Teräsbetonipaalujen lopetuslyöntien revisio 1 20.11.2014 Paaluseminaari 2014
Teräsbetonipaalujen lopetuslyöntien revisio Esityksen sisältö: Lopetuslyöntitaulukot nopea kertaus 2013 Revisio Iskusuoja Revisio Vaippakestävyys Revisio Jatkoa 2
Lopetuslyöntitaulukot Teräsbetonipaalujen lopetuslyönnit RT-2011 Tuotelehti PO-2011 mukaiseen paalutustyöhön on laskettu Paalutusohje 2011 periaatteiden mukaan (Rakennusteollisuus 2013) 3
Lopetuslyöntitaulukot Lopetuslyönnit on laadittu iskuaaltoanalyysin avulla Iskuaaltoyhtälöanalyysi perustuu maan, paalun ja lyöntilaitteiston matemaattiseen malliin ilman iskuaaltomittauksia paikan päällä. PO-2011 Paalun lyönti voidaan mallintaa esimerkiksi GRLWEAP-ohjelmalla PO 2011 antaa suuntaviivat loppulyöntien laskentaan Paalun materiaaliominaisuuksia Maamalli ja -parametrit Lyöntilaitteita ja iskutyynyjä löytyy valmiiksi mallinnettuna laitevalmistajan ilmoittamien tietojen pohjalta Iskusuojan ominaisuudet? Arvioitu keskimääräiset parametrit Pudotuskorkeus valittu siten, että paalun painuma sarjalla 10-30 mm => Työ mielekästä ja lyönninaikaiset jännitykset paalussa pysyvät aisoissa Paalun geoteknisen puristuskestävyyden ominaisarvo vastaavasti kuin dynaamisessa koekuormituksessa R k;geo = 1,05 ξ 5 γ t R c;d 1,05 * 1,4 * 1,2 * R c;d = 1,764 * R c;d 4
Lopetuslyöntitaulukot Paalun mallinnus Paalun dimensiot ja pituus valitaan Teräsbetonipaalun tiheys 2500 kg/m 3 Teräsbetonipaalun kimmomoduuli 5 20.11.2014 Paaluseminaari 2014
Lopetuslyöntitaulukot Maamalli ja -parametrit Tukipaalujen maamalli: paalun vaippakestävyys on jakautunut tasaisesti alaspäin kasvavaksi kolmioksi ja vaippakestävyys on 20% paalun kokonaiskestävyydestä Määritettäessä tukipaalujen loppulyöntejä iskuaaltoteoriaan perustuvilla simuloinneilla käytetään seuraavia dynaamisia maaparametreja: J t 0,5 Smithin vaimennuskerroin paalun kärjessä [s/m] (Pålkommissionen rapport 92 suositus) J s 0,16 Smithin vaimennuskerroin paalun vaipalla [s/m], kitkamaat 0,65 Smithin vaimennuskerroin paalun vaipalla [s/m], koheesiomaat q t d/120 paalun kärjen alapuolisen maan kimmoinen kokoonpuristuminen ennen murtumista [mm], kuitenkin 1mm q s 2,5 paalun vaippaa ympäröivän maan kimmoinen kokoonpuristuminen ennen murtumista [mm] 6 20.11.2014 Paaluseminaari 2014
Lopetuslyöntitaulukot Iskusuojan mallintaminen hankalaa Iskusuojan puumateriaalia ei ole määritelty, eikä standardisoitu Tammi, koivu, vaneri, kakkosnelonen, nylon, jne. Iskusuoja kuluu lyönnin aikana Materiaalin paksuus ja kimmomoduuli muuttuu Millainen olisi hyvä iskusuojan malli? Pyritään mallintamaan mitatun signaalin mukainen alkuiskuaalto muuttamalla iskutyynyn materiaali ominaisuuksia (signaalit valittu tyypillisistä tapauksista PDAmittauksissa) TampereUniversityofTechnology 2011Jan19 EnterProjectTitleHere GRLWEAP(TM)Version2005 1500 kn Capacity:1260.0kN Stroke: 0.3m TopF TopV 750 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 0 msec L/c 0 2 4 6 8-750 7 20.11.2014 Paaluseminaari 2014
Revisio Iskusuoja Lopetuslyöntien laskenta revisio Puisen iskusuojan kimmomoduuli voi vaihdella uuden ~200 MPa ja hyvin tiivistyneen ~1000-1200 MPa välillä. Lopetuslyöntitaulukoiden laskennoissa käytetty iskusuojan kimmomoduulina 500 MPa ja paksuutena 70 mm Ei ole tarkoitus laskea lopetuslyöntejä uudelleen Lähdetty hakemaan lopetuslyönneille kerrointa, joka huomio iskusuojan kuntoa Lopetuslyöntien säätö kohdistetaan painumaan, pudotuskorkeudet pysyvät samana (Rakennusteollisuus 2013) 8
Revisio Iskusuoja Tämä vaihtelu pelkästään iskusuojasta Sitten vielä Pudotuskorkeus Järkäleen tehokkuus (Painetta pesässä) TB250a PTL 2 Kiihdytetty hydraulijärkäle 4t (pudotuskorkeus 0,25m / lyöntienergia 1 tm) 9
