GeoCalc Paalu käyttöesimerkki Vianova Systems Finland Oy Versio 2.3 27.1.2012
2(10) Sisällysluettelo Sisällysluettelo... 2 1. Yleistä... 3 2. Laskennan perustiedot (General)... 4 3. Paalun tietojen syöttäminen (Pile)... 5 4. Kairausvastuskuvaajan syöttäminen (Soundings)... 6 5. Maaparametrien syöttäminen (Soil)... 6 6. Jousilaskennan parametrien syöttäminen (Springs)... 7 7. Laskenta (Calculate)... 8 8. Tulokset (Results, Report)... 9
3(10) 1. Yleistä Tässä laskentaesimerkissä käydään lävitse RR 115/8 paalun geoteknisen kestävyyden laskenta. Käyttöesimerkissä käytetty valmis laskentamalli toimitetaan ohjelman mukana. Se löytyy ohjelmahakemiston alta Samples hakemistosta, johon löytyy linkki käynnistysvalikosta. Laskentatiedoston nimi on Paalu_käyttöohje_esimerkki1.gcsu. Laskentatiedoston voi avata Calculation valikon Open toiminnolla. Laskennan lähtötiedot ovat seuraavat Kuva 1. Laskennan lähtötiedot. Maanpinta on tasolla +79 ja moreenin yläpinta on tasolla +50. Päällimmäisenä on 7m paksu täyttökerros, ja sitten seuraavat liejuiset ja saviset silttikerrokset ennen hiekka/siltti kerrosta moreenin päällä.
4(10) Laskentatehtävässä lasketaan paalujen geotekninen kestävyys, kun paalun kärki upotetaan 0 30m maanpinnan alapuolelle, eli tasolle +29 +49. 2. Laskennan perustiedot (General) General lehdellä syötetään perustiedot laskentaprojektille. Kuva 2. Perustietojen syöttöruutu, kun laskentoja ei ole valittuna. Calculation - kehyksessä valitaan, mitä halutaan laskea. Kehyksessä tehtyjen valintojen perusteella aktivoituvat laskentoihin liittyvät välilehdet tietojen syöttämistä ja laskentoja varten. Kehyksessä on myös valinta Calculate structural stability, joka on oma erillinen laskentaosio. Jokaisessa välilehdessä on oikeassa alakulmassa Close painike, joka sulkee paalulaskennan ohjelmaikkunan. Jos lähtötietoihin on tehty muutoksia, ohjelma varmistaa, halutaanko ne tallentaa.
5(10) Kuva 3. Näkymä kun geoteknisen kestävyyden laskennat sekä jousilaskenta on aktivoitu. 3. Paalun tietojen syöttäminen (Pile) Pile - lehdellä syötetään paalun tiedot sekä geoteknisen kestävyyden laskentasyvyydet. Dialogissa näkyvät valintalistat toimivat siten, että alemmissa listoissa tulee näkyviin vain ne valinnat, jotka ovat ylempien valintojen perusteella mahdollisia. Kuva 4. Paalutietojen syöttö Aluksi valitaan paalun asennustapa. Näitä ovat joko lyöntipaalu (driven pile), kaivin/porapaalu (bored pile) ja vaippainjektoitu paalu (ruukki, grouted pile). Seuraavaksi valitaan paalumateriaali ja profiili. Paalumateriaalilla tarkoitetaan paalun varren (shaft) pintamateriaalia. Materiaali vaikuttaa minkä SPO-2001 käyrästön perusteella kestävyys lasketaan. Lopuksi valitaan millä upotussyvyyksillä geotekniset kestävyydet lasketaan. Tässä tapauksessa on väliksi annettu 0 30 m, jossa tehdään 20 laskentaa. Laskenta tehdään siis 1,5 metrin välein.
6(10) 4. Kairausvastuskuvaajan syöttäminen (Soundings) Heijarikairausvastusten syöttämistä varten on oma Soundings -välilehti. Vasempaan sarakkeeseen annetaan syvyys maanpinnasta ja oikealle vastaava lyöntivastus: Kerroksia lisätään ja poistetaan syöttöruudun alareunassa olevilla +/- painikkeilla tai Soudings -valikon toiminnoilla. Kuva 5. Heijarikairausvastuksen syöttöikkuna Samalle syvyydelle voidaan antaa kaksi kairausvastusta. Näin saadaan syötettyä erittäin terävät kerrosrajat. Kairausvastus voidaan syöttää myös yhdellä vastuksella kutakin syvyyttä kohden. Tällöin ohjelma interpoloi syöttötasojen välissä olevat vastukset. Mikäli laskentaan ei haluta mukaan tietyn tasovälin vastuksen laskentaa, on sen kairausvastukseksi annettava 0. 5. Maaparametrien syöttäminen (Soil) Maaparametrien syöttö poikkeaa kairausvastuksen syöttämisestä siten, että jokaiselle kerrokselle annetaan paksuus, eikä syvyyttä maanpinnasta. Maaparametreina syötetään tilavuuspaino γ, kitkakulma Φ ja suljettu leikkauslujuus Su. Kaksi viimeistä saraketta ovat laskennan ohjausta varten. Φ/Su sarakkeessa valitaan, kumman parametrin perusteella vastus lasketaan. Active-sarake ohjaa käytetäänkö kerrosta ylipäätään geoteknisen kestävyyden laskennassa hyväksi. Tämä sarake on tarpeen tutkittaessa pitkä/lyhytaikaisia kuormitustapauksia ja toisaalta jos karkeita kerroksia on pehmeiden kerrosten yläpuolella.
