VLoad^®: new software to design the capping beam of steel sheet piles submitted to significant vertical and/or horizontal loads

Steel sheet piles have been used predominantly as retaining walls for more than 100 years. In many countries, sheet piles can also resist significant vertical loads from a superstructure, transferring the loads to the soil through point resistance or friction (interaction soil/structure), like any other bearing pile. In certain cases, like bridge abutments, horizontal loads may also be transferred to steel sheet piles.

Bridge abutments, retaining walls of underground car parks and basements are typical applications where high vertical and / or horizontal loads are transmitted to the sheet piles through a capping beam. Currently, the design of the capping beam takes into account the resistance against punching of the concrete (shear failure), and requires some local steel reinforcement. The design is based on national standards and regulations, and may vary by country. Experience has proven that quite often the design of the capping beam was too conservative.

Our R&D department in Luxembourg launched a project to tackle this issue years ago. The aim was to obtain a ‘Technical Approval’ for the design of capping beams submitted to significant static loads. This approval was sought in Germany, and in cooperation with a renowned German consultant, an innovative theoretical concept with quite simple formulas was submitted to the ‘Deutsches Institut für Bautechnik’ (DIBt) in Berlin. Several laboratory testing campaigns were performed in order to corroborate the formulas. Finally, the ‘Zulassung Z-15.6-235’¹⁾ was granted to ArcelorMittal in December 2011.

In the meantime, EN 1992, the new European design standard for concrete structures, was officially released in Germany. Consequently, the approval was re-submitted for revision and the current Zulassung was granted in August 2012. Although EN 1992 is a European standard, the National Application Documents may impose different values for some parameters, like the partial safety factors²⁾.

The next logical step was to simplify the use of the new theory which contains a bunch of formulas. The software ‘VLoad’ was developed to actually allow engineers to design cost-effective concrete capping beams in a fast way, including the steel reinforcement, and based on the German ‘Zulassung’.

The software is free of charge and can be downloaded from our website: http://sheetpiling.arcelormittal.com/page/index/name/software . The range of sheet piles covered by the approval is being revised by the DIbT. The interface is quite user-friendly and the user will quickly get acquainted with the software. Nevertheless, if you have any comments or suggestions to improve the software, feel free to contact our technical department sheetpiling@arcelormittal.com .

¹⁾Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für Schneidenlagerung zur Einleitung von Vertikal- und Horizontalkräften in Stahlspundbohlen System ArcelorMittal nach DIN 1045-1:2008-08 bzw. DIN EN 1992-1-1 und DIN EN 1992-1-1/NA. DIBt. 2012
²⁾From a practical point of view, the design based on the German Technical Approval could be applied in any country that uses similar design codes, but it is the responsibility of the design engineer to verify any technical and legal implications.

Released on February 17, 2014

VLoad^®: nouveau logiciel pour le dimensionnement de couronnements en béton de rideaux de palplanches soumis à des efforts verticaux et/ou horizontaux importants

Les palplanches en acier sont utilisées principalement comme écrans de soutènements depuis plus de 100 ans. Dans beaucoup de pays, les palplanches mises en oeuvre peuvent reprendre des efforts verticaux importants de superstructures, transmettant les efforts dans le sol par la résistance de pointe et le frottement latéral (interaction sol/structure), de façon identique à un pieu portant ordinaire. Dans certaines applications, comme le cas de culées de ponts, des efforts horizontaux peuvent également être transmis aux palplanches.

Les culées de ponts, écrans de soutènements de parkings souterrains et de sous-sols d’immeubles sont des applications typiques qui requièrent la transmission d’efforts verticaux et/ou horizontaux aux palplanches par un couronnement en béton. Actuellement, le dimensionnement d’un couronnement en béton tient compte de la résistance au poinçonnement du béton (rupture au cisaillement), et prévoit en général une armature de frettage du béton localement. Le dimensionnement est basé sur des normes et réglementations nationales et peut varier selon les pays. L’expérience montre que le dimensionnement des couronnements en béton est souvent trop conservatif.

