Kuninkaallisten paalujen tyypit yhdistelmäseinissä

Johdanto: Mitä ovat kuningaspaalut?

Laajoissa meri- ja maarakennushankkeissa pelkät teräspontit eivät useinkaan ole riittävän jäykkiä, jotta ne kestäisivät raskaat sivuttaiskuormat, syvät kaivutyöt tai pitkät tukimuurit. Tämän ongelman ratkaisemiseksi käytetään kuningaspaaluja ensisijaisina kantavina elementteinä kombiseinäjärjestelmissä.

Kuninkaallinen paalu on pystysuora rakenneosa – usein H-paalu, putkipaalu tai laatikkopaalu – joka toimii tukimuurin ensisijaisena tukielementtinä. Kuninkaallisten paalujen väliin asennetaan kevyempiä levypaaluja, jolloin luodaan järjestelmä, jossa lujuus, tehokkuus ja kustannukset ovat tasapainossa. Kuninkaallisten paalujen väli on tyypillisesti noin 2,0-3,5 m (hankkeesta riippuen), ja sidontatangot ja -sauvat siirtävät kuormat ankkurilinjaan tai kevennystasoon.

Kuninkaalliset paalut ovat elintärkeitä rakennusteollisuudessa vedenpaineelle, maaperän kuormituksille ja dynaamisille voimille alttiiden seinien selkärangan muodostamisessa aina vilkkaasti liikennöityjen satamien laiturimuurista merituulirakenteiden perustuksiin.

Kuningaspaalujen tärkeimmät ominaisuudet

• Ensisijainen kantavuus: Kantavat suurimman osan pysty- ja sivuttaiskuormista; täyttölevyt ensisijaisesti pidättävät maata/vesiä.
• Rakenteellinen jäykkyys: Suunniteltu kestämään taivutusmomentteja, joissa pelkät teräspontit eivät pystyisi toimimaan.
• Muodon monipuolisuus: Voidaan valmistaa H-palkkeina, putkiputkina tai hitsattuina laatikkopaaluina projektin vaatimusten mukaan.
• Integrointi teräsponttien kanssa: Lukitukset (lukituspisteet) tai hitsatut liittimet, jotka voidaan integroida täyttöpaaluihin.
• Sopeutumiskyky: Teräslaadut (S355-S460) ja meriolosuhteisiin soveltuvat pinnoitukset.

King-paalujen tyypit

Nykyaikaisessa rakentamisessa käytetään kolmea pääluokkaa kuningaspaaluja:

1. H-paalut kuningaspaalut

Kuvaus: Tavalliset kuumavalssatut tai hitsatut H-palkit, jotka toimivat kuningaspaaluna ja joissa on ylälaippaan hitsatut liittimet.

Käyttö: Yleinen käyttö: Yleinen matalissa tai keskisyvissä tukimuurissa, kofferdameissa ja perustuksissa.

Edut:

• Helppo asentaa täryvasaralla.
• Hitsatut H-palkit mahdollistavat mukautetun laipan leveyden/syvyyden poikkileikkausmoduulin ja vanteen geometrian mukauttamiseksi.
• Soveltuu hyvin integroitavaksi U- tai Z-tyyppisten tavallisten paalujen kanssa.
• Taloudellinen vaihtoehto keskisuurille kantaville seinille.

Käytännön huomautus: Jos yhdistelmämuurissa halutaan leveämpi kuningaspaaluväli, hitsatun H-paalun ylälaipan leveyden kasvattaminen ja levyjen paksuuden säätäminen voi tuottaa vaaditun poikkileikkausmoduulin tehokkaammalla painon jakautumisella. Tämä tarkoittaa, että kuninkaallisten paalujen määrä on kokonaisuudessaan pienempi, mikä alentaa asennuskustannuksia ja nopeuttaa rakentamista – edellyttäen, että jokaisen kuninkaallisen paalun poikkileikkausmoduuli (jäykkyys) on suunniteltu niin suureksi, että se pystyy kantamaan lisääntyneet taivutuskuormat turvallisesti.

2. Putkipaalut Kuningaspaalut (putkipaalut)

Kuvaus: Halkaisijaltaan suuret putkipaalut (esim. LSAW- tai SSAW-putket), joita käytetään kuningaspaaluina ja joissa on putkeen hitsatut kytkimet, jotka yhdistetään täytekerrospaaluun.

Käyttö: Tällaisia ovat esimerkiksi syvänmeren satamat, konttiterminaalit ja irtotavaran käsittelylaitokset: Yleisesti käytetään raskaissa laituriseinissä ja yhdistelmämuurirakenteissa, joissa vaaditaan erittäin suurta taivutusjäykkyyttä ja aksiaalista kapasiteettia.

