NO855362L - Pelkonstruksjon, samt fremgangsmaate for dens fremstilling. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår peler og forankringer for disse. Oppfinnelsen er spesielt rettet mot peler av den type som benyttes for bygningstekniske bære- og forankringsformål og av stagtypen eller den type som innleires i sjøbunnen, og som for eksempel benyttes for å holde flytende eller halvt nedsenk-bare konstruksjoner i riktig posisjon på sjøen. Til bygningstekniske peler og forankringer av denne type stilles det lignende krav, og det som først og fremst tas i betraktning er at pelene skal være fast plassert i grunnen. I det følgende vil det bare bli referert til peler, peleelementer og pelepartier, men det er lett å forstå at disse uttrykk benyttes generelt og omfatter forankringer av den foran nevnte type og tilsvarende deler, unn-tatt der sammenhengen ikke tillater dette.

Det er kjent å benytte stålelementer med H-profil i pelekonstruks joner . Fordelen med slike peler» er at de er robuste og lette å håndtere, at de er lette å kutte av eller de kan gis større lengde, at de kan oppta store trykk- og strekkbelastninger og høye slagpåkjenninger, at det er små volumer som forskyves slik at de er lette å drive ned til stor dybde og gjennom harde mellomliggende lag, at de er lette å drive ned i nærliggende grupper, og at det oppstår minimale forstyrrelser i den omgivende grunn.

Det er også kjent å benytte store og voluminøse, massive eller hule neddrivingspeler fremstilt av forskjellige materialer, slik som stål, betong og tømmer. Fordelene med slike peler er at de får større endebærende motstand og større pelemotstand enn H-profiler, og materialkostnadene kan bli mindre.

Det er også kjent å benytte peler der det først bores et hull i grunnen, og derpå fylles hullet med betong eller injise-ringsmørtel. Slike peler har ofte vist seg å være økonomiske og har den fordel at monteringen av disse medfører liten eller ingen vibrasjon i den omgivende grunn.

Til tross for de foran nevnte fordeler har H-profiler alvor-lige ulemper på grunn av at det lille tverrsnittsarealet minsker både bæremotstanden og pelemotstanden. Det er tidligere fore-slått å overvinne de foran nevnte ulemper ved å drive pelene ned til betydelig større dybde slik at motstanden økes til et til-fredsstillende nivå, eller ved å sveise "vinger" på sidene av H-profilelementet, og ved å sveise "vinger" på H-profilelementet nær elementets nedre ende. Selv om alle disse forslag godt kan øke pelens endebærende motstand, vil de alle i vesentlig grad redusere de positive fordeler, nemlig at H-profilelementet er lett å drive ned idet det fås betydelig større omsetninger med den peleneddrivende operasjon.

All peleneddriving medfører også voldsomme forstyrrelser

i grunnen rundt pelen, og dette kan være skadelig for pelens lastbærende evne. Når således en pele benyttes i leirjord, vil orienteringen for leirepartiklene ned langs siden av pelen være årsak til at de lave friksjonsvinkler pr. lengdeenhet slutter å øke på grunn av hvelvingsfenomener i det sidestilte eller inn-tilliggende materiale. I lag som er dannet av svakt sammen-bundet materiale slik som kalk- eller karbonatholdig sand, blir igjen pelemotstanden eksepsjonelt lav på grunn av kornknusing ved skilleflaten mellom pele og grunn med en derav følgende hvelving rundt pelen. Det skal til slutt bemerkes at en "vipping" av pelen under neddrivingen kan i stor utstrekning redusere pelefriksjonen.

Med peler som innsettes i en boring foreligger det en rekke ulemper, slik som nedbryting av sidene i borehullet, spennings-minsking i grunnen rundt pelen, vanskeligheter med å sikre helhet i borehullet før eller under betong- eller injiseringsmørtel-utstøpingen, og vanskeligheter med å sikre helhet i pelen under fremstillingen.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å overvinne eller i det minste i vesentlig grad å redusere de foran nevnte problemer.

