Diplomityö: RD-paaluseinän kiertojäykkyys ja vesitiiveys paalun ja kallion rajapinnassa

Transkriptio

1 Diplomityö: RD-paaluseinän kiertojäykkyys ja vesitiiveys paalun ja kallion rajapinnassa Leo-Ville Miettinen Nuorempi suunnittelija Finnmap Consulting Oy, Part of Sweco Työn rahoittaja: Ruukki

2 Esityksen sisältö Hankkeen tausta Testityömaa Suoritetut kokeet Tulokset 2 Teräspaalupäivät

3 Hankkeen taustasta lyhyesti 1/2 RD porapaaluseinä uusi tuote RD porapaalun seinä porataan ylikoolla kallioon Rako seinän ja kallion välissä Porapaalujen poraussyvyys kallioon suunnitteluohjeissa Eurocode: Ei ota kantaa, suunnittelija määrittää Porapaalutusohje 2001: >3-kertaa paalun halkaisija, kuitenkin min=0.5m max=1.5m ehjään kallioon -Taustalla pystykuormituskokeet Tutkimuksia vaakakuormitetuista kallioon poratuista paaluista ei löytynyt Ohjeissa ei oteta kantaa milloin paalun kiinnitys kallioon on nivel ja milloin jäykkä liitos suunnittelija joutuu itse arvioimaan Vaikuttaa paalun ja ankkureiden mitoitukseen Leo-Ville Miettinen

4 Hankkeen taustasta lyhyesti 2/2 RD porapaaluseinän tulisi olla vesitiivis Kallion reiän ja seinän raon vesitiiveys Tarvitseeko rako injektoida vesitiiveyden takia? Miten injektointi kannattaa tehdä RF-lukon injektointikanavan kautta Injektointirengas vai ei? Paalun sisäkautta injektointi tai sisäbetonoinnin käyttö Leo-Ville Miettinen

5 Testityömaa Seinä: 8kpl RD400/12.5 paalua Yksittäisiä: 15kpl RD220/10 paalua Paalut ja lukot: Ruukki Porapilotit, maakengät: Robit Rocktools Kalusto ja urakointi: Suomen Teräspaalutus Ajankohta: Kesä 2013 Paikka: Masku 5

6 Testityömaa injektointi Käytetty massa: 0.55:1 vesi:sementti, CEM II/A-LL 42.5 R Kallioraon injektointi 406/12.5 seinä seinässä massa näytti nousevan raossa n.1:2 1:1 (vaakasuunta:pystysuunta) kulmassa ylöspäin Raossa tiivis porasoija/moreeni 6

7 Testityömaa injektointi Kallioraon injektointi yksittäiset 220/10 paalut 1/3 injektointi injektointirenkaiden kautta epäonnistui, kun rengas oli tukossa. Reikiä ei tulpattu. Pelkkä injektointikanava levitti massan rakoon yksittäisten paalujen tapauksessa hyvin. Raossa oli ollut savea. Paalu 20 Sisältä injektointi sekä onnistui että epäonnistui Epäonnistumisen syy oli testeissä käytetty poikkeuksellinen menetelmä, jossa vesipatsasta käyttäen massa pumpataan putken pohjalle Massa jäi putkeen tai palasi takaisin paineen laskiessa. Injektointimenetelmä, jossa paalu täytetään injektointimassalla, poistaa edellä mainitun ongelman Injektointi paalun sisäkautta sopii erityisesti, jos injektointi RF-kanavan kautta jostain syystä epäonnistuu 7

8 Testityömaa injektointi Seinän taustan injektointi 16mm reiät tulpattuina 2/4 tulppaa oli irronnut injektoinnin paineesta 10mm reiät ei tulpattuina Massa ei tullut kaikista reiästä Reiät tiheästi (esim. K500) Injektointi levisi ylikoon paksuiseksi seinämäksi seinän taakse 8

9 Vaakavoima siirtymäkoe Tunkattiin yksittäisiä paaluja vetotangoilla käyttäen seinää tukipisteenä Siirtymää mitattiin 3 tasolta: juuresta, keskeltä ja tunkin tasolta 9

