Projekt 12904 Avslutat Förutsättningar för Energipålar i lösa leror

Projekttid

Fördjupningsmaterial

Slutrapport

Sammanfattning

Forskning vid Chalmers. Termiska pålar, eller energipålar, är pålar som utöver att utgöra konstruktionselement för grundläggningen även utnyttjas för att värmeväxla energi till jordvolymen där de installerats. I detta projekt har ett fältförsök utförts med energipålar som installerats i lös sensitiv lera i Göteborg. Försökspålarna är 28 m långa kohesionspålar och de har belastats såväl cykliskt som statiskt. Den cykliska belastningen har utgjorts av 7 sekvenser med kontrollerad värmning och kylning av en testpåle. Temperaturintervallet har varit mellan cirka 5-30 °C. Lerans temperatur före försöket var ca 8 °C. Den statiska belastningen har utgjorts av betongelement på en stålram. Lastnivån har motsvarat pålarnas belastning i bruksgränstillstånd, cirka 85 kN. Efter genomförda termiska försök ökades slutligen den statiska belastningen tills pålarna gick till brott, cirka 165 kN. Syftet med fältförsöket har varit att följa och samla representativa mätdata om hur en energipåle och omgivande lera påverkas då pålen värms och kyls, exempelvis vad gäller bärförmåga och krypning. Vid de cykliska termiska belastningarna kunde temperaturens utbredning från pålen och utåt i leran mätas, samtidigt som tillförd värme- eller kyleffekt loggades. Även temperaturen i olika delar av pålen och kollektorslangarna inuti pålarna mättes kontinuerligt, bland annat med fibermätning längs hela slangens längd. Portrycket i leran mättes i samma punkter som temperaturen. Mätrespons kunde konstateras upp till några få meters avstånd från pålen vid försöken, men effekten av de cykliska belastningarna (max 20 dygns varaktighet) var tydlig främst i leran intill pålen, inom en radie av cirka 0,5 m. Vid analysen konstaterades att detta involverar ungefär samma lervolym som även påverkas mest påtagligt vid slagning/installationen av pålarna. Slagning av pålar medför en total omlagring av leran längs pålens mantel vilket till exempel påverkar lerans konsoliderings- och krypegenskaper. Vid fältförsöket kontrollmättes vertikala rörelser i påltopp och i leran på olika djup. Mätresultaten visade obetydliga eller mycket små sättningar, generellt inom mätnoggrannheten. Det statiska provbelastningsförsöket utfördes på med stegvis pålastningar var 15 minut i enlighet med normalt svenskt förfarande. Jämfört med beräknad bärförmåga gick försökspålarna till brott för en relativt låg last, motsvarande en alfa-faktor på cirka 0,65. Resultatet var detsamma både för energipålen som för en intilliggande referenspåle som aldrig exponerats för termisk belastning. Slutredovisningen utgörs av licentiatavhandlingen ”In-situ testning of floating thermal piles in soft sensitive clay”, Anders Bergström, Chalmers (92 sidor med bilagor och en svensk sammanfattning).

Projektansvarig
  • NCC Construction Sverige AB
Projektledare