Edut:

• Suuren jäykkyyden ja aksiaalisen kapasiteetin ansiosta ne soveltuvat erinomaisesti syvään upotukseen ja raskaisiin lisäkuormitus- ja kuormausolosuhteisiin.
• Joustavuus halkaisijan ja seinämän paksuuden suhteen, jolloin mitat voidaan mukauttaa hankekohtaisiin geoteknisiin ja rakenteellisiin vaatimuksiin.
• Kytkimet voidaan hitsata mihin tahansa kohtaan putken 360°:n kehää, mikä mahdollistaa joustavuuden seinämien linjauksissa, kulmissa ja siirtymissä.
• Kestää syklisiä kuormitusolosuhteita – kuten meriympäristöissä tyypillisiä toistuvia aalto-, vuorovesi- ja laiturivoimia.
• H-paalujärjestelmiin verrattuna tarvitaan vähemmän paaluja, koska halkaisijaltaan suuret putket kattavat suuremman seinämän leveyden ja tarjoavat suuremman yksittäisen jäykkyyden.

3. Laatikkopaalut (Box Teräspontit)

Kuvaus: Laatikkolevypaalut, jotka on valmistettu hitsaamalla kaksi levypaalua (tyypillisesti U- tai Z-paalut) suljetuksi laatikoksi; joskus betonitäytteiset. Tämä antaa paalulle paljon suuremman jäykkyyden ja lujuuden verrattuna yksittäiseen arkkipaaluun, mutta säilyttää samalla täyden yhteensopivuuden tavanomaisten arkkipaaluseinien kanssa.

Käyttö: Esimerkiksi raskaiden rakenteiden alle, kiinnityspisteisiin tai siirtymäkohtiin, joissa on kestettävä suurempia kuormia tai keskitettyjä voimia.

Edut:

• Suurempi jäykkyys kuin yksittäisellä arkkipaalulla; yhteensopivuus arkkipaaluseinien kanssa on erinomainen.
• Voidaan käyttää itsenäisinä kantavina paaluina, jotka soveltuvat laitureihin, delfiineihin ja syviin perustuksiin.
• Voidaan sijoittaa minne tahansa arkkipaaluseinän sisään (sama leveys) ottamaan vastaan keskittyneitä pysty- tai vaakakuormia.
• Voidaan täyttää (esim. betonilla) suorituskyvyn parantamiseksi entisestään.
• Asennetaan tyypillisesti avoimin päin, mikä vähentää maan siirtymiä ja kohoamista.

Suunnittelutekijät, jotka vaikuttavat kuningaspaalujen suunnitteluun ja käyttöön

• Poikkileikkausmoduuli ja väli: Valitsemalla kuningaspaalut, joiden poikkileikkausmoduuli on suurempi, voidaan saavuttaa leveämpi paaluväli (usein ~2,0-3,5 m), mikä vähentää primäärielementtien määrää ja niihin liittyvää asennustyötä.
• Täydennysrakentamisen optimointi: Kun kuningaspaalut kantavat tärkeimmät taivutuskuormat, voidaan käyttää kevyempiä täytepaaluja, mikä vähentää teräksen kokonaistonnimäärää.
• Yhteyden tehokkuus: Riittävä laippaleveys (erityisesti H-palkkien kohdalla) yksinkertaistaa liitosten ja sidontatankojen yksityiskohtien suunnittelua, mikä parantaa valmistusta ja kokoonpanoa paikan päällä.
• Ajostrategia: Paalun geometria (H vs. putkimainen) vaikuttaa tunkeutumiskäyttäytymiseen. Varvaskenkiä käytetään usein murskeessa tai sekoittuneessa maaperässä, ja tärinä-, isku- tai sisäänpuristusmenetelmien valinta riippuu maaperäolosuhteista, melurajoituksista ja laskeutumisriskeistä.
• Kestävyys ja elinkaari: Pitkäaikainen suorituskyky riippuu suojatoimenpiteistä. Pinnoitteiden olisi oltava ISO 12944 -standardin mukaisia (esim. C5-M roiskevesi- ja vuorovesialueille), ja niihin olisi sisällyttävä korroosiokorvaukset sekä erityiset yksityiskohdat muta- ja roiskevyöhykealueilla pitkäaikaisen paksuushäviön hallitsemiseksi.

Kuninkaalliset paalut yhdistetyissä seinäjärjestelmissä

Yhdistelmäseinä on tukiseinä, joka muodostuu vuorotellen kuningaspaaluista ja välipohjapaaluista. Kuninkaalliset paalut toimivat ensisijaisina kantavina elementteinä, kun taas teräspontit toimivat pääasiassa maaperän pidättäjinä. Tällä kokoonpanolla saavutetaan suuri jäykkyys ja lujuus, jota tarvitaan nykyaikaisissa laiturimuurissa, syvissä kaivannoissa ja muissa rantarakenteissa.

Tärkeimmät osat:

• Kuningaspaalut: Asennetaan säännöllisin väliajoin (yleensä 2,0-3,5 metrin välein suunnitteluvaatimuksista riippuen), ja ne kestävät suurimman osan maan ja veden paineesta aiheutuvista taivutusmomenteista ja aksiaalivoimista.
• Täyttöteräspontit: Kevyemmät teräspontit lyödään kuningaspaalujen väliin. Niiden tehtävänä on sulkea seinä, pidättää maa-ainesta ja siirtää kuorma kuningaspaaluihin hitsattujen tai lukittujen liittimien avulla.
• Vetotangot ja renkaat: Seinän kuormat jaetaan maaperään tai takana olevaan ankkurirakenteeseen sidontatankojen avulla, ja pilarit (vaakapalkit) jakavat voimat tasaisesti.