10 Vesimenekkikoe Mitattiin vesimenekkejä paalun sisälle paineella syötetylle vedelle. 5min veden syöttö paineella+ 5min syötön lopetus ja paineen laskun tarkkailu. Paineportaat 0,035MPa, 0,175MPa, 0,35MPa, 0,525MPa, 0,7MPa 0.1MPa = 1bar= 10m vesipatsaan paino 10

11 Materiaalikokeet Kallio-, kovettunut injektointiaine- ja injektoitunut porasoijanäytteistä selvitettiin lujuus ja kimmokertoimen arvoja Kallioreiän raosta löytyneistä näytteistä tutkittiin kolmiaksiaalikokeessa kokoonpuristuvuusominaisuuk sia. Näytteistä tutkittiin myös rakeisuus ja vedenläpäisevyyttä Sementtipitoisuus suolahappoliukoisuuden avulla 11

12 Tulokset Injektointirengas 20x40x3 406/12.5 seinässä murjoutui pahoin Yksittäisenä 220/10 kesti hyvin Tukkeutuvat herkästi jos ei tulpattu Jos tulpattu kaikki tulpat eivät irtoa Ei tarvetta renkaalle kun porataan riittävän syvälle Voi parantaa massan leviämistä isojen paalujen seinissä Täytyisi varmistaa toimivuus 12

13 Tulokset Mitä raossa on jos rako ei injektoitunut? Savimaassa poratusta löytyi savea raosta (paalu 22) Hiekkamaahan poratusta eräästä paalusta löytyi hiekkaa Seinän tapauksessa löytyi moreenia. Siipipiloteilla poratuissa paaluissa hieman suurempi maksimiraekoko kuin avarrinrenkaallisella poratuissa Raossa näyttäisi olevan pääosin samantyyppistä materiaalia kuin kallion päällä oleva maa-aines ja/tai poratuotetta 13

14 Tulokset Vaakavoima siirtymäkoe ja jäykkyys Injektoidut paalut melko jäykkiä Savi raossa: jäykkyys laskee oleellisesti Kallioliitokset eivät useinkaan ole edes injektoituina EC mukaan jäykkiä vaan osittain jäykkiä Toisaalta jo heikkokin momenttijäykkyys (savi) tuo apua seinän mitoitukseen. siirtymät pienenevät kenttämomentti pienenee Injektoidun paalun yläpään siirtymä 14

15 Tulokset Kiertojäykkyysarvoja laskettu FEM mallilla, joka käyttäytyy kuten mitatut paalut Injektoiduilla paaluilla jäykkyys ei juuri kasva poraussyvyyden 2-kertaa paalun halkaisija jälkeen Injektoimattoman paalun jäykkyys on selvästi pienempi, mutta kasvaa syvemmälle poratessa 15

16 Tulokset Kiertojäykkyystaulukot Laskettu kolmen analysoidun paalukoon perusteella Saadaan suhteellisen hyvä arvio kaiken kokoisille RD porapaaluille eri syvyydelle porattaessa , Leo-Ville Miettinen

17 Mitoitus Tulokset RD porapaaluseinän kiertojäykkyyden arvioinnissa otettava huomioon: Kallion rikkonaisuus Kallion epätasaisuus (paikallisesti kallio voi syventyä jyrkästi) Paalun alapään mahdollinen epätäydellinen injektoituminen Hyvä arvio ehjän kallion tapauksessa on vähentää 2*Ø paalun poraussyvyydestä Kun porataan 3*Ø, huonoimmillaan voi vain 1d olla injektoitunut Mitoituksessa huomioitava myös 3*Ø tapaus, koska suurempi jäykkyys voi mitoittaa paalun Kun porataan 4*Ø, voidaan olettaa 2*Ø matkalta jäykkyys lähes täysi jäykkyys 17

18 Tulokset RD porapaaluseinän kallioreiän vesitiiveys Injektoinnilla varmistetaan seinän vesitiiveys Injektoimaton voi olla riittävän vesitiivis, mutta suurempi vaihtelu pohjaolosuhteiden mukaan 18