Tukiseinien mitoittaminen eurokoodin EN 1997 mukaisesti: Vertailu nykyisen ja uuden luonnosvaiheessa olevan eurokoodi 7:n välillä

Abstract

2000-luvun alkupuolella eurooppalainen suunnittelutyö sai standardit, joita kutsutaan eurokoodeiksi. Tukiseinien mitoittamisessa käytettävä eurokoodi on SFS-EN 1997:2004 Eurokoodi 7: Geotekninen suunnittelu. Eurokoodi 7 kanssa käytetään myös muun muassa eurokoodia SFS-EN 1990:2006 Eurokoodi: Rakenteiden suunnitteluperusteet. Uusien eurokoodien on tarkoitus tulla käyttöön aikaisintaan vuonna 2027. Sen myötä tukiseinien mitoittamisessa otetaan käyttöön uusi eurokoodi prEN 1997:2023 Eurokoodi 7: Geotekninen suunnittelu. Eurokoodien rinnalla tulee aina käyttää myös jäsenmaan kansallisia liitteitä, jotka ovat Suomessa joko Ympäristöministeriön tai Väyläviraston laatimia. Työn tavoitteena on selvittää, miten nykyisen ja uuden eurokoodi 7 mukainen mitoittaminen eroavat toisistaan. Tutkimus suoritetaan kirjallisuustutkimuksen ja laskentaesimerkkien avulla. Työn alussa käsitellään hieman tukiseiniä, eritoten teräsponttiseinää. Tutkitaan, miten eri tavoin tukiseiniä voidaan tukea. Lisäksi vertaillaan tukiseinän ja tukimuurin eroja. Tukiseinä osuuden jälkeen käsitellään tukiseiniin kohdistuvaa maanpainetta kahden eri teorian avulla. Teorioiden lisäksi perehdytään eurokoodin mukaisiin maanpainenomogrammeihin, joiden avulla maanpainekertoimet voidaan myös määrittää. Maanpaineen jälkeen siirrytään tarkemmin eurokoodien pariin. Aluksi käsitellään nykyistä eurokoodia, sen mukaista rajatilamitoitusta, kuormitusyhdistelmiä sekä sen määräämiä kolmea eri mitoitustapaa (DA1, DA2 ja DA3). Uuden eurokoodin osalta käsitellään samoja asioita, toki kuormitusyhdistelmät ja mitoitustavat ((a), (b), (d) ja (e)) muuttuvat. Eurokoodin mukaisia mitoitustapoja päästään vertailemaan kahden eri laskentaesimerkin avulla. Laskentaesimerkkien avulla pystyttiin huomaamaan eri mitoitusmenetelmien välisiä eroja. Mitoittaminen toteutettiin nykyisen eurokoodin mitoitustavoilla DA2* käyttämällä kuormitusyhdistelyä 6.10 sekä Suomen kansallisen liitteen määräämiä 6.10a ja 6.10b. Uuden eurokoodin osalta käytettiin kuormitusyhdistelyä 8.12 ja mitoitus suoritettiin mitoitustavoilla (a), (b), (d) ja (e). Edellä mainituista mitoitustavoista ainoastaan uuden eurokoodin (a) ja (b) kohdistivat osavarmuuslukuja maan lujuuteen. Mitoitustavoista DA2* (6.10a) ja (6.10b) piti aina valita määräävämpi. Sama päti uuden eurokoodin (a) ja (b) kohdalla. Mitoitustapa (b) oli määräävämpi ainoastaan tukiseinän lyöntisyvyyden osalta. Tämä johtui siitä, että mitoitustapa (b) pienensi osavarmuusluvuilla maan lujuutta ja antoi kestävyydelle pienemmän arvon. Momenttien ja tukivoimien varmuuksien suhteen mitoitustapa (a) oli määräävämpi, mikä johtui kuormien vaikutuksille kohdistetusta osavarmuusluvusta. Tulosten perusteella mitoitustavat DA2* (6.10), (d) ja (e) antoivat samat upotussyvyydet sekä varmuudet. Nykyisen eurokoodin Suomen kansallisen liitteen mukaiset mitoitustavat antoivat joka kerta heikommat varmuudet verrattuna uuden eurokoodin mitoitustapoihin (d) ja (e). Ainoastaan mallikertoimen avulla varmuudet saatiin kilpailemaan uudella eurokoodilla saatujen varmuuksien kanssa. Tulokset saattaisivat olla erilaisia, mikäli uuden eurokoodin tuleva kansallinen liite määräisi käytettäväksi kuormitusyhdistelyksi esimerkiksi nykyisen eurokoodin 6.10a ja 6.10b vertautuvan kuormitusyhdistelyn 8.14.