Notre département R&D au Luxembourg a lancé un projet pour aborder ce sujet, il y a quelques années. L’objectif était d’obtenir une ‘Agrément Technique’ pour le dimensionnement de couronnements en béton soumis à des efforts statiques importants. ArcelorMittal s’est d’abord concentré sur le marché allemand, et a élaboré un concept théorique innovant en coopération avec un bureau d’ingénieurs conseils allemand renommé dans ce domaine. Le concept se base sur des formules assez simples et a été soumis au ‘Deutsches Institut für Bautechnik’ (DIBt) à Berlin. Un bon nombre de campagnes de tests en laboratoire ont été réalisées afin de corroborer les formules de modélisation. En décembre 2011, l’agrément ‘Zulassung Z-15.6-235’¹⁾   a été octroyé à ArcelorMittal.

Entre-temps, l’EN 1992, la nouvelle norme européenne pour le dimensionnement de structures en béton, a été publiée officiellement en Allemagne. En conséquence, l’approbation à été soumise pour révision et l’agrément actuel a été octroyé en août 2012. Veuillez noter que bien que l’EN 1992 soit une norme européenne, les annexes nationales peuvent imposer pour certains paramètres des valeurs spécifiques, par exemple les facteurs de sécurité partiels²⁾.

L’étape suivante était de simplifier l’utilisation de la nouvelle théorie qui contient un tas de formules. Le logiciel ‘VLoad’ a été développé pour permettre aux ingénieurs de dimensionner des couronnements en béton économiques d’une manière rapide, incluant le ferraillage et le frettage nécessaire, en se basant sur l’agrément technique allemand.

Le logiciel est gratuit et peut être téléchargé sur notre site internet: http://palplanches.arcelormittal.com/page/index/name/software . Veuillez noter que la gamme de palplanches couvertes par l’agrément est en train d’être révisé par le DIBt. L’interface graphique est conviviale et l’utilisateur pourra vite s’initier au logiciel. Si néanmoins vous avez des commentaires ou suggestions pour améliorer le logiciel, n’hésitez pas à contacter notre département technique palplanches@arcelormittal.com .

¹⁾Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für Schneidenlagerung zur Einleitung von Vertikal- und Horizontalkräften in Stahlspundbohlen System ArcelorMittal nach DIN 1045-1:2008-08 bzw. DIN EN 1992-1-1 und DIN EN 1992-1-1/NA. DIBt. 2012
²⁾Du point de vue pratique, le dimensionnement basé sur l’agrément technique allemand pourrait être appliqué dans tous les pays qui utilisent des règles de dimensionnement similaires, mais la responsabilité de vérifier toutes implications techniques et réglementaires incombe à l’ingénieur conseil.

Publié le 17/02/2014

VLoad^®: Neu entwickelte Bemessungs-Software zur Dimensionierung der ArcelorMittal Schneidenlagerung

Die Software führt den Nachweis der Schneidenlagerung des Systems ArcelorMittal nach der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Nr. Z-15.6-235 des DIBt durch.
Es werden die in der Zulassung geforderten Berechnungen zur Auslegung der Verbindung des Spundwandprofils mit dem aufliegenden Stahlbetonkopfbalken für Systeme mit oder ohne Kopfeinspannung unter reiner Vertikalbeanspruchung oder unter kombinierter Belastung durch Vertikal- und Horizontallasten erstellt. Dies sind sowohl die rechnerischen Nachweise für das ausgewählte Profil als auch die Bestimmung der erforderlichen Bewehrung des Stahlbetonkopfbalkens und deren skizzenhafte Darstellung. Das Aufschweißen lastverteilender Elemente ist nicht erforderlich.

