Paaluperustuksien huomioiminen mastopilarirungon mitoituksessa

Abstract

Työn tavoitteena oli tutkia epälineaarisesti mitoitetun teräsbetonirungon hyötyjä ja sen vaikutuksia perustuksien mitoitukseen. Toimeksiantajana on RI-Plan Oy, jolle tuotetaan tarpeellista tietoa rungon mitoitukseen jatkossa.

Opinnäytetyössä tutkittiin paaluperustusten joustavuuden vaikutuksia rungon suunnitteluun vertailemalla nimellisen kaarevuuden menetelmää ja yleistä menetelmää rungon mitoituksessa. Työn tavoitteena oli vahvistaa alkuoletus siitä, että yleinen menetelmä antaa perustuksille pienemmät voimasuureet. Maaperän tutkiminen on välttämätöntä oikeanlaisten voimasuureiden määrittämiseksi perustuksille. Runkojen siirtymät ovat tärkeitä hoikkien teräsbetonirunkojen mitoituksessa. Lisäksi selvitettiin tukipaalujen vaikutuksia perustuksen vaakasiirtymiin ja joustavuuteen.

Laskelmat osoittivat, että yleinen menetelmä antaa perustuksille pienemmät voimasuureet ja paalupituuden kasvattaminen vaikuttaa perustuksen siirtymiin. Paaluperustuksen joustavuus on syytä ottaa huomioon, ja normaalisti 0.1 joustoluvulla saadaan tarvittava varmuus rungon joustavuuksien osalta. Maaperän huomioiminen on haastavaa, ja sivuvastuksien ääriarvoja tulisi rajoittaa niin, ettei paalujen siirtymät aiheuta haittaa rakenteille. Jatkotutkimuksia voisi tehdä paalun jäykän kiinnityksen vaikutuksista ja vaakajousien jäykkyyden pienentämisestä.

The aim of this work was to investigate the benefits and effects on foundation design of a non-linearly dimensioned reinforced concrete frame. The client for the project is RI-Plan, for whom necessary information for future frame dimensioning is provided.

The thesis investigated the effects of pile foundation flexibility on frame design by comparing the nominal curvature method and the nonlinear analysis in frame dimensioning. The aim of the work was to confirm the hypothesis that the nonlinear analysis results in smaller force magnitudes for foundations. In order to determine the correct force magnitudes for the foundations, soil investigation is necessary. Frame displacements are important in the dimensioning of slender reinforced concrete frames. Additionally, the effects of support piles on foundation horizontal displacements and flexibility were studied.

The calculations showed that the general method results in smaller force magnitudes for foundations, and increasing pile length affects foundation displacements. The flexibility of pile foundations should be taken into account, and normally, a 0.1 modulus of subgrade reaction provides the necessary safety for frame flexibilities. Accounting for soil behaviour is challenging, and extreme values of lateral resistances should be limited to avoid pile displacements that may cause harm to structures. Further research could be conducted on the effects of rigid pile attachment and reducing the stiffness of the lateral springs.