Ajankohtaista pohjarakenteista. Siltatekniikan päivät , Geoasiantuntija Jaakko Heikkilä

Transkriptio

1 Ajankohtaista pohjarakenteista Siltatekniikan päivät , Geoasiantuntija Jaakko Heikkilä

2 Sisältö NCCI7 / TIELIIKENNEKUORMAN VAIKUTUKSET JUNAKUORMIEN VAIKUTUKSET SUIHKUINJEKTOINTI SIVUKUORMITETTUJEN PYLVÄSPERUSTUSTEN SUUNNITTELUOHJE LO32/ Jaakko Heikkilä 2

3 NCCI 7; tieliikennekuorma Ajoneuvoasetuksen mukainen 3-aks. telin max. Paino on 270 kn Laskentatelin kokonaispaino 555kN Laatikkomallin kokonaispaino 600kN Kokonaispaino määräytyi mitattujen akselien tilastollisen analyysin perusteella Jaakko Heikkilä 3

4 NCCI 7; tieliikennekuorma Kuorman pystysuuntaisen vaikutuksen laskenta Boussinesq 2:1 menetelmä Viereisissä kuvissa on esitetty pystysuuntaisen jännityksen arvo syvyyden funktiona seuraavilla laskentatavoilla: 2:1 menetelmä Boussinesq (kimmoinen puoliavaruus) FEM, jossa siirtymätön laatta laskentatasossa FEM paalulaatalla => laskentamenetelmät, joissa ei pystysuuntaista siirtymää ole estetty laskentatasossa (2:1 ja Boussinesq) aliarvioivat jännitystä 20 50% Jaakko Heikkilä 4

5 NCCI 7; tieliikennekuorma Keskitetyn pintakuorman aiheuttama jännitysjakauma laatan pinnalla. Paalun kantamalle pinta-alalle laskettu keskimääräinen pystysuuntainen pintakuorman aiheuttama jännitys on funktio: Pintakuorman koko ja muoto Penkereen paksuus Paalujako Jaakko Heikkilä 5

6 NCCI 7; tieliikennekuorma Keskimääräinen jännitys paalulaatan pinnalla eri paaluilla. Kuorma 40kPa 3*5m Jaakko Heikkilä 6

7 NCCI 7; tieliikennekuorma APROKSIMAATIO Jaakko Heikkilä 7

8 NCCI 7; tieliikennekuorma Nykyisin käytetyn käsin laskenta menetelmän tarkistus Yliarvio vaakasuuntaista jännitystä n. 85% Jaakko Heikkilä 8

9 NCCI 7; tieliikennekuorma RESULTANTIN PAIKKA 40 deg kuorman keskipisteestä Jaakko Heikkilä 9

10 NCCI 7; tieliikennekuorma JÄNNITYSJAKAUMAN PITUUS SEINÄN SUUNNASSA 2*kuorman leveys Jaakko Heikkilä 10

11 NCCI 7; tieliikennekuorma RESULTANTIN SUURUUS Valittiin arvo K o * pystykuorma Johtaa noin 30% suurempaan vaakaresultantiin kuin vastaava FEM laskenta Jaakko Heikkilä 11

12 NCCI 7; tieliikennekuorma LOPPUTULOS Resultantin korkeus vastaa FEM laskentaa Resultantin suuruus noin 30% suurempikuin vastaava FEM laskenta. Jakauman muoto sovitettu FEM laskentaan Jaakko Heikkilä 12

13 Junakuorman vaikutukset Selvityksen 1. vaihe Jarrukuorman välittyminen laatan pintaan? Veli-Matti Uotinen 13

14 Junakuorman vaikutukset Tarkastellut kuormakaaviot LM71 E Jaakko Heikkilä 14

15 Junakuorman vaikutukset Junakuorman aiheuttama leikkausjännitys laatan keskilänjalla. Harmaa viiva kuvaa pystykuorman ja täyden vaakakuorman (25% pystykuormasta) yhteisvaikutusta Sininen viiva kuvaa pelkän pystykuorman vaikutusta Jaakko Heikkilä 15

16 Junakuorman vaikutukset Junakuorman vaakakomponentin aiheuttama jännitys laata2n pinnassa. 100% kuvaa tilannetta, jossa vaakakuorma on 25% pystykuormasta Jaakko Heikkilä 16

17 Junakuorman vaikutukset Pystysuuntainen jännitys laatan keskilinjalla. LM71 max sisältää 3 teliparia ilman nauhakuormaa Jaakko Heikkilä 17

18 Junakuorman vaikutukset Vaaka jännitys laatan keskilinjalla Jaakko Heikkilä 18

19 Junakuorman vaikutukset Toimiiko superpositioperiaate? Vaaleanruskea viiva esittää tuloksen laskennasta, jossa mallinnettiin 3 teliparia. Sininen harmaa ja keltainen esittävät yksittäisen telin vaikutuksia. Tummanruskea viiva kuvaa yksittäisten teliparien vaikutusten summaa => Toimii Jaakko Heikkilä 19

