Teräsbetonisen ulokelaattasillan (BUL) suunnitteluohje

Transkriptio

1 Teräsbetonisen ulokelaattasillan (BUL) suunnitteluohje 1 DI TUOMO JÄRVENPÄÄ PONVIA OY Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy

2 Sisältö: Yleistä Suunnitteluperusteet Kansirakenne Alusrakenteet Mitoitus Raudoitus Peruslaatta Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 2

3 Yleistä: Yleinen siltatyyppi. Tyypillisesti alikulkukäytävinä risteyksen tuntumassa. Vuodessa rakennetaan muutamia kymmeniä BUL siltoja. Aikaisemmat suunnitteluohjeet vuosilta 1986 ja Aiemmin: Jm 10-18m, HL=7,5-12,5m / Nyt Jm 8-20m, HL6,0-18,5m. Päivitystarve: Normimuutos: Päivitys Eurokoodin mukaiseksi. NCCI1/NCCI2/NCCI7 Soveltuvuus useimmille silloille (~80%): vinous, HL muutos, alusrakenteet. Uusi tyyppisiltaohje ei sisällä piirustuksia. Tyyppisiltaohje ei sisällä varsinaisia tyyppipiirustuksia vaan antaa riittävän yksityiskohtaiset ohjeet sillan mitta- ja raudoituspiirustusten laatimiseksi. --> Ei tarvita rakennemallia. Peruslaatta+pilari: Koko silta voidaan tehdä ohjeen mukaisesti ilman rakennemallia. Paalut+pilari: kansirakenne ohjeen mukaisesti. Alusrakenne mitoitetaan tapauskohtaisesti. Laskelmat on pääosin tehty ja ohjeen tekstiosiota työstetään. Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 3

4 Suunnitteluperusteet: Jännemitta: 8,0-20,0 m Hyötyleveys: 6,0-18,5 m (maks. muutos 15%/2m) Vinous: < 22 gon ~20 (ennen 11 gon) Vaakakaarevuus R>150m. Ei laakereita Alusrakenne: pilari+peruslaatta/paalu Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 4

5 Kansirakenne: Betoni C35/45 Hoikempi kansi, lävistyskapasiteetti, jännitysrajat HL 6,0-12,5m = 2 pilari / tukilinja HL 12,5m-18,5m = 3 pilaria / tukilinja Kansilaatta tasapaksu tai keskelle paksuneva. Suora tai vino päätypalkki. Korkeus maks 2.5m. Kolmiomainen siipimuuri 3/3,5m. Keskeiset mitat taulukoitu: B, h, reunaviiste Reunaviisteen kaltevuus pääosin 1:3. Vaihteluväli 1:1-1:3. Korkea tai matala reunapalkki Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 5

6 Kansirakenne Kannen rakennepaksuus HL=6,0m-12,5m (2 pilaria) Rakennepaksuus h [m] 1,10 1,05 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 HL=12,5m HL=10,5m HL=9,0m HL=6,0-7,5m 0,60 0,55 0, Jännemitta [m] Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 6

7 Kansirakenne Kansilaatan paksuus riippuu jännemitan lisäksi hyödyllisesti leveydestä. Paksuus pysyy vakiona kun jännemitta on tarpeeksi pieni. Esim. HL 12,5m / JM 20m = 1,1m (2 pilaria) HL 12,5m / JM 20m = 0,9m (3 pilaria) Kannen rakennepaksuus HL=12,5m-18,5m (3 pilaria) Rakennepaksuus h [m] 1,05 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 HL=18,5m HL=17,0m HL=15,5m HL=14,0m HL=12,5m 0,60 0, Jännemitta [m] Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 7

8 Alusrakenne: Pilari+peruslaatta (tyypillisin): Pilarin betoni C30/37 L=4-6m (ennen > 5m) D=800mm kun Jm<14m D=900mm kun Jm>14m Pilari raudoitus on taulukoitu. Peruslaatan koko ja raudoitus suunnitellaan ohjeen mukaisesti. Ohjeessa annetaan tarvittavat voimasuureet. Lävistys, kantavuus, liukuminen, painuma, terästys. Pilari+paalu: Alusrakenteet suunnitellaan tapauskohtaisesti. Pilarin halkaisija ohjeen mukaan. Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 8

9 Mitoitus: Liikennekuormat: LM1, LM3 / Keskipako-, jarrutus- ja törmäyskuormat (1100kN). Taustatäyttö: Painumaero: Kaide: Lisäpäällyste: 5m siirtymälaatta Passiivipaine Lämpötilakuormat γ=21 kn/m 3, ϕ = 38 Voi olla missä päin suomea tahansa. Tuulikuormat 10mm tukilinjojen välillä 10kN/m (noin 1,5m korkea melukaide) 1,2kN/m² (160mm pintarakenne) Kuormien redusointi, tukimomentin levitys, Vääntömomentin Mxy huomiointi NCCI2 mukaisesti. Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 9

