RIL263 KAIVANTO-OHJE TUETUN KAIVANNON MITOITUS PETRI TYYNELÄ/RAMBOLL FINLAND OY

Transkriptio

1 RIL263 KAIVANTO-OHJE TUETUN KAIVANNON MITOITUS PETRI TYYNELÄ/RAMBOLL FINLAND OY

2 YLEISTÄ Kaivanto mitoitetaan siten, että maapohja ja tukirakenne kestävät niille kaikissa eri työvaiheissa tulevat kuormitukset riittävällä varmuudella, ja että ympäristössä syntyvät siirtymät ja painumat pysyvät sallituissa rajoissa. Kaivannon kuormitukset käsitelty luvussa 5. Vähintään seuraavat asiat tulee varmistaa mitoituksessa: kaivannolla on riittävä kokonaisstabiliteetti rakenneosat, kuten seinät, ankkurit, vaakapalkit ja puristussauvat ja näiden liitokset eivät murru kaivannossa ei tapahdu maapohjan ja rakenteellisen osan yhteistä murtumista tukiseinän siirtymän tulee pysyä tukiseinän toiminnan ja kaivannon ympäristövaikutusten sallimissa rajoissa kaivannon vesitiiveys on riittävä.

3 YLEISTÄ Yleisten teiden, ratojen, vesiväylien ja niihin liittyvien rakenteiden suunnittelussa tulee noudattaa liikenne- ja viestintäministeriön vahvistamia kansallisia liitteitä ja liikenneviraston täydentävää ohjeistusta

4 SISÄLTÖ Eurokoodin mukainen mitoitus Tukiseinän mitoitus Laskenta laskentaohjelmilla Kaivannon pohjan hydraulinen murtuminen Kaivannon kokonaisstabiliteetti

5 EUROKOODIN MUKAINEN MITOITUS, TUETTU KAIVANTO Mitoitustavat Tuetut kaivannot mitoitetaan eurokoodin mukaisesti mitoitustavalla 2. Tällöin tulee osoittaa, että liiallisia muodonmuutoksia ei synny ominaiskuormilla lasketussa käyttörajatilassa ja murtorajatilan jännitykset eivät ylity Mitoitustapa 2 tarkoittaa käytännössä, että varmuus kohdennetaan kuormiin tai kuormien vaikutukseen (A1), sekä kestävyyteen (R2). Maaparametrien osavarmuusluvut (M1) ovat kaikki suuruudeltaan 1,0.

6 EUROKOODIN MUKAINEN MITOITUS, TUETTU KAIVANTO Mitoitustavat Mitoitustapaa 2 voidaan käyttää kahdella tavalla, joista käytetään merkintöjä DA2 ja DA2*. Mitoitustavassa DA2 osavarmuuslukuja käytetään lähtöarvoihin. Mitoitustavassa DA2* laskenta tehdään ominaisarvoilla ja osavarmuuslukuja käytetään tuloksina saatuihin tukivoimiin. Tukiseinämitoituksessa tulee pääsääntöisesti käyttää mitoitustapaa DA2*, jolla siirtymät saadaan ratkaistuiksi todenmukaisemmin. Kaivannon vakavuuslaskelmat tehdään mitoitustavalla DA3.

7 EUROKOODIN MUKAINEN MITOITUS, TUETTU KAIVANTO Seuraamusluokat, luotettavuusluokat ja kuormakerroin Poikkeuksellisen suuren riskin tapauksissa tai epätavallisissa tai poikkeuksellisen vaikeissa pohja- tai kuormitusolosuhteissa kerrotaan kuorman osavarmuusluvut kuormakertoimella KFI. Kuormakerroin KFI riippuu luotettavuusluokasta seuraavasti: luotettavuusluokassa RC3 KFI = 1,1 luotettavuusluokassa RC2 KFI = 1,0.