Et trekk ved foreliggende oppfinnelse er at det er tilveiebrakt en pelekonstruksjon eller grunnforankring, omfattende minst ett peleelementparti eller en peleelementdel avpasset for neddriving i grunnen eller for innsetting i et forut boret hull i grunnen, et utvidende dorelement avpasset for innføring i pelekonstruks jonen eller grunnforankringen, for derved å ekspandere peleelementdelene inn i grunnen, samt holdeorganer for å holde peleelementdelene i den ekspanderte stilling.

Et annet trekk ved foreliggende oppfinnelse er at det er tilveiebrakt en fremgangsmåte for å forme en pelekonstruksjon eller grunnforankring , omfattende at det i grunnen innsettes minst én peleelementdel, at et utvidende dorelement innføres i innføres i pelekonstruksjonen eller grunnforankringen, slik at peleelementdelen ekspanderes sideveis inn i grunnen, og at peleelementdelen holdes i sin ekspanderte stilling.

Dorelementet kan omfatte et kilelignende element som kan ha et skaftparti med mindre diameter enn et utvidende parti.

Dorelementet kan være avpasset for innføring fra området over grunnen og inn i pelekonstruksjonen eller grunnforankringen etter at peleelementdelen er innført i grunnen.

Ifølge et alternativt arrangement blir dorelementet drevet inn i eller innsatt i et forut boret hull i grunnen før peleelementdelen og blir derpå trukket gjennom pelekonstruksjonen eller grunnforankringen for å ekspandere peleelementdelen.

Arrangementet kan omfatte to eller flere langstrakte peleelementdeler som kan være fremstilt av stål og avpasset for neddriving eller innføring i grunnen i et side-ved-side-forhold, og den utvidede dor er avpasset til å tvinge delene fra hverandre og ekspandere dem inn i grunnen.

Arrangementet kan alternativt omfatte en rekke peleelementdeler som kan være fremstilt av ethvert egnet materiale slik som betong, plast, fiberarmerte sementmaterialer som for eksempel innføres i grunnen, den ene på toppen av hverandre, idet ringene er utformet med en rekke aksialt innrettede svekningslinjer slik at dorelementet åpner opp ringene langs svekningslinjen for derved å ekspandere peleelementdelene.

Svekningslinjene kan brekkes opp eller strekkes plastisk, avhengig av det materiale som benyttes i konstruksjonen.

Doren kan enten bli permanent igjen mellom peleelementene, eller den kan trekkes ut og erstattes med betong, injiserings-mørtel eller lignende materiale. I dette siste tilfellet kan peleelementene utstyres med avstandsstykker, slik at når elementene blir atskilt fra doren kan deleelementene etterpå holdes på plass av avstandsstykkene.

Etter et matematisk studium som inngår ved peleneddriving er oppfinnelsen basert på den vurdering at det kan oppnås vesentlig bedre pelemotstand ved å øke normalpåkjenningen mot pelekonstruks j onen.

Når det benyttes langstrakte peleelementdeler kan disse

ha enhver passende form, og de kan for eksempel ha et kanal-tverrsnitt der det benyttes to peleelementer. Det kan alternativt benyttes L-formede vinkelelementer, og i dette tilfellet

kan det anvendes fire elementer som enten kan danne en boks-konstruksjon eller en korsformet konstruksjon. Det kan også benyttes peleelementer med V-profil, og hvis V-vinkelen er 120° kan det benyttes tre elementer. Det kan også benyttes elementer med bueformet tverrsnitt for å danne en sirkulær konstruksjon.

Peleelementdelene kan være utformet med sporflater eller med ribbe^later for å forbedre motstanden mellom peleflaten og grunnen. Den indre flate på peleelementdelene kan også være tilformet for å forbedre bindingen mellom elementet og den eventuelle betongfyllmasse.

Doren er fortrinnsvis utformet slik at det under bevegelsen mellom denne og peleelementene sikres at disse ikke ekspanderes for mye radialt og derpå trekker seg sammen, idet dette vil gi en alvorlig reduksjon av belastningsevnen for pelekonstruks jonen .

Doren kan omfatte et kilelignende element og kan bestå av to seksjoner, nemlig et neseparti som er beregnet for å ekspandere peleelementdelene inn i den omgivende grunn, og den kan ha en noe avskrånet form. Det andre parti på doren kan være et skaftparti med litt redusert tverrsnitt sammenlignet med nesepartiet, for derved å redusere friksjonen mellom doren og de ekspanderte peler under bevegelsen.

