Structural Design of Supported Sheet Pile Walls

Teräsponttiseinä on Suomessa yleisimmin käytetty tuettujen kaivantojen tukiseinätyyppi. Tämä diplomityö on kirjallisuustutkimus esimerkkilaskelmineen teräsponttiseinän ja sen tuentojen eurokoodien mukaisesta rakenneteknisestä suunnittelusta. Maahan upotetuista ja toisiinsa lukituista teräsponteista toteutetut tukiseinärakenteet koostuvat tyypillisesti edellä mainitusta tukiseinästä ja sille rakennettavasta tuennasta. Tuentatapoina ovat joko kaivannon ulkopuolinen tuenta, jossa tukina toimivat vetoank-kurit tai vaihtoehtoisesti sisäpuolinen tuenta, jossa tukina ovat puristussauvat. Tuet sijoi-tetaan teräsponttiseinälle yleensä tukitasoittain samalle korkeudelle ja tukipisteiden välil-le rakennetaan kuormaa teräsponttiseinältä tukipisteille välittävä vaakapalkki jatkuvana rakenteena. Kalliopintaan saakka ulottuvissa kaivannoissa teräsponttiseinä tuetaan ala-päästään juuripulttien ja juuripalkin avulla kallioon. Muussa tapauksessa alapää tukeutuu joko ulokkeellisesti alimpaan tukitasoon tai yleiskaivutason alapuoliseen maahan. Verrat-tain matalat kaivannot voidaan toteuttaa tukemattomina, jolloin teräsponttiseinän stabili-teetti on riippuvainen yleiskaivutason alapuolelle upotetusta tukiseinän osasta ja maan ominaisuuksista. Teräsponttiseinälle maan- ja pohjavedenpaineesta kohdistuvan kuormituksen laskenta edellyttää aina geoteknistä mitoitusta, joka perustuu kohteen pohjaolosuhteisiin. Geo-tekninen laskenta on tehtävä kaivuvaiheittain, sillä teräsponttiseinään kohdistuva kuor-mitus vaihtelee kaivun edetessä. Murtorajatilatarkasteluissa käytetään poikkeuksellisesti mallikerrointa osavarmuuslukujen lisäksi kuormien ja kuorman vaikutusten mitoitusarvo-jen määrittämisessä. Mallikerrointa ei kuitenkaan kohdisteta ankkurin mitoitukseen. Käyttörajatilatarkasteluissa keskitytään pääosin teräsponttiseinän kokonaissiirtymän ar-vioimiseen. Teräsponttiseinä mitoitetaan yleensä taivutukselle ja leikkaukselle. Vaakasuuntaan näh-den kulmaan asennetuilla esijännitetyillä ankkureilla tuetuissa teräsponttiseinissä tulee huomioida myös ankkuroinnista johtuvien aksiaalisten voimien vaikutukset poikkileik-kauksen kestävyyteen sekä rakenteen stabiiliuteen. Tuennan vaakapalkit mitoitetaan pääosin jatkuvina palkkeina taivutukselle ja leikkaukselle. Ulkopuolisten tuentojen osalta tarkastellaan ankkurin vetokestävyys. Ankkurin kiinnitysrakenteen mitoitustarkastelu suositellaan tehtävän FEM-laskentaohjelmistolla kiinnitysrakenteen tavanomaisesta poikkeavasta muodosta johtuen. Sisäpuolisten tuentojen puristussauvat mitoitetaan pu-ristettuina ja taivutettuina sauvarakenteina. Teräsponttiseinän alapään tuennan juuripult-tien tulee kestää niihin kohdistuvat taivutus- ja leikkausrasitukset. Juuripalkin ja siihen liittyvien kalliopulttien suunnittelu tehdään teräsbetonirakenteita koskevien standardien ja ohjeiden mukaan