Sikring mot ukontrollert pelefall
Et pelefall er et plutselig fall i en pel når grunnen under den gir etter under ramming. Her ser vi på belastningen på kranen, hvordan fallet kan stanses, og resultatene for en POLARIS støtdemper i en sammenlignende studie av et pelefall med 1,500 t.
- Et pelefall er et ukontrollert fall i en pel med hammeren oppå når pelespissen når et svakt jordlag der motstanden er mindre enn vekten av pelen og hammeren. De kan falle flere meter på ett eller to sekunder.
- Hvis kranen fortsatt holder hammeren, må kranlinen stanse den, og også pelen dersom de to er klemt sammen. Med en stiv forbindelse er det bare elastisk forlengelse i kran, wire og rigg som stanser dem, så kraften får en brå topp.
- I vår sammenlignende CONSTELLATION-studie av en pel og hammer på 1,500 t ved 5.0 m/s nådde kroklasten 37.7 MN med en stiv forbindelse, 2.28 ganger den statiske kroklasten (en dynamisk forsterkningsfaktor, DAF, på 2.28) og 154 % av kranens sikre arbeidslast (SWL). Med en POLARIS på 2,000 t nådde den 23.6 MN (DAF 1.43, 96 % av SWL), med 4.98 m brukt av den tilgjengelige slaglengden på 6.0 m.
- Støtdemperen dimensjoneres for det verst tenkelige realistiske pelefallet: energien i massen som beveger seg, den høyeste kraften kranen tåler, og slaglengden som trengs for å stanse bevegelsen.
Under ramming står hammeren på pelen, mens kranen bare følger med og stroppene henger slakt. Hvis pelen faller, strammes stroppene på et øyeblikk, og kranlinen må stanse det den holder: hammeren, og også pelen dersom de to er klemt sammen.
Hva et pelefall er
Offshorepeler settes i en styreramme eller pelegriper og rammes ned i sjøbunnen med en hydraulisk hammer. Mellom slagene holdes pelen oppe av friksjonen langs peleskaftet og motstanden ved pelespissen. Når spissen går fra et sterkere lag inn i et svakt lag, for eksempel løs sand eller bløt leire under et fastere lag, kan motstanden bli mindre enn vekten av pelen og hammeren. Da akselererer pelen under sin egen vekt og hammerens. Grunnboringer og trykksonderinger (CPTs) viser hvor slike lag finnes. En analyse av mulig pelefall sammenholder grunnens motstand med denne vekten og beregner hvor langt og raskt pelen kan falle.
Støtdemperens slaglengde er ikke avstanden pelen faller gjennom grunnen. Den er vandringen mellom støtdemperens egne tilkoblinger mens pelen og hammeren stanses, og løftemodellen viser sammenhengen mellom de to.
Hva som skjer med kranen
En masse i bevegelse m med hastighet v har energien \tfrac{1}{2} m v^2. Pelen og hammeren på 1,500 t i studien har 18.75 MJ ved 5.0 m/s. Når de stanses av en forbindelse med stivhet k som strammes ved denne hastigheten, går den kinetiske energien og arbeidet tyngden utfører mens forbindelsen strekkes, med til å strekke den. Den høyeste kraften blir
der W er tyngden til massen i bevegelse. Jo stivere lastveien er, desto høyere blir krafttoppen. Kranens heisverk, wire og rigg er stive, så en brå stans med stiv forbindelse belaster kranen langt mer enn den statiske lasten (en høy DAF), og linen kan deretter bli slakk og strammes rykkvis igjen mens svingningene avtar. En støtdemper tilfører et ettergivende element i lastveien: Gassfjæren bygger opp kraften mot et innstilt nivå, og ventilen holder den nær dette nivået mens lasten stanses.