I doren kan det være en aksialtgående boring som er beregnet på å overføre et herdbart fyllmateriale slik som betong eller injiseringsmørtel eller et lignende materiale, til og gjennom nesepartiet, slik at rommet etter ekspansjonen av peleelementene derved kan fylles ut under uttrekkingen av doren.

Som foran nevnt kan det innsettes avstandsstykker mellom de ekspanderte peleelementer, slik at trykket mellom den ekspanderte peleelementer slik at trykket mellom de ekspanderte pelekonstruksjon og den omgivende grunn opprettholdes med en gang nesepartiet på doren har passert forbi ethvert gitt parti på pelen, eller er blitt trukket ut. Derved hindres at de ekspanderte peleelementer lukker seg rundt skaftpartiet på doren, idet dette ville i vesentlig grad øke friksjonen mellom doren og peleelementene.

Avstandsstykkene kan være montert på ett eller flere av peleelementene, og de kan være svingbart eller dreibart montert, slik at de dreies og låses i riktig posisjon når utvidingsdoren passerer mellom peleelementene.

For at oppfinnelsen lettere skal kunne forstås skal det

nå beskrives en rekke utførelsesformer i form av eksempler, idet det vises til de medfølgende tegninger, hvor:

Fig. 1(a), (b), (c), (d) og (e) viser en utførelse av oppfinnelsen og hvordan den virker. Fig. 2 viser doren mer detaljert i den på fig. 1 viste utførelsesform. Fig. 3(a), (b), (c), (d) og (e) viser en andre utførelses-form ifølge oppfinnelsen og hvordan den virker. Fig. 4(a), (b), (c) og (d) viser en tredje utførelsesform og hvordan den virker. Fig. 5(a) og (b) viser virkemåten for en type avstandsstykker. Fig. 6(a) og (b) viser virkemåten for en annen type av-stands stykker .

Fig. 7(a), (b) og (c) viser virkemåten for en variant av

de på fig. 6(a) og (b) viste avstandsstykker, og

Fig. 8(a), (b), (c), (d) og (e) viser alternative utførel-ser av langstrakte peleelementer.

I de forskjellige deler av fig. 1 er det vist en pelekonstruksjon der fire L-formede langstrakte peleelementdeler 31

av stål er holdt lett sammen midlertidig (f. eks. ved punkt-sveising) og danner en boksprofilkonstruksjon, slik som vist på fig. 1(d). En drivsko 32 er innpasset i den nedre ende av konstruksjonen, og denne drives ned i grunnen 33 til den på fig.

1 (a) viste stilling.

En utvidingsdor 34 blir derpå drevet inn i konstruksjonen slik som vist på fig. 1(b). Denne atskiller og ekspanderer peleelementdelene til den endelige stilling på figurene 1(c) og 1(e) er nådd når doren og drivskoen kan trekkes ut, idet pelekonstruks jonen holdes i den ekspanderte stilling av avstands-strykker som skal beskrives senere.

Det skal bemerkes at ekspansjonen kan utføres ved en enkelt gjennomføring av doren eller ved etter hverandre gjennomføringer av dorer med økende tykkelse. Pelekonstruksjonen kan også ekspanderes forskjellig langs lengden av denne, idet det tas i betraktning at det kan forekomme forskjellige operasjonsbe-betingelser.

En typisk utvidingsdor er vist på fig. 2. Der er det vist at doren har form av et noe kileformet neseparti 35 og et skaft parti 36 med mindre tverrsnitt enn for nesepartiet, for derved å redusere dorfriksjonen under bevegelsen,^ denne. Doren er hul og åpen ved tuppen 37 av nesepartiet for at det skal kunne føres injiseringsmørtel eller betong gjennom nesepartiet.

En alternativ pelekonstruksjon er vist på fig. 3(a),(b), (c) ,(d) og (e). I dette arrangement danner et stålrør 38 med en rekke langsgående svekningslinjer 48 (for eksempel spor) peleelementdelene, og en dor 39 strekker seg gjennom røret. Doren i denne utførelsesform har en annen og omvendt form i forhold til doren på fig. 2 ved at det utvidede og kileformede parti 40 trekkes gjennom røret ved hjelp av et trekkparti 41 med redusert diameter. Når denne anordning skal brukes blir røret sammen med doren drevet ned i grunnen 47, eller blir plassert i et forut boret hull i grunnen, og doren trekkes derpå gjennom røret for eksempel ved hjelp av jekker eller en vinsj, slik at røret ekspanderer ved rørets langsgående svekningslinjer 48.