Stahlspundbohlen werden seit mehr als 100 Jahren vornehmlich für Stützwände verwendet und halten im wesentlichen horizontale Lasten (Erd- und Wasserüberdruck) über Anker und das Bodenauflager zurück. In einigen Ländern, z.B. auch in Deutschland, ist es zudem üblich Spundwände wie Gründungspfähle zu benutzen und erhebliche lotrechte Beanspruchungen aus dem Überbau über einen Stahlbetonbalken in die Spundwand und von dort über Spitzendruck und Mantelreibung in den Baugrund einzuleiten. Bei bestimmten Bauwerken wie Brücken, Kranbahnbalken und Tiefgaragen treten vertikale und horizontale Belastungen am Spundwandkopf in Kombination auf.

Üblicherweise wird beim Nachweis des Stahlbetonbalkens das Durchstanzen (Teilflächenpressung des Betons) maßgeblich, wodurch örtlich zusätzliche Bewehrung erforderlich wird. In manchen Fällen kann es auch notwendig sein, Bleche zur Lastverteilung auf die Spundwand auf- oder Bewehrungsstähle an der Spundwand anzuschweißen. Die Erfahrung zeigt, dass diese herkömmliche Art der Bemessung des Stahlbetonholms sehr konservativ ist.

Schon vor einigen Jahren hat die Forschungs- und Entwicklungsabteilung in Luxemburg  ein Projekt initiiert, bei dem für Stahlbetonbalken auf einer Stahlspundwand unter großen statischen Lasten eine ‚allgemeine bauaufsichtliche Zulassung’ erarbeitet werden sollte. Diese Zulassung wurde für Deutschland angestrebt und in Kooperation mit einem deutschen Fachberater ein innovatives Konzept mit einfachen Berechnungsformeln aufgestellt, das dem ‚Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt)’ in Berlin vorgestellt wurde. Ausgenutzt werden soll der dreiaxiale Spannungszustand, der sich im Betonbalken bei Belastung ausbildet. Verschiedene Versuchsreihen wurden durchgeführt, um die Formeln zu kalibrieren. Ergebnis war die ‚allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z-15.6-235¹⁾, die ArcelorMittal seit Dezember 2011 verwenden darf.

Zwischenzeitlich wurde in Deutschland die DIN EN 1992: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken eingeführt. Die Zulassung wurde daraufhin  überarbeitet und steht seit August 2012 aktualisiert zur Verfügung. Obwohl die EN 1992 eine europäische Norm ist, ist es erlaubt, bestimmte Parameter, z.B. die Teilsicherheits-beiwerte²⁾, national unterschiedlich festzulegen. Dies geschieht in den nationalen Anwendungsdokumenten).

Im letzten Schritt überlegte man, die Anwendung der neuen Theorie mit ihren vielen Formeln und Faktoren zu vereinfachen. Das Programm ‚VLoad’ wurde, basierend auf der deutschen Zulassung, entwickelt, um den Planungsingenieuren eine wirtschaftliche Bemessung der Stahlbetonkopfbalken und der zugehörigen Bewehrung auf schnelle und einfache Weise zu ermöglichen.

Die Software kann kostenfrei von unserer Internetseite heruntergeladen werden: http://spundwand.arcelormittal.com/page/index/name/software . The Das Programm beinhaltet alle in der Zulassung Z-15.6-235 aufgeführten Spundwandprofile. Die Benutzeroberfläche des Tools ‚VLoad’ ist sehr anwenderfreundlich gestaltet. Die Bedienung ist demzufolge vom Nutzer schnell zu erlernen. Sollten Sie Fragen, Hinweise, Anmerkungen oder Vorschläge zur Software oder deren Verbesserung haben, sprechen Sie bitte unsere technische Abteilung unter  spundwand@arcelormittal.com an. Wir werden uns umgehend mit Ihnen in Verbindung setzen.

¹⁾Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für Schneidenlagerung zur Einleitung von Vertikal- und Horizontalkräften in Stahlspundbohlen System ArcelorMittal nach DIN 1045-1:2008-08 bzw. DIN EN 1992-1-1 und DIN EN 1992-1-1/NA. DIBt. 2012
²⁾Praktisch gesehen kann die Bemessung, die auf der Deutschen Normung basiert, in allen Ländern verwendet werden, die vergleichbare Berechnungsansätze verwenden. Es liegt jedoch in der Verantwortung eines jeden Ingenieurs selbst die technischen und rechtlichen Konsequenzen zu prüfen.

