Teräsputkipaaluseinän tuennan rakennetekninen suunnittelu

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2017-10-30
Department
Major/Subject
Rakennetekniikka
Mcode
R3001
Degree programme
Rakenne- ja rakennustuotantotekniikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
66
Series
Abstract
Teräsputkipaaluseiniä käytetään pysyvinä ja väliaikaisina tukiseininä kantamaan sekä vaaka- että pystysuuntaisia kuormia. Teräsputkipaaluseinä koostuu vierekkäin asennetuista putkipaaluista ja nämä yhteen liittävistä lukkoprofiileista. Teräsputkipaaluseinien käyttö on yleistynyt viime vuosina Pohjoismaissa kohteissa, jotka sijaitsevat haastavissa perustusolosuhteissa. Käytännössä kaikki paaluseinät täytyy tukea vaakasuuntaisia kuormia vastaan. Tuennan tarve ja laajuus määräytyy kuormitusten ja paaluseinän jäykkyyden mukaan. Diplomityön päätavoitteena on tutkia mahdollisia menetelmiä teräsputkipaaluseinien tuennan suunnitteluun yleisimmille tuentaratkaisuille. Tähän sisältyy kuormien määrittäminen, rakennemallin muodostaminen ja tarvittavien voimasuureiden laskentamenetelmien tarkastelu sekä liitosten suunnittelu. Kuormien osalta teräsputkipaaluseinä eroaa tavallisista tukiseinäratkaisuista kuormien suuruuden ja ulkoisen pystykuorman osalta. Pääasialliset vaakasuuntaiset kuormat ovat maan- ja vedenpaine. Eri kuormitustilanteita on useita rakentamisvaiheesta riippuen ja ne kaikki täytyy ottaa suunnittelussa huomioon. Liitosten suunnittelun kannalta tärkeä ja usein määräävä kuormitustilanne on vetoankkurin koeveto. Rakennemallia muodostaessa on kiinnitettävä erityistä huomiota eri rakenneosien jäykkyyksiin ja reunaehtoihin. Haasteita aiheuttavat erityisesti liittopaalujen, liitosten ja tukien jäykkyyden määritys. Rakennemallissa täytyy tapauksesta riippuen ottaa huomioon maan käyttäytyminen ja eri rakentamisvaiheet. Yleisesti käytetylle vetoankkurin ja paaluseinän väliselle liitokselle ei löydy vastinetta suunnitteluohjeista. Tässä työssä esitellään yksi ehdotus liitoksen analysointiin ja suunnitteluun. Eurokoodin laskentamenetelmien rajoitusten takia liitosta on analysoitu yksityiskohtaisella FEM-rakennemallilla. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että FEM-analyysin avulla ankkurikotelolle voidaan muodostaa mitoitustaulukoita suunnittelua varten ja että käsinlaskumenetelmät sopivat vain alustavaan suunnitteluun. Työssä esitellään yleisimmät teräsputkipaaluseinien tuentaan liittyvät liitosdetaljit ja niille esitellään käyttökelpoiset suunnittelumenetelmät.

Steel pipe pile walls are used as permanent and temporary retaining walls to carry both horizontal and vertical loads. They consist of steel pipe piles installed next to each other and interlocks which connect piles together. The use of steel pipe pile walls has increased in Nordic countries in projects located in demanding circumstances. Basically every steel pipe pile wall must be supported against horizontal loads. Demand and scale of support structures depends on imposed loads and rigidity of steel pipe pile wall. The main goal of this thesis is to study possible design methods for usual support structures of steel pipe pile walls. This includes definition of loads and calculation model, calculation methods for internal forces and design of connections. Loading imposed on steel pipe pile walls differ from loading imposed on regular retaining walls by magnitude and additional vertical loading. Principal horizontal loads are earth and water pressure. During the construction phase there are several different load cases which all has to be taken account in design. For design of connections, a very important and usually determining load case is the proof load in a pull-out test of a ground anchor. When forming a calculation model, a special notice should be taken on determining rigidities and boundary conditions. Determination of rigidity of concrete-filled steel pipe piles, connections and supports is challenging. Depending on situation, also the behaviour of soil and stages of construction should be taken account. Design of generally used connection between ground anchor and pile wall is not included in design manuals. This thesis represents one possible method for analysis and design of this connection. The scope of method in Eurocode is very limited and therefore connection was analyzed also with detailed FEM-model. In conclusion, FEM-analysis can be used for creating design tables for designers and hand calculation methods are suitable only for initial design. All of the common connections related to support structures of steel pipe pile walls are examined and usable design methods for them are studied.
Description
Supervisor
Kiviluoma, Risto
Thesis advisor
Peltonen, Janne
Keywords
paaluseinä, teräsputkipaalu, teräsputkipaaluseinä, tukiseinä
Other note
Citation