Teemu Tuominen KEHÄVÄLIN JA PILARIEN LUKUMÄÄRÄN VAIKUTUS KUSTANNUKSIIN

Transkriptio

1 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU Rakennustekniikan koulutusohjelma Talonrakennustekniikka Tutkintotyö Teemu Tuominen KEHÄVÄLIN JA PILARIEN LUKUMÄÄRÄN VAIKUTUS KUSTANNUKSIIN Työn ohjaaja Työn teettäjä Tamere 006 DI Raimo Koreasalo Insinööritoimisto Narmalan Oy

2 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU Rakennustekniikka Talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Kehävälin ja ilarien lukumäärän vaikutus kustannuksiin Tutkintotyö 4 sivua liitesivua, CD-ROM Työn ohjaaja DI Raimo Koreasalo Työn teettäjä Insinööritoimisto Narmalan Oy Toukokuu 006 Hakusanat Liimauu, kehäväli, ilari, riustuskuorma, kustannuslaskenta TIIVISTELMÄ Tämä insinöörityö on tehty Insinööritoimisto Narmalan Oy:n toimeksiannosta Rauman konttorissa. Työn tarkoituksena oli tutkia, miten liimauurakenteisen liikerakennuksen kustannukset muuttuvat kehäväliä kasvatettaessa ja ilarien määrää lisättäessä. Samalla haluttiin selvittää, miten katon riustuskuorman suuruus vaikuttaa rakenteiden oikkileikkauksiin ja sitä kautta kustannuksiin. Mitoitettavaksi kohteeksi valittiin Raumalle rakennettava liimauurunkoinen liikerakennus. Mitoituksessa käytettiin Suomen rakentamismääräyskokoelmaan ja valmistajien suunnitteluohjeisiin erustuvia laskelmia. Kustannuslaskennan tuloksista ystyttiin huomaamaan, että kehävälin kasvaessa ja ilarien määrän lisääntyessä kustannukset ienenivät. Riustuskuorman suuruudella oli hyvin ieni merkitys rakenteiden oikkileikkauksiin, mutta kuitenkin niin suuri, että samat oikkileikkaukset eivät käyneet molemiin. Tässä työssä saadut tulokset antavat suuntaa myös muiden liimauuhallien kustannusten suunnitteluun, mutta mitään yleisätevää ohjetta ei kuitenkaan voida antaa.

3 TAMPERE POLYTECHNIC Deartment of Construction Technology Building construction Teemu Tuominen Column sacing and amount of columns affects building costs Engineering Thesis 4 ages aendices, CD-ROM Thesis Suervisor Raimo Koreasalo M. Sc. Commissioning Comany Insinööritoimisto Narmalan Oy May 006 Keywords Glued laminated timber, column sacing, column, hanging loads, cost accounting ABSTRACT This engineering thesis is made assignment for Narmalan Oy, in their Rauma`s branch office. The subject of this thesis is investigating glued laminated timber structure in commercial buildings costs, when column sacing changes and few more columns are added. At the same time wanted to find out how ceilings hanging loads affects structures cross sections, and that way also in building costs. Dimensioned target is going to build in Rauma, at industrial area. Instructions for dimensioning where used Suomen rakentamismääräyskokelma and manufactures own design standards. Cost accounting results were able to notice that, when column sacing and columns amount growth costs diminish. Hanging loads effect in cross sections where quite small, but how ever we can not use the same cross sections in both alternatives. Results of this thesis, gives direction for other glued laminated timber buildings cost designing, but nothing universal instructions can not be given.

4 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 4 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen SISÄLLYSLUETTELO SISÄLLYSLUETTELO...4 LYHENTEIDEN JA MERKKIEN SELITYKSET JOHDANTO...9 PERUSTUKSET PILARIANTURAT PERUSPILARIT TERÄSOHUTLEVY SANDWICH-ULKOSEINÄ PILARIT PÄÄPILARIT TUULIPILARIT PALKIT SOKKELIPALKIT PÄÄTYPALKIT HARJA- JA KIILAPALKIT JÄYKISTEET TERÄSPOIMULEVY LIITOKSET KUSTANNUKSET YHTEENVETO...39 LÄHTEET...41 LIITTEET...4

5 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 5 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen LYHENTEIDEN JA MERKKIEN SELITYKSET Ei sisällä kaikkia merkintöjä, suurin osa merkinnöistä on mainittu tekstin yhteydessä. VE1 vaihtoehto 1 VE vaihtoehto VE3 vaihtoehto 3 VE4 vaihtoehto 4 VE5 vaihtoehto 5 VE6 vaihtoehto 6 VE7 vaihtoehto 7 B leveys H korkeus KRT käyttörajatila MRT murtorajatila tth/yks. työntekijätuntia/yksikkö TL3 lisäaikakerroin Pilarianturoiden laskennassa käytetyt merkinnät: G 1 G G 3 G 4 seinän ja sokkelin aino anturan ja erusilarin aino anturan äällä olevan täytesoran aino lattialaatan aino δ maa anturan kantavuus δ maa,sall maaohjan sallittu kantavuus δ maa,murto maaohjan kantavuus jossa taahtuu murtuma a B 1 B H 1 H kaatumisisteen etäisyys reunasta ilarin syvyys ilarianturan korkeus etäisyys ilarianturan äältä alaohjan yläintaan

6 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 6 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen H 3 z 1 z z 3 z 4 alaohjan korkeus seinän ja sokkelialkin ainoisteen etäisyys kaatumisisteestä anturan ja erusilarin ainoisteen etäisyys kaatumisisteestä anturan äällä olevan täytesoran ainoisteen etäisyys kaatumisisteestä lattialaatan ainoisteen etäisyys kaatumisisteestä Pilarien laskennassa käytetyt merkinnät: Pääilarit + Tuuliilarit L ilariväli B kehäväli g, vesikaton ominaiskuorma k katto g, harja- / kiilaalkin ominaiskuorma k alkki g, ääilarin ominaiskuorma k ilari q, lumen ominaiskuorma k lumi C h l tuulen ainekerroin ilarin yläään ylitse menevä korkeus ilarin korkeus Tuuliilarit g alkki äätyalkin ominaiskuorma g ilari tuuliilarin ominaiskuorma H B L tuuliilarin korkeus tuuliilarin etäisyys kantavasta kattoalkista / (kuormitusleveys) tuuliilarien väli (kuormitusleveys)

7 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 7 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Palkkien laskennassa käytetyt merkinnät: B H B H alkin leveys alkin korkeus alkin leveys alotilanteessa alkin korkeus alotilanteessa Harja- ja kiilaalkkien laskennassa käytetyt merkinnät: P, yhteensä rakenteiden ominaiskuorma g k g, vesikaton ominaiskuorma k katto k k kehäväli g, jäykisteiden ominaiskuorma k jäykisteet P, lumen aino q k q, lumen ominaiskuorma k lumi b h n L jäykisteen oikkileikkauksen leveys jäykisteen oikkileikkauksen korkeus jäykisteiden määrä rakennuksen leveys Kantavan teräsoimulevyn laskennassa käytetyt merkinnät: KRT MRT P k P d g k q k L käyttörajatila murtorajatila yhteensä vesikaton kuorma käyttörajatilassa yhteensä vesikaton kuorma murtorajatilassa vesikattorakenteen ominaiskuorma (ilman oimulevyä) lumen ominaiskuorma kantavan teräsoimulevyn tukiväli

8 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 8 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Jäykistävien rakenteiden laskennassa käytetyt merkinnät: q w tuulesta aiheutuva kuormitus käyttörajatilassa q wd tuulesta aiheutuva kuormitus murtorajatilassa q, tuulen noeusaine k tuuli C H l L N d n b h I A i L c λ ks δ c δ b δ t f c fb ft tuulen ainekerroin rakennuksen äädyn korkeus jäykisteiden etäisyys toisista rakennuksen leveys, uristus mitoituksessa nurjahdus sauvan ituus ilarin normaalivoima, uristus mitoituksessa jäykisteen uristusrasitus ja vetorasituksessa jäykisteen vetorasitus ilarien määrä ituussuunnassa oikkileikkauksen leveys oikkileikkauksen korkeus jäyhyysmomentti inta-ala jäyhyyssäde nurjahdusituus hoikkuus luku nurjahduksen huomioon ottava kerroin uristusjännitys taivutusjännitys vetojännitys uristuslujuus taivutuslujuus vetolujuus

