Lyöntipaalujen geotekninen kestävyys toisen sukupolven eurokoodien mukaan

Abstract

Geotekninen suunnittelu on siirtymässä uuteen aikakauteen toisen sukupolven eurokoodien myötä. Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää, kuinka lyöntipaalujen geotekninen kestävyys määritetään uuden, lähivuosina voimaan astuvan SFS-EN 1997-3:2025-standardin mukaisesti. Työn tavoitteena oli vertailla uuden standardin mukaisia mitoitusmenetelmiä nykyiseen Paalutusohjeeseen sekä dynaamisella koekuormituksella todennettuihin kestävyyksiin.

Työn teoriaosuudessa perehdyttiin uuden eurokoodin ja sen kansallisen liitteen luonnosversioihin, keskittyen erityisesti paalujen puristuskestävyyden määrittämiseen mallipaalumenetelmän avulla. Menetelmässä CPT-kärkivastusarvot johdettiin puristin-heijarikairauksen tuloksista Rantalan ja Halkolan (1997) muunnoskertoimia käyttäen. Osana työtä kehitettiin uuden standardin mukainen lyöntipaalun geoteknisen kestävyyden laskentaohjelma. Teoriaosuutta ja ohjelman toimintaa testattiin vertailulaskelmin kahden todellisen työmaakohteen avulla. Laskennallisia tuloksia rinnastettiin nykyisen Paalutusohjeen maamallimenetelmän mukaisiin arvoihin sekä työmailla suoritettujen PDA-mittausten CAPWAP-signaalisovitusanalyyseihin.

Tulokset osoittavat, että vaikka uuden eurokoodin malli- ja korrelaatiokertoimet eroavat nykyisistä, lopullisissa mitoituskestävyyksissä ei havaittu merkittäviä eroja standardien välillä. Uusi mallipaalumenetelmä todettiin kuitenkin perinteistä maamallimenetelmää herkemmäksi maaperän tiiviyden vaihteluille, mikä parantaa laskennan luotettavuutta kerroksellisessa maaperässä. Tarkastelussa havaittiin, että paalujen asennuksen jälkeinen odotusaika sekä pohjatutkimusverkon tiheys ovat keskeisiä tekijöitä taloudellisen mitoituksen kannalta.

Työn havainnot osoittavat, että nykyinen Paalutusohje (RIL 254-2016) vaatii päivityksen vastatakseen uuden eurokoodin asettamia vaatimuksia. Vaikka tarkasteltu aineisto oli suhteellisen suppea, opinnäytetyön teoria ja tulokset tarjoavat hyödyllistä taustatietoa geosuunnittelijoille siirryttäessä toisen sukupolven eurokoodien mukaiseen paalumitoitukseen.

Geotechnical design in Europe is currently transitioning toward the second-generation Eurocodes. The purpose of this study was to determine how the geotechnical resistance of driven piles is calculated in accordance with the new SFS-EN 1997-3:2025 standard. The objective was to evaluate the new design methodologies by comparing them with current Finnish pile design guidelines and field data from dynamic load tests.

The research was conducted by examining the new Eurocode and its draft national annexes. A calculation tool for the geotechnical resistance of driven piles was developed to automate the multi-stage verification process mandated by the new standard. The work focused on the Model Pile Method, which involved converting the results of static-dynamic penetration tests into equivalent cone resistance values. The tool was validated using data from two Finnish construction projects, and the results were compared with CAPWAP signal-matching analyses.

The results showed that while the model and the correlation factors in the new Eurocode differ from current ones, the final design resistances remained broadly consistent. The Model Pile Method was found to be more sensitive to variations in the density of the soil, providing more reliable capacity estimates in stratified ground conditions. The study also demonstrated the significant influence of the post-installation waiting time on the capacity of the piles.

The findings indicated that the current Finnish pile design guidelines require up-dating to align with the requirements of the new Eurocode. Although the dataset examined was limited in scope, the theoretical framework and results of this thesis offer valuable reference data for geotechnical engineers preparing to adopt the second-generation Eurocode framework.