8 EUROKOODIN MUKAINEN MITOITUS, TUETTU KAIVANTO Osavarmuusluvut, kuorma (A1)

9 EUROKOODIN MUKAINEN MITOITUS, TUETTU KAIVANTO Osavarmuusluvut, maaparametrit (M1) Osavarmuusluvut, Tukiseinärakenteet (R1)

10 EUROKOODIN MUKAINEN MITOITUS, TUETTU KAIVANTO Kuorman mallikerroin Laskettaessa ankkuroidun tai vapaasti seisovan tukiseinän maanpainekuormia rajatilassa STR/GEO ja mitoitustavalla DA2 (DA2*) käytetään kaatavalle maan- ja vedenpaineelle kuorman mallikerrointa 1,35 pysyville rakenteille ja 1,15 työnaikaisille rakenteille. Mallikerroin ei koske ankkurien mitoitusta. Mallikerrointa ei myöskään käytetä laskettaessa tukiseinän upotussyvyyttä momenttitasapainoehdolla.

11 EUROKOODIN MUKAINEN MITOITUS, TUETTU KAIVANTO Kuorman mallikerroin Tukiseinän mitoituksessa samoja osavarmuuslukuja käytetään maanpaineesta aiheutuvien rasitusten mitoitusarvojen laskentaan. Näiden hajonta muodostuu maan lujuuden hajonnasta ja laskentamallien hajonnasta, ja on selvästi suurempi kuin rakenteiden oman painon hajonta.

12 TUKISEINÄN MITOITUS Ankkuroinnin mitoitus seuraavassa esityksessä Seinärakenne Seinärakenteen riittävä momenttikapasiteetti Z-profiilin teräsponttiseinässä ponttiliitokset ovat seinän paarteissa jolloin ei ole riskiä ponttien luistamisesta toistensa suhteen ja B = 1,0. U-profiilin teräsponttiseinässä ponttiliitokset ovat seinän neutraaliakselilla, jolloin on riski ponttien luistamisesta toistensa suhteen.

13 TUKISEINÄN MITOITUS Vaakapalkki Vaakapalkki mitoitetaan taivutettuna palkkina. Määräävänä on yleensä palkkiin kohdistuva kenttämomenttirasitus tai tukimomenttirasitus. Leikkausrasitus on harvoin mitoittava rasitus Mrd > Mpd (palkin taivutuskestävyyden mitoitusarvo > palkkiin kohdistuvan momentin mitoitusarvo Mikäli palkki suunnitellaan toimivaksi jatkuvana, momenttikapasiteetin jatkuminen jatkoksen yli varmistetaan joko täydellisellä päittäin hitsauksella tai palkin vahvistamisella.

14 TUKISEINÄN MITOITUS Juuripultti Juuripultti voi toimia joko taivutettuna rakenteena tai molemmista päistään kiinnitettynä rakenteena. Molemmista päistään kiinnitettynä rakenteena toimivan juuripultin tukivoimakapasiteetti on huomattavasti suurempi kuin taivutettuna rakenteena toimivan pultin. Taivutettuna rakenteena toimivan pultin osalta oletuksena on, että tukiseinän etäisyys kalliosta on aina vähintään 0,10 m:n suuruinen, ellei sitä pystytä varmuudella osoittamaan pienemmäksi. Molemmista tapauksista on hyvät esimerkit Kaivanto-ohjeen sivuilla

15 TUKISEINÄN MITOITUS Tukiseinän pystykapasiteetti Tukiseinän pystystabiliteetti tulee tarkistaa laskelmin. Tukiseinän pystystabiliteetin laskennassa on otettava huomioon ankkurivoimien pystykomponentit, tukiseinärakenteen oma paino, tukiseinään kohdistuvat pystykuormat, seinärakenteen ja maan välinen kitka ja adheesio sekä tukiseinän kärkivastus. Käytettäessä vinoja esijännitettyjä maa- tai kallioankkureita on vältettävä tukiseinän alapään jättämistä hienorakeisiin tai eloperäisiin maakerroksiin. Jos vinosti alaspäin tuetun tukiseinän alapää jätetään hienorakeiseen tai eloperäiseen maakerrokseen on seinän painuma laskettava.