9 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 9 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen 1 JOHDANTO Työssä selvitetään, kuinka aljon kustannukset muuttuvat, kun kehäväliä kasvatetaan 6 metristä 7, metriin ja ilarien määrää kehällä lisätään molemmissa taauksissa :stä 3:een (kuvat 1-3). Tällöin saadaan kuusi tarkasteltavaa vaihtoehtoa. Haluttiin myös selvittää, miten riustuskuorman muutos 50 kg:sta 0 kg:aan vaikuttaa rakenteen oikkileikkauksiin ja sitä kautta myös kustannuksiin. Tähän tarkasteluun valitaan yksi edellisistä vaihtoehdoista, joka tällöin mitoitetaan 50 kg:n sekä 0 kg:n riustuskuormalla. Kaikkien vaihtoehto erojen huomaaminen onnistuu arhaiten katsomalla iirustuksia (liite 1). Tarkoituksena ei ole mitoittaa kaikkia rakenneosia tarkasti vaan ainoastaan työntarkoitukseen soveltuvin osin. Rakenteiden mitoitukset tehdään Suomen rakentamismääräyskokoelmien mukaan. Suurin osa laskennasta tehdään käsin laskien, mutta auna on käytetty myös itse tehtyjä tietokoneen laskentataulukoita ja valmistajien tekemiä laskentaohjelmia. Kustannuslaskenta tehdään rakennustöiden menekkien ja rakennusosien kustannusten ohjalta tietokoneen laskentataulukkoon. Kustannusten vertailussa ei ole tarkoituksenmukaista käydä jokaista työvaihetta läi, vaan ainoastaan niiltä osin joissa rakenteet ovat toisistaan oikkeavia. Tämäntyyisen vertailun tekeminen selventää jatkossakin suunniteltavien hallien kustannuksien riiuvuutta jännevälien suhteen ja kuinka suuri vaikutus on riustuskuormilla, jotka voivat tuntua joskus ieniltä. Rakennuttajalle on myös helomi osoittaa, miten aljon kustannukset vaihtelevat esimerkiksi lisättäessä kaksi ilaria kehälle lisää. Tässä taauksessa rakennuttaja saa valita, kumi on kannattavami vaihtoehto, laittaa yksi ilari kehän keskelle ja itää näin tilaa helommin muunneltavana vai hyväksyä viisi ilaria kehällä, jotka hieman enemmän rajoittavat tilan käyttöä. Kuva 1 Leikkaus kehältä, vaihtoehdot 1 ja 4 (liite 1)

10 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 10 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Kuva Leikkaus kehältä vaihtoehdot, 5 ja 7 (liite 1) Kuva 3 Leikkaus kehältä vaihtoehdot 3 ja 6 (liite 1) Lähtötiedot Mitoitettava kohde on Raumalle rakennettava suurehko liikerakennus, jonka rakennusaikka on teollisuusalueella. Maaohjatutkimukset on tehty ja niistä on selvinnyt, että alueella on savea ja moreenia, ja kalliointa laskee jyrkästi rakennuksen toiseen äähän mentäessä. Rakennuksen yhdellä kulmalla kallio on aivan innassa ja syvimmässä kohtaa se on 7 metrin syvyydessä. Tämän takia muutamat erustukset voitaisiin viedä aaluilla kallioon asti ja osassa olisi järkevämää käyttää maanvaraista ilarianturaa. Jotta tässä työssä saatuja tuloksia voidaan verrata muihin kohteisiin, täytyy olettaa, että kaikki anturat ovat samanlaisia keskenään. Arkkitehti on jo valmiiksi valinnut yläohjaan ja alaohjaan tietynlaiset materiaalit, joita käytetään kaikissa vaihtoehdoissa. Rakennuksen runkomateriaaliksi on valittu liimauu ja rungoksi ilari-alkki rakenne. Pilarien määrä kehällä saa vaihdella 3:sta 5:een ja kattoalkkien mitoille ei ole annettu arvoja. Kerroskorkeus tulee olla 4,5 metriä ja rakennuksen ulkomitat 50 m x 80 m.

11 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 11 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Lähtötiedot lukuina Sijainti: Rauma (Teollisuusalue) Ulkomitat: 50 m x 80 m Vaaa korkeus: 4,5 m Käyttötarkoitus: Myymälä Palonkestoluokka: 30 min Rakennustyyi: Pilari-alkki rakenne Kantavarunko: Teräsbetoni-ilarianturat + Liimauuilarit + Liimauuharja-/-kiilaalkit Ulkoseinä: Teräsohutlevy sandwich Yläohja: Kantava teräsoimulevy Alaohja: Mosaiikkibetonilaatta + maanvarainen teräsbetonilaatta PERUSTUKSET.1 Pilarianturat Pilarianturoiden mitoituksessa ei aleta tarkastella raudoituksia eikä muitakaan tarkemia kestävyyksiä, koska kyseessä on kuitenkin vasta alustava mitoitus. Halutaan tietää ainoastaan ilarianturan koko. Asioita, joita ilarianturan mitoituksessa on otettava huomioon, ovat maaohjan kantavuus keskeiselle kuormitukselle ja varmuus kaatumista vastaan. Rakennuksen reunoilla olevien ilarianturoiden laskennassa huomioidaan myös teräsbetonilattian, sokkelialkin ja teräslevyseinän vaikutukset. Pilarianturaa mitoitettaessa varmuus kaatumista vastaan yritetään itää välillä 1,5-, mutta joissakin taauksissa se ei ole mahdollista keskeisen kuormituksen ollessa mitoittavami asia. /1; 6/

12 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 1 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Mitoitus Tarkistus keskeiselle kuormitukselle ( M 0): Σ N N + G + G + G + G max max N δ maa / < δ B L max L maa, sall Tarkistus kaatumista vastaan: Σ N N + G + G + G + G δ min min, 3 δ maa murto maa, sall ΣN a B max δ maa, murto Johdetaan edellistä kaavaa a δ 1 ΣN min B maa, murto Kaatava momentti M kaat M + H ( H 1 + H ) 3 4 Pystyssä itävä momentti M stab N min z + G z Varmuus kaatumista vastaan M γ M satb kaat > 1, G z + G 3 z 3 + G 4 z 4

13 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 13 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Kuva 4 Reunassa olevan ilariantura mitoitustietoja Kuva 5 Keskellä olevan ilarianturan mitoitustietoja Excel-työkirjaan syötettävät tiedot, joista ohjelma laskee edellä olevien kaavojen mukaisesti. H 1 Pilarianturan korkeus L 1 Pilarianturan leveys B 1 Pilarianturan syvyys L Perusilarin leveys Peltiseinä H Peltiseinän korkeus M Momentti H Vaakavoima N max Suurin ystyvoima N min Pienin ystyvoima k-k kehäväli

14 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 14 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Muut tarvittavat tiedot ovat kaikissa vaihtoehdoissa samat, joten ne on syötetty laskentaohjelmaan jo valmiiksi. Kaikkien vaihtoehtojen ilarianturoiden lujuuslaskennat löytyvät liitteestä. Tulokset Kehän keskellä olevia ilarianturoita mitoitettaessa tärkeimmäksi kriteeriksi mitoituksessa tuli ilarianturan koon valitseminen niin, että maaohjan sallittua kantavuutta ei ylitetty. Reunoilla oleville ilarianturoille tuli suuria momentteja, jolloin ilarianturan kaatuminenkin tuli joskus mitoittavaksi arvoksi, vaikka se oli harvinaista. Keskellä momentit jäivät niin ieniksi, että varmuus kaatumista vastaan oli moninkertainen reunoihin verrattaessa (liite ). Taulukko 1 Pääilareiden anturoiden oikkileikkaukset (liite ) Reunassa olevat anturat Välissä olevat anturat Keskellä olevat anturat (mm) L x B x H (mm) L x B x H (mm) L x B x H VE1 1500x1400x x000x600 VE 1500x100x x1600x450 VE3 1500x1000x x1400x x1400x400 VE4 1600x1500x x100x600 VE5 1600x1400x x1800x500 VE6 1500x1400x x1500x x1500x400 VE7 1600x1400x x1700x500 Taulukko Pääilareiden erusilarien oikkileikkaukset (liite ) Reunassa olevat erusilarit (mm) L x B x H Välissä olevat erusilarit (mm) L x B x H Keskellä olevat erusilarit (mm) L x B x H VE1 400x400x x400x350 VE 400x400x x400x350 VE3 400x400x x400x x400x350 VE4 450x400x x400x350 VE5 400x400x x400x350 VE6 400x400x x400x350 VE7 400x400x x400x350