Et slikt arrangement er for eksempel nyttig når det skal tilveiebringes strekkpeler på dypt vann der det ikke er så lett å drive ned peler.

Enda en pelekonstruksjon er vist på fig. 4(a),(b),(c) og (d) . I dette arrangement består peleelementdelene av en rekke betongringer 42 som plasseres i et forut boret hull i grunnen 43 eller neddrives i grunnen. Hver ring 42 har en rekke riller eller spor 44 jevnt fordelt rundt omkretsen, og de strekker seg langs ringflaten og tjener som svenkningslinjer.

Når utvidingsdoren føres gjennom ringene sprekker de opp ved sporene 44, slik at de ekspanderes til den på fig. 4(b)

og (d) viste stilling.

Peleelementene i enhver av de viste utførelsesformer kan være utstyrt med sporflater eller ribbeflater for å forbedre friksjonsmotstanden mellom peleelementflaten og grunnen. Den indre flate i peleelementdelene kan være utformet med spor for å forbedre bindingen mellom ringen og den eventuelle betong-eller injiseringsmørtel-fyllmasse.

Fig. 5(a) og (b) viser virkemåten for en utførelsesform

av et avstandsstykke beregnet for å holde konstruksjonen ifølge fig. 4 i dens ekspanderte stilling. Kiler 45 er plassert i tilsvarende utformede koniske hull 46 som ligger langs sporene 44 i hver ring 42. Under ekspansjonen av ringene og oppsprek-

king av disse langs sporene 44, blir kilene presset innad av det ytre trykk fra grunnen til den på fig. 5(b) viste stilling, slik at ringene blir fastholdt i den ekspanderte stilling.

Fig. 6(a) og (b) viser en annen utførelsesform av et avstandsstykke for bruk sammen med en pelekonstruksjon av den på fig. 1 viste type. Avstandsstykket foreligger i form av et svingbart opplagret, avtrappet avstandskileelement 20. I front-riss omfatter kilen et antall lett avskrånende trinn 21, og dimensjonene er avhengig av dimensjonene på den eller de kileformede dorer som benyttes for å ekspandere peleelementene 22

og 23, og på fig. 6 kan det sees at peleelementene er midlertidig sammenheftet ved 24 under neddrivingen. Etter neddrivingen av pelen presses en dor (ikke vist) mellom disse elementer gjennom lengden av pelen, og etterhvert som dette skjer presses de svingbart opplagrede avstandsstykker i posisjon mellom peleelementene 22 og 23 for å holde dem atskilt. Avstandsstykket er utformet med en finne 25 som er perpendikulær på hovedflaten og parallell med aksen for pelen, og denne finne 25 tjener til å opprettholde stillingen for avstandsstykket under neddrivingen og ekspansjonen. Avstandsstykket er svingbart opplagret ved dets nedre ende 26, og det kan være midlertidig festet til pelene ved dets øvre ende ved hjelp av en tapp (ikke vist)

for inngrep med et øre (ikke vist) som er festet på sidene på hvert peleelement.

Fig. 7(a), (b) og (c) viser et fjærpåvirket avstandsstykke. Avstandsstykket 20 er utstyrt med en bladfjær 49 lagt flatt

inn mot den ytre flate på elementet 20, og derved utvikles det en "fjærbelastning" (fig. 7b). Under ekspansjonen av peleelementene 22, 23 bidrar denne fjærbelastningsvirkning til å presse avstandsstykket 20 i riktig stilling (fig. 7c).

Det er selvsagt lett å forstå at det kan benyttes andre passende utformede avstandsstykker. Avstandsstykkene kan således plasseres i hull som er boret gjennom peleelementene og som trekkes i stilling mellom peleelementene av doren. Slike avstandsstykker kan alternativt skjæres ut av et skjæreverktøy som er montert på doren og som av denne presses i riktig stilling. Avstandsstykker kan også opprinnelig være festet til den kileformede dor som bringer dem ned mellom peleelementene og som derpå etterlater dem i riktig stilling når doren trekkes ut.