Veröffentlicht am 17.02.2014

VLoad^®: il nuovo software per progettare una trave di coronamento per palancole in acciaio sottoposte ad importanti carichi verticali e/o orizzontali

Per più di 100 anni le palancole in acciaio sono state utilizzate prevalentemente come muri di sostegno. In molti paesi, le palancole possono supportare importanti carichi verticali trasferendoli dalla sovrastruttura al suolo attraverso resistenza di punta o attrito laterale (interazione terreno/struttura), come qualsiasi altro palo portante. In alcuni casi, come le spalle dei ponti, dei carichi orizzontali possono anche essere trasferiti alle palancole.

Le spalle di ponte, i muri di sostegno di parcheggi sotterranei e seminterrati sono applicazioni tipiche in cui elevati carichi verticali e/o orizzontali vengono trasferiti alle palancole attraverso una trave di coronamento. Attualmente, la progettazione della trave di coronamento tiene conto della resistenza allo punzonamento del calcestruzzo (rottura a taglio), e richiede qualche rinforzo in acciaio localizzato. Il progetto è basato su norme e regolamentazioni nazionali, e può variare in base al paese. L'esperienza ha dimostrato che spesso la progettazione della trave di coronamento era troppo conservativa.

Il nostro reparto R&D in Lussemburgo, ha lanciato un progetto per affrontare questo problema anni fa. L'obiettivo era quello di ottenere un 'approvazione tecnica' per la progettazione di una trave di coronamento sottoposto a carichi statici significativi. Questa approvazione è stata chiesta in Germania, e in collaborazione con un consulente tedesco di fama, è stato presentato al 'Deutsches Institut für Bautechnik' ( DIBt ) di Berlino un concetto teorico innovativo con formule abbastanza semplici, che sono state avvalorate da diversi test di laboratorio. Finalmente nel dicembre 2011, il 'Zulassung Z - 15,6-235'¹⁾ è stato assegnato a ArcelorMittal.

Nel frattempo in Germania è stata ufficialmente pubblicata la norma EN 1992, nuovo standard di progettazione europeo per le strutture in cemento armato. Di conseguenza, l'approvazione è stata sottoposta nuovamente a revisione e l'attuale Zulassung è stato approvato nel mese di agosto 2012. Sebbene la norma EN 1992 sia europea, i Documenti di Applicazione Nazionale possono imporre valori diversi per alcuni parametri, come i fattori parziali di sicurezza²⁾.

Lo step successivo è stato quello di semplificare l'utilizzo della nuova teoria che contiene numerose formule. Il software 'Vload' è stato effettivamente sviluppato per consentire agli ingegneri di progettare travi di coronamento in cemento armato in modo veloce ed efficace, compreso il rinforzo in acciaio, basandosi sul tedesco 'Zulassung.

Il software è gratuito e può essere scaricato dal nostro sito web: http://palancole.arcelormittal.com/page/index/name/software . La gamma di palancole oggetto del riconoscimento è in fase di revisione da parte del DIBt. L'interfaccia è molto facile da usare e l'utente prenderà subito dimestichezza con il software. Tuttavia, se avete commenti o suggerimenti per migliorare il software, non esitate a contattare il nostro ufficio tecnico palancole@arcelormittal.com .

¹⁾Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für Schneidenlagerung zur Einleitung von Vertikal- und Horizontalkräften in Stahlspundbohlen System ArcelorMittal nach DIN 1045-1:2008-08 bzw. DIN EN 1992-1-1 und DIN EN 1992-1-1/NA. DIBt. 2012
²⁾Da un punto di vista pratico, il progetto basato sull’approvazione tecnica tedesca potrebbe essere applicato in qualsiasi paese che utilizza codici di progettazione similari, ma è responsabilità del progettista verificare eventuali implicazioni tecniche e giuridiche.