15 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 15 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Taulukko 3 Tuuliilarien anturoiden ja erusilarien oikkileikkaukset (liite ) Anturoiden koko (mm) L x B x H Perusilarit (mm) L x B x H VE1 1000x1000x x300x350 VE 1000x1000x x300x350 VE3 1000x1000x x300x350 VE4 1000x1000x x300x350 VE5 100x100x x300x350 VE6 1000x1000x x300x350 VE7 100x100x x300x350. Perusilarit Perusilarit mitoitetaan korkeuden uolesta niin, että erusultit, joita käytetään uuilarin ja erustuksien liitoksissa mahtuvat erusilarin sisään. Perusultit valitaan mahdollisimman lyhyiksi, koska silloin työ- ja materiaalikustannukset jäävät ienemmiksi. Jos erusultit asennettaisiin osittain anturaan, voitaisiin äästä vieläkin lyhyemiin erusilareihin. Puuilarin alaään tulee olla Wood Focuksen ohjeiden mukaan 100 mm lattiainnasta ylemänä, joka taas asettaa erusilarin yläinnan koron. /5/ Perusilarien leveyksien valinnassa käytetään mahdollisimman ieniä mittoja, joten erusulttien minimi reuna- ja keskiöetäisyydet antavat käytettävät mitat. Kuitenkin joissakin taauksissa liitettävän uuilarin koko asettaa joitakin vaatimuksia, jolloin erusulttien minimietäisyyksistä voidaan luoua. Raudoituksella kuitenkin loujen louksi viedään voimat anturalle. Perusilarien mitat lasketaan ilarianturoita mitoitettaessa. /4/ 3 TERÄSOHUTLEVY SANDWICH-ULKOSEINÄ Ulkoseinän on arkkitehti valinnut tehtävän 00 mm aksuisista teräsohutlevy sandwich-elementeistä. Tarkistetaan valmistajalta, että tukileveys ja tukiväli ovat riittäviä. Muistetaan varmistaa myös, ettei rakenteen korkeus ylitä sallittua maksimikorkeutta, josta voisi johtua alimman elementin lommahtaminen. Tarkistuksen

16 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 16 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen jälkeen huomataan, että 00 mm aksu teräsohutlevy sandwich-elementti kestää kaikissa taauksissa. /6; 8/ 4 PILARIT Pilarit mitoitetaan rakentamismääräys kokoelman B10:nen mukaan. Pilareihin kohdistuvien voimien laskennassa käytetään kuormitustaausta täysituuli + täysilumi, joka antaa kaikista ahimman kuormituksen. Kehällä olevat uuilarit mitoitetaan mastojäykistettyinä, kun taas äädyssä olevat tuuliilarit nivellisinä. Tuuliilareiden mitoituksessa otetaan suurin kuormitusleveys katolta sekä seinästä ja ilarin korkeudeksi valitaan seinän korkein kohta. Tuuliilareiden jako ei ole koko seinän matkalla sama, mutta kuitenkin käytetään samaa oikkileikkausta kaikissa äädyn tuuliilareissa. /1; 6; 7; 10/ 4.1 Pääilarit Mitoitus Lasketaan kuormitustaauksen täysilumi täysituuli mukaan. Normaalivoima ysyvistä kuormista: N g, reuna L / B g k, katto + g k, alkki + g k, ilari N g, kesk. L / B g k, katto + g k, alkki + g k, ilari Normaalivoima muuttuvista kuormista (lumi): N q, reuna L / B qk, lumi N q, kesk. L / B qk, lumi Tuulikuorma (aine): q w qk, tuuli C B Tuulikuorma (imu): q` q, w k tuuli C B

17 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 17 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Tuulesta aiheutuva istekuorma ilarin äässä (aine): F h w q w Tuulesta aiheutuva istekuorma ilarin äässä (imu): F` w h q` w Elementtirakenteiden eäkeskinen sijoitus huomioidaan lisävaakavoimana N/150: F N g, reuna g, reuna F N q, reuna q, reuna F N g, kesk. g. kesk. F N q, kesk. q. kesk. /150 /150 /150 /150 Edelliset kuormat laskenta-arvoina N gd, reuna 1, N g, reuna N gd, kesk. 1, N g, kesk. N qd, reuna 1, 6 N q, reuna N q q` F qd, kesk. 1, 6 N q, kesk. 1, 6 wd q w wd F` 1,6 q` 1, 6 wd F w wd w 1,6 F` F gd, reuna 1, Fg, reuna F gd, kesk. 1, Fg, kesk. F qd, reuna 1, 6 Fq, reuna F w qd, kesk. 1, 6 Fq, kesk.

18 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 18 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Vaakasuuntaiset istekuormat ilarin ylääässä: Paineuoli d, reuna Fgd, reuna + Fqd, reuna F + F Imuuoli F ` d, reuna Fgd, reuna + Fqd, reuna + Keskellä F F + F d, kesk. gd, kesk. qd, kesk. wd F` wd Osamomentit saadaan taiumakaavojen muodostaman tasaainoehtojen mukaan. Tuulen aine: R d 3 4 q wd l M M Aq Bq q wd M l Cq R R d d l l Tuulen imu: M M 5 ` 7 Cq M Aq Bq ` M Aq ` 5 7 M Bq Vaakasuuntaiset istekuormat jakautuvat tasan kaikille ilareille: M F Fd, reuna + F`d, reuna + Fd, kesk ) l 3 (. Osamomenttien yhdistäminen: M M + M ` + M A B Aq Bq Aq M M + M ` + M Bq F F

19 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 19 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen M M + M ` + M C Cq Cq F Normaalivoima: N da N dc N gd, reuna + N qd, reuna N N + N db gd, kesk. qd, kesk. Mitoittavat voimasuureet: Reunassa M d Reunassa olevan ilarin suurin momentti N d Normaalivoima Keskellä M d Keskellä olevan ilarin suurin momentti N d Normaalivoima Taiumat Tarkistetaan taiuman suurin arvo, laskennassa käytetään ominaiskuormia. Tuulikuorman reaktio alkille (aine): 3 R 16 q w l Tuulikuorman reaktio alkille (imu): 5 R` R 7

20 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 0 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Vaakasuuntaiset istekuormat ilarin äässä Reunassa: R F F w + F ` w + Fg, reuna + Fq, reuna 3 Ulkoiset ja sisäiset reaktiot yhdistettynä ΣF R + R` R i F Keskellä: R F F w + F + F ` w g, kesk. q, kesk. 3 + F Ulkoiset ja sisäiset reaktiot yhdistettynä ΣF R + R` R i F Excel-työkirjaan syötettävät tiedot, joista ohjelma laskee edellä olevien kaavojen mukaisesti. M d Suurin momentti N d Normaalivoima Σ Fi Vaakasuuntainen istekuorma ilarin ylääässä q w Tuulikuorma ilarille. Pilarien alomitoitus Osavarmuuskerroin 1 Lumi 50 % Tuuli 30 % Käytetään osittain laskennassa aikaisemmin laskettuja arvoja. Normaalivoima ysyvistä kuormista: N g, reuna, N g, reuna N N g, kesk., g, kesk.