Revisio Iskusuoja Jäykkyydelle 1000 MPa & 40 mm kertoimet 1,18 1,39 Täytyy valita tietylle iskusuojan jäykkyydelle yksi kerroin, jota voidaan käyttää kaikilla paalutyyppi-paalupituus-järkäle yhdistelmillä Onko työmaalla mahdollista/mielekästä arvioida iskusuojan kunto ja mukauttaa lopetuslyöntien painumat sen mukaan kertoimen avulla? Iskusuojan kunnon arviointi jäisi paaluttajalle Johtaisi työmaalla eri loppulyönteihin (Rakennusteollisuus 2013) X 1,2 X 1,2 X 1,2 ~37 mm ~26 mm ~25 mm 10
Revisio Vaippakestävyys Kokonaiskestävyyden jakautuminen (maamalli) Tukipaalun maamalli: paalun vaippakestävyys on jakautunut tasaisesti alaspäin kasvavaksi kolmioksi ja vaippakestävyys on 20% paalun kokonaiskestävyydestä Suurimmassa osassa kohteita maamallin vaipan osuus varmaan lähellä todellista tai vaipan osuus jopa hieman yläkanttiin Kitkamaissa kuitenkin asennuksen aikainen vaipan osuus voi kasvaa suuremmaksi, jolloin vaipan (0,16 s/m) ja kärjen (0,5 s/m) dynaamisen vaimennuksen erosta johtuen lyöntivastus pienenee TB250a PTL 2 Kiihdytetty hydraulijärkäle 4t (pudotuskorkeus 0,25m / lyöntienergia 1 tm) 11
Revisio Vaippakestävyys TB300c PTL 2 Kiihdytetty hydraulijärkäle 5t (pudotuskorkeus 0,4m / lyöntienergia 2 tm) TB350a PTL 3 Hydraulijärkäle 4t (pudotuskorkeus 0,8m / lyöntienergia 3,2 tm) 12
Revisio Vaippakestävyys Kokonaiskestävyyden jakautuminen (maamalli) Kitkamaassa tukipaalun asennuksen aikaista tilannetta edustava jakauma voisi olla ehkä luokkaa 65/35% kärjen ja vaipan kesken Vaikutus lopetuslyönteihin: 250x250 paalulla ~5% 300x300 paalulla ~7% 350x350 paalulla ~10% Jos haluttaisiin huomioida lopetuslyönneissä, tulisi tapauskohtaisesti (suunnittelijan?) arvioida milloin poiketaan 80/20% tilanteesta vaatii selkeän ja yksinkertaisen ohjeistuksen vaatii lisäselvitystä 13
Revisio Vaippakestävyys Vaippakestävyyden osalta huomattavasti merkityksellisempää olisi huomioida kestävyyden ja ajan välistä riippuvuutta Kitkamaissa vaippavastuksen kehittyminen voidaan jakaa lyhyen ja pitkän aikavälin kehittymiseen (set-up) Lyhyellä aikavälillä vaippavastuksen kehittyminen perustuu huokosveden paineen laskuun, kitkamaissa tyypillisesti minuuteista muutamaan tuntiin lyönnin lopetuksesta (Preim et al. 1989) 14
Revisio Vaippakestävyys Paalun lyönnistä aiheutuneen huokosvedenpaineen nousun purkautumisen jälkeen vaippavastuksen kehittyminen jatkuu Pitkällä aikavälillä vaippavastuksen kehittyminen johtuu oletettavasti kitkamaan raerungon muutoksesta paalutuksen aikana ja sen hitaasta palautumisesta Mistä johtuu? Riippuu keneltä Total capacity vs time, 71 piles, 16 sites kysyy, mutta näyttäisi tapahtuvan kymmeniä tai jopa satoja päiviä lyönnin päättymisen jälkeen Aiheeseen liittyen Inspectassa käynnistyy DI-työ vielä tämän vuoden puolella (mukana myös VR Track ja Liikennevirasto) 15
Revisio Jatkoa Juttan SHK-sarjan järkäleille tulossa omat lopetuslyönnit Vaatii lisää PDA-mittauksia, että saadaan parametrit laskentaa varten kerrasta Mistä saataisiin iskusuoja jonka ominaisuudet pysyisivät kutakuinkin vakiona paalulta toiselle: Kimmomoduuli 500 1200 MPa Pitäisi saada pesästä ulos Vielä jos muovautuisi paalun pään mukaisesti uudelleen ja uudelleen Puu Nylon 16
Revisio Ja näin Ruotsissa (paalukoot 235x235 ja 270x270) (Trafikverket 2011) 17
Lisää Inspectasta Ota yhteyttä Inspecta Sörnäistenkatu 2, 00580 Helsinki Puh: 010 521 600 Fax: 010 521 6211 www.inspecta.fi Teemu Repo Hautalankatu 31, 33560 Tampere Puh: 050 438 7200 Lähteet: Axelsson, G. 2000. Set-Up of Driven Piles in Sand-The Effect of Constrained Dilatancy During Loading, Proceedings of the International Conference on Geotechnical and Geotechnical Engineering, GeoEng 2000, Melbourne, Australia. PO-2011 Preim, M.J., March, R., Hussein, M.H., May 1989. Bearing Capacity of Piles in Soils with Time Dependent Characteristics. Proceedings of the International Conference on Piling and Deep Foundations: London, England; 363-370. Rakennusteollisuus. 2013. RT 11 Tuotelehti PO-2011 mukaiseen paalutustyöhön Trafikverket. 2011. TRV Geo, Trafikverkets tekniska krav för geokonstruktioner. Publikation 2011:047. 18
19 20.11.2014 Paaluseminaari 2014