PUURAKENTEISEN OMAKOTITALON EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA

Transkriptio

1 PUURAKENTEISEN OMAKOTITALON EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA Raimo Ronkainen 011 Oulun seuun ammattikorkeakoulu

2 PUURAKENTEISEN OMAKOTITALON EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA Raimo Ronkainen Opinnäytetyö 011 Rakennustekniikan koulutusohjelma Oulun seuun ammattikorkeakoulu

3 OULUN SEUDUN AMMATTIKORKEAKOULU TIIVISTELMÄ Koulutusohjelma Opinnäytetyö Sivuja + Liitteitä Rakennustekniikka Insinöörityö 0_ + 1 Suuntautumisvaihtoehto Aika Talon- ja korjausrakentaminen Työn tilaaja Työn tekijä Lappli-Talot Oy Raimo Ronkainen Työn nimi Puurakenteisen omakotitalon eurokooin mukainen palkin mallilaskelma Asiasanat eurokooi, puurakenteet, rakennesuunnittelu, palkit Vuoen 013 aikana Suomessa ja koko Euroopassa yhteiseurooppalainen eurokooi tulee korvaamaan kansalliset määräykset. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tehä Lappli-Talot Oy:lle eurokooin mukainen suunnittelua helpottava palkin mallilaskelma. Mallilaskelma tehtiin esimerkkikohteen avulla. 1,5-kerroksisen elementtirakenteisen omakotitalon rakenteista laskelmassa käsiteltiin välipohjapalkin sekä kattorakennetta kantavan ulkoseinän aukkopalkin mitoitus. Laskelma laaittiin RIL Puurakenteien suunnitteluohjeen mukaan. Käsin tehtyjen laskujen tarkistamiseksi työssä käytettiin Finnorestin eurokooin mukaista puurakenteien mitoitusohjelmaa Finnooia sekä QSE-statiikkaohjelmaa. Mallilaskelman ohella opinnäytetyössä suunniteltiin myös esimerkkikohteen elementit ja kantavat rakenteet. Lisäksi työhön kuului esimerkkikohteen tarvikkeien määrälaskenta. Kohteessa olevat välipohjapalkit ovat PRT-Lami Oy:n I-palkkeja. I-palkille on RIL Puurakenteien suunnitteluohjeessa ohje I-palkin mitoittamiseen, mutta se ei ole kovin yksityiskohtainen. Palkki mitoitettiin kahen eri tavalla ajasta riippuvan puuosan ominaisuuksien yhistelmänä. Kohteen välipohjarakenne ei ole eurokooin lyhennetyn ohjeen ja siinä esitetyn värähtelymitoituksen mukainen, joten rakenne ei täysin vastaa esitettyä värähtelymitoitusta. 3

4 OULU UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES ABSTRACT Degreeprogramme Thesis Page + Appenices Civil Engineering B. Sc 0_ + 1 Line Date Housebuiling an Renovating Comissione by Author Lappli-Talot Lt Raimo Ronkainen Thesis title Eurocoe Base Moel Calculation o Beam in Wooen Detache House Keyors eurocoe, ooork, structural esigning, beams During year 013 eurocoe ill replace the ol national instructions in Finlan an also in the hole Europe. The aim o this thesis as to create Eurocoe base moel calculation o a beam to Lappli-Talot Lt to help their esigning. The moel calculation as mae ith the help o an example project. The example project as a 1,5-storey preabricate etache house. The calculation inclues the imensioning o loor joist an the support beam o irst loor exterior all. The calculation as mae base on the regulations o RIL Finnorest s eurocoe base timber structural esigning sotare Finnoo as use to check the han calculations. A statics program QSE as also use. Along the moel calculation the stuy inclues the element an supporting structure esigning o the example project. The stuy also inclues the amount calculation o the example project. The loor joists are PRT-Lami Lt s I-beams. There are imensioning instructions or I- beams in RIL but the instructions are not very speciic. I-beam as imensione as a combination o properties o to ooen parts hich epen on time in a ierent ay. The intermeiate loor structure is not one ith the instructions in Eurocoe so the imensioning as presente or a structure accoring to the instruction.

5 SISÄLTÖ TIIVISTELMÄ... 3 ABSTRACT... SISÄLTÖ JOHDANTO... 6 EUROKOODIN MUKAINEN SUUNNITTELU Kuormien yhistely Aika- ja käyttöluokat Materiaalien mitoitusarvot SUUNNITTELUPROSESSI PALKKIEN MALLILASKELMA Esimerkkikohteen esittely Kohteen kuormat Palkin mitoitus YHTEENVETO LÄHTEET... 0 LIITE 1. EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA

6 1 JOHDANTO Kantavien rakenteien suunnittelu on aiemmin perustunut kansallisiin normeihin. Vuoesta 007 lähtien on ollut siirtymäaika, jolloin käytössä ovat olleet sekä kansalliset suunnitteluohjeet että uuet, yhtenäiset eurooppalaiset stanarit, eurokooit. Lopullinen siirtyminen eurokooien käyttöön oli alun perin määrä tapahtua vuonna 010, mutta niien käyttöönotto on siirtynyt useaan kertaan ja tämänhetkinen käyttöönottovuosi on 013. (Eurocoe help esk. 011.) Lappli-Talot Oy on elementtitalotehas, jonka päätoimipiste sijaitsee Torniossa. Suunnittelumääräyksien muutoksen vuoksi Lappli-Talot Oy tarvitsee euronormien mukaisen mallilaskelman. Laskelma sisältää kattorakennetta kantavan ulkoseinän aukkopalkin ja välipohjapalkin mitoitukset. Laskelma laaitaan esimerkkikohteen avulla. (Seikkula 011.) Esimerkkikohteena on keväällä 011 Kangasalle rakennettava 1,5 kerroksinen Lappli-omakotitalo. Kattorakennetta kantavana ulkoseinän aukkopalkkina kohteessa toimii sahatavara 60x18 mm, lujuusluokaltaan C. Kohteen välipohjarakenteena toimivat I-palkit. I-palkit mitoitetaan kahen ajasta eri tavalla riippuvan puuosan ominaisuuksien yhistelynä, joten niien laskentaan jouutaan soveltamaan eurokooissa olevia ohjeita. (RIL ) Laskelmat suoritetaan Finnoo-mitoitusohjelmalla, QSE-statiikkaohjelmalla sekä käsin laskuina. Mallilaskelmassa viitataan RIL Puurakenteien suunnitteluohjeeseen sekä lisätään selventäviä tekstejä. Laskelmassa otetaan huomioon myös RIL Puurakenteien suunnitteluohje, jossa on päivitetty versio muun muassa tukipainemitoituksesta. Mallilaskelma on liitteenä 1. 6