10 Mitoitus: Pelkästään HL/JM yhdistelmistä 70 rakennemallia. Jm: 8/10/12/14/16/18/20 Hl: 6,0/7,5/9,0/10,5/12,5 (2pil/3pil)/14,0/15,5/17,0/18,5 Vinous: suora / vino 10 / vino 20 Tuki: pilari 4m / pilari 6m / paalut Kansi: tasapaksu / paksumpi keskeltä Kansi: HL muuttuu Satoja rakennemalleja Tukimomenttien tasaus Pilarin halkaisija Laatan tehollinen korkeus Momentti tasataan leveydelle Pituussuuntaisen tukimomentin tasaus Mx(T): Reunatuen etäisyys keskeltä Pyöreän pilarin M-N yhteisvaikutusdiagrammi (SFS-EN / NCCI2): Kohde: BUL, Jm=16-20m, yläpää, 6m Betoni: Betoniteräs: Tankojen lukumäärä: Tangon halkaisija: Terästen jakovälit: Teräsrivin keskikohdan etäisyys 1. kerroksen terästen keskeltä: 1. kerros 2. kerros 3. kerros Poikkileikkaustiedot: Tasatut momentit: Keskituen kohta: Reunatuen kohta: < 6% MRT KRTa KRTb KRTc = vihreä = violetti = vaal. sininen = punainen Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 10

11 Mitoitus: Mitoitus oli haasteellista rakennemallien lukumäärän ja tästä johtuvan valtavan tietomäärän takia. Pitkälle automatisoitu prosessi: Automaattinen rakennemallien muokkaus (Lusas+VBScript) -> Laskenta -> Laskentamallin tulokset Exceliin tulosten automaattinen poiminta laskentapohjiin (Excel+VBScript) Voimasuureet Betoni Betonipeite Teräkset 1.krs Teräkset 1.krs Teräkset 1.krs Teräkset 2.krs Pur.teräkset Käyttöasteet HL [m] Jm h b MRT KRTa KRTb KRTc fck Kohta f cnom F tt F pt F kk F kk n [m] [m] [m] [knm] [knm] [knm] [knm] [MPa] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] n F kk [mm] [mm] n F kk väli [mm] [mm] kk cnom.c F tt F pt n [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] MRT KRTa KRTb KRTc Mx(B) max % 63 % 76 % 82 % 100 % Mx(B) max % 65 % 81 % 85 % 100 % Mx(B) max % 66 % 84 % 85 % 100 % Mx(B) max % 68 % 91 % 89 % 100 % Mx(B) max % 71 % 94 % 92 % 100 % Mx(B) max % 67 % 82 % 88 % 100 % Mx(B) max % 70 % 88 % 91 % 100 % Mx(B) max % 70 % 95 % 87 % 92 % Mx(B) max % 73 % 98 % 90 % 91 % Mx(B) max % 78 % 100 % 96 % 90 % Mx(B) max % 63 % 73 % 80 % 94 % Mx(B) max % 65 % 78 % 83 % 94 % Mx(B) max % 66 % 82 % 84 % 93 % Mx(B) max % 71 % 90 % 91 % 96 % Mx(B) max % 73 % 92 % 93 % 94 % Mx(B) max % 67 % 78 % 87 % 96 % Mx(B) max % 71 % 84 % 92 % 95 % Mx(B) max % 77 % 94 % 99 % 96 % Mx(B) max % 78 % 96 % 100 % 93 % Mx(B) max % 80 % 100 % 96 % 82 % Mx(B) max % 69 % 72 % 87 % 95 % Mx(B) max % 72 % 77 % 91 % 95 % Mx(B) max % 73 % 82 % 92 % 93 % Mx(B) max % 77 % 90 % 97 % 92 % Mx(B) max % 79 % 92 % 100 % 91 % Mx(B) max % 71 % 75 % 92 % 94 % Mx(B) max % 78 % 83 % 100 % 95 % Mx(B) max % 76 % 90 % 96 % 83 % Mx(B) max % 78 % 93 % 99 % 81 % Mx(B) max % 77 % 96 % 94 % 71 % Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 11

12 Kansi, raudoitus: - Kansilaatan raudoituksesta on näytetty muutamia periaatekuvia, joissa on esitetty taulukoissa esitetyt teräspositiot, jakoalueet ja katkaisukohdat. - Suunnittelija piirtää varsinaiset raudoituskuvat tai mallintaa sillan raudoituksen taulukoissa esitettyjen tietojen perusteella. - Oheisessa kuvassa sillan sivukuva, missä on esitetty sillan pituus- ja poikkisuuntaiset teräkset. - Esim alapinnan pitkittäiset teräkset. Pos 3,4,5,6 ks. seuraava sivu. Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 12

