Teräsbetonipaaluanturan mitoitus

Abstract

Paaluanturoita käytetään perustuksena kohteissa, joissa maaperän kantavuus on heikko tai perustuksille kohdistuu poikkeuksellisen suuria kuormia. Paaluanturoiden mitoitusta varten on luotu suunnittelua helpottavia työkaluja, kuten vakiopaaluanturoiden suunnitteluohje ja Suomen Betoniyhdistys ry:n kirjallisuudessa esitetyt kaavat. Valmiiksi lasketuilla ohjeilla tehtävät mitoitukset kuitenkin rajautuvat suhteellisen pieniin paalumääriin, joten suuren kapasiteetin paaluanturoita ei löydy valmiiksi mitoitettuna. Tässä työssä perehdytään paaluanturan mitoituksen teoriaan. Sen tavoitteena on esittää paaluanturan mitoituksen vaiheet selkeästi ja mahdollistaa myös sellaisten paaluanturoiden mitoitus, jotka eivät kuulu vakiopaaluanturoihin.

Työn alussa perehdytään yleisesti paaluanturoiden mitoitukseen ja suunnittelukysymyksiin. Sen jälkeen tarkastellaan paaluanturaa ristikkomallin mukaan toimivana leikkausraudoittamattomana rakenteena sekä palkkimaisena rakenteena, joka mitoitetaan leikkausta vastaan. Keskeisimmät erot näiden kahden mitoitustavan välillä koskevat anturan korkeutta ja mahdollista leikkausraudoitusta. Ristikkomallissa antura suunnitellaan niin korkeaksi, että se pystyy jakamaan perustukselle tulevat kuormat paaluille ilman leikkausraudoitusta. Palkkimallilla mitoittaessa kuormat sen sijaan siirretään paaluille leikkausraudoitteiden avulla. Työssä havaittiin, että palkkimallilla mitoittaminen tulee kannattavaksi, jos anturaan kohdistuva taivutusmomentti on huomattavan suuri suhteessa normaalivoimaan. Suurta momenttia vastaava taivutusvastus saadaan anturalle kasvattamalla sen kokoa momentin vastaisessa suunnassa. Jos normaalivoima ei edellytä anturalle suurta kestävyyttä, ei ole taloudellisesti järkevää tehdä suuren pinta-alan omaavasta anturasta tarpeettoman korkeaa.

Työssä esitetään mitoituksen vaiheet siten, että molemmilla mitoitustavoilla tulee ensin tarkastella paalujen kestävyys ja niihin kohdistuvat rasitukset. Ristikkomallilla mitoittaessa määritetään järjestyksessä tarvittava paalumäärä, anturan koko ja riittävä vetoraudoitus. Lopuksi tarkastellaan betonin puristuskestävyys ristikon solmuissa ja sauvoissa. Palkkimallilla mitoittaessa on näiden lisäksi määritettävä riittävä leikkausraudoitus. Mitoitustavan valinta on tapauskohtainen, mutta riippuu suuresti anturaan kohdistuvista voimista. Työssä laskettiin teoriaosuudessa esitettyjen tietojen perusteella esimerkkitapaus, jonka tuloksia verrattiin vastaavaan vakiopaaluanturaan. Tulokset olivat hyvin lähellä toisiaan, joten mitoitustapa todettiin toimivaksi ja sen arvioitiin olevan käyttökelpoinen myös vakiopaaluanturoiden kokoluokan ulkopuolella.