Fig. 8 viser forskjellige alternative profiler for de langstrakte peleelementer av stål. De første tre er anordnet parvis i et "rygg-mot-rygg-arrangement". På fig. 8(a) består elementene av kanalelementer 1 som kan ekspanderes i to retninger 2 og 5, slik som vist. Vinklene for elementene 3 og 4 på fig. 8(b) og (c)er på 90° resp. 120°, og disse profiler

kan ekspanderes ved hjelp av en passende formet dor i fire og tre retninger 6,7,8 og 9, resp. 10,11 og 12.

På fig. 8(d) er det vist fire bueformede profilelementer 47 som sammen danner en sirkulær konstruksjon. Disse profiler ekspanderes i fire retninger i rette vinkler på hverandre.

Fig. 8(e) viser fire elementer 48 som er anordnet slik at de danner en "åpen" boksprofilkonstruksjon. Under ekspansjonen vil flensene 49 avbøyes noe, og dette bidrar til å opprettholde et verdifullt fortrykk i jordmassen.

Med alle disse langstrakte peleelementer som er vist på fig. 8 blir det mulig å ekspandere det nedre parti av konstruksjonen mer enn den øvre del, for derved å øke effektiviteten for denne ved at de nedre ender av elementene formes på passende måte, for eksempel ved at det dannes indre knaster eller fremspring som doren må passere.

Etter at doren har ekspandert konstruksjonen er det også mulig å innføre en jekk i konstruksjonen for å ekspandere den ytterligere over lokale områder eller lengder.

Generelt kan det sies at etter at pelekonstruksjonen er blitt ekspandert, kan en injiseringsmørtel eller betongblanding innføres mellom peleelementene enten når doren (eller den siste dor)trekkes ut eller senere. Innføringen av et slikt materiale kan finne sted under forhøyet trykk eller ved hjelp av tyngde-kraften. Bruk av fyllmasse av betong eller injiseringsmørtel

kan også tjene til å ekspandere pelene ytterligere inn i grunnen og til å trykke ut eventuell jordmasse som har beveget seg inn mellom peleelementene, slik at den føres ut i den omgivende jordmasse, til å oppnå en stiv og permanent atskillelse av de ekspanderte peleelementer, til å øke det endebærende areal av den sammensatte pele, til å øke den aksiale stivhet av den sammensatte pele, og til å øke bøyestivheten av den sammensatte pele.

Pele- og forankringskonstruksjonen ifølge foreliggende oppfinnelse har en rekke spesielle fordeler. De fordeler som foreligger ved neddriving av H-profilpeler kan fullt og helt opprettholdes; på grunn av utvidingsdoren vil det utvikles store effektive normalpåkjenninger, og derved økes pelemotstanden betydelig, graden av ekspansjon og derved også størrelsen på de effektive normalpåkjenninger kan styres ved valg av di-mensjoner på utvidingsdoren, den energi som kreves for inn-føring av utvidingsdoren kan på grunn av forutsibarheten av friksjonskreftene mellom doren og pelen, settes i forhold til normalpåkjenningene mot pelen og til pelemotstanden, slik at det fås en pele som med hensyn til ytelse både kan styres og forutsis, og en ekspansjon av pelen etter installasjonen vil eliminere det friksjonstap som hittil er bevirket av "vipping" under neddrivingen.

Claims (16)

1. Pelekonstruksjon eller grunnforankring, karakterisert ved at den omfatter i det minste én peleelementdel (1,3,4,22,31,38,42,47,48) som er avpasset for neddriving i grunnen eller innføring i et forut boret hull, en utvidingsdor (34,39) som er avpasset for innføring i pelekonstruks jonen eller grunnforankringen, idet arrangementet er slik at når doren (34,39) passerer, ekspanderer peleelementdelene (1,3,4,22,23,31,38,42,47,48) lokalt og progressivt på langs og sideveis inn i grunnen, samt holdeorganer som holder peleelementdelen i den ekspanderte stilling.