13 Kansi, raudoitus: HL [m] Jm [m] h [m] φ [mm] kk [mm] φ [mm] kk [mm] k1 [m] φ [mm] kk [mm] Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 13 k1 [m] j1 [m] φ [mm] kk (j1) [mm] kk (j2) [mm] 18,5 20 1, , ,00 * ,50 4,8 18,5 18 0, , ,50 * ,00 4,0 18,5 16 0, , ,00 * ,50 3,2 18,5 14 0, , ,00 * ,00 2,7 18,5 12 0, , ,25 * ,50 1,5 18,5 10 0, , ,75 * ,00 4,0 18,5 8 0, , ,00 2, k1 [m] j1 [m] - Taulukoissa esitetään eri HL/JM yhdistelmille terästen halkaisijat, jakovälit, jakoalueet ja katkaisukohdat.

14 Kansi, raudoitus: Vinossa sillassa raudoitus on aina kohtisuoraan pituussuuntaan nähden. Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 14

15 Kannen raudoitus: Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 15

16 Pilarit: Vastaavalla tavalla kuin kannen tapauksessa pilarista on esitetty periaatepiirustus, jossa on esitetty taulukoissa kerrotut positiot. Varsinaiset teräsmäärät on taulukoitu 4m/6m pilareille. Väliarvot interpoloidaan. 3 tukea / tukilinja HL=12,5-18,5 2 tukea / tukilinja HL=6,0-12,5 Pilareiden betoniteräsmäärät (positiot 1-5) 4m/6m korkeille pilareille. Jm Pilarin Ø Pos. 1 Pos. 2 Pos. 3 Pos. 4 Pos. 5 [m] [m] 4m 6m 4m 6m 4m-6m 4m a1 [m] 6m a1 [m] 4m a1 [m] 6m a1 [m] T32 21 T T32 12 T T T T T32 18 T T32 12 T T T T T32 18 T T32 12 T T T32 20 T32-10 T32 12 T32 12 T T T T32 20 T32-10 T32 12 T32 12 T T T32 20 T32-10 T32 12 T32 12 T T T32 20 T32-10 T32 12 T32 12 T T T32 22 T32-8 T25 12 T32 12 T T T T T32 22 T T32 12 T T T T T32 21 T T32 12 T T T T32 20 T32-14 T32 12 T32 12 T T T32 20 T32-14 T32 12 T32 12 T T T32 20 T32-14 T32 12 T32 12 T T T32 20 T32-14 T32 12 T32 12 T T Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 16

17 Peruslaatta: Peruslaattaa ei ole valmiiksi mitoitettu: mitoituksessa tarvittavat voimasuureet on taulukoitu (lävistysmitoitus, kantokestävyys, painuma) Suunnittelija lisää normaalivoimaan peruslaatan päällä olevan maan painon. Peruslaatta voi olla maan- tai kalliovarainen. Voimasuureet eivät riipu perustustavasta. Kantokestävyys lasketaan sen hetkisten ohjeiden mukaisesti Tällä hetkellä kantavuuden laskenta erilaista jos perustus on suoraan kallionvarainen ohuen murskepatjan päällä paksun murskepatjan päällä/maanvarainen Ohjeessa esitetään esimerkkilaskelma peruslaatan mitoituksesta. HL12,5-18,5m HL6,0-12,5m Suurin tukireaktio Fx Suurin taivutusmomentti Mz MRT KRTa MRT KRTa Jm Fx (MRT) Fx Fy My Mz Jm Fx (MRT) Fy Fy Fx [m] [kn] [kn] [kn [kn [knm ] [m] [kn] 4m 6m My Mz* Mz* 4m 6m (HL-12,5)* (HL-12,5m)* (HL-12,5)* (HL-12,5m)* (HL-12,5)* (HL-12,5m)* (HL-12,5)* (HL-12,5m)* (HL-12,5)* (HL-12,5m)* (HL-12,5)* (HL-12,5m)* (HL-12,5)* (HL-12,5m)* (HL-6,0)* (HL-6,0m)* (HL-6,0)* (HL-6,0m)* (HL-6,0)* (HL-6,0m)* (HL-6,0)* (HL-6,0m)* (HL-6,0)* (HL-6,0m)* (HL-6,0)* (HL-6,0m)* (HL-6,0)* (HL-6,0m)* Fx(MRT)x0.77 HL12,5-18,5m HL6,0-12,5m Fx(MRT)x0.79 Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 17

18 KIITOS! Kysymyksiä? Tuomo Järvenpää / Ponvia Oy 18