Förstärkning av kajkonstruktioner : Förstärkningsalternativ för Piteå Hamn

Sammanfattning: Detta examensarbete syftar till att undersöka hur man kan förstärka de kajer som inte klarar det allt tyngre gods som anlöper. Alla beräkningar har gjorts för kajen i Piteå Hamn. Den byggdes på 60- och 70-talet och dimensionerades för laster på omkring 50-60 ton. Idag är laster om 70-80 ton inte ovanliga och allt fler lyft på upp mot 100 ton görs. För att även i fortsättningen kunna använda den befintliga kajen behöver förstärkningsförslag tas fram. Kajen i Piteå Hamn är en pålad kaj med betongplatta varvid de två huvudsakliga brott som kan ske är knäckning av pålar eller genomstansning av plattan. Med hjälp av Eurokod kontrolleras om kajen klarar belastningen från en Gottwald kran som vid speciallaster kan lyfta gods om 97 ton med ett bomutligg på 20 m. Den totala dimensionerande lasten från kranen beräknas till 3 210 kN. Beräkningarna visar att båda antagna brott sker och därför måste både pålarna och plattan förstärkas. Förstärkningen av pålarna görs genom att fyra nya stålrörspålar placeras rakt under kranens fyra stödben, två stycken som ytterpålar och två som innerpålar. Pålarna fylls med betong och dimensioneras att klara hela den last som bildas då kranen placeras rakt över dem. Pålarna ska även dimensioneras mot den korrosion, som går på hårt mot stål i synnerhet i skvalpzonen, och mot istryck. Beräkningarna visar att pålar med dimensionerna 400/12,5 mm för den yttre pålen respektive 230/12,5 mm för den inre pålen är tillräckligt för att klara dimensionerad last och ståltjockleken klarar en korrosionshastighet om 0,1 mm/år vilket är antaget värde i undervattenszonen. För att skydda pålarna i skvalpzonen förstärks pålarna med ytterligare ett stålrör utanpå. Dimensionen på detta varierar beroende på om det ska användas till bara korrossionsskydd eller om det även ska skydda mot istryck. Dessa pålar kan installeras i marken genom antingen slagning eller borrning. Genom borrning blir pålarna rakare och exaktheten i placering är bättre men installationskostnaden för dem är mellan 1,5-2 gånger så hög som för slagna pålar. För att förstärka plattan mot genomstansning har kapitäl dimensionerats. Även extra armering kan installeras i plattan, när den ändå öppnas. Kapitälen kan då göras mindre än de som nu dimensionerats. Den förstärkningsmetod som valts har den fördel att fler punkter, än de fyra valda, kan förstärkas och kranen kan på så sätt få ytterligare en placering där tunga lyft kan ske.