21 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 1 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Normaalivoima muuttuvista kuormista (lumi): N q, reuna, 50% N q, reuna N q, kesk., 50% Nq, kesk. Tuulikuorma (aine): q w, 30% q Tuulikuorma (imu): q ` w, w 30% q` w Tuulesta aiheutuva istekuorma ilarin äässä (aine): F w, 30% F w Tuulesta aiheutuva istekuorma ilarin äässä (imu): F ` w, 30% F` w Elementtirakenteiden eäkeskinen sijoitus huomioidaan lisävaakavoimana N/150: F g, reuna, Fg, reuna F q, reuna, 50% Fq, reuna F F F g, kesk., g, kesk. q, kesk., 50% Fq, kesk. Vaakasuuntaiset istekuormat ilarin ylääässä: Paineuoli F reuna, Fg, reuna, + Fq, reuna, + Fw, Imuuoli F ` reuna, Fg, reuna, + Fq, reuna, + F`w, Keskellä F kesk., Fg, kesk., + Fq, kesk.,

22 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Osamomentit saadaan taiumakaavojen muodostaman tasaainoehtojen mukaan. Tuulen aine: R 3 qw, 4 l M M Aq, Bq, q M w, l Cq, R R l l Tuulen imu: 5 ` 7 M Cq, M Aq, ` 5 ` 7 M Bq, M Aq, M Bq, Vaakasuuntaiset istekuormat jakautuvat tasan kaikille ilareille: M F, ( Freuna, + F`reuna, + Fkesk., 3 ) l Osamomenttien yhdistäminen: M A, M Aq, + M Aq, `+ M F, M B, M Bq, + M Bq, `+ M F, M C, M Cq, + M Cq, `+ M F, Normaalivoima: N da, N dc, N g, reuna, + N q, reuna, N db, N g, kesk., + N q, kesk.,

23 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 3 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Mitoittavat voimasuureet: Reunassa M, Reunassa olevan ilarin suurin momentti d N d, Normaalivoima Keskellä M, Keskellä olevan ilarin suurin momentti d N d, Normaalivoima Taiumat Tarkistetaan taiuman suurin arvo, laskennassa käytetään ominaiskuormia. Tuulikuorman reaktio alkille (aine): R 3 qw, 16 l Tuulikuorman reaktio alkille (imu): R 5 ` 7 R Vaakasuuntaiset istekuormat ilarin äässä Reunassa: R F, F w, + F ` w, + Fg, reuna, + Fq, reuna, Ulkoiset ja sisäiset reaktiot yhdistettynä ΣF i, R Keskellä: R F, F F, w, + R ` R + F 3 ` w, + Fg, kesk., + Fq, kesk., Ulkoiset ja sisäiset reaktiot yhdistettynä ΣF i, R F, + R ` R 3

24 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 4 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Excel-työkirjaan syötettävät tiedot joista, ohjelma laskee edellä olevien kaavojen mukaisesti. M d, Suurin momentti N d, Normaalivoima Σ F i, q w, Vaakasuuntainen istekuorma ilarin ylääässä Tuulikuorma ilarille B x H Pilarin mitoituksessa saatu oikkileikkaus Tulokset Taulukko 4 Pääilareiden oikkileikkaukset (liite 3) VE1 VE VE3 Pilarit AC B AD BC AE BD C Poikkileikkaus 15x405 15x x x x x x405 Taulukko 5 Pääilareiden oikkileikkaukset (liite 3) VE4 VE5 VE6 Pilarit AC B AD BC AE BD C Poikkileikkaus 15x450 15x x x x x x405 Taulukko 6 Pääilareiden oikkileikkaukset (liite 3) VE7 Pilarit AD BC Poikkileikkaus 165x x Tuuliilarit Mitoitus Wood Focuksen ilarin mitoitusohjelmaan syötettävät tiedot: ilarin korkeus ilarien väli

25 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 5 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen kuormitus ala B x L tuulenaine: q k qk, tuuli C normaalivoima: F d L ( g + q ) + g H 1, d d ilari g d ( B g, + g ) 1, k katto alkki q B, lumi 1,6 d q k Tuuliilarien alomitoitus Lasketaan samalla tavalla kuin edellä mutta seuraavin oikkeuksin: Osavarmuuskerroin 1 Lumi 50 % Tuuli 30 % Poikkileikkauksen hiiltymissyvyyden ienennys hiiltymisnoeus β 0,7mm / min aloaika t 30 min hiiltymissyvyys x β Poikkileikkaus alotilanteessa B B x t H H x Wood Focuksen ilarin mitoitusohjelmaan syötettävät tiedot: aikaisemmin saatu ilarin oikkileikkaus vähennettynä hiiltymisen osuus ilarin korkeus ilarien väli

26 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 6 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen kuormitus ala B x L tuulenaine: q k qk, tuuli C 30% normaalivoima: F k k L ( g + q ) + g k k ilari ( B g k, katto g alkki g + q B, lumi 50% k q k ) H Kaikkien vaihtoehtojen ilareiden lujuuslaskennat löytyvät liitteestä 3. Tulokset Taulukko 7 Tuuliilareiden oikkileikkaukset (liite 3) VE1 VE VE3 VE4 VE5 VE6 VE7 Poikkileikkaus 165x x x x5 190x5 190x x180 5 PALKIT 5.1 Sokkelialkit Arkkitehtisuunnitelmissa on annettu suuntaa antavat mitat ja aksuudet. Sokkelialkin sisäkuorena käytetään 100 mm betonia ja ulkokuorena 80 mm betonia, joiden väliin asennetaan 100 mm EPS -eristelevy. Sokkelialkin korkeus sovitetaan niin, että sokkelia jää maaninnan yläuolella noin metrin verran. Kiinnitykset tehdään anturoihin terästaeilla ja uuilareihin ulteilla. // 5. Päätyalkit Palkit mitoitetaan rakentamismääräys kokoelman B10 mukaan. Palkkien mitoituksessa rajoittavaksi tekijäksi muodostuu yleensä taiuma. Tätä vaikutusta vastaan alkit mitoitetaan -aukkoisena rakenteena ja etsitään vaarallisin vaikutus aikka. Muutamassa taauksessa jännevälit ienenevät keskemmälle mentäessä, jolloin

27 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 7 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen mahdollisesti ienemikin alkki riittäisi. Kuitenkin käytetään koko äädyn osalta samaa oikkileikkausta. /6; 7/ Mitoitus Päätyalkit mitoitetaan vähintään 165 mm levyisenä ja -aukkoisena alkkina, koska oimulevyn tukiintana käytetään 150 mm ja käytettäessä -aukkoista rakennetta saadaan ienennettyä taiumia. Mitoituksessa käytetään Puax-ohjelmaa. Puax-ohjelmaan syötettävät tiedot: kuormitusleveys jänneväli ysyvä kuorma muuttuva kuorma taiuma materiaalitiedot (lujuus, kosteusluokka, aikaluokka). Palomitoitus Tarkistetaan Puax-ohjelmalla, kestääkö edellisessä mitoituksessa saadut oikkileikkaukset alossa. Vaihdetaan osavarmuus kertoimet 1:ksi, muuttuvasta kuormasta (lumi) otetaan 50 % ois ja oikkileikkauksia ienennetään hiiltymisen verran. Palotilanteessa oletetaan hiiltymisen taahtuvan joka uolella alkkia. Palotilanteessa taiumalla ei ole merkitystä. Poikkileikkauksen hiiltymissyvyyden ienennys hiiltymisnoeus β 0,7mm / min aloaika t 30 min hiiltymissyvyys x β t

28 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 8 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Poikkileikkaus alotilanteessa B B x H H x Puax-ohjelmaan syötettävät tiedot: kuormitusleveys jänneväli ysyvä kuorma muuttuva kuorma oikkileikkaus. Kaikkien vaihtoehtojen alkkien lujuuslaskennat löytyvät liitteestä 4. Tulokset Taulukko 8 Päätyalkkien oikkileikkaukset (liite 4) VE1 VE VE3 VE4 VE5 VE6 VE7 Poikkileikkaus 165x x x x x x x Harja- ja kiilaalkit Harja- ja kiilaalkit mitoitetaan rakentamismääräys kokoelman B10:nen mukaan. Molemmat harja- sekä kiilaalkit mitoitetaan 1-aukkoisena alkkirakenteena, joka tukeutuu molemmista äistään uuilareihin. Mitoituksessa käytetään auna Wood Focuksen harja- ja kiilaalkinmitoitusohjelmaa, joka laskee myös samalla rakenteen toimivuuden alotilanteessa. Mitoitusohjelmaan syötetään kuormitustiedot, jonka jälkeen katsotaan, minkä kokoinen oikkileikkaus kestää kyseisen kuorman. /5; 6; 7; 10/

29 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 9 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Mitoitus Mitoitusohjelmaan syötetään seuraavat kuormitus tiedot, jonka jälkeen katsotaan, minkä kokoinen oikkileikkaus kestää kyseisen kuorman. Mitoitus ohjelmaan syötettävät tiedot: P g, k g k, katto ( k k) + g k, jäykisteet P q ( k ) q, k k, lumi k g k jäykisteet, 5kN / m 3 b h ( k k) n L Kaikkien vaihtoehtojen harja- / kiilaalkkien lujuuslaskennat löytyvät liitteestä 5. Tulokset Taulukko 9 Harja- ja kiilaalkkien oikkileikkaukset (liite 5) Harjaalkki Kiilaalkki VE1 15x VE 165x x VE3 165x x VE4 15x VE5 165x x VE6 165x x VE7 165x x Jäykisteet Rakennus toimii oikittaissuuntaan mastojäykistettynä rakenteena ja ituus suuntaan rakennus jäykistetään ristikoilla. Tuuliilarit mitoitetaan nivellisinä, mutta ne tukeutuvat alhaalla erustuksiin ja ylhäällä jäykistysristikoiden avulla viereisiin mastojäykistettyihin harja- ja kiilaalkkeihin, jolloin niistä muodostuu jäykkä kehärakenne. /6; 7/

30 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 30 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Mitoitus Tuulen vaikutuksesta aiheutuvat rasitukset q q w wd qk, tuuli q w C 1,6 wd Ttuki H A Kuva 6 Tuuliilarin rakennekuva qwd H Momentti isteen A ymäri + Ttuki H 0 Edellisestä kaavasta saadaan T tuki Tuulen voima, joka kohdistuu maksimissaan yhdelle jäykistävälle sauvalle. L Ttuuli Ttuki Palkkien kieahdustuennasta johtuvat rasitukset Kieahdustuennan metrikuorma K tuki Keskikenttä T kie. kesk. K Päätykenttä T kie. ääty K tuki tuki l L

31 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 31 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Pilarien nurjahdustuennasta johtuvat rasitukset Jokainen uristussauva tuetaan sivusuunnassa vähintään voimalle: Reuna F d, r Keski F d, k N d 80 N d 80 Katon jäykisteet Mitoitetaan taaukset kahdelle eri kehäjaolle ja niiden suurimiin uristus rasituksiin. Katon jäykisteet jaetaan kolmeen eri taaukseen äätykenttään, keskikenttään ja itkänsivun yläaarteeseen. Päätykenttä vie voimat itkille sivuille, jossa yläaarre ottaa voiman vastaan ja siirtää sen ristikkojäykistykselle, joka loulta vie voimat erustuksiin. Päätykenttään vaikuttavat: tuuli, alkkien kieahdustuenta ja keskiilarien nurjahdustuenta. Keskikenttään vaikuttavat: alkkien kieahdustuenta ja keskiilarien nurjahdustuenta. Yläaarteeseen vaikuttavat: tuuli, alkkien kieahdustuenta, keski- ja reunailarien nurjahdustuenta. Kehävälit ovat 6 m ja 7, m ja jäykistyksessä käytetään L40-lujuusluokan liimauuta ja yöreää terästankoa.

32 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 3 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Kuva 7 Kuormitusten jakautuminen eri aarteille Kuormitukset Päätykenttä: F d, keski Fd, k n F d, ääty, yht. Tkie. ääty + Ttuuli + Fd, keski Keskikenttä: F d, keski Fd, k n F d, kesk., yht. Tkie. kesk + Fd, keski Yläaarre: F d, keski Fd, k n F d, reuna F d, r n d, keski F d, yäaarre, yht. Tkie. ääty + Ttuuli + + Fd, reuna F

33 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 33 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Nurjahdusaltis uristus b h I 1 3 A b h i I A L c 1, 0 L λ L c i δ c k s δ c f N d A c δ b + f b 1 Vetorasitus δ t N d A f t Palomitoitus Tarkistetaan, kestävätkö mitoituksessa saadut oikkileikkaukset myös alotilanteessa. Lumi 50 % Tuuli 30 % Osavarmuus kertoimet 1,0 Tuulen vaikutuksesta aiheutuvat rasitukset q w qk, tuuli C 30%

34 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 34 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen w Ttuki H A Kuva 8 Tuuliilarin rakennekuva qw H Momentti isteen A ymäri + Ttuki H 0 Edellisestä kaavasta saadaan T tuki Tuulen voima, joka kohdistuu maksimissaan yhdelle jäykistävälle sauvalle. L Ttuuli Ttuki Palkkien kieahdustuennasta johtuvat rasitukset Kieahdustuennan metrikuorma K tuki Keskikenttä T K kie. kesk., Päätykenttä T kie. ääty, K tuki tuki l L Pilarien nurjahdustuennasta johtuvat rasitukset Jokainen uristussauva tuetaan sivusuunnassa vähintään voimalle: Reuna N k F k, r 80

35 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 35 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Keski F k, k N k 80 Kuormitukset Päätykenttä F F k, keski k, k n F k, ääty, yht. Tkie. ääty, + Ttuuli + Fk, keski Keskikenttä F k, keski Fk, k n F k, kesk., yht. Tkie. kesk, + Fk, keski Yläaarre F k, keski Fk, k n F k, reuna F k, r n k, keski F k, yäaarre, yht. Tkie. ääty, + Ttuuli + + Fk, reuna F Mitoitetaan kuten aikaisemmin, mutta oikkeuksena jäykisteen oikkileikkauksen ieneneminen hiiltymisen vaikutuksesta. Poikkileikkauksen hiiltymissyvyyden ienennys hiiltymisnoeus β 0,7mm / min aloaika t 30 min hiiltymissyvyys x β Poikkileikkaus alotilanteessa B H B x H x t

36 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 36 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Kaikkien vaihtoehtojen jäykisteiden lujuuslaskennat löytyvät liitteestä 7. Tulokset Taulukko 10 Jäykisteiden oikkileikkaukset (liite 7) Poikkileikkaus (mm) B x H VE1, VE, VE3 115x70 VE4, VE5, VE6,VE7 115x315 6 TERÄSPOIMULEVY Mitoituksen lähtökohtana on arkkitehdin suunnitelmissa annetut rakennetiedot, joiden erusteella voidaan laskea vesikaton kuormitustiedot, joihin lisätään vielä riustuskuorma. Kantavan teräsoimulevyrakenteen yleisimmin mitoittava kriteeri on taiuma, joten on kannattavamaa käyttää useami aukkoista rakennetta. Tukiintana käytetään 150 mm, joka tulee vähintäänkin olemaan harja- ja kiilaalkin leveydet. Harja- ja kiilaalkkeina käytetään vähintään 165 mm leveitä alkkeja, jolloin ollaan mitoituksessa varmemmalla uolella. Kantava teräsoimulevy mitoitetaan useami aukkoisena rakenteena, jolloin äästään myös ienemiin levyjen aksuuksiin, mutta Rannilan mitoitustaulukoissa on vain 1-, - ja 3-aukkoiset vaihtoehdot. 3-aukkoista rakennetta ei voida käyttää molemmissa kehäväleissä, sillä levyn maksimi ituus on 0 m. Tämän vuoksi 6 m:n kehävälillä käytetään 3- aukkoista rakennetta ja 7, m:n kehävälillä -aukkoista rakennetta. /6; 8/ Mitoitus Taulukoiden käyttämiseen tarvittavat tiedot: KRT - kuorma: P g + q k MRT kuorma: P d k k 1, g + 1, 6 q k Taiumana käytetään L/50 k

37 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 37 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Kaikkien vaihtoehtojen teräsoimulevyjen lujuuslaskennat löytyvät liitteestä 6. Tulokset Taulukko 11 Kantavan teräsoimulevyn aksuus (liite 6) Kehäväli (mm) Levyn tunnus Ainevahvuus (mm) VE1, VE, VE R153 1,0 VE4, VE5, VE6 700 R153 1,5 VE7 700 R153 1,5 7 LIITOKSET Pilarin ja alkin liitos Pilarin liittyessä kehällä harja- tai kiilaalkkiin käytetään lattateräksiä siirtämään voimat ilarille. Harja- ja kiilaalkki tarvitsevat kohtalaisen suuren tukiinnan ja useimmiten niihin liittyvät ilarit eivät riitä siihen, jolloin liitoksessa tarvitaan riittävän jäykkää metallilevyä. Pilarin tukiinta kuitenkin kestäisi kuorman, koska syiden suuntaan uulla on yli 6-kertainen lujuus oikittaissuuntaan nähden. Tuuliilarin ja äätyalkin liitoksissa käytetään esim. teräksisiä kulmalevyjä. /5/ Pilarin ja erustuksen liitos Mastojäykistetyt ilarit kiinnitetään erustuksiin ulttikiinnityksellä, joka jättää uuilarin alaään 100 mm ylemmäs lattiainnasta. Puuilari liitetään teräksiseen liittimeen uikkoliitoksella, joka siirtää niiden avulla voimat erusulteille. Perusultit valetaan osittain erusilarin sisään niin, että asennusvaraa jää noin 190 mm. Puuilari asennetaan aikoilleen ja ultit kiristetään. Päälle valetaan juotosbetonointi liitoksen varmistamiseksi ja suojaamaan myös mahdolliselta alolta. Tuuliilarit liitetään erustuksiin lattateräksillä, jolloin liitos toimii nivelellisesti eikä momenttia synny. Lattateräksien alaäät valetaan erusilarin sisään ja yläää

38 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 38 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen kiinnitetään ilariin ulteilla. Tässä taauksessa on muistettava myös alosuojaus. Puuilareiden alaäät tulee olla suojattu kaillaariselta kosteudelta. /4; 5/ 8 KUSTANNUKSET Kustannuslaskennassa tarkastellaan aluksi, mitkä asiat muuttuvat eri vaihtoehdoissa. Näistä osista tehdään laskelmat, jotka ovat arvonlisäverottomia. Tällaisia muuttuvia asioita ovat esim. seinäninta-alat, katon teräsoimulevyn aksuus, anturoiden määrä ja niistä johtuvat maankaivu, täytöt ym. Pilarit, alkit ja jäykisteet lasketaan asennettavina elementteinä, mutta niiden materiaalit lasketaan yhteisenä liimauun /m 3 hintana. Katon kustannuksien laskennassa otetaan huomioon vain kantavan oimulevyn materiaali, koska joka taauksessa sitä asennetaan aina saman verran ja se on ainoa kattorakenteessa muuttuva osa. Anturoiden ja erusilarien maankaivut, laudoitukset, betonoinnit, raudoitukset, laudoituksen urku ja soratäytöt lasketaan yhteen, näille lasketaan työmenekit ja materiaalien hinnat. Kaikki nämä lasketaan yhteen ja näin saadaan vertailukeloiset kustannukset jokaiselle vaihtoehdolle erikseen. /3; 9/ Tulokset Taulukko 1 Vaihtoehtojen kustannukset ALV 0 % (liite 8) Työkustannukset Ainekustannukset Yhteensä /m VE VE VE VE VE VE VE Kustannuksista huomataan, että vaihtoehto 3 on edullisin näistä runkotyyeistä. Kyseisessä vaihtoehdossa on ienemi kehäväli ja eniten ilareita kehällä. Tällöin kustannukset saadaan ienimmiksi. Kehäväliä suurentamalla ei saada kustannuksiin kovinkaan aljoa eroa. Pilarien lukumäärään lisääminen kehällä kolmesta nel-

39 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 39 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen jään ienentää kustannuksia 6 metrin kehävälissä :lla ja vastaavasti 7, metrin kehävälissä :lla. Lisättäessä viides ilari kehälle, kustannukset vähenevät 6 metrin kehävälillä vielä :lla ja 7, metrin kehävälissä :lla. Kun tarkastellaan, miten riustuskuorma vaikuttaa kustannuksiin, vertaillaan vaihtoehtoja 5 ja 7. Näiden kustannusero on 7 00 vaihtoehto 7:n hyväksi, missä on ienemmät rakenteet. Kaikkien vaihtoehtojen kustannuslaskennat löytyvät liitteestä 8. 9 YHTEENVETO Kustannusten tuloksista selviää, ettei ole suurtakaan merkitystä, kumaa kehäväliä käytetään. Käytettävyyden kannalta kuitenkin voisi olla aremi vaihtoehto käyttää suuremaa kehäväliä. Tällä tavoin saadaan rakennuksen sisäseiniin suuremi yhtenäinen inta-ala, joka arantaa käytettävyyttä. Rakennustyömaan kannalta voisi myös olla aremi vaihtoehto käyttää suuremaa kehäväliä, koska asennettavia elementtejä olisi vähemmän. Suunnittelutyö on molemmissa kehäväleissä lähes sama, joten suunnittelijoille ei ole kehävälillä merkitystä. Pilareiden lisäämisestä kehälle huomattiin kustannusten ieneneminen. Ei kuitenkaan saisi lisätä liikaa ilareita kehälle, jolloin rakentamiskustannuksista saatava hyöty kumoutuisi tilan eäkäytettävyytenä. Tilan käytettävyyttä on kuitenkin vaikea arvioida rahallisesti. Tässä työssä kuitenkin huomataan, että neljän ilarin käyttäminen kehällä on vielä kannattavaa molemmissa kehäväleissä, mutta viidennen ilarin lisääminen ienelle kehävälille ei ole enää järkevää. Tiheämmän ilarijaon käyttöä voidaan työmaalla erustella elementtien koolla, jolloin elementtien käsiteltävyys on helomaa vaikkakin lukumäärä on hieman suuremi. Jos ilariväli vaihtelee kehällä, on suunnittelutyö työläämää, koska jokainen eritavalla kuormitettu ilari ja alkki käydään lävitse.

40 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 40 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen Riustuskuorman kasvaessa keskimmäisen ilarianturan ja ääilarin sekä harja- ja kiilaalkin koko muuttui suuremmaksi. Vastaavasti oikkileikkausten kasvaessa kustannukset nousivat. Poikkileikkausten erot ovat edellä mainituissa rakenteissa noin 100 mm:n luokkaa. Voisin kuvitella, että harvoin hallin koko katon alalle riustetaan jotakin, jolloin halvemi vaihtoehto tulisi kyseeseen. Kuitenkin kaiken varalta valitsisin oikkileikkaukseltaan suuremman ja kalliimman vaihtoehdon. Rakennustyömaalle ja suunnittelijoille ei ole merkitystä, millä riustuskuorman suuruudella rakenteet suunnitellaan, koska se on huomioitava joka taauksessa. Jos haluaisi lähteä tutkimaan vielä tarkemmin kehävälin ja ilarien vaikutuksia kustannuksiin, täytyisi laskea koko liikerakennuksen kustannukset, jolloin voitaisiin vertailla rosenttiosuuksien kautta vaihtoehtojen edullisuutta toisiinsa nähden. Olisi mielenkiintoista tietää, noudattaako kehäväli ja ilarien määrä kehällä suhteessa kustannuksiin eräänlaista käyrää, jolloin voitaisiin suunnitella kustannustehokkaamia liimauuhalleja.