20 Junakuorman vaikutukset Montako teliparia tarvitaan? Viereisen kuvan mukaa 3 teliparilla ei aivan saavuteta maksimi yhteisvaikutusta. 6 teliparin laskentatuloksessa jännitys vakiintuu. => 5 teliparia Jaakko Heikkilä 20

21 Junakuorman vaikutukset Laatan poikkisuuntaisen rajallisuuden vaikutus? Laatta kavennettiin mallissa 8,2m levyiseksi. Mikä osuus vaakavoimasta kohdistuu laattaan? Jaakko Heikkilä 21

22 Junakuorman vaikutukset Ylemmässä kuvassa on esitetty vaakajännitys laatan pituussuunnassa keskilinjalla Alemmassa kuvassa on esitetty laatan pituussuuntainen vaakajännityksen jakauma laatan poikkisuunnassa Vihreä kuvaa mallin levyistä laataa Punainen kuvaa 8,2m levyistä laatta => Koko vaakakuorma kohdistuu laattaan Jaakko Heikkilä 22

23 Junakuorman vaikutukset Laskettujen vaikutusten vertailu EN1991 mukaisiin arvoihin EN1991 JARRUKUORMA EN1991 VETOKUORMA Lasketut leikkausjännitykset laatan pinnassa on summattu metrikuormiksi Jaakko Heikkilä 23

24 Suihkuinjektointi Suihkuinjektointiohje on laadinnassa Valmistuu 2018 aikana Jaakko Heikkilä 24

25 Suihkuinjektointi Menetelmäkuvaus: 1-Vaihemenetelmä 1. Poraus 2. Nostetaan poratankoa ylös ja suihkutetaan sideainetta 3. Valmis pilari Jaakko Heikkilä 25

26 Suihkuinjektointi 2-Vaihemenetelmä 3-vaihemenetelmä Jaakko Heikkilä 26

27 Suihkuinjektointi Sideaineena vesi-sementtisuspensio. Vesisementtisuhde ~1.0 Injektointipaine bar Sideaine syrjäyttää hienorakeisen maaaineksen. Karkearakeinen aines jää osaksi pilaria Lopputuloksena syntyy raudoittamaton sementtilaasti/betoni pilari Jaakko Heikkilä 27

28 Suihkuinjektointi Kalusto: Oikealla keskiraskas Vasemmalla kevyt Läpäisykyky sama kuin kallioporalla Jaakko Heikkilä 28

29 Suihkuinjektointi Viereisessä kuvassa keskimääräisiä puristuslujuuden arvoja eri maalajeissa. Sininen ruutu rajaa tyypillisen käyttöalueen Jaakko Heikkilä 29

30 Suihkuinjektointi Viereisessä taulukossa tyypillisiä vaihteluvälejä: Puristuslujuus Kimmomoduuli Vedenläpäisevyys Jaakko Heikkilä 30

31 Suihkuinjektointi Tyypilliset pääkäyttökohteet ovat: 1. Kantava rakenne 1. Uudet rakenteet. Harvinainen 2. Vanhojen perustusten korjaus 1. Maanvaraiset anturat 2. Puupaalut 2. Tiivistysrakenne 1. Tukiseinien kalliokontaktin tiivistys 2. Tukiseinien saumojen tiivistys 3. Leikkauksen pohjan tiivistys Jaakko Heikkilä 31

32 Suihkuinjektointi Työjärjestys: 1. Pontit 2. Suihkuinjektointi 3. Kaivuu Suihkuinjektointi toimii: 1. Tukitasona ponttien välissä 2. Vesitiiviinä laattana kaivannon pohjalla Jaakko Heikkilä 32

33 Suihkuinjektointi Suihkuinjektoinnilla tiivistetään teräsponttiseinän ja kallion sauma Jaakko Heikkilä 33

34 Suihkuinjektointi Suihkuinjektointi muodostaa sesitiiviin seinän ponttien alapäiden ja kallionpinnan väliin. Vaihtoehtoisesti veden virtaus voitaisiin estää ponttien väliin tehtävällä suihkuinjektointi laatalla Jaakko Heikkilä 34

35 Sivukuormitettujen pylväsperustusten suunnitteluohje LO32/2016 Ratajohtopylväät, meluesteet, portaalit ja muut sivukuormitetut pylväsperustukset (ei koske pieniä varusteita) Suunnitteluperusteet Kuormat Perustustyypit ja perustamisolosuhteet Maanvarainen anturaperustus Kallionvarainen perustus Paaluperustukset Kokeellinen mitoitus Routasuojaus Suunnitelman sisältö Jaakko Heikkilä 35

36 Sivukuormitettujen pylväsperustusten suunnitteluohje LO32/ Jaakko Heikkilä 36

37 Kiitokset mielenkiinnosta, kysymyksiä? Lisätietoja: