EUROKOODI 7 Esimerilasenta maanvaraiselle anturaperustuselle Kantoestävyys, liuumisestävyys ja painuma Jori Lehtiangas A-Insinöörit Suunnittelu Oy Geosuunnittelu 18.8.009
I Sisällys 1 ARMUUSMENETTELY EUROKOODI 7:SSÄ 1 1.1 Rajatilamitoitus... 1 1. Käytettävät osavarmuusluvut... 1 KUORMAYDISTELMÄT 3 3 LASKENTA 5 3.1 Esimeriohe... 5 3. Mitoitusuormat... 6 3.3 Yleistä antoestävyyestä... 6 3.4 Esimeriohteen antoestävyyslasenta... 8 3.5 Esimeriohteen liuumisestävyyslasenta... 11 3.6 Yleistä painumalasennasta... 1 3.7 Esimeriohteen painumalasenta... 13 4 KIRJALLISUUSLUETTELO 17 LIITTEET
II Termit ja merinnät Latinalaiset irjaimet A perustusen tehoas pohjan ala (A = B B perustusen leveys B perustusen tehoas leveys oheesio tehoas oheesio D G L perustamissyvyys pysyvä uorma eli uorma, joa vaiuttaa oo tarastelujason ajan ja jona suuruuen vaihtelu ajan myötä on meritysetöntä tai jona muutos tapahtuu aina monotonisesti, unnes uorma saavuttaa tietyn raja-arvon vaaasuora uorma tai oonaisuorman omponentti, joa vaiuttaa perustustason suunnassa :n mitoitusarvo perustusen pituus L perustusen tehoas pituus Q R R p; s s 0 s 1 s st; st; X X z muuttuva uorma, jona suuruuen vaihtelu ajan myötä ei ole meritysetön eiä monotoninen estävyyen mitoitusarvo perustusen sivuun ohistuvasta maanpaineesta aiheutuvan vastustavan voiman mitoitusarvo painuma välitön painuma onsoliaatiopainuma viruman aiheuttama painuma (seunäärinen painuma) pystysuora uorma tai se oonaisuorman omponentti, joa vaiuttaa ohtisuoraan perustusen pohjaa vastaan :n mitoitusarvo tehoaan :n mitoitusarvo raenteeseen ohistuvan aatavan pystysuoran uorman mitoitusarvo raenteeseen ohistuvan aatavan pystysuoran uorman ominaisarvo materiaaliominaisuuen mitoitusarvo materiaaliominaisuuen ominaisarvo pystysuora etäisyys
III Kreialaiset irjaimet w X v v; perustusen pohjan altevuus vaaatason suhteen tilavuuspaino tehoas tilavuuspaino veen tilavuuspaino osavarmuusluu, un X on tenisen ominaisuuen symboli :n suuntaulma erroin ominaisarvon muuntamisesi eustavasi arvosi maan itaulma tehoaien jännitysten perusteella riittisen tilan itaulma v :n mitoitusarvo ':n mitoitusarvo Euroooi 7:n rajatilat EQU jäyän raenteen tai maapohjan tasapainotilan menettäminen STR raenteen tai raenteellisten osien sisäinen murtuminen tai liiallinen muoonmuutos GEO raennuspohjan murtuminen tai liiallinen muoonmuutos UPL YD nosteesta tai muista pystysuuntaisista uormista johtuva raenteen tai maapohjan tasapainotilan menettäminen hyraulinen maapohjan nousu, sisäinen eroosio ja sisäinen putieroosio maassa []
1 armuusmenettely euroooi 7:ssä 1 1.1 Rajatilamitoitus Euroooi 7:n murtorajatilatarasteluissa on saavutettava riittävä varmuus maapohjan ja raenteien murtumista vastaan seä raentamisen aiana että äyttöaiana. Murtorajatilamitoitusessa äytetään mitoitusarvoja, jota saaaan äyttämällä ominaisarvoja yhessä osavarmuusluujen anssa. Käyttörajatilatarastelu tehään ominaisarvoilla ja taroitusena on toeta, etteivät raenteien sallitut painumat, painumaerot, siirtymät, iertymät ja muoonmuutoset ylitä annettuja rajoja. Euroooeissa äytetään olmea eri mitoitustapaa raennuspaian murtumista ja raenteen osien sisäistä murtumaa tarasteleville rajatiloille. Geotenisessa suunnittelussa äytetään Suomessa mitoitustapoja ja 3. [; 4] Mitoitustapa Tässä raportissa äsitellään anturaperustusen mitoitusta, jolloin mitoitusessa äytetään mitoitustapaa. Osavarmuusluuja äytetään uormille tai uormien vaiutuselle (A) seä maan estävyyelle (R), jolloin osavarmuusluujen yhistelmä on: A1 + M1 + R Kantoestävyystarastelussa uormien osavarmuusluvut valitaan ansallisen liitteen tauluon A.3 sarjasta A1 ja estävyyelle tauluon A.5 sarjasta R. Maaparametreille (M) osavarmuusluvut mitoitustavassa ovat M = 1,0 uten tauluon A.4 sarjasta M1 havaitaan. Mitoitustapaa voiaan mitoituslasennassa äyttää ahella eri tavalla. Käytettäessä tapaa DA uormien ominaisarvot errotaan osavarmuusluvuilla heti mitoituslasennan alussa, jolloin oo lasenta tehään mitoitusarvoilla. Tapaa DA* äytettäessä lasenta tehään ominaisarvoilla ja osavarmuusluuja äytetään vasta lasennan lopussa murtorajatilaehtoa taristettaessa. [4] 1. Käytettävät osavarmuusluvut Osavarmuusluvut maaparametreille ( M ) Kantoestävyyen lasennassa äytetään maaparametreille ansallisen liitteen tauluon A.4 sarjasta M1 saatavia osavarmuusluuja. Kuten alta huomataan, ovat osavarmuusluvut uitenin 1,0.
Osavarmuusluvut uormille ( F ) tai uormien vaiutuselle ( E ) Kansallisen liitteen tauluon A.3 osavarmuusluuja äytetään antoestävyyslasennan uormille. Tauluossa esiintyvät K FI -ertoimet ja lauseeet 6.10, 6.10a ja 6.10b äsitellään tämän raportin luvussa. Onnettomuustilanteien varalta aii uormien tai uormien vaiutusten osavarmuusluvut ovat F = 1,0. Osavarmuusluvut estävyyelle ( R ) Kansallisen liitteen tauluossa A.5 on osavarmuusluvut anturaperustusten estävyyelle. Onnettomuustilanteien varalta estävyysien osavarmuusluvut on valittava onnettomuustilanteen erityisolosuhteista riippuen.
3 Kuormayhistelmät Kuormayhistelmissä pysyvät uormat, muuttuvat uormat ja onnettomuusuormat yhistellään yhteisesi uormavaiutusesi osavarmuusertoimien ja uormien yhistelyertoimien avulla. Suomessa äytettävät yhistelyertoimet eri raennusille annetaan euroooien ansallisessa liitteessä. Euroooi 0:ssa [1] esitetään murtorajatilatarasteluissa äytettävät uormayhistelmät. Pohjaraennesuunnittelussa oleelliset uormayhistelmät ovat lauseeet 6.10, 6.10a ja 6.10b. j1 j1 j1 G, jg, j" " PP" " Q,1Q,1" " Q, i 0, iq, i (6.10) i1 G, jg, j" " PP" " Q,1 0,1Q,1" " Q, i 0, iq, i (6.10a) i1 j G, jg, j" " PP" " Q,1Q,1" " Q, i 0, iq, i 6.10b) Lauseeissa G on pysyvän uorman osavarmuusluu G on pysyvän uorman ominaisarvo Q on muuttuvan uorman osavarmuusluu Q on muuttuvan uorman ominaisarvo + taroittaa yhistämistä toisen uormavaiutusen anssa taroittaa suureien yhistettyä vaiutusta on epäeullisten pysyvien uormien G pienennyserroin P on esijännitysvoimien osavarmuusluu P on esijännitysvoiman yseeseen tuleva eustava arvo 0 muuttuvan uorman yhistelyerroin i1 Anturaperustusten mitoitusessa äytetään uormayhistelyn lauseeita 6.10a ja 6.10b. Sisällyttämällä lauseeisiin tauluon A.3 sarjan A1 muaiset osavarmuusertoimet saaaan ne muotoon: 1,35 K 1,15 K FI FI G G j,sup j,sup 0,9 G 0,9 G j,inf j,inf 1,5 K FI Q,1 1,5 K FI i1 0, i Q, i 6.10a 6.10b
4 K FI -ertoimet Osavarmuusluuihin vaiuttavien ysiöttömien uormaertoimien (K FI ) suuruus riippuu luotettavuusluoitusesta (RC). Luoitusta varten raenteen vaurion tai vian ootettavissa olevat seurauset jaetaan olmeen eri seuraamusluoaan (CC). [4] Seuraamus- ja luotettavuusluoien seä K FI -ertoimien esinäinen riippuvuus on osoitettu tauluossa.1. Seuraamus- Luotettavuus- Kuorma- Seuraamusen uvaus Esimeriohteita luoa vuusluoa erroin (CC) (RC) (K FI ) Suuret seuraamuset hengenmenetysten tai hyvin suurten talouellisten, sosiaalisten tai ympäristövahinojen taia Kesisuuret seuraamuset hengenmenetysten tai merittävien talouellisten, sosiaalisten tai ympäristövahinojen taia ähäiset seuraamuset hengenmenetysten tai pienten tai meritysettömien talouellisten, sosiaalisten tai ympäristövahinojen taia Pääatsomot; juliset raennuset, joissa vaurion seuraamuset ovat suuret (esim. onserttitalo) Asuin- ja liieraennuset; juliset raennuset, joissa vaurion seuraamuset ovat esisuuret (esim. toimistoraennus) Maa- ja metsätalousraennuset, joissa ei yleensä olesele ihmisiä (esim. varastoraennuset), asvihuoneet CC3 RC3 1,1 CC RC 1,0 CC1 RC1 0,9 Tauluo.1. K FI -ertoimet seuraamus- ja luotettavuusluoien perusteella [4] Kuormaertoimia (K FI ) äytetään vain normaalisti vallitsevien ja tilapäisten mitoitustilanteien uormayhistelminä, joten lauseeissa 6.10, 6.10a ja 6.10b K FI -ertoimien äyttö on sallittua. K FI -ertoimia äytetään uitenin vain epäeullisten uormien yhteyessä. [4]
5 3 Lasenta 3.1 Esimeriohe Kyseessä on liieraennus, joa perustetaan neliöanturoin maanvaraisesti. Määritetään anturan sivumitta B = L siten, että varmuus murtorajatilassa on riittävä ja tarastetaan sen jäleen painumat. Kuvan 3.1 muaisesti ohteessa vaiuttaa suuria pysty- ja vaaauormia. Oletetaan, että uormissa on huomioitu aii yläraenteelta perustuselle tulevat pysyvät uormat ja hyötyuormat seä lisäsi uormien yhistelyertoimet. Kuormien ominaisarvot ovat: Pysyvä pystyuorma Muuttuva pystyuorma Pysyvä vaaauorma G = 0 Muuttuva vaaauorma G = 7000 N Q = 1500 N Q = 1000 N Lasennassa ei ole huomioitu perustuseen ohistuvaa maanpainetta, eli pysyvää vaaauormaa ei esimerissä ole. Kuva 3.1. Maanvarainen neliöanturaperustus esimeriohteessa aaauorma vaiuttaa perustusen sivumitan B suuntaan. :n resultantin ohtisuora etäisyys anturan alapintaan on e(x) = 4,50 m. Anturan oreuesi oletetaan = 0,80 m ja neliöpoiileiausisen pilarin sivumitasi s = 0,60 m. Anturan perustamissyvyys on D = 1,50 m. Pohjamaa on esitiivistä hieaa, jona tehoas itaulma on = 34 ja tilavuuspaino 18 N/m 3. Perustusen päälle tulevan täyttömateriaalin tilavuuspainosi oletetaan uitenin 1 = 0 N/m 3. Pohjaveenpinta on maanpinnasta mitattuna syvyyellä z W =,0 m eli lähellä perustustasoa. Perustamistason alapuolisen maan tehoaasi tilavuuspainosi arvioiaan täten = 11 N/m 3.
6 3. Mitoitusuormat Kantoestävyyen lasennassa uormituslauseeista 6.10a ja 6.10b tarastellaan mitoittavin yhistelmä. aaauorman suuruus on antoestävyyen mitoitusessa hyvin meritsevä, joten mitoitusessa vaaauorma pietään masimissa. Sen sijaan pystyuorma voi olla joo minimissä tai masimissa: - pystyuorman masimiarvo + vaaauorman masimiarvo, eli max, max - pystyuorman minimiarvo + vaaauorman masimiarvo, eli min, max Lauseeilla 6.10a ja 6.10b tarastetaan pystyuorman vaihtelun vaiutus. Pystyuorma on masimissaan, un uormat ovat epäeullisia ja lasennassa huomioiaan myös muuttuva pystyuorma. Minimissään pystyuorma on silloin, un uorma on eullinen ja muuttuvaa pystyuormaa ei huomioia. aarallisin eli mitoittavin uormayhistelmä on se, joa antaa tulosena suurimman anturaoon. alitaan seuraamusluoasi CC ja luotettavuusluoasi RC, joten K FI = 1,0. 3.3 Yleistä antoestävyyestä Tässä raportissa anturaperustusen antoestävyys lasetaan analyyttisellä menetelmällä, jolloin on oltava voimassa alla esitetty epäyhtälö. Tunnusella taroitetaan pystysuoraa uormaa tai sitä oonaisuorman omponenttia, joa vaiuttaa ohtisuoraan perustusen pohjaa vastaan. taroittaa siis eellä uvatun mitoitusarvoa. Maan estävyys esitetään tunnusella R, joten tässä tilanteessa R on antoestävyyen mitoitusarvo. R Ysiöttömien ertoimien lasenta avoimessa tilassa Kertoimet antoestävyyelle N ( N 1) ot N e tan tan (45 / ) N ( N 1) tan, missä raenteen ja maan välinen itaulma / (arhea pohja) Kertoimet perustusen pohjan altevuuelle b b b b ( 1 b ) /( N tan ) ( 1 tan )
7 Perustusen pohjan altevuusertoimien lasennassa ulmalla taroitetaan pohjan altevuutta vaaatason suhteen uvan 3. muaisesti. Kuva 3.. Kaltevuusulman määräytyminen [, s.137] Kertoimet perustusen muoolle Perustusen muoon ertoimet pätevät suoraaiteen-, neliön- ja ympyränmuotoisille perustusille. Neliön- ja ympyränmuotoisille perustusille yhtälöissä oleva suhe on B / L 1. s ( s N 1) /( N 1) s 1 ( B / sin s 1 0,3 ( B / Kertoimet vaaauorman aiheuttamalle uorman altevuuelle i i ( 1 i ) /( N tan ) i 1 /( A ot ) i m m1 1 /( A ot ) Avoimen tilan lasennassa vaaauorman suunnalle tehään valinta. Jos vaaauorma vaiuttaa perustusen tehoaan leveyen B suunnassa, saaaan i :n ja i :n yhtälöien potenssisi m = m B. Miäli vaaauorma on perustusen tehoaan pituuen L suuntainen, saaaan m = m L. m m B ( B / 1 ( B / m m L ( L / B ) 1 ( L / B ) Jos uorman vaaaomponentti muoostaa ulman perustusen tehoaan pituuen L suunnan anssa, saaaan potenssin m lauseeesi: m m B m L os m sin Kantoestävyyen mitoitusarvosi saaaan avoimessa tilassa R N b s i N b s i 0,5 B N b s i R A
8 3.4 Esimeriohteen antoestävyyslasenta Menetelmässä DA uormien osavarmuusluvut ovat muana lasennassa alusta alaen ja menetelmässä DA* vasta lasennan lopussa murtorajatilaehtoa taristettaessa. Seuraavassa esitetään menetelmien lasennat mitoittavimmilla uormitusyhistelmillä. Esimeritilanteen ei-mitoittavien uormitusyhistelmien muaiset laselmat on esitetty liitteessä 1. DA Mitoittavin uormitusyhistelmä on 6.10b, min, max. Koeillaan anturan ooa B = L = 4,40 m. Anturan oma paino L B a B a 387, N a 31, 6N Perustusen päällä olevan maan paino p ( L B Ap ) ( D ) 1, missä A p p 66, 0N p 0, 1N Kuormat ertoimien lasentaa varten 0,9 ( ) s DA* Mitoittavin uormitusyhistelmä on 6.10b, max, max. Koeillaan anturan ooa B = L = 4,01 m., min G a p, max G a p Q 6887, 9N 9041, 7N 1,151,0 1,5 1, 0, max G Q, max G Q 1500N 1000N Anturan pohjan epäesisyys e( y) e( y) e L 0 e L 0 e( x) e( x) eb 0, 980m eb 0, 498m Anturan pohjan tehoaat imensiot L L el 4, 40m L 4, 01m B B eb, 44m B 3, 01m A L B 10,74m A 1,09m Kantavuusertoimet N ( 1) ot 4,16 N 4, 16 N tan N tan e (45 / ) 9,44 N 9, 44 N ( N 1) tan 38,37 N 38, 37 Perustusen pohjan altevuusertoimet b b ( 1 b ) /( N tan ) 1,00 b b b 1, 00 b b (1 tan ) 1,00
9 Kertoimet perustusen muoolle s ( s N 1) /( N 1) 1,3 s 1, 44 s 1 ( B / sin 1,31 s 1, 4 s 1 0,3 ( B / 0,83 s 0, 77 aaauorma on perustusen tehoaan leveyen B suuntainen, joten uormitusresultantin altevuuen vaiutusertoimia i varten saaaan m = m B : ( B / m mb 1,643 m m 1, 571 1 ( B / B i i ( 1 i ) /( N tan ) 0,656 i 0, 86 m 1 /( A ot ) 0, 668 m 1 /( A ot ) 1 0, 5 i i 0, 83 i i 0, 740 Kantoestävyyen mitoitusarvo R R N b s i N b s i 0,5 B N b s i R A, missä perustamistason yläpuolisten maaerrosten aiheuttama jännitys perustamistasossa on = 1 D, oheesion arvo itamaassa on = 0 ja estävyyen osavarmuusluu R = 1,55. R 6906, N R 10981, N Taristuset Molemmilla menetelmillä on voimassa epäyhtälö < R : DA:ssa = 6887,9 N < R DA*:ssä = 1,15 ( G + a + p ) + 1,5 Q = 109,9 N < R * Epäyhtälö D <,5 B on voimassa molemmilla menetelmillä. DA*:ssä on myös epäesisyyen ehto e < B / 3 voimassa, sillä 0,498m < 1,337m. * Menetelmän DA* pysyvät uormat errotaan aina epäeullisella osavarmuusluvulla. DA*:n pysyville uormille ei siis osaan äytetä eullista osavarmuusluua 0,9.
10 Kantoestävyyslasennan oonaisvarmuustaso DA, uormitusyhistelmä 6.10b min, max, jolloin anturan sivumitta on 4,40 m Tilanteen min vuosi pystysuuntaisia muuttuvia uormia ei huomioia. Pysyvien uormien suhe mitoitustilanteessa huomioitavien uormien ominaisarvojen summaan on: G G Q G, G, a, a, p, p, Q, 7653,N 8653,N 0,8844 Kuormien yhistelty osavarmuusluu on: A 1,151,0 0,8844 1,50 1,0 0,1156 1,1904 Maaparametreille äytetään osavarmuutta M = 1,0 ja maan estävyyelle osavarmuusluua R = 1,55. Täten lasentatilanteen oonaisvarmuuesi saaaan: TOT A M R 1,1904 1,0 1,55 1,85 DA*, uormitusyhistelmä 6.10b max, max, jolloin anturan sivumitta on 4,01 m Pysyvien uormien osuus oonaisuormista on: G G Q G, G, a, a, p, p, Q, Q, 7541,7 N 10041,7 N 0,7510 Kuormien yhistelty osavarmuusluu on: A 1,15 0,7510 1,50 0,490 1,37 Maaparametreille äytetään osavarmuutta M = 1,0 ja maan estävyyelle osavarmuusluua R = 1,55. Täten lasentatilanteen oonaisvarmuuesi saaaan: TOT A M R 1,37 1,0 1,55 1,9
11 3.5 Esimeriohteen liuumisestävyyslasenta Esimeriohteen pysty- ja vaaasuuntaisten uormien suhteen vuosi vaaraa liuumurtumalle ei toennäöisesti ole. Euroooi 7:n muaan on uitenin varmistuttava siitä, ettei perustusen pohjaa pitin tapahtuvalle liuumurtumalle ole vaaraa tilanteissa, joissa uormitus on vinossa perustusen pohjaa vastaan. Tarastetaan sisi menetelmälle DA liuumisestävyys seuraavan epäyhtälön muaisesti: R R p;, missä on maasta perustuseen ohistuvien atiivisten vaaavoimien mitoitusarvo, R on liuumisestävyyen mitoitusarvo ja R p; on perustusen sivuun ohistuvasta maanpaineesta aiheutuvan vastustavan voiman mitoitusarvo. Esimeriohteessa ei ole huomioitu perustusen sivuun ohistuvaa vastustavaa maanpainetta R p;. Maapohjan tehoas itaulma = 34. Kyseessä on paialla valettu perustus, joten maan ja raenteen välinen itaulma oletetaan yhtä suuresi uin tehoaan itaulman riittisen tilan arvosi on arvioitu = v = 31. Lasetaan liuumisestävyyen mitoitusarvo sijoittamalla osavarmuusluvut maapohjan estävyyteen, jolloin liuumisestävyyen mitoitusarvosi saaaan: R R / R; h tan / R; h G G, tanv / R; h 0,90 7000N 387,N 66,0N tan31/1, 10 376,41N aaauorman mitoitusarvo, max 1,50 K 1000N 1500N G G Q Q Liuumisestävyys on riittävä, sillä esimeriohteessa on voimassa epäyhtälö: R / max, 376,41N /1500N,51 1 FI
1 3.6 Yleistä painumalasennasta Painumalasenta suoritetaan äyttörajatilassa, eli mitoitusessa äytetään ominaisarvoja. Painumia voiaan arvioia stanarin EN 1997-1 opastavassa liitteessä F uvatuilla menetelmillä. Kyseisistä menetelmistä äsitellään tässä raportissa sovellettua immomenetelmää. Perustusen oonaispainuman suuruutta voiaan arvioia immoteorian yhtälöllä: s p B f / E m Yhtälössä E m on immomouulin mitoitusarvo, B on perustusen leveys ja p on lineaarisesti jaautunut pohjapaine perustusen pohjalla ja f on painumaerroin. Koonaispainumayhtälössä painumaertoimen f arvo riippuu Poissonin luvusta eli suppeumaluvusta v ja perustusen muotoertoimesta I seuraavan yhtälön muaisesti [6]: f (1 v ) I Koonaispainuman yhtälö ei huomioi painuvien errosten pasuusia. Erityisesti pitään painuvilla oheesiomaalajeilla tämä aiheuttaa painumalasentaan suuren virheen, osa yseisillä maalajeilla suurimmat painumat tapahtuvat hitaasti huoosveen ylipaineen purautumisesta ja raerungon eformoitumisesta. Yhtälö onin oheesiomaalajeille vain alupainuman lasentaan soveltuva. Kitamaissa, joissa huoosvesi pääsee virtaamaan painuvassa errosessa vapaasti, oonaispainuma aiheutuu suurimmasi osasi alupainumasta. Esitettyä painumayhtälöä voiaan sisi äyttää soveltaen itamaien oonaispainuman lasentaan. Tämän raportin esimeriohe on itamaalla, joten oonaispainuman yhtälöä äytetään painumien äsinlasennassa alaluvussa 3.7. Perustusen pohjaan ohistuva jännitys Pohjapaine eli jännitys lasetaan pystysuuntaisten uormien ja anturan pohjan pinta-alan suhteesta. Kun tarastellaan pysyvien uormien G, jaautumista anturan tehoaalle pintaalalle, voiaan pohjapaineen yhtälö esittää muoossa: G, A Koonaispainuma Euroooi 7:n muaan oonaispainuman arvo 50 mm saaa on usein hyväsyttävän suuruinen normaaleille raenteille, joien perustuset ovat erillään. Myös suurempia painumia voiaan hyväsyä, jos ulmaiertymät ovat hyväsyttäviä ja oonaispainumat eivät aiheuta ongelmia raenteen toimintaan. Nämä ohjeet pätevät uitenin vain tavallisiin raenteisiin, eli niitä ei tule soveltaa epätavallisille raenteille tai raenteisiin, joissa uormitusvaiutus on selvästi epätasainen. [, s.144] Esimeriohteen anturaperustuselle valitaan sallitusi oonaispainumasi 5 mm.
13 3.7 Esimeriohteen painumalasenta Painumalasenta suoritetaan tässä raportissa GeoCal-ohjelmalla ja äsinlasennalla. Geo- Cal-ohjelman painumalasenta perustuu ysiulotteisen ooonpuristuman lasentaan. Kosa painumat lasetaan äyttörajatilassa, menetelmiä DA ja DA* ei äytetä lasennassa. Anturaoo ja sitä autta pysyvät uormat menetelmien välillä uitenin eroavat, joten painumalasenta tehään molempien menetelmien mitoittavimpia anturaooja äyttäen. Mitoittavat anturaoot saaaan esimeriohteen murtorajatilamitoitusesta. Painumalasentaa varten saaaan uormien ominaisarvot: DA Mitoittava anturaoo B = L = 4,40 m; tehoaat sivumitat B =,44 m ja L = 4,40 m DA* Pysyvät uormat G, G a p 7000N 387,N 66,0N 7653, N Muuttuva uorma (ei oteta huomioon painumalasennassa) Q, Q 1500N Mitoittava anturaoo B = L = 4,01 m; tehoaat sivumitat B = 3,01 m ja L = 4,01 m Pysyvät uormat G, G a p 7000N 31,6N 0,1N 7541, 7N Muuttuva uorma (ei oteta huomioon painumalasennassa) Q, Q 1500N Murtorajatilamitoitusen mitoittavimmasta uormitusyhistelmästä määräytyy painumalasentaan perustusen pohjapaine: DA G, A 7653,N 10,74m 71,9N / m DA* G, A 7541,7 N 1,09m 64,8N / m
14 Koonaispainuman lasenta GeoCal-ohjelmalla Painumalasentaa varten on luotu uvan 3.3 muainen lasentamalli. Täyttömaaerros ( = 0 N/m 3 ) on pasuueltaan 1,5 m ja sen yläpinta on tasolla 0. Täyttöerros on mallinnettu 30 N/m uormana. Täyttöerrosen alla hieaerros on mallinnettu ahtena eri errosena: syvyysille -1,50-4,00 m ja -4,00-6,00 m. Alimpana on silttierros syvyyellä -6,00-8,00 m. Kalliopinnan / tiiviin maapohjan on oletettu olevan tasolla -8,00 m. Kuva 3.3. Painumalasennassa äytetty lasentamalli Tämän esimerin lasennoissa pyritään saavuttamaan 5 mm oonaispainuma. Lasennassa äytetyt parametrit seä lasennan tuloset ovat esitetty liitteessä. Liitteen uva L.1 on menetelmän DA muaiselle anturalle ja uva L. menetelmän DA* anturalle. GeoCallasennan oonaispainumat ovat: DA: s = 41,3 mm DA*: s = 39,6 mm
15 Koonaispainuman äsinlasenta Arvioiaan stanarin EN 1997- liitteen D perusteella esimeriohteen pohjamaan esimääräinen immoerroin. Arvioinnissa painotetaan pohjamaan errospasuusia siten uin irjan RIL 166-1986 Pohjaraenteet ohan 6.31 uvassa 8.b on esitetty. Arvioiaan errosten immoertoimet iea 1 (esitiivis) E = 30 MPa iea (tiivis), E = 50 MPa Si (tiivis) E = 50 % 50 MPa = 5 MPa Pohjamaan esimääräinen immoertoimen arvosi arvioiaan siten 1 E m E 8 6 3 30MPa 50MPa 5MPa 35, MPa Jos suppeumaerrointa ei määritetä muulla tavoin, v = 0,5 hienoraeisen maan suljetun tilan olosuhteissa ja 0,3 arearaeiselle maalle. [3, s.118] TT Woring Papers 50 -julaisussa [5] on esitetty eri maapohjille seuraavat suppeumaertoimien arvot: - pehmeä savi v = 0,45 0,50 - siteä tai ova savi v = 0,30 - löyhät siltit/ silttiset hieat v = 0,0 0,40 - tiiviit siltit/ silttiset hieat v = 0,0 0,40 - löyhät hieat v = 0,0 0,35 - tiiviit hieat ja löyhät esitiiviit sorat v = 0,0 0,35 - tiiviit sorat ja moreenit v = 0,0 0,30 - isostuneet moreenit v = 0,30 0,40 - allio v = 0,45 Suppeumaertoimesi esimeriohteen pohjamaalla arvioiaan v = 0,5. Neliömuotoiselle anturaperustuselle saaaan [6] muotoertoimesi I = 0,95. Esimeriohteen painumaertoimesi saaaan: f (1 v ) I (1 0,5 ) 0,95 0,8906 Koonaispainuma esimeriohteen anturaperustuselle DA s p B f E m 71,9N / m,44m 0,8906 43,3mm 35800Pa DA* p B f s E m 64,8N / m 3,01m 0,8906 46,8mm 35800Pa
16 Painumatulosten tarastelu Esimeriohteen painumatuloset ovat aii hyväsyttäviä, jos sallittu oonaispainuma on 50 mm. Kyseinen arvo voiaan hyväsyä usein tavanomaisille raenteille, joien perustuset ovat erillään. Esimeriohteelle on uitenin valittu sallittu oonaispainuman arvo 5 mm. Kaii tässä raportissa esitetyt painumalasentatuloset ylittävät yseisen raja-arvon. Kosa äyttörajatilavaatimusta ei saavutettu, on hieaista pohjamaata tiivistettävä, jotta antura voiaan perustaa maanvaraisesti. Anturaoon asvattaminen painumien rajaamisesi jo entuuestaan suuresta oosta ei tässä esimerissä olisi annattavaa.
17 4 Kirjallisuusluettelo [1] SFS-EN 1990 Eurooe. Raenteien suunnitteluperusteet. Suomen Stanarisoimisliitto SFS, elsini 003. 80 s. + liit. 59 s. [] SFS-EN 1997-1 Euroooi 7: Geoteninen suunnittelu. Osa 1: Yleiset säännöt. Suomen Stanarisoimisliitto SFS, elsini 006. 111 s. + liit. 37 s. [3] SFS-EN 1997- Euroooi 7: Geoteninen suunnittelu. Osa : Pohjatutimus ja oestus. Suomen Stanarisoimisliitto SFS, elsini 007. 80 s. + liit. 80 s. [4] Ympäristöministeriö 007. Ympäristöministeriön asetus Eurooe -stanarien soveltamisesta talonraentamisessa. Euroooien Suomen ansallinen liite (NA). elsini. 10 s. [5] Törnvist, J. ja Talja A. Suositus liiennetärinän arvioimisesi maanäytön suunnittelussa. TT. Espoo 006. 46 s. + liit. 34 s. [6] Worshop, Euroopan omissio. Eurooes, Bagroun an Appliations. Dissemination of information for training oulutusmateriaali. EN 1997 Eurooe 7: Geotehnial esign. 18. 0..008, Bryssel.
18 Liitteet LIITE 1 LIITE Esimeriohteen antoestävyyslasenta ei-mitoittavilla uormitusyhistelmillä GeoCal-ohjelman painumalasenta esimeriohteelle
i LIITE 1 sivu 1/6 Esimeriohteen antoestävyyslasenta ei-mitoittavilla uormitusyhistelmillä Murtorajatilaehtoa tarastettaessa menetelmän DA* pysyviä uormia ei osaan tule ertoa eullisella osavarmuusluvulla 0,9. DA 6.10a, max, max. alittu anturan oo B = L =,91m. Anturan oma paino L B a B DA* a 169, 4N a 169, 4N Perustusen päällä olevan maan paino p ( L B Ap ) ( D ) 1, missä A p p 113, 5N p 113, 5N Kuormat ertoimien lasentaa varten 1,351,0 ( ) s 6.10a, max, max. alittu anturan oo B = L =,91m., max G a p, max G a p 9831, 9N 78, 9N 1,351, 0, max G, max G 0 0 Anturan pohjan epäesisyys e( y) e( y) e L 0 e L 0 e( x) e( x) e B 0 e B 0 Anturan pohjan tehoaat imensiot L L el, 91m L, 91m B B eb, 91m B, 91m A L B 8,47m A 8,47m Kantavuusertoimet N ( 1) ot 4,16 N 4, 16 N tan N tan e (45 / ) 9,44 N 9, 44 N ( N 1) tan 38,37 N 38, 37 Perustusen pohjan altevuusertoimet b b ( 1 b ) /( N tan ) 1,00 b b b 1, 00 b b (1 tan ) 1,00
ii LIITE 1 sivu /6 Kertoimet perustusen muoolle s ( s N 1) /( N 1) 1,58 s 1, 58 s 1 ( B / sin 1,56 s 1, 56 s 1 0,3 ( B / 0,70 s 0, 70 aaauorma on perustusen tehoaan leveyen B suuntainen, joten uormitusresultantin altevuuen vaiutusertoimia i varten saaaan m = m B : ( B / m mb 1,500 m m 1, 500 1 ( B / B i i ( 1 i ) /( N tan ) 1,00 i 1, 00 m 1 /( A ot ) 1, 00 m 1 /( A ot ) 1 1, 00 i i 1, 00 i i 1, 00 Kantoestävyyen mitoitusarvo R R N b s i N b s i 0,5 B N b s i R A, missä perustamistason yläpuolisten maaerrosten aiheuttama jännitys perustamistasossa on = 1 D, oheesion arvo itamaassa on = 0 ja estävyyen osavarmuusluu tauluon 3.8 muaan R = 1,55. R 9871, 6N R 9871, 6N Taristuset Epäyhtälö < R on voimassa: DA:ssa = 9831,9 N < R DA*:ssä = 1,35 1,0 = 9831,9 N < R Epäyhtälö D <,5 B on voimassa molemmilla menetelmillä. Kosa muuttuvia uormia ei uormitusyhistelmän 6.10a muaisesti huomioitu eiä siten tilanteessa ole epäesisyysiä, myös DA*:n ehto e < B / 3 on voimassa.
