Rakennuksen ulkoisten vaakakuormien siirto maaperään

Opinnäytetyössä tarkastellaan rakennukseen vaikuttavien ulkoisten vaakakuormien siirtoa maaperään. Teoriaosuudessa käydään laajasti läpi suunnitteluun liittyviä asioita rakennesuunnittelun ja geosuunnittelun kannalta, jotta saadaan kokonaisvaltainen käsitys tarkasteltavasta aihepiiristä. Työssä käsitellään vaakakuormia ja niiden muodostumista sekä kuormitusten huomioimista maaperässä ja kuormituksen siirtymistä rakenteesta maaperään. Myös erilaisia perustamistapoja, kuten maanvaraisperustamista sekä paaluperustamista, käsitellään ja käydään läpi niille tyypillisiä mitoituksia vaakakuormituksessa. Työn laskentaosuudessa määritetään rakennukseen vaikuttavat kuormat ja tarkistetaan, että mitoittavat kuormat eivät ylitä rakenteen eikä maan kestävyyksiä. Tarkasteltavana olevan teräshallin yksi kehä sijoitetaan erilaisiin maaperiin erilaisin perustamistavoin, jolloin saatujen tulosten perusteella voidaan todeta rakenteen ja maaperän kestävyyden riittävyys. Maanvaraisperustuksista tarkastetaan, että perustusten kantokestävyys ja liukumiskestävyys ovat riittävät, jotta rakennus pysyy pystyssä eikä siirry. Paaluperustuksien tarkasteluissa huomioidaan maan ja paalun välinen yhteistoiminta paalua tukevien jousien avulla. Lisäksi paaluperustuksien tarkastelussa osoitetaan paaluperustuksien riittävä vakavuus. Tarkasteluihin kuuluvat esimerkiksi pystysuorien paalujen vaakakuormituskestävyys sekä vinopaalujen tarpeen määrittäminen. Laskennasta voidaan huomata, että maaperän tyyppi ja perustamistapa vaikuttavat suuresti mitoitukseen ja sen laajuuteen. Lisäksi paaluperustusten tarkasteluun käytettävän FEM-mallinnuksen avulla voidaan huomata käytännössä, miten koko rakennukseen vaikuttava vaakakuorma siirtyy maaperään. Eri mitoitustilanteiden perusteella voidaan todeta, että vaakakuormituksessa rakennuksella tulee olla riittävästi pysyvää pystykuormaa tasapainottamassa, jotta rakennus pysyy pystyssä myös, kun ulkoiset pystykuormat ovat pienimmillään ja vaakakuormat suurimmillaan.The main target for this Bachelor´s thesis was to inspect how external horizontal loads are taken to the ground. The theoretical part gathers general information of structural engineering and geotechnical design to obtain an overall view of the subject. Also, different types of foundations such as pile foundation and ground-supported foundation are presented and examined. The second half of this thesis deals with loads that affect a building. The calculations were made for a frame of a steel-framed hall placed on different soils with changing load combinations. For ground-supported foundations a calculation was made to ensure that there is enough friction between the foundation and the ground, and also that the strength of the ground withstands all the loads so that the building does not move or collapse. For pile foundations the collaboration between the pile and the ground was presented with elastic supports. The strength against horizontal forces in vertical piles and the need for raking piles was examined. Also, the balance of the foundations was calculated in the second half. According to the results, it can be noted that the type of the foundation and soil have a great impact on the design and the needed calculations. FEM calculations demonstrate in practice how horizontal loads are taken into the ground. According to all the calculations it can be noticed that there must be enough vertical loads on the building so that the building stands straight also when the external horizontal loads are at their greatest