41 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 41 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen LÄHTEET 1. Koreasalo, Raimo, Puurakenteiden jatkokurssi, Kurssimateriaali. Tamereen Ammattikorkeakoulu. Rakennusosasto. Tamere Koreasalo, Raimo, Rakennustekniikan lehtori. Keskustelu Tamereen ammattikorkeakoulu. 3. Mäki, Tarja - Koskenvesa, Anssi, Rakennustöiden menekit 006. Rakennustieto Oy. Tamere s. 4. Peikko Finland Oy. [ [viitattu ] Saatavissa: htt:// 5. Puuhallin rakenteet Esisuunnittelu ja valintaerusteet. Wood Focus Oy. 58 s. 6. Suomen rakentamismääräyskokoelma B1. Ymäristöministeriö. Helsinki s. 7. Suomen rakentamismääräyskokoelma B10. Ymäristöministeriö. Helsinki s. 8. Teräsrakenne CD-ROM oimisymäristö. CD-ROM. Teräsrakenneyhdistys ry Toikka, Rita - Nissinen, Samsa - Penttilä, Hannu, Rakennusosien kustannuksia 006. Rakennustieto Oy. Tamere s. 10. Wood Focus Oy. [ [viitattu ] Saatavissa: htt://

42 TAMPEREEN AMMATTIKORKEAKOULU TUTKINTOTYÖ 4 (4) Rakennustekniikka, talonrakennustekniikka Teemu Tuominen LIITTEET 1. Piirustukset. Perustuksien lujuuslaskelmat 3. Pilarien lujuuslaskelmat 4. Päätyalkkien lujuuslaskelmat 5. Harja- ja kiilaalkkien lujuuslaskelmat 6. Teräsoimulevyjen lujuuslaskelmat 7. Jäykistävien rakenteiden lujuuslaskelmat 8. Kustannuslaskenta

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62 LIITE / 1 (15) PERUSTUKSIEN LUJUUSLASKELMAT Reunoissa olevien ilarianturoiden mitoitus Kuva 1 Reunassa olevan ilariantura mitoitustietoja Excel-työkirjaan syötettävät tiedot, joista ohjelma laskee edellä olevien kaavojen mukaisesti. VE1 L 0,4m Peltiseinän korkeus 5,m M 57kNm H 0kN N max 304kN N min 95kN k-k 6m Saadaan antura 1500x1400x400 erusilari 400x400x350 VE L 0,4m Peltiseinän korkeus 4,9m M 48kNm

63 LIITE / (15) H 0kN N max 173kN N min 50kN k-k 6m Saadaan antura 1500x100x350 erusilari 400x400x350 VE3 L 0,4m Peltiseinän korkeus 4,7m M 43kNm H 0kN N max 146kN N min 43kN k-k 6m Saadaan antura 1500x1000x300 erusilari 400x400x350 Kehän sisällä olevien ilarianturoiden mitoitus Kuva Keskellä olevan ilarianturan mitoitustietoja Excel-työkirjaan syötettävät tiedot, joista ohjelma laskee edellä olevien kaavojen mukaisesti.

64 LIITE / 3 (15) VE1 L 0,45m M 4kNm H 0kN N max 606kN N min 188kN Saadaan antura 000x000x600 erusilari 450x400x350 VE L 0,45m M 30kNm H 0kN N max 414kN N min 1kN Saadaan antura 1600x1600x450 erusilari 450x400x350 VE3 (välit) L 0,4m M 3kNm H 0kN N max 9kN N min 85kN Saadaan antura 1400x1400x400 erusilari 400x400x350

65 LIITE / 4 (15) VE3 (keskellä) L 0,4m M 3kNm H 0kN N max 94kN N min 86kN Saadaan antura 1400x1400x400 erusilari 400x400x350 Tuuliilareiden ilarianturat VE1 L 0,3m B 0,3m N max 70kN N min 0kN k-k 6m Peltiseinän korkeus 5,8m Saadaan antura 1000x1000x300 erusilari 300x300x350 VE L 0,3m B 0,3m N max 84kN N min 4kN k-k 6m Peltiseinän korkeus 5,5m

66 LIITE / 5 (15) Saadaan antura 1000x1000x300 erusilari 300x300x350 VE3 L 0,3m B 0,3m N max 70kN N min 0kN k-k 6m Peltiseinän korkeus 5,3m Saadaan antura 1000x1000x300 erusilari 300x300x350

67 MASTOJÄYKISTEISEN REUNASSA OLEVAN PILARIANTURAN MITOITUS Vaihtoehto 1 LÄHTÖTIEDOT Sigma,maa,sall 00 kn/m L1 1,5 m Sigma,maa,murto 600 kn/m B1 1,4 m M 57 knm L 0,4 m H 0 kn B 0,4 m Nmax 304 kn H1 0,4 m Nmin 95 kn H 0,48 m H3 0,3 m Seinä ja sokkelialkki: Sokkelin materiaalit aksuudet Rannila anel 3Lock 00 R50 leveys k-k (m) sokkeli H (m) betoni (mm) eriste (mm) betoni (mm) (kn/m3) eltiseinä H (m) (kn/m) 6 1,4 0,1 0,1 0,08 5 5, 0,34 Antura + erusilari: G1 48,47 kn G,9 kn Täytesora anturan reunan äällä: Lattialaatan aino: G3 3,47 kn G4 13,11 kn TARKISTUS KESKEISELLE KUORMITUKSELLE (M0) Nmax 391,97 kn sigma,maa 186,65 < Sigma,maa,sall,Kestää kuormituksen TARKISTUS KAATUMISTA VASTAAN Kaatumisakselin aikka (A) Nmin 18,97 kn Kaatava momentti a 0,11 m Mkaat 57,00 knm Pystyssä mitävä momentti Mstab. 106,07 knm Varmuus kaatumista vastaan y 1,9 > 1,5 Kaatuminen estetty FALSE

68 MASTOJÄYKISTEISEN KESKELLÄ OLEVAN PILARIANTURAN MITOITUS Vaihtoehto 1 LÄHTÖTIEDOT Sigma,maa,sall 00 kn/m L1 m Sigma,maa,murto 600 kn/m B1 m M 4 knm L 0,45 m H 0 kn B 0,4 m Nmax 606 kn H1 0,6 m Nmin 188 kn H 0,48 m H3 0,3 m Seinä ja sokkelialkki: Anturan ymärillä ei ole muuta kuin lattialaattaa joten G1 0,00 kn Antura + erusilari: G 6,16 kn Täytesora anturan reunan äällä: Lattialaatan aino: G3 18,00 kn G4 35,94 kn TARKISTUS KESKEISELLE KUORMITUKSELLE (M0) Nmax 7,10 kn sigma,maa 180,5 < Sigma,maa,sall,Kestää kuormituksen TARKISTUS KAATUMISTA VASTAAN Kaatumisakselin aikka (A) Nmin 304,10 kn Kaatava momentti a 0,13 m Mkaat 4,00 knm Pystyssä mitävä momentti Mstab. 65,57 knm Varmuus kaatumista vastaan y 6,3 > 1,5 Kaatuminen estetty kuitenkin ylimitoitusta, anturaa ienennettävä

69 MASTOJÄYKISTEISEN REUNASSA OLEVAN PILARIANTURAN MITOITUS Vaihtoehto 1 LÄHTÖTIEDOT Sigma,maa,sall 00 kn/m L1 1 m Sigma,maa,murto 600 kn/m B1 1 m M 0 knm L 0,3 m H 0 kn B 0,3 m Nmax 70 kn H1 0,3 m Nmin 0 kn H 0,48 m H3 0,3 m Seinä ja sokkelialkki: Sokkelin materiaalit aksuudet Rannila anel 3Lock 00 R50 leveys k-k (m) sokkeli H (m) betoni (mm) eriste (mm) betoni (mm) (kn/m3) eltiseinä H (m) (kn/m) 6, 1,4 0,1 0,1 0,08 5 5,8 0,34 Antura + erusilari: G1 51,36 kn G 8,58 kn Täytesora anturan reunan äällä: Lattialaatan aino: G3 1,58 kn G4 7,76 kn TARKISTUS KESKEISELLE KUORMITUKSELLE (M0) Nmax 139,8 kn sigma,maa 139,8 < Sigma,maa,sall,Kestää kuormituksen TARKISTUS KAATUMISTA VASTAAN Kaatumisakselin aikka (A) Nmin 89,8 kn Kaatava momentti a 0,07 m Mkaat 0,00 knm Pystyssä mitävä momentti Mstab. 4,97 knm Varmuus kaatumista vastaan y #JAKO/0! #JAKO/0! #JAKO/0!