16 TUKISEINÄN MITOITUS Tukiseinän pystykapasiteetti

17 TUKISEINÄN MITOITUS Upotussyvyyden laskenta yhdeltä tasolta tuettu; Yhdeltä tasolta tuettu seinä on asennettava riittävän syvälle jotta seinän alaosaan kaivannon puolelle muodostuu riittävän suuri tukeva maanpaine estämään seinän alaosan pyörähtäminen. Tarvittava upotussyvyys lasketaan ottamalla momenttitasapaino tukipisteen suhteen. Tukiseinän jatkuva sortuma; Jos yksi ankkuri pettää, ei saa syntyä ketjureaktiota, jossa jokainen ankkuri pettää vuorollaan kuormituksen siirtyessä viereiselle ankkurille. Ankkureiden (ja vastaavien tukirakenteiden) ominaiskuormilla lasketun varmuuden myötäämistä vastaan tulee olla vähintään 1,1 kuormitustilanteessa, jossa yksi ankkuri pettää.

18 LASKENTA LASKENTAOHJELMILLA Kaksi vaihtoehtoista menetelmää, joista esittelyssä vaihtoehto 1 Kaikki maaparametrit, nettovedenpaine ja muut pysyvät kuormat sisällytetään laskentoihin niiden ominaisarvoina ja muuttuvat kuormat arvolla jolla otetaan huomioon kuormien osavarmuuslukujen ero. Lasketut tukireaktiot, seinän rasitukset (kuten taivutusmomentti) ja mobilisoitunut maan kestävyys eivät sisällä osavarmuuksia. Suureiden mitoitusarvot saadaan kertomalla lasketut arvot epäedullisen pysyvän kuorman osavarmuusluvulla G ( G =1,15 kuormitustapauksella EN b) ja G = 1,35 kuormitustapauksella EN a).

19 LASKENTA LASKENTAOHJELMILLA Kaksi vaihtoehtoista menetelmää, joista esittelyssä vaihtoehto 1 Kaikki maaparametrit, nettovedenpaine ja muut pysyvät kuormat sisällytetään laskentoihin niiden ominaisarvoina ja muuttuvat kuormat arvolla jolla otetaan huomioon kuormien osavarmuuslukujen ero. Lasketut tukireaktiot, seinän rasitukset (kuten taivutusmomentti) ja mobilisoitunut maan kestävyys eivät sisällä osavarmuuksia. Suureiden mitoitusarvot saadaan kertomalla lasketut arvot epäedullisen pysyvän kuorman osavarmuusluvulla γ G (γ G =1,15 kuormitustapauksella EN b) ja γ G = 1,35 kuormitustapauksella EN a).

20 LASKENTA LASKENTAOHJELMILLA

21 LASKENTA LASKENTAOHJELMILLA Edellisen esimerkin ponttiseinän maksimimomentit

22 KAIVANNON POHJAN HYDRAULINEN MURTUMINEN Kaivannon pohja ei saa missään työvaiheessa hydraulisesti murtua. Mitoituksessa on tarkastettava: nosteen aiheuttama murtuma hydraulisen nousun aiheuttama murtuma sisäisen eroosion aiheuttama murtuma sisäisen putkieroosion aiheuttama murtuma.

23 NOSTEEN AIHEUTTAMA MURTUMA HIENORAKEISISSA MAISSA TUETUSSA KAIVANNOSSA TARKASTELTUNA EUROKOODIN MUKAISESTI. (HUOM. KORJAUSLEHTI )

24 NOSTEEN AIHEUTTAMA MURTUMA HIENORAKEISISSA MAISSA TUETUSSA KAIVANNOSSA TARKASTELTUNA EUROKOODIN MUKAISESTI. (HUOM. KORJAUSLEHTI )

25 NOSTEEN AIHEUTTAMA MURTUMA HIENORAKEISISSA MAISSA TUETUSSA KAIVANNOSSA TARKASTELTUNA EUROKOODIN MUKAISESTI. (HUOM. KORJAUSLEHTI )

26 KAIVANNON KOKONAISSTABILITEETTI Vakavuuslaskelmat tehdään eurokoodin mukaisesti mitoitustavalla DA3 tai kokonaisvarmuuslukumenetelmällä riippuen siitä kummalla tavalla tukiseinän mitoitus kokonaisuudessaan tehdään.

27 KIITOS