Data di rilascio : Febbraio 17, 2014

VLoad^®: nowe oprogramowanie do projektowania belek oczepowych grodzic poddanych działaniu  istotnych obciążeń pionowych i/lub poziomych

Od ponad 100 lat grodzice są wykorzystywane głównie jakie konstrukcje oporowe. W wielu krajach, grodzice mogą również stanowić odpór dla istotnych pionowych obciążeń nadbudowy, przenosząc obciążenia na grunt poprzez opór pod podstawą lub tarcie na pobocznicy (kontakt grunt/konstrukcja), jak pozostałe pale. W pewnych przypadkach, jak przyczółki mostów, obciążenia poziome mogą być również przenoszone na grodzice.

Przyczółki mostowe, ściany oporowe parkingów podziemnych i piwnic są typowymi zastosowaniami, gdzie duże obciążenia pionowe i/lub poziome są przenoszone na grodzice poprzez belki oczepowe. Obecnie, projektowanie belek oczepowych uwzględnia odporność na przebicie betonu (awaria na skutek ścinania) i wymaga miejscowego dozbrojenia. Tok projektowania oparty jest o krajowe normy i wytyczne oraz może różnić się w zależności od danego kraju. Doświadczenia pokazały, że dość często sposób projektowania belek oczepowych był zbyt konserwatywny.

Nasz dział R&D przed wieloma laty zainicjował projekt mający na celu rozwiązanie tego problemu. Jego celem było uzyskanie ‘Aprobaty Technicznej’ dla projektowanie belek oczepowych poddanych działaniu istotnych obciążeń statycznych. Wniosek został zgłoszony w Niemczech, i we współpracy ze znaną niemiecką firmą doradczą, innowacyjną teoretyczną koncepcję zawierającą dość proste formuły obliczeniowe przesłano do ‘Niemieckiego Instytutu Techniki Budowlanej’ (DIBt) w Berlinie. Przeprowadzono szereg badań w laboratoriach potwierdzających poprawność formuł. Ostatecznie, w 2011 roku przyznano ArcelorMittal ‘Zulassung Z-15.6-235’¹⁾.

W międzyczasie, EN 1992 (Eurokod 2), nowa europejska norma dotycząca projektowania konstrukcji betonowych, została oficjalnie wydana w Niemczech. W konsekwencji tego, została ponownie przesłana do sprawdzenia i obecne dopuszczenie (Zulassung) zostało przyznane w sierpniu 2012. Mimo, że EN 1992 (Eurokod 2) jest normą europejską, krajowe dokumenty mogą nakładać obowiązek stosowania innych wartości parametrów, jak choćby częściowych współczynników bezpieczeństwa²⁾.

Kolejnym naturalnym krokiem było uproszczenie zastosowania nowego zagadnienia zawierającego wiele formuł. Oprogramowanie ‘VLoad’ zostało opracowane, by pozwolić projektantom na projektowanie w szybki sposób ekonomicznych betonowych belek oczepowych, łącznie ze zbrojeniem, bazując na niemieckim dopuszczeniu (Zulassung).

Oprogramowanie jest darmowe i można pobrać z naszej strony: http://sheetpiling.arcelormittal.com/page/index/name/software . Zakres grodzic objętych aprobatą jest aktualizowany przez DIBt. Interfejs jest dość przyjazny dla użytkownika i na pewno szybko można zapoznać się z programem. Niemniej jednak, jeśli masz jakieś uwagi lub sugestie do poprawy oprogramowania, prosimy o kontakt z naszym działem technicznym sheetpiling@arcelormittal.com .

¹⁾Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für Schneidenlagerung zur Einleitung von Vertikal- und Horizontalkräften in Stahlspundbohlen System ArcelorMittal nach DIN 1045-1:2008-08 bzw. DIN EN 1992-1-1 und DIN EN 1992-1-1/NA. DIBt. 2012
²⁾Z praktycznego punktu widzenia, projekt oparty na niemieckiej Aprobacie Technicznej może być stosowany w każdym kraju, stosującym podobne normy projektowe. Jednak obowiązkiem projektanta jest weryfikacja skutków technicznych i prawnych. Kliknij tutaj aby pobrać plik instalacyjny.