7 EUROKOODIN MUKAINEN SUUNNITTELU Eurokooit ovat kantavien rakenteien suunnittelustanareja. Eurokooien soveltaminen eri maissa eellyttää kunkin maan kansallisen liitteen (national annex (NA)) käyttämistä. Eurokooijärjestelmä sisältää kymmenen pääosaa, joista tämän työn liitteenä olevan mallilaskelman tekemiseen on käytetty osia EN 1991 Eurokooi 1: Rakenteien kuormitukset sekä EN 1995 Eurokooi 5: Puurakenteien suunnittelu. (Eurocoe help esk. 011.) Eurokooit tulivat viralliseen käyttöön vuonna 007. Tällöin niin kutsutun ensimmäisen paketin kansalliset liitteet valmistuivat. Eurokooien piti korvata vanhat määräykset ja ohjeet vuoen 010 aikana, mutta niien käyttöönotto on siirtynyt useaan otteeseen ja tällä hetkellä käyttöönoton tulisi tapahtua vuonna 013. (Eurocoe help esk. 011.).1 Kuormien yhistely Murtorajatilassa rakenteen kestävyyttä ja tasapainoa tarkasteltaessa mitoituskuorma lasketaan aikaluokittain seuraavilla kuormitusyhistelyillä: Pysyvän aikaluokan mitoituskuorma määritetään kaavalla 1. 1,35 K KAAVA 1 FI G kj Keskipitkän aikaluokan mitoituskuorma määritetään kaavalla. 1,15 K FI Gkj + 1,5 K FI Qk, 1 + 1, 05 K FI Qk, KAAVA Hetkellisen aikaluokan mitoituskuorma määritetään kaavalla 3. 1,15 K 1,15 K FI FI G G kj kj + 1,5 K + 1,5 K FI FI Q Q k, t k,1 + 1,05 K + 1,05 K FI FI Q Q k,1 k, + 1,05 K FI + 0,95 K FI Q k, Q k, t KAAVA 3 7

8 G kj pysyvien kuormien ominaisarvo Q k,1 lumi- ja hyötykuorman ominaisarvosta suurempi Q k, lumi- ja hyötykuorman ominaisarvoista pienempi Q k,t tuulikuorman ominaisarvo K FI Seuraamusluokan mukaan määräytyvä varmuuskerroin Pysyvien kuormien arvo G kj kerrotaan 1,15 sijasta luvulla 0,9, jos pysyvien kuormien yhteisvaikutus lisää rakenteen kestävyyttä. Käyttörajatilamitoitusta tarkasteltaessa mitoituskuorma lasketaan aikaluokittain seuraavilla kuormitusyhistelyillä: Hyöty- tai lumikuorman ollessa määräävä muuttuva kuorma, mitoituskuorma lasketaan kaavalla. G kj + Q KAAVA k, 1 + 0, 7 Qk, Tuulikuorman ollessa määräävä muuttuva kuorma, mitoituskuorma lasketaan kaavalla 5. G + Q + (RIL ) KAAVA 5 kj k, t + 0,7 Qk,1 0, 7Qk,. Aika- ja käyttöluokat Laskenta-arvojen saamiseksi puurakennesuunnittelussa materiaaliominaisuuksia jouutaan muuttamaan kuormitusajan ja kosteusolosuhteien mukaan. Rakenne asetetaan tiettyyn aika- ja käyttöluokkaan. (RIL ) 8

9 Kuormien aikaluokka määritetään tietyn ajan vaikuttavan vakiokuorman kestolla. Muuttuvan kuorman aikaluokka määritetään kuorman tyypillistä ajallista vaihtelua koskevan arvion perusteella. Kuormien aikaluokat esitetään taulukossa 1. (RIL ) TAULUKKO 1. Kuormien aikaluokat (RIL ) Kuorman aikaluokka pysyvä pitkäaikainen keskipitkä lyhytaikainen hetkellinen Kuorman vaikutusaika yli 10 vuotta 6 kuukautta - 10 vuotta 1 viikko - 6 kuukautta alle yksi viikko Rakenteet jaotellaan taulukon mukaisiin käyttöluokkiin 1, tai 3. Käyttöluokkajärjestelmä on tarkoitettu lujuusarvojen jaotteluun ja tietyissä ympäristöolosuhteissa syntyvän muoonmuutoksen laskemista varten. TAULUKKO. Rakenteien käyttöluokat (RIL ) Käyttöluokka Olosuhe Käyttöluokka 1. Esimerkiksi puurakenne, joka on lämmitetyissä sisätiloissa tai vastaavissa kosteusoloissa Käyttöluokka. Ulkoilmassa oleva kuiva puurakenne. Esimerkiksi rossipohjan ja kylmän ullakkotilan puurakenteet kuuluvat käyttöluokkaan Käyttöluokka 3. Ulkona säälle alttiina, kosteassa tilassa tai veen välittömän vaikutuksen alaisena olevat puurakenteet kuuluvat käyttöluokkaan 3. 9

10 .3 Materiaalien mitoitusarvot Materiaalien laskentalujuuksiin vaikuttavat kuormituksen kesto, ympäröivät olosuhteet sekä materiaalin omat ominaisuuet. Lujuusominaisuuksien mitoitusarvo lasketaan kaavalla 6. X X k k mo KAAVA 6 γ M X k lujuusominaisuuen ominaisarvo γ M materiaaliominaisuuen osavarmuusluku k mo kuorman keston- ja kosteusluokan huomioiva muunnoskerroin Materiaalien varmuuslukuja ovat γ 1, sahatavaralle ja pyöreälle puutavaralle yleensä M γ 1,5 havusahatavaralle, jonka lujuusluokka C35 M γ 1, liimapuulle ja kertopuulle M γ 1,5 puulevyille (RIL ) M 10

11 3 SUUNNITTELUPROSESSI Rakennushankkeen aluksi asiakas valitsee Lappli-Talojen mallistosta mieleisensä mallin ja siihen tehään asiakkaan ja paikallisen rakennusvalvonnan vaatimat muutokset. Kun sekä asiakas että rakennusvalvontavirasto ovat hyväksyneet pääkuvat, siirtyy suunnittelu rakennesuunnittelijalle. Rakennesuunnittelijan tehtävänä on suunnitella pääkuvien ja toimitustapaselosteen mukaiset rakennesuunnitelmat kohteeseen. Suunnitelmien piirtämiseen käytetään AutoCa-ohjelmaa. Rakenteien mitoitukseen käytetään Finnoopuurakenteien mitoitusohjelmaa. (Seikkula 011.) Rakennesuunnittelu alkaa perustuksen mittaohjeen tekemisellä. Lappli- Talot Oy ei suunnittele perustuksia, vaan paikallinen perustussuunnittelija suunnittelee perustukset kohteen perustusolosuhteien mukaisiksi. Mittaohjeessa esitetään perustuksen ulkomitat, perustuskorkeuet ja perustuksille tulevat viiva- sekä pistekuormat. Mittaohjeen lisäksi tehään perustusleikkaukset, joista perustussuunnittelijalle selviävät rakenteien oleelliset asiat. Esimerkkikohteen seinäelementin alapinta on samassa korkeuessa kuin lattian pinta, joten ennen elementtien asennusta on asiakkaan asennettava alaohjauspuu, johon elementit kiinnitetään. Alaohjauspuun mitoituksesta tehään myös oma piirustus. Mittaohjetta tehtäessä rakennesuunnittelijan on tarkistettava pääkuvien perusteella, miten pääkuvien suunnittelija on ajatellut rakenteet toimivaksi, ja laskettava kullekin perustuksen kohalle tulevat kuormitukset. (Seikkula 011.) Väliseinämitoituksessa esitetään väliseinien paikat. Mitat ovat ulkoseinän sisäpinnasta väliseinän rungon pintaan. Väliseinämitoituksen mukaan liitetään väliseinäliitosetaljit sekä kosteien tilojen rakenneleikkaukset. (Seikkula 011.) Elementtien mitoituskuvan tekeminen on keskeinen osa rakennesuunnitteluprosessia. Siihen liittyy myös elementtien leikkauskuvien suunnitteleminen sekä ensimmäisestä että toisesta kerroksesta toimitustapaselosteen mukai- 11

12 siksi. Eellä mainitut piirustukset menevät elementtilinjastoille, joissa elementit valmistetaan. (Seikkula 011.) Elementtisuunnittelu alkaa elementtien mittojen suunnittelulla eli elementtien katkaisukohtien määrittämisellä. Katkaisukohat ovat yleensä joko ikkunan tai oven pielessä tai väliseinän kohalla. Elementin maksimipituus on 1 metriä. Korkean elementin ollessa kyseessä elementin suurin mahollinen leveys on 3,6 metriä. Mitat ovat peräisin kuljetussyistä. Elementtimitoituksen pohjana käytetään talon pohjapiirrosta, jonka päälle elementtimitoitus tehään. Ensimmäisenä kuvaan lisätään elementtien liitosetaljit nurkkiin sekä mahollisiin seinän keskellä oleviin katkaisukohtiin. Liitosetaljit ovat vakioituja ja ne esitetään elementtien liitosetaljit -piirustuksessa. Ikkunoien yläreunojen korkeuet sekä koot ilmenevät kuvasta, jotta ikkunat saaaan oikeaan korkeuteen. Elementtimitoitukseen merkitään myös mahollisten lisätolppien paikat ikkunoien pieliin sekä esimerkiksi erkkerinylityspalkkeja varten tulevat lisätolppien paikat ja pituuet. Työmaalla elementtimitoituskuvasta tarkistetaan muun muassa runkomitat sekä runkoristimitat. (Seikkula 011.) Kantavat rakenteet -kuvassa esitetään sekä väli- että yläpohjan kantavat rakenteet. Esimerkkikohteessa väli- ja yläpohjan kannattajana toimivat I- palkit, joista välipohjapalkki mitoitetaan liitteenä olevassa esimerkissä (Liite 1). Kantavat rakenteet -kuvan jokaisesta ratkaisevasta kohasta tehään leikkauspiirros. Leikkauksien lisäksi tehään kiinnitysetaljit-kuva, jossa esitetään liitoskohtien tarkat kiinnitykset. Esimerkkikohteen harjalinjalla katossa kulkee liimapuinen kurkihirsi, johon kattopalkkina toimivat I-palkit tukeutuvat toisesta päästään, toinen pää I-palkeista tukeutuu ulkoseinälle. Kurkihirttä kannattelevat päätyseinien lisäksi kolme teräspilaria. (Seikkula 011.) 1

13 PALKKIEN MALLILASKELMA Insinöörityön osana olevan mallilaskelman (liite 1) tarkoituksena on tutustuttaa Lappli-talot Oy:n rakennesuunnittelijat eurokooin mukaiseen palkin mitoitukseen. Laskelmaa on tarkoitus käyttää rinnakkain RIL Puurakenteien suunnitteluohjeen kanssa. Se sisältää sekä Suomen kansallisen liitteen että eurokooi 5:n. (RIL ) Mallilaskelma tehään stanarien EN 1991 Eurokooi 1: Rakenteien kuormitukset sekä EN 1995 Eurokooi 5: Puurakenteien suunnittelu mukaan. Laskelmassa keskitytään eurokooin mukaiseen puupalkin ja I-palkin mitoitukseen. Eurokooista on tehty käyttäjäystävällinen ja tiivis talonrakenteien suunnitteluohje, RIL Ohje on tarkoitettu Suomessa tehtäviin kohteisiin ja ulkomaille suunniteltaviin kohteisiin tulee käyttää kyseisen maan kansallista liitettä (NA). Ohje on jaettu kahteen osaan. Mallilaskelmaa tulee käyttää yhessä ensimmäisen osan, RIL Puurakenteien suunnitteluohjeen kanssa. Toinen osa, RIL , sisältää puurakenteien palomitoituksen. Julkaisuja ja mallilaskelmaa ei tule käyttää muien määräysten ja ohjeien kanssa rinnakkain, vaan pelkästään eurokooien kanssa. (RIL ) Suunnittelijan on eellä mainittuja julkaisuja ja mallilaskelmaa käyttäessään seurattava mahollisia päivityksiä ja muutoksia. Päivitykset ja muutokset ilmoitetaan osoitteissa.eurocoes.i ja.ril.i/ril05. (RIL ,1.).1 Esimerkkikohteen esittely Esimerkkikohteena on keväällä 011 Kangasalle rakennettava elementtirakenteinen 1,5-kerroksinen Lappli-omakotitalo. Malli on Lappli-Talot Oy:n perinnetalot -malliston Merikotka

14 Kohteeseen on tehty asiakkaan sekä paikallisen rakennusvalvonnan vaatimia muutoksia. Kohteen pohjapiirustukset esitetään kuvassa 1. KUVA 1. Esimerkkikohteen pohjapiirustukset 1

15 Esimerkkikohteen yleisleikkauksessa (kuva ) esitetään runkorakenne. KUVA. Esimerkkikohteen yleisleikkaus A-A Perustuksen yläpinta on korossa ± Seinäelementin alapinta lähtee samasta korosta. Elementit kiinnitetään perustuksiin alaohjauspuulla, joka on kiinnitetty perustuksiin valmiiksi ennen elementtien asennusta. Perustussuunnitelmat laatii erillinen perustussuunnittelija. Alapohjan u-arvo on 0,16 W/m K. Seinäelementin u-arvo on 0,16 W/m K. Elementin sisäpinnassa on 13 mm:n kipsilevy, jonka ulkopuolella rungon/eristeen ja kipsilevyn välissä on höyrynsulkumuovi. Runkona toimii sahatavara x197 mm, jonka ulkopuolelle kiinnitetään 8x8 mm:n vaakakoolaus. Koolaukseen kiinnitetään 9 mm:n tuulensuojalevy, jonka ulkopuolella ovat ilmarako- ja naulausrimat. 15

16 Ulkoverhouksena toimii UTV 3x15 mm:n lauta soveltuvin osin pysty- ja vaakasuunnassa. Ensimmäisen kerroksen ulkoseinän aukkopalkkina toimii sahatavara 63x197 mm, 1800 mm leveien ikkunoien päälle tulee 63x197 mm:n lisäpalkki. Yläkerran seinässä 8x8 mm:n vaakakoolaus on rungon sisäpuolella ja se asennetaan elementin asennuksen jälkeen. Kattorakennetta kantavan ulkoseinän aukkopalkkina toimii sahatavara 60x18 mm. Kyseisen palkin mitoitus on esitetty mallilaskelmassa (Liite 1). Välipohjapalkkeina toimivat PRT-Lami Oy:n 5x70x300 mm:n I-proiilipalkit. Palkkien aukkojen puolivälissä kulkee poikittaisjäykistelinja, joka muoostuu vastaavista I-palkeista, niin sanotuista arinapalkeista. Palkiston alapuolen koolauksena toimii 1x95 mm:n lauoitus 00 mm:n jaolla. Koolauksen alapuolella on ensimmäisen kerroksen kattopinnoite tai vaihtoehtoisesti paneeli. Palkkien yläpuolella ovat raakaponttilauoitus, kaksinkertainen 13 mm:n kipsilevytys sekä vaihteleva lattiapinnoite. Palkiston alareunassa on 70 mm:n ääneneristyskerros. Vesikattomateriaalina kohteessa on tiilikate. Tiilikatteen alla ovat 8x8 mm:n ruoteet, mm:n ilmarakorimat, aluskate sekä 70 mm:n tuuletusväli. Vinon katon osalle asennetaan 1 mm:n tuulensuojalevy. Yläpohjan primäärikannattajana toimii kurkihirsi (liimapuupalkki 50x90 mm). Sekunäärikannattajina yläpohjassa toimivat I-palkit. Palkkien välissä on 15 mm lämmöneristettä. Palkiston sisäpuolella on 8x8 mm:n vaakakoolaus sekä 50 mm lämmöneristettä. Sisäkattomateriaalina käytetään joko sisäverhouslevyä tai paneelia. Yläpohjan u-arvo on 0,085 W/m K. Ulko-ovien u-arvo on joko 0,9 W/m K tai 1,0 W/m K. U-arvo riippuu siitä, onko ovi lasiaukollinen vai ei. Ikkunoien u-arvo on 1,0 W/m K.. Kohteen kuormat Kuormat esitetään pistekuormana, viivakuormana tai neliökuormana. Esimerkissä esitetään sekä pysyvien että muuttuvien kuormien muoostuminen sekä eurokooin kuormitusyhistelyt sekä niien muuttuvat kertoimet. 16

17 Monimutkaiset laskelmat on suositeltu tehtäväksi Finnoo-puurakenteien mitoitusohjelmalla. Ohjelmalla on myös hyvä tarkistaa käsin tehyt laskelmat. Yläpohjan kattorakenne on liian vaikea käsin laskettavaksi, joten sen kuormien laskemiseen suositellaan käytettäväksi QSE-statiikkaohjelmaa tai vastaavaa. Välipohjarakenteen omapaino on 0,7 kn/m. Lisäksi omapainoon lasketaan mukaan kantamattomat kevyet väliseinät, joien omapaino voiaan käsitellä tasaisena lattiakuormana. Kevyien väliseinien arvona tulee tällöin käyttää vähintään arvoa 0,3 kn/m. Välipohjarakenteen laskennallinen omapaino on tällöin g k 1,0 kn/m. Hyötykuormana asuintiloissa käytetään arvoa q k,0 kn/m. Välipohjan kuormitukset siirtyvät perustuksille välipohjapalkkien, teräspilareien, liimapuupalkkien sekä ulkoseinien että kantavien väliseinien kautta. Välipohjapalkin mitoitus on toinen mallilaskelman (Liite 1) mitoitettava palkki. (RIL ,3.) Yläpohjan omapaino on g k 0,9 kn/m. Katolla olevana ominaislumikuormana tässä kohteessa käytetään arvoa q k 1,75 kn/m. Arvo muoostuu paikkakunnan ja kattokaltevuuen mukaan. Lumikuorman laskenta esitetään mallilaskelmassa (Liite 1)..3 Palkin mitoitus Mallilaskelmassa oleva kattorakennetta kantava ulkoseinän aukkopalkki on koko seinän mittainen ja välipohjapalkki kaksiaukkoinen eli molemmat palkit ovat niin sanottuja jatkuvia palkkeja. Laskelmassa välipohjapalkin oletetaan olevan yksiaukkoinen yksinkertaistuksen vuoksi. Tällöin tulokset jäävät varmemmalle puolelle, koska jatkuvuus vähentää esimerkiksi palkin taipumaa. Mallilaskelmassa kiinnitetään laskennallisesti huomiota seuraaviin asioihin: Suunnittelijan tulee varmistaa, ettei laskennallista taivutuslujuutta ylitetä. Taivutusjännitysmitoitus tehään murtorajatilassa. Mitoitusehto täyttyy, kun toetaan, että δ. m, m, 17

18 Kokovaikutuksen huomiointi kasvattaa taivutuslujuutta. Koko huomioiaan kertoimella k h, joka lasketaan kaavalla 7. 0, (150/ h) k h min (sahatavaralle) (RIL ) KAAVA 7 1,3 Laskennallinen leikkauslujuus ei saa ylittyä. Leikkausmitoitus tehään murtorajatilassa. Mitoitusehto täyttyy, kun toetaan, että τ. v, Tukipaine eli syitä vastaan kohtisuora laskentapuristuslujuus ei saa ylittyä. Tukipainemitoitus tehään murtorajatilassa. Tukipainemitoituksen päivitetty versio löytyy RIL kohasta 6... Mitoitusehto täyttyy, kun toetaan, että: σ. c, 90, < k c, c,90, Palkki ei saa päästä kiepahtamaan taivutuksen yhteyessä. Kiepahusmitoituksessa verrataan palkin tehollista tukileveyttä palkin tuentaan. Kiepahusmitoitus tehään murtorajatilassa. Palkin taipuma ei saa ylittää rakenneosalle sallittua taipumaa. Taipumalle lasketaan aluksi 1kN:n aiheuttama reerenssitaipuma re, jolla kerrotaan erikseen rakenteen omapainon kuorma ja hyötykuorma. Näin saaaan hetkelliset taipumat ( G,inst ja Q,inst ) molemmista kuormista. Lopulliset taipumat ( G,in ja Q,in ) saaaan, kun hetkelliset taipumat kerrotaan virumaluvulla. Taipuma lasketaan käyttörajatilassa. Palkin värähtely ei ole haitallinen (lattiarakenteessa). Värähtelymitoituksessa oletetaan, että rakenteen maksimitaipuma on 0,5 mm. Sallittua taipumaa voiaan korottaa kertoimella k. Lattian ominaistaajuuen tulee olla alle 9 Hz, jotta yksinkertainen värähtelymitoitus voiaan tehä. Värähtelymitoitus tehään käyttörajatilassa. (RIL ) Värähtelyn tarkastelu ei ole välttämätöntä, mutta asiakkaan sitä halutessa se täytyy esittää. Värähtely ei vaikuta turvallisuuteen, joten sitä tästä syystä normi ei sitä vaai. Asumismukavuuteen värähtely kuitenkin vaikuttaa. (STEP 1. B3/1; RIL ) 18

19 5 YHTEENVETO Tässä insinöörityössä tehtiin mallilaskelma eurokooin mukaiseen puupalkin mitoittamiseen. Laskelma tehtiin esimerkkikohteen avulla. Esimerkkikohe oli Kangasalle rakennettava 1,5 kerroksinen Lappli-omakotitalo. Mallilaskelma pitää sisällään kattorakennetta kantavan ulkoseinän aukkopalkin ja välipohjapalkin mitoittamisen. Esimerkki tehtiin Lappli-Talot Oy:n rakennesuunnittelijoien käyttöön. Mallilaskelmaa tulee käyttää rinnakkain Finnoopuurakenteien mitoitusohjelman sekä RIL Puurakenteien suunnitteluohjeen kanssa. Mallilaskelmaa tehessä huomattiin, että kattorakennetta kantavan ulkoseinän aukkopalkin määräävä mitoitustekijä oli leikkausmitoitus. Uuen päivityksen mukaan palkki ei kestänyt leikkausmitoitusta ilman kosteuen siirtymistä estävää pintakäsittelyä. Välipohjapalkkina toimivan I-palkin kestävyyessä ei ollut ongelmia lukuun ottamatta eurokooin mukaista saumaleikkausmitoitusta, jota palkki ei täyttänyt. Kohteen välipohjarakenne ei ole eurokooin lyhennetyn ohjeen ja siinä esitetyn värähtelymitoituksen mukainen, joten rakenne ei täysin vastaa esitettyä värähtelymitoitusta. Mallilaskelmassa esitettiin ohjeien mukaisen välipohjarakenteen värähtelymitoitus. Värähtelymitoitus ei kuitenkaan ole pakollinen. Kattorakenteen omapainon ja hyötykuorman ulkoseinille ja kurkihirrelle aiheuttamat tukireaktiot laskettiin QSE-statiikkaohjelmalla rakenteen monimutkaisuuen vuoksi. Kitapuurakenteen ansiosta ulkoseinille tuleva tukireaktio pieneni yllättävänkin paljon ja kuorma kerääntyi kurkihirrelle. Tämä johtui siitä, että kattopalkit ja kitapuu muoostavat jäykän kolmion kattorakenteen yläosaan. 19

20 LÄHTEET Eurokooi help esk Saatavissa: Hakupäivä I-palkkirakenteien suunnittelu Saatavissa: Hakupäivä Kevarinmäki, Ari 009. Päivitykset RIL ohjeen. korjattuun painokseen. Helsinki: Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. Kilpinen, Pekka 010. T Puurakenteet. Opintojakson oppimateriaali keväällä 010. Oulu: Oulun seuun ammattikorkeakoulu, tekniikan yksikkö. Kilpinen, Pekka 011. T51903 Puurakenteet 1. Opintojakson oppimateriaali keväällä 011. Oulu: Oulun seuun ammattikorkeakoulu, tekniikan yksikkö. RIL Puurakenteien suunnitteluohje. Helsinki: Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. Seikkula, Seppo 011. Suunnittelupäällikkö, Lappli-Talot Oy. Keskustelu STEP 1. Puurakenteet Tampere: Valtion teknillinen tutkimuskeskus & Rakennustieto Oy. 0

21 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/1 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA

22 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/ SISÄLTÖ 1 JOHDANTO... 3 RAKENNUKSEN ESITTELY... 3 KUORMITUKSET Välipohjan kuormat Yläpohjan kuormat... 9 ULKOSEINÄN AUKKOPALKIN MITOITUS VÄLIPOHJAPALKIN MITOITUS...

23 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/3 1 JOHDANTO Tämän mallilaskelman tarkoitus on tutustuttaa Lappli-Talot Oy:n rakennesuunnittelijat puurakenteisen omakotitalon eurokooin mukaiseen palkin mitoitukseen. Laskelma sisältää kattorakennetta kantavan ulkoseinän aukkopalkin ja välipohjapalkin mitoitukset. Laskelma laaitaan esimerkkikohteen avulla. Palkkien mitoitukset on tehty eurokooin mukaisesti. Laskennat on tehty käsilaskentana ja niien tarkistamiseen ja rasitusten selvittämiseen on käytetty Finnoo-puurakenteien mitoitusohjelmaa sekä QSE-statiikkaohjelmaa. Tämä mallilaskelma on RIL Puurakenteien suunnitteluohjeen mukainen. Työssä otetaan huomioon myös RIL Puurakenteien suunnitteluohje, jossa on päivitetty versio muun muassa tukipainemitoituksesta. Uusien päivitysten tullessa tulee käyttäjän päivittää laskelma niien mukaisiksi. Tätä mallilaskelmaa tulee käyttää yhessä RIL Puurakenteien suunnitteluohjeen kanssa. On suositeltavaa, että rakenteien mitoitus tehään sekä käsilaskennalla että Finnoo-mitoitusohjelmalla. Monimutkaiset laskelmat suositellaan ratkaistavaksi QSE-statiikkaohjelmalla tai vastaavalla. Laskelmia ei saa suoraan kopioia mihinkään rakennuskohteeseen, vaan ne ovat esimerkkilaskelmia.

24 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/ RAKENNUKSEN ESITTELY Esimerkkikohteena on keväällä 011 Kangasalle rakennettava 1,5 kerroksinen Lappli-omakotitalo. Malli on Lappli-Talot Oy:n perinnetalotmalliston Merikotka 166. Kohteeseen on tehty asiakkaan sekä paikallisen rakennusvalvonnan vaatimia muutoksia. Kohteen pohjapiirustukset, leikkaus A- A esitetään kuvissa 1, ja 3. Yläpohjarakenteen, välipohjarakenteen sekä ulkoseinän rakennetyypit esitetään kuvassa. Perustuksen yläpinta on korossa ± Seinäelementin alapinta lähtee samasta korosta. Elementit kiinnitetään perustuksiin alaohjauspuulla, joka on kiinnitetty perustuksiin valmiiksi ennen elementtien asennusta. Perustussuunnitelmat laatii erillinen perustussuunnittelija. Alapohjan u-arvo on 0,16 W/m K. Seinäelementin u-arvo on 0,16 W/m K. Elementin sisäpinnassa on 13 mm:n kipsilevy, jonka ulkopuolella rungon/eristeen ja kipsilevyn välissä on höyrynsulkumuovi. Runkona toimii sahatavara x197 mm, jonka ulkopuolelle kiinnitetään 8x8 mm:n vaakakoolaus. Koolaukseen kiinnitetään 9 mm:n tuulensuojalevy, jonka ulkopuolella ovat ilmarako- ja naulausrimat. Ulkoverhouksena toimii UTV 3x15 mm:n lauta soveltuvin osin pysty- ja vaakasuunnassa. Ensimmäisen kerroksen ulkoseinän ikkunanylityspalkkina toimii sahatavara 63x197 mm mm leveien ikkunoien päälle tulee 63x197 mm:n lisäpalkki. Yläkerran seinässä 8x8mm:n koolaus on rungon sisäpuolella ja se asennetaan elementin asennuksen jälkeen. Yläkerran seinän kattopalkkien kannatuspalkkina toimii sahatavara 60x18 mm. Kyseisen palkin mitoitus on esitetty mallilaskelmassa (Liite 1). Välipohjapalkkeina esimerkkikohteessa toimivat PRT-Lami Oy:n 5x70x300 mm:n I-proiilipalkit. Palkkien aukkojen puolivälissä kulkee poikittaisjäykistelinja, joka muoostuu vastaavista I-palkeista, ns. arinapalkeista. Palkiston alapuolen koolauksena toimii 1x95 mm:n lauoitus 00 mm:n jaolla. Koolauksen alapuolella on ensimmäisen kerroksen kattopinnoite tai vaihtoehtoisesti paneeli. Palkkien yläpuolella ovat raakaponttilauoitus, kaksinkertainen

25 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/5 13 mm:n kipsilevytys sekä vaihteleva lattiapinnoite. Palkiston alareunassa on 70 mm:n ääneneristyskerros. Vesikattomateriaalina kohteessa on tiilikate. Tiilikatteen alla ovat 8x8 mm:n ruoteet, mm:n ilmarakorimat, aluskate sekä 70 mm:n tuuletusväli. Vinon katon osalle asennetaan 1 mm:n tuulensuojalevy. Yläpohjan primäärikannattajana toimii kurkihirsi (liimapuupalkki 50mmx90mm). Sekunäärikannattajina yläpohjassa toimivat I-palkit. Palkkien välissä on 15 mm lämmöneristettä. Palkiston sisäpuolella on 8x8 mm:n vaakakoolaus sekä 50 mm lämmöneristettä. Sisäpintamateriaalina käytetään sisäverhouslevyä tai paneelia. Yläpohjan u-arvo on 0,085 W/m K. KUVA 1. Esimerkkikohteen 1. kerroksen pohjapiirustus

26 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/6 KUVA. Esimerkkikohteen. kerroksen pohjapiirustus

27 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/7 KUVA 3. Rakennuksen leikkaus A-A

28 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/8 KUVA. Yläpohjan, yläkerran ulkoseinän ja välipohjan rakennetyypit

29 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/9 3 KUORMITUKSET 3.1 Välipohjan kuormat Välipohjarakenteen omapaino on 0,7 kn/m. Lisäksi omapainoon lasketaan mukaan kantamattomat kevyet väliseinät, joien omapaino voiaan käsitellä tasaisena lattiakuormana. Kevyien väliseinien arvona tulee tällöin käyttää vähintään arvoa 0,3 kn/m. Välipohjarakenteen laskennalliseksi omapainoksi muoostuu tällöin g k 1,0 kn/m. Hyötykuormana asuintiloissa käytetään arvoa q k,0 kn/m. Välipohjan kuormitukset siirtyvät perustuksille välipohjapalkkien, teräspilareien, liimapuupalkkien sekä ulkoseinien että kantavien väliseinien kautta. (RIL ,3.) 3. Yläpohjan kuormat Yläpohjan kuormat koostuvat yläpohjan omapainosta ja lumikuormasta. Kohteen yläpohjan omapaino on 0,9 kn/m. Kohe sijaitsee Kangasalalla, jossa maassa olevan lumikuorman ominaisarvo on s k,5 kn/m (RIL ). Katon kaltevuus on 33,7. Kun katon kaltevuus on välillä (30 <α <60 ), muotokerroin μ lasketaan kaavalla: μ 0,8 (60 α ) / 30 0,8 (60 33,7 ) / 30 0,70 tällöin ominaislumikuorma katolla on s μ s k 0,70,5kN / m 1,75kN / m Kattopalkkijako k 900 mm lumikuorma kattopalkin juoksumetrille Q k 0,9m 1,75kN / m 1,58kN / m kattorakenteen omapaino juoksumetrille G k 0,9m 0,9kN / m 0,81kN / m

30 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/10 ULKOSEINÄN AUKKOPALKIN MITOITUS Perustietoja Kattopalkit kannatetaan ulkoseinän yläohjauspuun alapuolella olevalla aukkopalkilla 60x18 (C) (kuva 5). Palkki lovetaan runkotolppiin (kuva 6). Pistekuormat sijoitetaan aina tietyn mitoituksen vaarallisimpaan kohtaan. Muutoin jokainen ikkuna, jonka aukkopalkki ylittää, tulisi tarkastella erikseen. Kuvassa 7 on esitetty etaljileikkaus. KUVA 5. Katon kantavat rakenteet

31 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/11 KUVA 6. Det. 1 KUVA 7. Det.

32 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/1 Käyttöluokka: 1 (RIL ) Aikaluokka: Pysyvä/Keskipitkä (RIL ) Seuraamusluokka: CC K FI 1,0 (RIL ) Kuormitustapaukset: Harjakatoilla tulee tarkastella vähintään kahta kuormitustapausta. Toinen, jossa on täysi lumikuorma koko katon alalla, sekä toinen, jossa katon epäeullisemmalla puolella vaikuttaa vain puolet lumikuormasta. Kevytrakenteisilla rakenteilla määräävä kuormitustapaus kuitenkin on useasti kuormitustapaus, jossa on täysi lumikuorma koko katon alalla. Näin on tässäkin tapauksessa. Seuraavassa on esitetty kuormitustapausten laskenta molemmille kuormitustapauksille. Kuvassa 8 on esitetty määräävän kuormitustapauksen kuormitus murtorajatilassa ja kuvissa 9 ja 10 käyttörajatilassa erikseen omapainon kuormitukselle ja lumikuormalle. Kuormitustapaus 1. Murtorajatila (MRT) 1,15 K G + 1, 5 K Q keskipitkä aikaluokka FI k FI k 1,15 1,0 0,81kN / m + 1,5 1,0 1,58kN / m 3,30kN / m 1,35 K pysyvä aikaluokka FI G k 1,35 1,0 0,81kN / m 1,09kN / m Kuormitustapaus. Murtorajatila (MRT) Täyen lumikuorman rasittamalla lappeella: 1,15 K G + 1, 5 K Q keskipitkä aikaluokka FI k FI k

33 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/13 1,15 1,0 0,81kN / m + 1,5 1,0 1,58kN / m 3,30kN / m 1,35 K pysyvä aikaluokka FI G k 1,35 1,0 0,81kN / m 1,09kN / m Puolen lumikuorman rasittamalla lappeella: 1,15 K G + 1,5 0, 5 K Q keskipitkä aikaluokka FI k FI k 1,15 1,0 0,81kN / m + 1,5 0,5 1,0 1,58kN / m,1kn / m 1,35 K pysyvä aikaluokka FI G k 1,35 1,0 0,81kN / m 1,09kN / m Määräävä kuormitustapaus on KT1 ja aikaluokka keskipitkä. Kuorma on käännetty QSE-statiikkaohjelmassa kattorakenteen suuntaiseksi. 3,30kN / m cos 33.7,7kN / m (kuva 8). Kattopalkin tukireaktio murtorajatilassa: Kattopalkin tukireaktio on liian monimutkainen käsin ratkaistavaksi, joten tukireaktio saaaan QSE-statiikkaohjelmasta: Pistekuorma F 6, 3kN

34 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/1 KUVA 8. Kattorakenteen kuormitus murtorajatilassa Kattopalkin tukireaktiot käyttörajatilassa: Kattopalkin tukireaktio kattorakenteen omapainosta saaaan QSEstatiikkaohjelmasta. Kuorma on käännetty ohjelmassa kattorakenteen suuntaiseksi. 0,81kN / m cos ,67kN / m (kuva 9). Pistekuorma F G 1, 33kN Kattopalkin tukireaktio kattorakenteen omapainosta saaaan QSElaskentaohjelmasta. Kuorma on käännetty QSE-laskentaohjelmassa kattorakenteen suuntaiseksi. 1,58kN / m cos ,31kN / m (kuva 10). Pistekuorma F Q 3, 6kN

35 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/15 Kuva 9. Kattorakenteen omapainon kuormitus käyttörajatilassa KUVA 10. Lumikuorman aiheuttama kuormitus käyttörajatilassa Materiaaliominaisuuet: (RIL ) Sahatavara 60x18 (C): m, k N Taivutus syrjällään v, k,5n Leikkaus syrjällään c, 90, k,5n Puristus poikittain syrjällään E mean 11000N Kimmomouuli

36 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/16 G mean 690N Liukumouuli γ M 1, N Materiaalin osavarmuusluku k mo 0,8 Kuorman keston ja kosteusvaikutuksen muunnoskerroin (RIL ) Taivutusmitoitus (MRT): Taivutusmitoituksessa verrataan murtorajatilan taivutusjännitystä materiaalin mitoitustaivutuslujuuteen. Vaarallisin taivutusmitoituksen arvo saaaan, kun pistekuorma F sijoitetaan keskelle aukkoa (kuva11). KUVA 11. Palkin laskentamalli taivutusmitoituksessa Kuormitus: F 6, 3kN FL 6,3kN 1,56m M max 1, 98kNm Palkin ominaisuuet (60x18 (C)): N 1 mm m, k m, kh kmo,0 0,8 13,71N / γ M 1,

