskontroll

Figur 18. Tvärsnittskontroll I det sista alternativet för visning av beräknade data redovisas varje påles utnyttjandegrad, i varje lastfall, med användande av kvoter och interaktionsformler, figur 18. De värden som anges är: Ts/Td resulterande tvärkraft/tvärkraftkapacitet Vs/Vd vridmoment/vridmomentkapacitet Ns/Nd axialkraft/axialkraftkapacitet Ms/Md resulterande böjmoment/böjmomentkapacitet Ns/Nd + Ms/Md interaktionsformel - normalspänning Ts/Td + Vs/Vs interaktionsformel - skjuvspänning Alla värden i tabellen ska givetvis vara mindre än 1, då ingen påle är överutnyttjad. Värdena för respektive kapacitet ges i fönstret ”Pålkonstanter”. Max-värden anges med rosa bakgrundsfärg och Min-värden anges med blå bakgrundsfärg. Notera att de ovan visade värdena avser tvärsnittkontroll. Därutöver behöver pålar även kontrolleras beträffande lastkapacitet, geoteknisk bärförmåga och övriga kriterier för dimensioneringen.



Val av förutsättningar, sidomotstånd och inspänning Man kan visa att pålar behöver endast behöver vara ingjutna en mycket kort sträcka i en styv plint för att kunna anses vara inspända i plinten. Vidare är jorden omkring en påle normalt en förutsättning för att pålen inte ska knäcka. Förenklingarna infördes ursprungligen för att underlätta (möjliggöra) handberäkning. Det kan synas förvånande att samma förutsättningar fortfarande i de flesta fall tillämpas trots att datorer nästan alltid används för beräkningarna. En orsak till att de förenklade förutsättningarna inte överges är att de innebär att pålar får enbart axiella krafter av laster på plinten. Tvärkrafter, böjmoment och vridmoment vid pålskallen blir noll, vilket är en fördel när pålar med liten kapacitet att ta upp sådan lastpåverkan, d v s betongpålar, används. Beaktas inverkan av inspänning och sidomotstånd av jord kring pålarna finner man ofta att betongpålarnas kapacitet överskrids vid inspänningssnittet. En negativ konsekvens av de nämnda (orealistiska) förenklade förutsättningarna är att i det allmänna fallet minst 6 pålar krävs för att göra en pålgruppen stabil. Om inspänning och sidomotstånd tas med så kan man klara stabiliteten med färre pålar, kanske tre pålar istället för sex. ****************************************************************************************************



Utskrift av indata och beräknade resultat Indata och beräknade data kan skrivas ut till fil eller printer. För att skriva ut ett visst fönster trycker man på knappen ”Print Form” som finns på varje fönster. För att skriva ut data i i tabellform trycker man på knappen ”Skriv Resultat” som också finns på varje fönster. Alla indata och beräknade resultat kan skrivas ut till en text-fil genom att knappen ”Skriv Alla Resultat” på startmenyn trycks. Då genereras en textfil i en folder som anges av användaren. Filen kan öppnas och redigeras i ordbehandlare, exempelvis Word, eller annat program, t ex Excel.

Appendix A In-Data Indata för ett projekt är organiserade i fyra indatafiler. Dessutom kan en sammanställning av alla data som ingår i indatafilerna sparas som en projektdatafil. De olika filernas filtillägg (extensioner) är som följer: Fil Extension Exempel Generella Data .pdt IVAgruppA.pdt Last Data .lst Lastfall 2 och 5.lst Geometriska Data .gmd New Piles.gmd Pålkonstanter Data .ela Pålgrupp C.ela Projekt Data .prj ProjektA11.prj Innehållet i respektive fil beskrivs i manualen. För att i detalj studera innehållet i varje fil kan filen öppnas i ordbehandlare. Formatet är standard textfil, asccii. Filer kan därför också redigeras i ordbehandlare, t ex NotePad. Filerna kan sparas i folder på media som användaren anger. Det rekommenderas att en väl strukturerad uppsättning bibliotek/foldrar/filer används så att det blir enkelt och överskådligt att hantera indatafiler och resultat.

Appendix B Beskrivning av beräkningsmetod Se Pålkommissionens rapport 58, ”Pålgrupper med sidomotstånd och inspänning”, Bredenberg & Broms, Linköping 1978. Rapporten kan beställas på Statens Geotekniska Instituts bibliotek, 013-201800.