Opublikowano: 17 luty, 2014

 

VLoad^®: novo programa para cálculo de vigas de coroamento de estacas pranchas metálicas submetidas a cargas verticais e/ou horizontais significativas

Estacas pranchas metálicas tem sido usadas, predominantemente, como paredes de contenção por mais de 100 anos. Em muitos países, estacas pranchas metálicas também podem resistir a carregamentos verticais significativos de superestruturas, transferindo as cargas para o solo através de resistência de ponta ou fricção lateral (interação solo/estrutura), como acontece com qualquer outra estaca de carga. Em determinados casos como, por exemplo, pilares de pontes, cargas horizontais também podem ser transferidas para estacas pranchas metálicas.

Pilares de pontes, paredes de contenção de estacionamentos subterrâneos e subsolos são aplicações típicas nas quais elevadas cargas verticais e/ou horizontais são transmitidas para as estacas pranchas através de uma viga de coroamento. Hoje em dia, o projeto de uma viga de coroamento leva em conta a resistência contra propagação de trincas no concreto (falhas por cisalhamento) e requer algum reforço com armadura localizada. O projeto é baseado em normas e regulamentações nacionais e podem variar de acordo com cada país. A experiência tem demonstrado que, muitas vezes, o projeto de uma viga de coroamento é demasiadamente conservativo.

Nosso departamento de P & D em Luxemburgo lançou anos atrás um projeto para resolver essa questão. O objetivo era obter uma “aprovação técnica” para o projeto de viga de coroamento submetidas a cargas estáticas significativas. Essa aprovação foi buscada na Alemanha e em cooperação com um consultor alemão de renome. Um conceito teórico inovador com fórmulas bastante simples foi submetido ao Instituto Alemão de Tecnologia de Construção - Deutsches Institut für Bautechnik’ (DIBt) – em Berlin. Diversas campanhas de testes laboratoriais foram realizadas a fim de confirmarem as fórmulas. Por fim, foi concedida a aprovação ‘Zulassung Z-15.6-235’¹⁾ à ArcelorMittal em dezembro de 2011.

Nesse meio tempo, a EN 1992, a nova norma europeia para projeto de estruturas de concreto, foi oficialmente divulgada na Alemanha. Consequentemente, a aprovação foi submetida novamente à revisão e foi concedida em agosto de 2012. Embora a EN 1992 seja uma norma europeia, normas e anexos nacionais podem impor diferentes valores para alguns parâmetros, como os coeficientes de segurança parciais²⁾.

O próximo passo lógico foi simplificar o uso da nova teoria que contém um grupo de fórmulas. O Software ‘VLoad’ foi desenvolvido para realmente permitir aos engenheiros projetar rapidamente vigas de coroamento de custo-benefício ótimo, incluindo armadura, baseado no método aprovado na Alemanha.

O programa é gratuito e pode ser adquirido no nosso website: http://sheetpiling.arcelormittal.com/page/index/name/software . A gama de estacas pranchas cobertas pela aprovação está sendo revisada pelo DIbT. A interface é bastante amigável e o usuário irá se familiarizar rapidamente com o software. No entanto, se você tiver algum comentário ou sugestão a fazer para melhorar o programa, não hesite em contatar o nosso departamento técnico sheetpiling@arcelormittal.com .

¹⁾Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für Schneidenlagerung zur Einleitung von Vertikal- und Horizontalkräften in Stahlspundbohlen System ArcelorMittal nach DIN 1045-1:2008-08 bzw. DIN EN 1992-1-1 und DIN EN 1992-1-1/NA. DIBt. 2012
²⁾De acordo com um ponto de vista prático, os projetos baseados em normas alemãs podem ser aplicados em diferentes países que usem norma similar, mas é responsabilidade do engenheiro do projeto verificar qualquer implicação técnica e legal.

Lançado: fevereiro 17 de 2014