Tuulivoimalan kallioankkuroitu perustus
Leino, Riikka (2015)
2015
Rakennustekniikan koulutusohjelma
Talouden ja rakentamisen tiedekunta - Faculty of Business and Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-02-04
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201501291028
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201501291028
Tiivistelmä
Tuulivoimaloiden perustukset ovat erityisiä rakenteita, jotka kokevat käyttöikänsä aikana merkittäviä kuormituksia. Näiden pääasiassa kaatavien kuormien takia niiden perustuksille aiheutuu myös merkittäviä vetokuormituksia. Nämä vetokuormitukset hallitaan tyypillisesti tuulivoimalan perustuksen massaa kasvattamalla. Massiivisen betoniperustuksen suuri vakauttava pystykuormitus kumoaa kaatavien voimien vaikutuksen. Tässä diplomityössä esitetään tavanomaiselle kallionvaraiselle perustukselle vaihtoehtoinen perustamistapa: kallioankkuroitu perustus.
Tässä diplomityössä selvitetään käytettäviä kallioankkuroinnin suunnittelumenetelmiä kirjallisuustutkimuksena. Suunnittelua ohjaavat eurokoodin suunnitteluohjeet. Tosin eurokoodin määräykset ankkuroinnin suunnittelun suhteen ovat osittain vajavaiset sekä keskenään ristiriitaisia. Tämä aiheuttaa joitain haasteita ankkuroinnin suunnittelulle.
Kallioankkuroidussa tuulivoimaperustuksessa tuulivoimalan alin elementti kiinnitetään kallioon esijännitettyjen kallioankkureiden avulla. Rakenteessa hyödynnetään kallion suurta massaa ja vetolujuutta betonin painon sijasta, jolloin vältytään massiivisen betoniperustuksen rakentamiselta. Kallioankkuroinnilla pyritään alentamaan kustannuksia, kun tuulivoimala perustetaan lujalle kalliolle. Kallioankkuroinnin hyödyntäminen perustuksessa vaatii lujaa kallioperää. Jotta kallioankkurointi voitaisiin luotettavasti suunnitella, on kallion lujuus ja muut ominaisuudet pystyttävä riittävällä tarkkuudella arvioimaan. Tuulivoimaperustus vaatii mittavia pohjatutkimuksia, jotta luotettava perustus saadaan suunnitelluksi.
Tuulivoimaperustuksessa käytetään esijännitettyjä kallioankkurityyppejä, jolloin taataan pienet muodonmuutokset ankkureissa. Kallioankkurit itsessään ovat joko jännepunos- tai tankoankkureita. Kallioankkuroinnin suunnittelussa on huomioitava kaikki ankkuroinnin mahdolliset murtumistavat. Murtuminen voi pääasiassa tapahtua joko kalliossa, ankkurissa tai niiden välisissä rajapinnoissa. Ankkurin pituus valitaan määräävän murtumistavan mukaan. Lisäksi suunnittelussa määritetään tarvittava ankkurimäärä ja yksittäisen ankkurin vaadittava kapasiteetti sekä niiden sijoittelu.
Tässä diplomityössä selvitetään käytettäviä kallioankkuroinnin suunnittelumenetelmiä kirjallisuustutkimuksena. Suunnittelua ohjaavat eurokoodin suunnitteluohjeet. Tosin eurokoodin määräykset ankkuroinnin suunnittelun suhteen ovat osittain vajavaiset sekä keskenään ristiriitaisia. Tämä aiheuttaa joitain haasteita ankkuroinnin suunnittelulle.
Kallioankkuroidussa tuulivoimaperustuksessa tuulivoimalan alin elementti kiinnitetään kallioon esijännitettyjen kallioankkureiden avulla. Rakenteessa hyödynnetään kallion suurta massaa ja vetolujuutta betonin painon sijasta, jolloin vältytään massiivisen betoniperustuksen rakentamiselta. Kallioankkuroinnilla pyritään alentamaan kustannuksia, kun tuulivoimala perustetaan lujalle kalliolle. Kallioankkuroinnin hyödyntäminen perustuksessa vaatii lujaa kallioperää. Jotta kallioankkurointi voitaisiin luotettavasti suunnitella, on kallion lujuus ja muut ominaisuudet pystyttävä riittävällä tarkkuudella arvioimaan. Tuulivoimaperustus vaatii mittavia pohjatutkimuksia, jotta luotettava perustus saadaan suunnitelluksi.
Tuulivoimaperustuksessa käytetään esijännitettyjä kallioankkurityyppejä, jolloin taataan pienet muodonmuutokset ankkureissa. Kallioankkurit itsessään ovat joko jännepunos- tai tankoankkureita. Kallioankkuroinnin suunnittelussa on huomioitava kaikki ankkuroinnin mahdolliset murtumistavat. Murtuminen voi pääasiassa tapahtua joko kalliossa, ankkurissa tai niiden välisissä rajapinnoissa. Ankkurin pituus valitaan määräävän murtumistavan mukaan. Lisäksi suunnittelussa määritetään tarvittava ankkurimäärä ja yksittäisen ankkurin vaadittava kapasiteetti sekä niiden sijoittelu.