Kuninkaallisten paalujen käyttökohteet

Kuningaspaalut ovat välttämättömiä kaikkialla, missä tukimuurien on yhdistettävä suuri jäykkyys, syvä upotus ja pitkä käyttöikä. Niiden kyky kantaa merkittäviä taivutusmomentteja ja aksiaalikuormia tekee niistä nykyaikaisten meri- ja maarakennushankkeiden kulmakiven.

Satamat ja terminaalit

• Laituriseinät, konttiterminaalit, telakat ja irtolastiterminaalit.
• Kuningaspaalut tarjoavat jäykkyyttä, joka kestää laiturivoimat, raskaat nosturikuormat ja syvänmeren paineet.

Sulut ja pado

• Käytetään lähestymismuureissa, tukimuureissa ja tukirakenteissa vesiväylien ympärillä.
• Tarjoaa vakautta silloin, kun porttien tai laivan iskujen aiheuttamia keskittyneitä kuormia on kestettävä.

Tulvasuojaus ja rannikkopuolustukset

• Merivallit, padot ja padot.
• King-paalut takaavat pitkäaikaisen kestävyyden aallokkoa, vuorovesivaihteluita ja myrskytulvia vastaan.

Työnaikaiset tukiseinät ja väliaikaiset rakenteet

• Tukevat syviä kaivutöitä meri- tai jokiympäristössä.
• Monissa tapauksissa uudelleenkäytettävissä, mikä tarjoaa kustannustehokkaan ratkaisun väliaikaisiin rakenteisiin.

Teolliset ja infrastruktuuriperustukset

• Tuki jalostamoille, rannikkolaitoksille ja raskaille koneille.
• Tarjotaan aksiaali- ja sivuttaiskapasiteetti, kun pystysuuntaiset kuormat ja tärinät ovat suuria.

Kuninkaallisten paalujen valmistus ja standardit

Kuningaspaaluja valmistetaan eri muodoissa – kuumavalssattuja H-palkkeja, hitsatut H-paalut, putkipaalut ja laatikkolevypaaluja. Tyypistä riippumatta tuotannossa ja laadunvalvonnassa on noudatettava tunnustettuja kansainvälisiä standardeja turvallisuuden, suorituskyvyn ja vaatimustenmukaisuuden varmistamiseksi.

Asiaankuuluvat tuotestandardit:

• EN 10248 – Kuumavalssatut levypaalut/H-palkit
• EN 10249 – Kylmämuovatut levypaalut
• EN 10219 – Hitsausrakenteelliset ontot profiilit (käytetään putkipaaluissa)
• EN 10025 – rakenneteräslajit (esim. S355, S460)

Toteutus- ja hitsausstandardit:

• EN 1090-2 – Teräsrakenteiden toteutus (EXC3/EXC4)
• EN ISO 3834-2 – Hitsauksen laatuvaatimukset.
• ISO 15614-1 / EN ISO 9606-1 – Hitsausmenetelmät ja hitsaajan pätevyysvaatimukset.

Laadunvarmistus:

• Tehdastestitodistukset (EN 10204 3.1 / 3.2).
• Rikkomaton testaus (UT, MT, RT) hitsauksiin ja liitoksille.
• Paalujen geometrian ja liittimien kohdistuksen mittatarkastukset.

Pinnan suojaus:

• ISO 12944 -standardin mukaiset suojapinnoitteet (C5-M roiskevesi- ja vuorovesivyöhykkeille).
• Kuumasinkitys standardin EN ISO 1461 mukaisesti (jos määritelty).
• Korroosiokorvaukset ja yksityiskohdat lokasuojan ja roiskevyöhykkeiden kohdalla

Johtopäätökset: Miksi kuningaspaalut ovat tärkeitä

Kuninkaalliset paalut ovat yhdistelmäseinien selkäranka, sillä ne tarjoavat jäykkyyttä ja kantavuutta, jota pelkillä paaluilla ei voida saavuttaa. Olipa kyseessä H-paalut, putkipaalut tai laatikkokielipaalut, ne mahdollistavat laiturimuurien, sulkujen, tulvasuojien ja syvien tukirakenteiden turvallisen ja taloudellisen rakentamisen.

Kuninkaallisten paalujen avulla varmistetaan, että infrastruktuuri on turvallinen, kestävä ja pitkäikäinen. Niiden mukautuvuus, yhteensopivuus täyttöpaalujen kanssa ja maailmanlaajuisten standardien noudattaminen tekevät niistä olennaisen ratkaisun nykypäivän monimutkaisessa suunnitteluympäristössä.

 

Aema Teräs tuotteet

• Hitsatut H-paalut
• Teräsputkipaalut
• Teräksiset vetotankojärjestelmät
• Kuumavalssatut U-tyyppiset levypaalut
• Kuumavalssatut Z-tyyppiset levypaalut

Ota meihin yhteyttä jo tänään saadaksesi räätälöidyn tarjouksen tulevaa projektiasi varten.