Learning Centre

The tensile capacity of steel pipe piles drilled into the bedrock

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Perälä, Antti
dc.contributor.author Sirén, Rosa
dc.date.accessioned 2015-12-16T07:37:49Z
dc.date.available 2015-12-16T07:37:49Z
dc.date.issued 2015-11-23
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/19076
dc.description.abstract This Master’s thesis focuses on drilled pipe piles and their ability to transfer tensile forces. The tensile forces affecting pile foundations are usually transferred to the bedrock by rock anchors. If drilled pipe piles could transfer some of these tension forces, foundation work would be faster, easier and more cost-effective. This thesis is a continuation of a study published in 2014, which also investigated the tensile capacity of drilled pipe piles. This thesis consists of two main parts. The first part includes a literature study reviewing existing research on tension piles. It covers the different methods for transferring tensile forces, the geotechnical design of tension piles and the main problems in the design. The previous study investigated the tensile capacity of a standard smooth-surface pipe pile, identifying the bond strength between the pile surface and the grouting as the failure mechanism. For this reason, the second part of this thesis focuses on a pull-out test on pipe piles with a grooved surface. The measurements during the load test included monitoring the forces, strains and displacements. The literature review found several reasons to update current geotechnical design practices. It showed that the design methods are conservative and not at an optimal level of precision. Several recent studies have examined the tensile resistance of piles, revealing three main factors affecting bond strength: the relation between the diameter of the drill hole and that of the pile, the roughness of the steel surface and the quality of the grouting. Furthermore, the stresses are not distributed uniformly along the length of the pile, but are highest on the top of the pile and lowest at the tip of the pile. In addition, the bond strength cannot be increased by increasing the bond length. The results of the pull-out test proved that the bond strength of the pile is significantly increased by the grooved surface. However, over half of the steel piles could not be pulled out of the bedrock as loading had to be discontinued at the yield capacity of the steel piles for safety reasons. Thus, the actual tensile capacity of the piles remained undetermined. In addition to the impact of the grooves on the bond strength, the results of the pull-out test also confirmed the uneven distribution of the stresses and revealed the effect of the drill hole diameter in relation to the pile diameter. en
dc.description.abstract Diplomityö käsittelee vetokuormitettuja teräsputkiporapaaluja. Tavallisesti paaluperustuksille tulevat vetokuormat siirretään kallioon ankkureiden välityksellä. Jos porapaaluilla saataisiin siirrettyä osa vetokuormista suoraan kallioon, voitaisiin rakenteita keventää ja samalla saada rakentamisesta kustannustehokkaampaa vähentämällä työn määrää ja materiaalia. Työ on jatkoa vuonna 2014 julkaistuun diplomityöhön, joka myös käsitteli vetokuormitettuja porapaaluja. Työ voidaan jakaa kahteen osaan. Ensimmäinen osa on kirjallisuuskatsaus, jossa on etsitty tietoa vetopaaluista. Tietoa on etsitty liittyen vetopaalutyyppeihin, niiden mitoitukseen ja ongelmakohtiin. Aiemmin julkaistussa diplomityössä havaittiin, että vetokuormitetun porapaalun heikoin kohta on teräksen ja injektoinnin välinen tartuntalujuus. Tässä työssä pyrittiin parantamaan tartuntalujuutta teräsputken pinnan muotoilulla. Työn toisessa osuudessa käsitellään muotoiltujen paalujen koekuormitusta ja siinä tehtyjä havaintoja. Staattisessa koekuormituksen aikana mitattiin tapahtuvia siirtymiä, voimia ja muodonmuutoksia, joiden perusteella analysoitiin teräspaalun vetokestävyyttä. Kirjallisuuskatsauksessa havaittiin, että nykyinen paalujen vetokestävyyden geotekninen mitoituskäytäntö ei ole toivotulla tasolla. Vaikka tutkimukset ja tieto on lisääntynyt, ei mitoitustapoja ole muutettu. Kirjallisuuskatsauksen perusteella teräksen pinnan karkeus, porareiän ja putken halkaisijoiden suhde ja injektoinnin laatu vaikuttavat eniten paalun vetokapasiteettiin. Kuitenkin mitoituksessa huomioidaan yleensä ainoastaan paalun halkaisija, injektointimassan lujuus ja paalun tartuntapituus. Lisäksi kirjallisuustutkimuksessa havaittiin, että paaluun siirtyvät jännitykset eivät jakaannu tasaisesti paalun pituudelle. Myöskään paalun tartuntapituutta kasvattamalla ei voida lisätä paalun tartuntalujuutta. Koekuormituksessa huomattiin paalun pinnalle tehdyn muotoilun parantavan tartuntalujuutta merkittävästi. Valitettavasti kaikkia paaluja ei onnistuttu kuormittamaan murtoon ja paalujen todellista vetokestävyyttä ei näin pystytty määrittämään. Tarpeettomien turvallisuusriskien välttämiseksi, paalujen kuormitus lopetettiin paalujen laskennalliseen myötökapasiteettiin. Vetokokeen tuloksista havaittiin jännitysten epätasainen jakautuminen paalun tartuntapituudelle, sekä porareiän ja putken halkaisijan suhteen vaikutus tartuntalujuuteen. fi
dc.format.extent 107+7
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title The tensile capacity of steel pipe piles drilled into the bedrock en
dc.title Kallioon porattujen teräsputkipaalujen vetokapasiteetti fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö en
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword steel pipe pile en
dc.subject.keyword drilled pile en
dc.subject.keyword tension pile en
dc.subject.keyword bond strength en
dc.subject.keyword pull-out test en
dc.subject.keyword grooving en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201512165594
dc.programme.major Pohja- ja kalliorakentaminen fi
dc.programme.mcode IA3028 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Korkiala-Tanttu, Leena
dc.programme Rakenne- ja rakennustuotantotekniikan koulutusohjelma fi
local.aalto.openaccess yes
dc.rights.accesslevel openAccess
local.aalto.idinssi 52719
dc.type.publication masterThesis
dc.type.okm G2 Pro gradu, diplomityö


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

Statistics