Uudentyyppisen porapaaluseinän toimivuus ja rakenteellisen kestävyyden arviointi

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2021-12-13
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Geoengineering (GEO)
Language
fi
Pages
72
Series
Abstract
SSAB:n uudentyyppinen RDW-paaluseinä perustuu pituussaumahitsattuun erikoisprofiiliin sekä porapaaluputkiin kiinnihitsattavaan lukkoprofiiliin. RDW-paaluseinä soveltuu haastaviin, täytemaakerroksia tai lohkareita sisältäviin, asennusolosuhteisiin. RDW-paaluseinä on materiaalikustannuksiltaan edullinen varastotuote, ja nopea saatavuus pyritään takaamaan tulevaisuudessa. RDW-paaluseinän jäykkyys ja momenttikestävyys ovat erittäin hyvät, ja vastaavat Suomessa yleisesti käytössä olevien teräsponttiseinien ominaisuuksia, kuten kokeellisen osuuden analyyttiset laskelmat osoittavat. RDW-paaluseinää on käytetty työnaikaisena tukiseinänä, mutta pitkäaikaisempi käyttö huomioidaan varautumalla korroosion vaikutukseen, ja tarkastelemalla lommahdus laskennallisesti, kun korroosio ylittää 4,0 mm. Työn tavoitteena on uudentyyppisen DRW-paaluseinän esittely ja sen toimivuuden sekä rakenteellisen kestävyyden analysointi. Tutkimusmenetelminä toimivat analyyttiset laskelmat, laboratoriokokeet RDW-lukkorakenteen vetokestävyydestä sekä kenttäkokemukset, jotka sisältävät urakoitsijan haastattelun ja RDW-paaluseinän ylösnoston. RDW-lukkorakenteelle tehtyjen vetokokeiden tuloksista huomattiin, että pistehitsattujen lukkoprofiilien vetokestävyys on noin 20 % matalampi verrattuna täyshitsattujen lukkojen vetokestävyyteen. RDW-lukkorakenteen kestävyys riippuu merkittävästi siitä, miten naaraslukkoprofiili on kiinni uroslukkoprofiilin ympärillä. Vetokokeessa naaraslukko otti kiinni vain uroslukon keskiosasta, eikä päistä, joten todellinen RDW-lukon vetokestävyys on saatuja tuloksia parempi. Haastattelun perusteella RDW-paaluseinä on toimiva sekä taloudellinen ratkaisu, jonka asennus koekohteessa onnistui yleisesti ottaen hyvin. Verrattuna tavallisen RD-paaluseinän asennukseen, hitautta aiheutti avartimen suuri koko suhteessa RDW-paalun halkaisijaan. Käytetty uppovasara oli pieni suhteessa avartimeen, jolloin tunkeutumisteho heikkeni. Kun tiedettiin etukäteen maaperän kivisyydestä ja kovuudesta, paalutuskoneeseen asennetulla erityisvälineistöllä saatiin parannettua RDW-paaluseinän asennustarkkuutta ja edelleen seinän suoruutta. RDW-paalujen ylösnostossa selvisi, että 3 vuotta maassa olleet ja 4 m kallioon poratut porapaalut ovat uudelleenkäytettäviä. Uudelleenkäyttöä edellyttää uroslukkoprofiilin vaurioiden tasoittaminen sekä mahdollinen porapaaluputken katkaisu. Naaraslukkoprofiilissa ei ilmennyt merkittäviä vaurioita, mutta tarvittaessa profiili voidaan irrottaa ja katkohitsata tilalle uusi. Ylösnoston jälkeen kalliossa ei ilmennyt porauksen aiheuttamaa rikkonaisuutta.

New type of RDW pile wall by SSAB is based on a longitudinally welded special drill pile profile and a lock profile that is welded to drill pile. RDW wall is suitable for challenging installation conditions, for example soil with thick fill layers and boulders. RDW wall has economical material costs and rapid availability is planned to be quaranteed in the future. Wall stiffness and bending resistance are excellent and correspond to the properties of sheet pile walls commonly used in Finland, which can be seen in the analytical calculations in the experimental part of this thesis. RDW wall has been used as a retaining wall during construction. However, possibility for long-term use is taken into account by preparing for effect of corrosion and calculating local buckling when corrosion exceeds 4,0 mm. The purpose of this thesis is to introduce RDW pile wall and analyze its operability and structural durability. The research methods used are analytical calculations, laboratory tests and site experiences, which include interview with contractor and lifting a RDW wall. From the results of the tensile tests performed on the RDW lock structure, it was found that the lock profile’s pull out resistance with intermittent weld is about 20 % lower compared to the corresponding strength of locks with full welding. The durability of the RDW lock structure depends significantly on how the female lock profile is attached to the male lock profile. In the tensile test, due to deformations in the male lock profile, the female lock only grabbed the center of the male lock profile and not the ends. Therefore, the RDW lock structure’s actual pull out resistance is better than the results obtained. Based on the interview, RDW pile wall is functional as well as economical solution and the installation was described as a positive experience. The slowness in installation, compared to a standard RD pile wall, was caused by the large size of the expander relative to the diameter of the RDW drill pile. In this case, the used down-the-hole hammer is small in relation to the expander, which reduces the percussion force. When the hardness of the soil was known in advance, the installation accuracy and the straightness of the RDW wall were improved by installing special equipment to the piling machine. RDW piles, that had been on the ground for nearly 3 years and were drilled in the depth of 4 m into the bedrock, were observed to be reusable when they were lifted up. However, reuse requires repairing the damage on the male lock profile and cutting off the drill pile pipe. There was no significant damage to the female lock profile, but on the other hand, the profile could be removed and replaced with a new one, if needed. After lifting the RDW wall, there was no rupture visible in the rock caused by drilling.
Description
Supervisor
Korkiala-Tanttu, Leena
Thesis advisor
Sihvola, Aino
Perälä, Antti
Keywords
tukiseinä, RDW-paaluseinä, lukkoprofiili, hitsaus, vetokoe
Other note
Citation