Appendix C Styvhetsfaktorer utan hänsyn till jordmotstånd Se Pålkommissionens rapport 58, ”Pålgrupper med sidomotstånd och inspänning”, Bredenberg & Broms, Linköping 1978. Rapporten kan beställas på Statens Geotekniska Instituts bibliotek, 013-201800.

Appendix D Styvhetsfaktorer för pålar med fri längd i luft under plinten Se Pålkommissionens rapport 58, ”Pålgrupper med sidomotstånd och inspänning”, Bredenberg & Broms, Linköping 1978.



Rapporten kan beställas på Statens Geotekniska Instituts bibliotek, 013-201800.

Appendix E Styvhetsfaktorer för pålar i friktionsjord (linjärt ökande bäddmodul) Se Pålkommissionens rapport 58, ”Pålgrupper med sidomotstånd och inspänning”, Bredenberg & Broms, Linköping 1978. Rapporten kan beställas på Statens Geotekniska Instituts bibliotek, 013-201800.

Appendix F Vridmomentkapacitet för olika tvärsnitt Kommer senare

Appendix G Utskrift av fönster med PrintScreen A window can be converted to a .pdf file as follows:

1. Bring up the forms to be printed 2. Press the PrintScreen command. 3. Start Paint.exe and press Paste to copy the screen image to the Paint canvas. 4. Cut the part you are interested in of the pasted image 5. Start new, don’t save, and paste. The copied part will appear alone. 6. Print, mail, or store the image, as required.

In order to make a pdf of the image, you need a pdf-converter. Many freeware such applications can be found for free on the internet, or be purchased from Adobe in case you will go for the full functionality of the pdf-file format.

Appendix H Momentfördelning mellan påltopp och pålspets Programmet PileGroup.exe beräknar snittkrafter vid pålarnas inspänningssnitt i plinten. De beräknade värdena kan användas för tvärsnittskontroll där. För utförande av sådan beräkning hänvisas till BSK och BBK. Det kan ses som ett minimikrav att påltvärsnittet vid infästningen uppfyller aktuella uttryck som beaktar interaktion mellan olika snittkrafter. Dimensionerande snittkrafter i pålen kan emellertid uppkomma i ett snitt beläget längd en sträcka ner utefter pålen. I det fall hela pålen är omgiven av jord med konstanta egenskaper (Ejord), samt pålen är lång, så kan uppkommande moment och tvärkraft beräknas som för en motsvarande balk på elastiskt underlag, se figuren Appendix H, figur 1. AppH, fig 1. Moment för påle med H-kraft och böjmoment vid påltopp Visade böjmoment ska adderas så att största värdet utefter pålen erhålls.



Inverkan av sidoutböjning orsakad av axialkraft Pålar dimensioneras förutom axialkraft även för böjmoment orsakat av initialutböjning (yo) och tillskottsutböjning (yi), se Pålkommissionens Rapport 84a. Initialutböjningen består av en geometrisk del adderad till en fiktiv del. Den sistnämnda beaktar inverkan av egenspänningar och tvärsnittsklass. Tillskottsutböjningen antas uppkommen som resultat av att påförd axialkraft ökar den initiella utböjningen. Utböjningen antas sinusformad med en period lika med pålens knäcklängd Lk. Denna beräknas med uttrycket Lk = pi*(EI/Ejord)^0.25 Den största storleken av utböjningsmomentet beräknas med uttrycket Mnax = N*(y0 + yi)/2 där N = axialkraft i pålen Momentfördelningen illustreras i figur Appendix H, figur 2. För beräkning av yo och yi hänvisas till Rapport 84a. AppH, fig 2. Böjmoment orsakat av påles sidoutböjning Den i figur 2 visade fördelningen av böjmoment ska adderas till böjmoment orsakade av krafter och moment vid infästningen, beskriva ovan. Pålen ska även kontrolleras med avseende på knäckning, se även här Rapport 84a. Varierande EI och Ejord, ändlig längd Vid andra förhållanden än de som nämns ovan, t ex varierande Ejord utefter pålen, eller pålar med relativt kort längd så kan momentfördelning orsakad av krafter vid infästningen beräknas med programmet BALKELU.EXE. ’**************************************************************************************************

pilegroup.exe manual för användare

Documents