2. Konstruksjon eller grunnforankring som angitt i krav 1, karakterisert ved at doren (34) er avpasset for innføring fra området over grunnen og inn i pelekonstruksjonen eller grunnforankringen etter at peleelementdelen er innført i grunnen.

3. Konstruksjon eller forankring som angitt i krav 1, karakterisert ved at doren (39) er avpasset for inndriving i grunnen eller for innføring i et forut boret hull før peleelementdelen (38) , og at den derpå blir trukket ut gjennom pelekonstruksjonen eller grunnforankringen for å ekspandere peleelementdelen (38).

4. Konstruksjon eller forankring som angitt i et hvilket som helst av de foranstående krav, karakterisert ved at den omfatter to eller flere langstrakte peleelementer (1,3,4,22,23,31,38,42,47,48) som er avpasset for neddriving eller innføring i grunnen i en stilling side ved side, og at utvidingsdorelementet (34,39) er avpasset til å presse på peleelementdelene, slik at de ekspanderer inn i grunnen.

5. Konstruksjon eller forankring som angitt i krav 4, karakterisert ved at peleelementdelene (31,38, 42,47,48) har vinkeltverrsnitt og/eller buet tverrsnitt og er slik anordnet at de under neddrivingen eller innførinen i grunnen danner en hulprofilkonstruksjon og at dorelementet (34,39) føres gjennom hulprofilet og presser peleelementdelene fra hverandres.

6. Konstruksjon eller forankring som angitt i et hvilket som helst av de foranstående krav, karakterisert ved at peleelemtdelene (1,3,4,31,38,47,48) er laget av stål.

7. Konstruksjon eller forankring som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at den omfatter en rekke peleelementdeler i form av en rekke ringer (42) som innføres på toppen av hverandre i grunnen, at ringene er utstyrt med en rekke aksialt innrettede svekningslinjer (44) med jevn avstand rundt omkretsen, slik at når dorelementet (34,39) føres gjennom konstruksjonen, åpner ringene (42) langs svekningslinjene ved ekspansjonen av peleelementdelene .

8. Konstruksjon eller forankring som angitt i krav 7, karakterisert ved at peleelementdelene (42) er avpasset slik at de sprekker opp og åpner langs svekningslinjene (44) når dorelementet (34,39) føres gjennom konstruksjonen.

9. Konstruksjon eller forankring som angitt i et hvilket som helst av de foranstående krav, karakterisert ved at dorelementet (34,39) omfatter et kilelignende element (35,40) med et hodeparti (35,40) og et skaftparti (36,41) og at skaftpartiet (36,41) har mindre tverrsnitt enn hode-partiet (35,40).

10. Konstruksjon eller forankring som angitt i et hvilket som helst av de foranstående krav, karakterisert ved at holdeorganene omfatter avstandsstykker (20,45) som er avpasset til å holde peledelen eller -delene i ekspandert stilling.

11. Fremgangsmåte for å forme en pelekonstruksjon eller grunnforankring, karakterisert ved at det i grunnen innføres minst én peleelementdel (1,3,4,22,23,31,38, 42,47,48), at et utvidende dorelement (34,39) beveges gjennom pelekonstruksjonen eller grunnforankringen, slik at når doren (34,39) passerer, ekspanderes peleelementdelen lokalt og progressivt inn i grunnen, og at peleelementdelen eller -delene fastholdes i den ekspanderte stilling.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, karakterisert ved at doren (34) innføres fra området over grunnen og inn i pelekonstruksjonen etter at peleelementdelen eller -delene er innført i grunnen.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, karakterisert ved at doren (39) drives inn i grunnen i et forut boret hull i grunnen før peleelementdelen eller peleelementdelene, og at doren (39) derpå trekkes gjennom pelekonstruks jonen for å ekspandere peleelementdelen eller -delene.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, 12 eller 13, karakterisert ved at et herdbart fyllmateriale helles inn i pelekonstruksjonen etter at peleelementdelen eller -delene er blitt ekspandert.

15. Pelekonstruksjon eller grunnforankring i det vesentlige som vist og foran beskrevet med henvisning til de medfølgende tegninger.

16. Fremgangsmåte for å forme en pelekonstruksjon eller grunnforankring i det vesentlige som foran beskrevet med henvisning til de medfølgende tegninger.