Med og uten POLARIS
I vår sammenlignende CONSTELLATION-studie CS-2026-005, beveger en pel på 1,200 t seg med en hammer på 300 t klemt fast til pelehodet ved 5.0 m/s, mens linen allerede bærer vekten av begge. Modellen kjøres to ganger med samme parametersett: én gang med stiv forbindelse og én gang med en POLARIS på 2,000 t med 6.0 m slaglengde.
| Resultat | Stiv forbindelse | Med POLARIS |
|---|---|---|
| Maksimal kroklast, sammenholdt med kranens SWL på 24.5 MN | 37.7 MN (154 %) | 23.6 MN (96 %) |
| DAF på kroken, basert på statisk last på 16,553 kN | 2.28 | 1.43 |
| DAF under støtdemperen, basert på nyttelast på 14,710 kN | 2.41 | 1.31 |
| Retursvingninger med helt slakk line etter stansen | 2 | 0 |
| Brukt slaglengde | ingen støtdemper | 4.98 m av 6.0 m (83 %) |
Resultatet med støtdemper ble kontrollert mot en uavhengig løser. Fordi linen allerede bærer vekten, er det analytiske uttrykket for dette tilfellet W + v\sqrt{k m}; Det gir en innramming av krafttoppen med stiv forbindelse fra 34.2 MN, når kranens egen elastiske forlengelse tas med, til 44.8 MN, når kranen regnes som stiv. Med slakke stropper fra start ville krafttoppen vært høyere, og med en hammer som står fritt på pelen, ville linen bare fanget opp hammeren. Les studien av stans ved pelefall →
Dimensjonering av støtdemperen
Tre krav må oppfylles samtidig for det verst tenkelige realistiske pelefallet, ikke bare det forventede:
- Energi. Den kinetiske energien til massen i bevegelse når linen tar lasten: 18.75 MJ i studien. Tyngden trekker videre mens støtdemperen tar opp slaglengde, så bare kraften utover tyngden bremser lasten.
- Maksimal kraft. Kraften som kranen, wiren, riggen og hammeren tåler. Ventilinnstillingen ligger mellom tyngden og denne grensen: I studien er den 18.0 MN, mellom 14.7 MN og kranens SWL på 24.5 MN.
- Slaglengde. Vandringen som trengs for at kraften utover tyngden skal ta opp den kinetiske energien, med en margin ved enden. En støtdemper som når slaglengdegrensen, beskytter ikke lenger kranen.
Over de 4.98 m som ble brukt i studien, tok støtdemperen opp 18.75 MJ kinetisk energi pluss omtrent 73 MJ arbeid utført av tyngden. Artikkelen vår om støtdemping for kraner gir en første beregning av slaglengden ut fra energien og den tillatte krafttoppen. Med DAF på 1.43, som studien ga, tilsier beregningen 5.85 m, mens enheten på 6.0 m brukte 4.98 m. En tidsdomenemodell av kran, rigg, støtdemper, hammer og pel bekrefter deretter krafttoppen.
Planlegging for risiko for pelefall
Risikoen for pelefall vurderes når peleinstallasjonen planlegges. En analyse av grunnforholdene gir realistiske scenarier for pelefall, hvert med fallavstand og hastighet. Massen til pelen og hammeren gir sammen med hastigheten energien, mens kranens lastdiagram setter grensen for kraften den tåler. Til sammen gir dette kravene til støtdemperens energiopptak, kraft og slaglengde.
Riggen er like viktig som støtdemperen. POLARIS henger i kranens talje, og myke stropper går fra stempelstangenden til hammeren. Under ramming henger de slakt og stempelstangen forblir trukket inn, slik at verken hammerens vekt eller slag overføres gjennom støtdemperen. Dermed er hele slaglengden tilgjengelig hvis pelen faller.
Støtdemperens egenvekt må også regnes med i kranens lastdiagram for løftet. POLARIS har et lite gassvolum og CFD-utformede ventiler i én hydraulikksylinder, uten eksterne akkumulatorer eller nåleventiler. Dermed har den lav vekt i forhold til kapasiteten: 75 til 4,000 t, med slaglengde fra 1.0 til 8.0 m.