iii LIITE 1 sivu 3/6 DA 6.10a, min, max. alittu anturan oo B = L =,41m. Anturan oma paino L B a B a 116, N a 169, 4N Perustusen päällä olevan maan paino p ( L B Ap ) ( D ) 1, missä A p p 76, 3N p 113, 5N Kuormat ertoimien lasentaa varten 0,9 ( ) s DA* 6.10a, min, max. alittu anturan oo B = L =,91m., min G a p, min G a p 6473, N 78, 9N 1,351, 0, max G, max G 0 0 Anturan pohjan epäesisyys e( y) e( y) e L 0 e L 0 e( x) e( x) e B 0 e B 0 Anturan pohjan tehoaat imensiot L L el, 41m L, 91m B B eb, 41m B, 91m A L B 5,81m A 8,47m Kantavuusertoimet N ( 1) ot 4,16 N 4, 16 N tan N tan e (45 / ) 9,44 N 9, 44 N ( N 1) tan 38,37 N 38, 37 Perustusen pohjan altevuusertoimet b b ( 1 b ) /( N tan ) 1,00 b b b 1, 00 b b (1 tan ) 1,00 Kertoimet perustusen muoolle s ( s N 1) /( N 1) 1,58 s 1, 58 s 1 ( B / sin 1,56 s 1, 56 s 1 0,3 ( B / 0,70 s 0, 70
iv LIITE 1 sivu 4/6 aaauorma on perustusen tehoaan leveyen B suuntainen, joten uormitusresultantin altevuuen vaiutusertoimia i varten saaaan m = m B : ( B / m mb 1,500 m m 1, 500 1 ( B / B i i ( 1 i ) /( N tan ) 1,00 i 1, 00 m 1 /( A ot ) 1, 00 m 1 /( A ot ) 1 1, 00 i i 1, 00 i i 1, 00 Kantoestävyyen mitoitusarvo R R N b s i N b s i 0,5 B N b s i R A, missä perustamistason yläpuolisten maaerrosten aiheuttama jännitys perustamistasossa on = 1 D, oheesion arvo itamaassa on = 0 ja estävyyen osavarmuusluu tauluon 3.8 muaan R = 1,55. R 6494, 0N R 9871, 6N Taristuset Molemmilla menetelmillä on voimassa epäyhtälö < R : DA:ssa = 6473, N < R DA*:ssä = 1,35 1,0 = 9831,9 N < R aia yseessä on tilanne min, äytetään menetelmän DA* murtorajatilaa tarastettaessa mitoittavalle pystyuormalle epäeullista osavarmuusluua. Epäyhtälö D <,5 B on voimassa molemmilla menetelmillä. Kosa muuttuvia uormia ei uormitusyhistelmän 6.10a muaisesti huomioitu eiä siten tilanteessa ole epäesisyysiä, myös DA*:n ehto e < B / 3 on voimassa.
v LIITE 1 sivu 5/6 DA 6.10b, max, max. alittu anturan oo B = L = 4,6m. Anturan oma paino L B a B a 363, 0N a 30, 6N Perustusen päällä olevan maan paino p ( L B Ap ) ( D ) 1, missä A p p 49, 0N p 06, 8N Kuormat ertoimien lasentaa varten 1,151,0 ( ) 1,5 1, 0 s DA* 6.10b, min, max. alittu anturan oo B = L = 3,89m., max G a p Q, min G a p 11003, 8N 7509, 5N 1,151,0 1,5 1, 0, max G Q, max G Q 1500N 1000N Anturan pohjan epäesisyys e( y) e( y) e L 0 e L 0 e( x) e( x) eb 0, 613m eb 0, 599m Anturan pohjan tehoaat imensiot L L el 4, 6m L 3, 89m B B eb 3, 03m B, 69m A L B 1,91m A 10,46m Kantavuusertoimet N ( 1) ot 4,16 N 4, 16 N tan N tan e (45 / ) 9,44 N 9, 44 N ( N 1) tan 38,37 N 38, 37 Perustusen pohjan altevuusertoimet b b ( 1 b ) /( N tan ) 1,00 b b b 1, 00 b b (1 tan ) 1,00 Kertoimet perustusen muoolle s ( s N 1) /( N 1) 1,41 s 1, 40 s 1 ( B / sin 1,40 s 1, 39 s 1 0,3 ( B / 0,79 s 0, 79
vi LIITE 1 sivu 6/6 aaauorma on perustusen tehoaan leveyen B suuntainen, joten uormitusresultantin altevuuen vaiutusertoimia i varten saaaan m = m B : ( B / m mb 1,584 m m 1, 591 1 ( B / B i i ( 1 i ) /( N tan ) 0,786 i 0, 789 m 1 /( A ot ) 0, 793 m 1 /( A ot ) 1 0, 685 i i 0, 797 i i 0, 691 Kantoestävyyen mitoitusarvo R R N b s i N b s i 0,5 B N b s i R A, missä perustamistason yläpuolisten maaerrosten aiheuttama jännitys perustamistasossa on = 1 D, oheesion arvo itamaassa on = 0 ja estävyyen osavarmuusluu tauluon 3.8 muaan R = 1,55. R 11034, 4N R 8690, 6N Taristuset Molemmilla menetelmillä on voimassa epäyhtälö < R : DA:ssa = 11003,8 N < R DA*:ssä = 1,15 1,0 ( G + a + p ) = 8635,9 N < R Kosa menetelmällä DA* on yseessä tilanne min, ei muuttuvia uormia huomioia. Kuitenin murtorajatilaa tarastettaessa mitoittavalle pystyuormalle äytetään epäeullista osavarmuusluua. Epäyhtälö D <,5 B on voimassa molemmilla menetelmillä. DA*:ssä on myös epäesisyyen ehto e < B / 3 voimassa, sillä 0,60m < 1,30m.
vii LIITE sivu 1/ GeoCal-ohjelman painumalasenta esimeriohteelle Kuva L.1. Painumalasenta: DA, pysyvät uormat seä tehoas ala
viii LIITE sivu / Kuva L.. Painumalasenta: DA*, pysyvät uormat seä tehoas ala