Maanpaineseinän mitoitus: Kellarinseinän suunnitteluohje

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli luoda Seinäjoen ammattikorkeakoululle opetusmateriaaliksi suunnitteluohje maanpaineseinän mitoitukseen. Nykyisellään suunnittelussa sovellettava ohjeistus on hajallaan useassa eri lähteessä, joten prosessi on opiskelijalle työläs ja rajallisten opetustuntien puitteissa aihetta on vaikea käsitellä ilman valmista opetusmateriaalia. Koska ohje on tarkoitettu talonrakennustekniikan rakennesuunnittelun opiskelijoiden käyttöön, aiheeksi rajattiin tyypillinen paikallavalettu kellarinseinä. Tutkimus perustui eurokoodiin ja Suomen kansallisiin liitteisiin pohjautuvaan alan kirjallisuuteen, mistä koostettiin teoreettinen kuvaus kellarinseinän toiminnasta ja suunnittelusta. Työ sisältää katsauksen seinään vaikuttaviin geoteknisiin kuormiin ja niiden laskentaan, yleisiin rakennesuunnittelun periaatteisiin ja rajatilamitoitukseen. Näiden pohjalta koostettiin selkeä laskentaketju, jonka avulla opiskelija pystyy suunnittelemaan kellarinseinän. Oleellisimmiksi mitoitettaviksi suureiksi osoittautuivat seinän taipuma ja puristus. Taipuman mitoituksessa sovellettiin laatan mitoitusohjeita seinään kohdistuvan, huomattavan vaakakuorman vuoksi. Puristuksessa taas seinä toimii pilarin tavoin, joten mitoituksessa sovellettiin pilarin mitoitukseen tarkoitettuja normaalivoiman ja taivutusmomentin yhteisvaikutustarkastelun ohjeita. Aiheeseen perehtyminen vaati huolellista perehtymistä useiden eri lähteiden kautta ja näiden avulla muodostui kokonaiskuva rakenteen toiminnasta ja mitoituksen tavoitteista. Työn aikana vahvistui käsitys, että itsenäinen mitoitusprosessi vaatii hyvää ymmärrystä aina statiikasta ja lujuusopista rajatilamitoitukseen ja että geotekniikka on keskeisessä roolissa rakenteen mitoituksessa kellarinseinään rasittavien kuormien vuoksi. Opinnäytetyötä koostaessa vahvistui myös työn lähtökohtana ollut ajatus, että monitahoista mitoitusprosessia ohjaava suunnitteluohje on opiskelijoille varmasti hyödyllinen.

The aim of the thesis was to create new teaching material for Seinäjoki University of Applied Sciences on designing an earth pressure retaining wall. The guidelines of the design process were scattered in several different sources making the already long design process arduous for a student. Covering the complex topic during limited teaching hours was not possible without a simple guide gathering all necessary information in one place. Since the material was meant for building construction students specialising in structural design, the topic was narrowed down to a typical structure in this field: a basement wall. The research on the topic was based on literature in the field of construction design following Eurocodes and the related Finnish Annex. A theoretical overview of the working principles and design of a basement wall was constructed based on the literature. This included an overview of the relevant aspects of geotechnical engineering, general principles of structural design and different limit states to be considered in the design process. Based on this theoretical background a simple guide was put together. Using the guide a student can independently design a basic basement wall. The main forces limiting the dimensions of the wall proved to be deflection and the joined force of compression and bending. Formulas used to design a slab structure were applied when calculating the structure’s overall bend. When the structure is compressed, it behaves like a column and the design process is similar to that of a column. Familiarising oneself with the subject was a lengthy process, requiring the study of several sources before being able to form an overall view of the topic. Undertaking this task confirmed the notion that designing a structure independently demands good command of several fields, from statics and strength of materials to calculating limit states. Additionally, the geotechnical aspects need to be considered, adding another twist into the equation.