Injektoimattoman avoimen teräsporapaalun rakennetekninen kantavuus

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Korkiala-Tanttu, Leena
dc.contributor.author Tuikka, Joona
dc.date.accessioned 2014-04-15T11:40:09Z
dc.date.available 2014-04-15T11:40:09Z
dc.date.issued 2014-04-14
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/12883
dc.description.abstract Injektoimattoman poikkileikkaukseltaan avoimen teräsporapaalun kantavuuden määrittäminen poikkeaa tavanomaisista putkimaisista paaluprofiileista. Avonaisille poikkileikkauksille ominaista on putkiprofiileja heikompi vääntö- ja nurjahduskestävyys. Poikkileikkauksen avonaisuudesta johtuen avoprofiilinen teräspaalu voi menettää stabiiliutensa tasonurjahtamisen lisäksi taivutusvääntönurjahtamalla. Diplomityössä tutkitaan seitsemästä taso-osasta muodostuvaa avointa C-profiilin muotoista teräsporapaalua, jota kutsutaan C-paaluksi. C-paalu sallii porauskärjen noston ja uusiokäytön, jota nykyisin käytössä olevat putkimaiset paaluprofiilit eivät mahdollista. Porauskärjen uusiokäyttö, avoprofiilisen paalun keveys ja asennustehokkuus luovat kilpailuedun ta-vanomaisiin paalutyyppeihin nähden. Kilpailukykyyn vaikuttaa olennaisesti avoprofiilisen paalun kantavuus, jota ei ole vielä määritetty. Diplomityön tavoitteena oli määrittää injektoimattoman C-paalun rakennetekninen kantavuus laskelmin ja koekuormituksin. C-paalun rakenteellista kantokestävyyttä tutkittiin Vlasovin avoprofiilisia kimmoisia sauvoja käsittelevällä teorialla. C-paalun stabiiliutta tutkittiin Vlasovin teorian lisäksi FEM-menetelmällä kuorielementtejä käyttäen. Kuormittamalla jatkamattomia ja jatkettuja C-paaluja tutkittiin teoreettisten kantokestävyyksien toteutumista käytännössä sekä C-paalun jatkoksen kestävyyttä ja sen vaikutusta C-paalun rakennetekniseen toimintaan. Työn osatavoitteena oli myös selvittää miten C-paalulle saadaan tuotehyväksyntä. Työssä määritettiin C-paalun poikkileikkaussuureet ja esitettiin rakenteellisten kantokestävyyksien laskentakaavat eri kuormitustapauksille. Tutkimuksessa selvisi, että Vlasovin teorialla ja FEM-menetelmällä lasketut nurjahduskestävyyden arvot ovat lähes yhtä suuret. C-paalun stabiiliutta tutkittaessa selvisi myös, että C-paalun nurjahduskestävyys on herkkä puristuskuorman epäkeskeisyydelle. Koekuormitusten perusteella määritetyt kantokestävyyden arvot vastasivat hyvin teoreettisia arvoja. Työssä esitetyllä tavalla hitsattu holkkijatkos toteuttaa koetulosten perusteella standardin mukaiset paalun jatkoksen taivutusjäykkyyttä ja vetokestävyyttä koskevat vaatimukset, mutta ei aivan taivutuskestävyyttä koskevaa vaatimusta. Koekuormitusten perusteella jatkoksella ei ole vaikutusta nurjahduskestävyyteen. Sekä teoreettisten menetelmien että koekuormitusten perusteella C-paalun määräävä nurjahdusmuoto on taivutusvääntönurjahdus. C-paalun nurjahduskestävyys voidaan määrittää Vlasovin teorian tai FEM-menetelmän avulla, mutta puristuskuorman epäkeskeisyyden suhteen on otettava mukaan lisävarmuutta. C-paalu kuuluu harmonisoidun tuotestandardin EN 1090-1 piiriin, jolloin sen tuotehyväksyntä on haettava CE-merkinnän avulla. Työssä käsiteltiin standardissa EN 1090-1 esitettyjä C-paalun CE-merkinnän kannalta olennaisia vaatimuksia ja niiden täyttymistä. fi
dc.description.abstract Determining the load capacity of the un-injected open profile steel pile differs from the tubular profile piles. For open cross-sections it is common to have lower torsion and buckling capacity than tubular profiles. Due the openness of the cross-section the open profile pile may lose its stability by flexural-torsional buckling. This study concentrates on an open cross-section steel pile called C-pile. C-pile consists of seven plane sections. Unlike currently used tubular pile profiles the open cross-section allows the drill head lifting making the reuse of the drill head possible. Possibility to reuse the drill head, the lightness of the open cross-section steel pile, and the efficiency of the installation creates a competitive advantage over conventional piles. The competitiveness of piles is affected by the loading capacity of piles which has not yet been determined for C-pile. The main objective of this study was to determine the structural load capacity of the un-injected C-pile using theoretical calculations and test loadings. The structural load capacity was studied by using Vlasov’s theory and Finite Element Method (FEM). In FEM the calculations were made by using shell elements. To find out how accurately the theoretical values of the structural load capacity correspond to reality both the continuous and extended C-piles were test loaded. The aim of test loadings was also to study the load capacity of the joint of the C-pile and how the joint affects to behavior of the extended C-pile. Another objective was to find out what is required for C-pile to get a product approval. In the study the characteristics of the cross-section of the C-pile were determined and the equations for the structural load capacity for different load cases were presented. The study showed that calculating critical buckling loads using Vlasov’s or FEM results nearly equal result. Examination of the stability showed also that the buckling capacity of the C-pile is sensitive to the eccentricity of the compressive load. According to the load tests, the theoretical values of the structural load capacity corresponded well to the experimental. The C-pile joint welded in a way that is presented in study fulfils the standard requirements for the bending stiffness and the tensile capacity but not quite the requirement for the bending capacity. According to buckling tests the joint does not have an effect to the buckling capacity of the C-pile. Both the theoretical and the experimental studies showed that the critical buckling shape of C-pile is the flexural-torsional buckling. The buckling load of the C-pile can be calculated using Vlasov’s theory or FEM, but in both methods an extra safety factor for the eccentricity of compressive load should be used. Because the C-pile is under harmonized European standard EN 1090-1, the product approval is done by CE marking. In terms of C-pile the essen-tial requirements presented in standard EN 1090-1 and fulfilment of these require-ments are discussed. en
dc.format.extent 126 + 65
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso fi en
dc.title Injektoimattoman avoimen teräsporapaalun rakennetekninen kantavuus fi
dc.title The structural capacity of the un-injected open profile drilling-pile en
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö en
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword teräspaalu fi
dc.subject.keyword avoin poikkileikkaus fi
dc.subject.keyword rakenteellinen kantavuus fi
dc.subject.keyword Vlasov fi
dc.subject.keyword FEM fi
dc.subject.keyword CE fi
dc.subject.keyword steel pile en
dc.subject.keyword open cross-section en
dc.subject.keyword structural loading capacity en
dc.subject.keyword Vlasov en
dc.subject.keyword FEM en
dc.subject.keyword CE en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201404161685
dc.programme.major Rakennetekniikka fi
dc.programme.mcode R3001 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Puttonen, Jari
dc.programme Rakenne- ja rakennustuotantotekniikan koulutusohjelma fi
dc.location P1 Ark Aalto fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account