70 MASTOJÄYKISTEISEN REUNASSA OLEVAN PILARIANTURAN MITOITUS Vaihtoehto LÄHTÖTIEDOT Sigma,maa,sall 00 kn/m L1 1,5 m Sigma,maa,murto 600 kn/m B1 1, m M 48 knm L 0,4 m H 0 kn B 0,4 m Nmax 173 kn H1 0,35 m Nmin 50 kn H 0,48 m H3 0,3 m Seinä ja sokkelialkki: Sokkelin materiaalit aksuudet Rannila anel 3Lock 00 R50 leveys k-k (m) sokkeli H (m) betoni (mm) eriste (mm) betoni (mm) (kn/m3) eltiseinä H (m) (kn/m) 6 1,4 0,1 0,1 0,08 5 4,9 0,34 Antura + erusilari: G1 47,85 kn G 17,67 kn Täytesora anturan reunan äällä: Lattialaatan aino: G3,97 kn G4 11,73 kn TARKISTUS KESKEISELLE KUORMITUKSELLE (M0) Nmax 53, kn sigma,maa 140,68 < Sigma,maa,sall,Kestää kuormituksen TARKISTUS KAATUMISTA VASTAAN Kaatumisakselin aikka (A) Nmin 130, kn Kaatava momentti a 0,09 m Mkaat 48,00 knm Pystyssä mitävä momentti Mstab. 74,6 knm Varmuus kaatumista vastaan y 1,5 > 1,5 Kaatuminen estetty FALSE

71 MASTOJÄYKISTEISEN KESKELLÄ OLEVAN PILARIANTURAN MITOITUS Vaihtoehto LÄHTÖTIEDOT Sigma,maa,sall 00 kn/m L1 1,6 m Sigma,maa,murto 600 kn/m B1 1,6 m M 30 knm L 0,45 m H 0 kn B 0,4 m Nmax 414 kn H1 0,45 m Nmin 1 kn H 0,48 m H3 0,3 m Seinä ja sokkelialkki: Anturan ymärillä ei ole muuta kuin lattialaattaa joten G1 0,00 kn Antura + erusilari: G 30,96 kn Täytesora anturan reunan äällä: Lattialaatan aino: G3 11,5 kn G4 5,36 kn TARKISTUS KESKEISELLE KUORMITUKSELLE (M0) Nmax 481,84 kn sigma,maa 188, < Sigma,maa,sall,Kestää kuormituksen TARKISTUS KAATUMISTA VASTAAN Kaatumisakselin aikka (A) Nmin 189,84 kn Kaatava momentti a 0,10 m Mkaat 30,00 knm Pystyssä mitävä momentti Mstab. 133,10 knm Varmuus kaatumista vastaan y 4,4 > 1,5 Kaatuminen estetty kuitenkin ylimitoitusta, anturaa ienennettävä

72 MASTOJÄYKISTEISEN REUNASSA OLEVAN PILARIANTURAN MITOITUS Vaihtoehto LÄHTÖTIEDOT Sigma,maa,sall 00 kn/m L1 1 m Sigma,maa,murto 600 kn/m B1 1 m M 0 knm L 0,3 m H 0 kn B 0,3 m Nmax 84 kn H1 0,3 m Nmin 4 kn H 0,48 m H3 0,3 m Seinä ja sokkelialkki: Sokkelin materiaalit aksuudet Rannila anel 3Lock 00 R50 leveys k-k (m) sokkeli H (m) betoni (mm) eriste (mm) betoni (mm) (kn/m3) eltiseinä H (m) (kn/m) 7,4 1,4 0,1 0,1 0,08 5 5,5 0,34 Antura + erusilari: G1 60,54 kn G 8,58 kn Täytesora anturan reunan äällä: Lattialaatan aino: G3 1,58 kn G4 7,76 kn TARKISTUS KESKEISELLE KUORMITUKSELLE (M0) Nmax 16,46 kn sigma,maa 16,46 < Sigma,maa,sall,Kestää kuormituksen TARKISTUS KAATUMISTA VASTAAN Kaatumisakselin aikka (A) Nmin 10,46 kn Kaatava momentti a 0,09 m Mkaat 0,00 knm Pystyssä mitävä momentti Mstab. 6,79 knm Varmuus kaatumista vastaan y #JAKO/0! #JAKO/0! #JAKO/0!

73 MASTOJÄYKISTEISEN REUNASSA OLEVAN PILARIANTURAN MITOITUS Vaihtoehto 3 LÄHTÖTIEDOT Sigma,maa,sall 00 kn/m L1 1,5 m Sigma,maa,murto 600 kn/m B1 1 m M 43 knm L 0,4 m H 0 kn B 0,4 m Nmax 146 kn H1 0,3 m Nmin 43 kn H 0,48 m H3 0,3 m Seinä ja sokkelialkki: Sokkelin materiaalit aksuudet Rannila anel 3Lock 00 R50 leveys k-k (m) sokkeli H (m) betoni (mm) eriste (mm) betoni (mm) (kn/m3) eltiseinä H (m) (kn/m) 6 1,4 0,1 0,1 0,08 5 4,7 0,34 Antura + erusilari: G1 47,44 kn G 13,17 kn Täytesora anturan reunan äällä: Lattialaatan aino: G3,48 kn G4 10,35 kn TARKISTUS KESKEISELLE KUORMITUKSELLE (M0) Nmax 19,44 kn sigma,maa 146,9 < Sigma,maa,sall,Kestää kuormituksen TARKISTUS KAATUMISTA VASTAAN Kaatumisakselin aikka (A) Nmin 116,44 kn Kaatava momentti a 0,10 m Mkaat 43,00 knm Pystyssä mitävä momentti Mstab. 63,9 knm Varmuus kaatumista vastaan y 1,5 < 1,5 Anturaa suurennettava FALSE

74 MASTOJÄYKISTEISEN KESKELLÄ OLEVAN PILARIANTURAN MITOITUS Vaihtoehto 3 LÄHTÖTIEDOT Sigma,maa,sall 00 kn/m L1 1,4 m Sigma,maa,murto 600 kn/m B1 1,4 m M 3 knm L 0,4 m H 0 kn B 0,4 m Nmax 9 kn H1 0,4 m Nmin 85 kn H 0,48 m H3 0,3 m Seinä ja sokkelialkki: Anturan ymärillä ei ole muuta kuin lattialaattaa joten G1 0,00 kn Antura + erusilari: G 1,5 kn Täytesora anturan reunan äällä: Lattialaatan aino: G3 8,8 kn G4 0,76 kn TARKISTUS KESKEISELLE KUORMITUKSELLE (M0) Nmax 343,10 kn sigma,maa 175,05 < Sigma,maa,sall,Kestää kuormituksen TARKISTUS KAATUMISTA VASTAAN Kaatumisakselin aikka (A) Nmin 136,10 kn Kaatava momentti a 0,08 m Mkaat 3,00 knm Pystyssä mitävä momentti Mstab. 84,4 knm Varmuus kaatumista vastaan y 3,7 > 1,5 Kaatuminen estetty kuitenkin ylimitoitusta, anturaa ienennettävä

75 MASTOJÄYKISTEISEN KESKELLÄ OLEVAN PILARIANTURAN MITOITUS Vaihtoehto 3 LÄHTÖTIEDOT Sigma,maa,sall 00 kn/m L1 1,4 m Sigma,maa,murto 600 kn/m B1 1,4 m M 3 knm L 0,4 m H 0 kn B 0,4 m Nmax 94 kn H1 0,4 m Nmin 86 kn H 0,48 m H3 0,3 m Seinä ja sokkelialkki: Anturan ymärillä ei ole muuta kuin lattialaattaa joten G1 0,00 kn Antura + erusilari: G 1,5 kn Täytesora anturan reunan äällä: Lattialaatan aino: G3 8,8 kn G4 0,76 kn TARKISTUS KESKEISELLE KUORMITUKSELLE (M0) Nmax 345,10 kn sigma,maa 176,07 < Sigma,maa,sall,Kestää kuormituksen TARKISTUS KAATUMISTA VASTAAN Kaatumisakselin aikka (A) Nmin 137,10 kn Kaatava momentti a 0,08 m Mkaat 3,00 knm Pystyssä mitävä momentti Mstab. 84,78 knm Varmuus kaatumista vastaan y 3,7 > 1,5 Kaatuminen estetty kuitenkin ylimitoitusta, anturaa ienennettävä