7(10) Kuva 6. Maaparametrien syöttäminen Syöttöruudun alareunassa on pohjavesipinnan syöttämismahdollisuus. Taso annetaan etäisyytenä maanpinnasta (positiivinen luku). 6. Jousilaskennan parametrien syöttäminen (Springs) Jousilaskentalehdellä annetaan aluksi paalun pituustiedot, ts. kuinka pitkästi paalu on maanpinnan ylä- ja alapuolella. Upotussyvyyttä tarvitaan lähinnä tulosten esittämistä varten. Maanpinnan yläpuolisen osan pituus vaikuttaa laskentaan. Max. depth to define subgrade reaction viittaa suurpaalutusohjeen mukaiseen jousivakion kasvamiseen kymmenkertaista paalun halkaisijaa vastaavalle syvyydelle saakka, jonka jälkeen se pysyy vakiona. Yläoikealla voidaan määrittää paalun ylä- ja alapään tuentaehdot. Nodal load -kehyksen sisällä annetaan paalun yläpään kuormitukset: pystykuorma N, vaakakuorma Q ja taivutusmomentti M. Lisäksi voidaan antaa paalun ympärillä vaikuttava pintakuorma. Kerrosrajat tulevat suoraan Soil -lehdellä syötetyistä arvoista. Lisäksi syötetään seuraavat kuvan mukaiset parametrit: Spring Model, jossa valitaan lasketaanko jouset maan suljetun leikkauslujuuden Su vai kokoonpuristuvuusmoduulin M perusteella Grain size, joka toimii linkissä edellisen kanssa. pmf, ks SPO 2001 kuvan 13 mukaiset maan murtoarvon laskentaan tarvittavat lukuarvot (karkearakeisessa maassa 3 4,4 ja hienorakeisessa 6 9) α, β ks SPO 2001 kohta 7.3.18 m on maan moduliluku n on maan jännitysexponentti
8(10) Kuva 7. Jousien ja siirtymien laskentaan tarvittavien lisäparametrien syöttäminen. 7. Laskenta (Calculate) Calculate -välilehdessä tehdään joitain laskentaan liittyviä valintoja ja käynnistetään laskennat. Lateral support -kehyksessä annetaan vielä muutama lisävalinta jousi/siirtymälaskentaa varten. Siinä määritetään jousien välit ts. elementtien pituus. Iteraatiovalinnat vaikuttavat laskentatarkkuuteen ja -aikaan. Loading situation määrää hienorakeisessa maassa alustaluvun kertoimen suuruutta. (SPO-2001 kuva 15) Geotechnical resistance -kehyksessä voidaan määrittää laskentamentelmä joko rajatilamenetelmäksi tai kokonaisvarmuusmenetelmäksi, sekä antaa menetelmään liittyvät kertoimet. Tuloksissa huomioidaan annetut kertoimet.
9(10) Kuva 8. Laskenta 8. Tulokset (Results, Report) Kun laskenta on suoritettu, siirtyy ohjelma suoraan Results valikkoon. Valikossa voidaan valita mitkä kuvaajat halutaan tulostettavaksi. Halutut kuvaajat voidaan tallentaa eri muodoissa, kopioida tai siirtää CAD alustan kuvaan käyttämällä sivun ylälaidan pikavalintoja. Kuvaajat voi tulostaa myös suoraan valitsemalla hiiren oikean nappulan alta avautuvasta valikosta toiminto Print. Geoteknisen kestävyyslaskennan tuloksena saadaan vastuskuvaajat upotussyvyyden funktiona annetulta syvyysväliltä. On syytä huomata, että kuvaajissa on huomioitu annetut varmuusluvut ja korjauskertoimet, kuten otsikossakin on esitetty. Kuva 9. Geotekninen kestävyys Vastuskuvaajat on piirretty erikseen kärjen ja vaipan osalta. Kuvaajassa on sekä staattisella kantavuuskaavalla, että kairausvastuksen perusteella lasketut kestävyydet. Vaikka maaparametrit on koetettu valita kairausvastuksia vastaaviksi, niin tuloksissa on merkittävä
10(10) ero. Tämä johtuu SPO 2001 staattisen kantavuuskaavan käyttöön liitetystä rajoituksesta, jonka mukaan tehokkaaseen pystyjännitykseen saa ottaa mukaan vain 10 d paksuisen maakerroksen tutkittavan tason yläpuolelta. Kuva 10. Muut laskentatulokset Siirtymä- ja jousilaskenta antaa tuloksina vaakasiirtymät, leikkausvoima- ja momenttikuvaajat sekä tulostaa normaalivoiman.