Kilder og forutsetninger
- Studien er vår CONSTELLATION-studie CS-2026-005 (revisjon A, 4. august 2026): en pel på 1,200 t med en hammer på 300 t klemt fast til pelehodet ved 5.0 m/s, der linen allerede bærer vekten av begge, en kran med SWL på 24,517 kN og en POLARIS på 2,000 t med 6.0 m slaglengde og ventilinnstilling på 18,000 kN. DAF på kroken er basert på en statisk kroklast på 16,553 kN. Dette er en modellstudie, ikke en sertifisert prosjektanalyse.
- Uttrykket for maksimal kraft bygger på energibalansen for en fallende masse som stanses av en lineær fjær som strammes ved fallhastigheten. Reelle lastveier er ikke lineære, og resultatet fra tidsdomenemodellen er styrende.
- Fallavstander og hastigheter bestemmes ut fra grunnundersøkelser på hvert sted. Studiens 5.0 m/s gjelder ett tilfelle og er ingen typisk verdi.
Vanlige spørsmål
Hva er et pelefall?
Et ukontrollert fall i en pel under ramming når pelespissen når et svakt jordlag der motstanden er mindre enn vekten av pelen og hammeren. De kan falle flere meter på ett eller to sekunder, og kranlinen må da stanse hammeren, og også pelen dersom de to er klemt sammen.
Hvor farlig er et pelefall uten beskyttelse?
I vår sammenlignende studie av en pel på 1,200 t og en hammer på 300 t ved 5.0 m/s ga en stiv forbindelse en kroklast på 37.7 MN (DAF 2.28), 154 % av kranens SWL. Linen ble helt slakk to ganger mens svingningene avtok. Krafttoppen i et annet tilfelle avhenger av massen i bevegelse, hastigheten og stivheten i lastveien.
Hvordan beskytter en støtdemper mot pelefall?
Den henger i lastlinjen mellom kranens heiseline og hammeren. Når pelen faller og stroppene strammes, tar den opp slaglengde: Gassfjæren bygger opp kraften mot ventilinnstillingen, og ventilen holder kraften nær dette nivået mens lasten stanses. I studien holdt POLARIS kroklasten på 23.6 MN (DAF 1.43), innenfor kranens SWL.
Hvordan dimensjoneres sikring mot pelefall?
Ut fra det verst tenkelige realistiske pelefallet. Grunnboringer og trykksonderinger (CPTs) brukes i en analyse av mulig pelefall som gir fallavstand og hastighet. Massen i bevegelse og hastigheten gir energien. Kranens lastdiagram viser hvor stor kraft den tåler. Slaglengden må la kraften utover tyngden ta opp energien, med en margin ved enden. Artikkelen vår om støtdemping for kraner gir en første beregning av slaglengden.
Hvorfor henger stroppene slakt før et pelefall?
Under ramming står hammeren på pelen, og kranen bare følger med. De myke stroppene henger slakt, slik at verken hammerens vekt eller slag overføres gjennom støtdemperen. Stempelstangen forblir dermed trukket inn, og hele slaglengden er tilgjengelig hvis pelen faller.
Er sikring mot pelefall relevant for havvind?
Ja. Monopeler rammes gjennom lagdelte grunnforhold, og et pelefall kan oppstå der et svakt lag under et sterkere lag ikke kan bære vekten av pelen og hammeren. Støtdemperens egenvekt må også regnes med i kranens lastdiagram, og da er lav egenvekt en fordel.
Skal du beskytte en kran mot pelefall?
Send oss:
- massen til pelen og hammeren
- grunnundersøkelsene, eller scenarier for pelefall med avstand og hastighet
- krantype, lastdiagram og riggoppsett
- hvilken maksimal last eller DAF du kan akseptere
Vi sender deg en innledende vurdering av POLARIS og oppgir hva som trengs for å verifisere den.
Send oss løftecaset ditt →