PrEN 1997-3:2023 Pohjanvahvistusten suunnittelu uuden Eurokoodin mukaisesti

Abstract

Toisen sukupolven eurokoodeja valmistellaan parhaillaan ja ensimmäiset niistä on jo julkaistu. Ne otettaneen Suomessa käyttöön vuonna 2027. Ennen uusien eurokoodien käyttöönottoa tulee laatia niille kansalliset liitteet, mikä vaatii hyvää perehtymistä eurokoodiin. Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia uuden eurokoodin vaikutuksia pohjanvahvistusten mitoittamiseen ja tukea siten kansallisten liitteiden kirjoittamista. Työssä selvitettiin, mitä vaatimuksia uusi eurokoodi asettaa pilaristabiloinnin, massanvaihdon ja suihkuinjektoinnin mitoittamiselle, miten nämä pohjanvahvistustavat luokitellaan uuden eurokoodin mukaisesti sekä miten uuden eurokoodin mukaiset pohjanvahvistusten mitoittamisen vaatimukset eroavat eri pohjanvahvistusluokissa. Työn tuloksia voidaan hyödyntää kansallisten liitteiden kirjoittamistyössä Pohjoismaissa.

Työssä tehtiin kirjallisuuskatsaus eurokoodin jo julkaistujen ja valmisteluvaiheessa olevien osien pohjalta. Siinä käytiin läpi yksityiskohtaisesti eurokoodin vaatimukset pohjanvahvistusten suunnitteluun ja selvitettiin erityisesti eurokoodin pohjanvahvistusluokkien määritelmiä ja eurokoodin asettamia vaatimuksia niille.

Työssä todettiin, että uusi eurokoodi luokittelee pohjanvahvistukset neljään pohjanvahvistusluokkaan: AI, AII, BI ja BII. Pohjanvahvistusluokat I ja II eroavat siten, että pohjanvahvistusluokkaan I kuuluvilla pohjanvahvistuksilla ei ole mitattavaa yksiaksiaalista puristuslujuutta ja pohjanvahvistusluokkaan II kuuluvilla pohjanvahvistuksilla on. Pohjanvahvistusluokkaan A kuuluvien pohjanvahvistusmenetelmien osalta pohjanvahvistusvyöhyke voidaan mallintaa yhtenäisillä parametreillä. Pohjanvahvistusluokkaan B kuuluvissa pohjanvahvistusmenetelmissä maata vahvistetaan vahvisteilla, joita käsitellään maasta erillisinä rakenteina ja niiden ominaisuudet eroavat ympäröivän maan ominaisuuksista.

Työn kolmessa case-esimerkissä käsiteltiin eurokoodin vaikutusten soveltamista Suomessa yleisesti käytettäviin pohjanvahvistustapoihin: pilaristabilointiin, massanvaihtoon ja suihkuinjektointiin. Näiden pohjanvahvistustapojen käsittelyn myötä saatiin kattava kuva kaikkien neljän pohjanvahvistusluokan asettamista vaatimuksista. Se, mihin pohjanvahvistusluokkaan valittu pohjanvahvistus luokitellaan, määrittää kohteesta tehtäviä pohjatutkimuksia, materiaaliparametrien ja kestävyyden määrittämistä, murtorajatilassa käytettävien osavarmuuslukujen kohdentamista, sekä laadunvarmistuksen vaatimuksia.

Työn merkittävimpänä saavutuksena voidaan pitää eri pohjanvahvistusluokkien asettamien vaatimusten tunnistamista pohjanvahvistusten suunnitteluun ja laadunvarmistukseen. Tämän lisäksi onnistuttiin luokittelemaan massanvaihto yksiselitteisesti pohjanvahvistusluokkaan AI ja suihkuinjektointi tapauskohtaisesti pohjanvahvistusluokkiin AII tai BII. Näiden pohjanvahvistustapojen osalta selvisi myös, että uusi eurokoodi tuonee vain vähäisiä vaikutuksia suunnitteluun ja mitoitukseen verrattuna nykykäytäntöön. Pilaristabilointia ei onnistuttu yksiselitteisesti luokittelemaan mihinkään pohjanvahvistusluokkaan, vaan jokaisen pohjanvahvistusluokan kohdalla havaittiin pilaristabiloinnin suunnitteluun sopivia seikkoja. Näin ollen eurokoodin asettamat vaatimukset pilaristabiloinnin osalta vaihtelevat sen mukaan, mihin pohjanvahvistusluokkaan se luokitellaan. Kuitenkin jokaisen pohjanvahvistusluokan vaatimukset eroavat pilaristabiloinnin nykykäytännön mukaisista suunnittelun vaatimuksista.