37 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/17 bh 60mm (18mm) W 1900mm Mitoitusehto: δ m, m, M max Nmm δ 9,0 / 13,71 / m, N mm < N mm (66%) 3 W 1900mm Kokovaikutuksen huomiointi kasvattaa taivutuslujuutta k h (150 / h) min 1,3 0, 1,00 min 1,00 1,3 Palkin korkeus on miltei rajakorkeuessa, joten se ei kasvata taivutuslujuutta. Palkki 60x18 (C) kestää taivutusjännityksen. Leikkausmitoitus (MRT): (RIL ) Leikkausmitoituksen vaarallisin arvo saaaan kun sijoitetaan pistekuorma F enintään palkin korkeuen päähän tuelta (kuva 1). Tuen leveys l A mm mm Pistekuorman etäisyys (laskentamallissa): 18 mm + 169mm

38 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/18 KUVA 1. Palkin laskentamalli leikkausmitoituksessa Leikkausvoima: V max + 6,3kN 6, 1kN v, k,5n v, kmo 0,8 1,3N / γ M 1, mm Mitoitusehto τ v, V 3 max 3 610N τ 1,08N 1,3N (76%) A (60x18) mm Palkki 60x18 (C) kestää leikkausjännityksen. HUOM! RIL päivityksen mukaan käyttöluokkaan 1 kuuluvien sahatavaraja liimapuupalkkien leikkausmitoituksessa käytetään kertoimella 0,67 pienennettyä leveyttä (b e 0,67b). Kerrointa 1,0b käytetään kosteuen siirtymistä estävällä pintakäsittelyllä käsitellylle puulle, stanaroiuille puutuotteille sekä pysyvästi käyttöluokkaa tai 3 vastaavissa olosuhteissa oleville palkeille. (RIL )

39 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/19 V 3 max N τ 1,1 N 1,6N (115%) A (0,67 60x18) mm Tässä tapauksessa palkki tulisi käsitellä kosteuen siirtymistä estävällä pintakäsittelyllä, jotta mitoitusehto täyttyisi. Tukipainemitoitus (MRT): (RIL ; Kilpinen 011) Suurin poikittainen puristusrasitus saaaan kun laitetaan pistekuorma F tuen kohalle(kuva 13). KUVA 13. Palkin laskentamalli tukipainemitoituksessa (1.56m 0,9m) N 6,3kN + 6,3kN 8, 11kN 1.56m Tukipinta-ala: A mm 60mm 50mm lc,90, e Tukipainekerroin: kc, kc, 90 l l kosketuspinnan pituus syien suunnassa l c, 90, e tehollinen kosketuspinnan pituus

40 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/0 k c,90 kerroin, jonka avulla otetaan huomioon kuorman sijainti, puun halkeamismahollisuus ja puristuman suuruus KUVA 1. Tehollinen kosketuspinnan pituus (RIL ) Tukipainemitoituksessa palkki käsitellään jatkuvana niin kuin se oikeasti onkin. Tällöin teholliseen kosketuspintaan voiaan lisätä molemmille puolille 30 mm (kuva 1). lc, 90, e 30mm + mm + 30mm 10mm k 1,5 (sahatavaralla) c, 90 k c 10mm, 1,5 3,0 mm k,5n 3 mm c,90, k c, c,90, kc, kmo,0 0,8,3N / γ M 1, Mitoitusehto: N 8110 max N σ 3, / c, 90, < kc, c,90, N mm (7%) A 50mm Palkki 60x18 (C) kestää tukipainerasituksen.

41 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/1 Kiepahusmitoitus (MRT): (Kilpinen 011) Kiepahuksen vaarallisin arvo saaaan kun sijoitetaan pistekuorma F keskelle aukkoa (kuva 15). KUVA 15. Palkin laskentamalli kiepahusmitoituksessa Laskentamallin kiepahustukiväli: L 156mm a 68mm Palkin tehollinen pituus kiepahuksessa: l e a + h 68mm + 18mm 9mm Oletetaan, että kiepahus ei vähennä palkin taivutuskestävyyttä: k crit 1 Katsotaan käyrästä (RIL ) riittääkö tuenta: h 18 b 60,7 käyrä h, 7b l e 50 le 50 mm 60 mm 3000 mm > 9 mm b

42 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/ Tuenta riittää, joten palkki 60x18 (C) ei kiepaha. Taipumamitoitus (KRT): (Kilpinen 011) Taipuman suurin arvo saaaan, kun asetetaan pistevoima F keskelle aukkoa (kuva 16). KUVA 16. Palkin laskentamalli taipumamitoituksessa Kuormitus: Pysyvä kuorma: F G 1, 3kN Muuttuva kuorma (lumikuorma): F Q 3, 6kN Virumaluku: k 0, 6 (RIL ) e Yksikkökuorman aiheuttama reerenssitaipuma re : Huomioiaanko leikkausvoiman aiheuttama lisätaipuma? L h 156 8,9 < 1 18 huomioiaan 3 3 bh (60mm 18mm) I mm 1 1

43 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/3 re F L 8 E 3 mean I 3 F L + 10 G A mean re N (156mm) N mm N 156mm N 8880mm mm re 0,315mm + 0,0615mm 0,930mm( ) kn Hetkellinen taipuma omapainosta: WG, inst re FG 0,930mm / kn 1,3kN 0, 3868mm Hetkellinen taipuma lumikuormasta: WQ, inst re FQ 0,930mm / kn 3,6kN 0, 955mm Loppu taipuma omapainosta: WG, in WG, inst (1 + k e ) 0,3868mm (1 + 0,6) 0, 6189mm Loppu taipuma lumikuormasta: WQ, in WQ, inst ( 1+ ψ k e ) 0,955mm (1 + 0, 0,6) 1, 0698mm ψ 0, lumikuorman pitkäaikaisosuus (RIL , 7) Kokonaistaipuma: Wnet, in WG, in + WQ, in 0,6189mm + 1,0698mm 1, 6887mm L 156mm,19mm > 1,6887mm (0%) Palkki 60x18 (C) taipuu sallituissa rajoissa.

44 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/ 5 VÄLIPOHJAPALKIN MITOITUS Perustietoja Välipohjapalkkeina esimerkkikohteessa toimivat PRT-Lami Oy:n I-palkit. I- palkin koko on 300x5x70 mm (kuva 18). Välipohjan kantavat rakenteet esitetään kuvassa 17. Välipohjarakenteen omapaino on 0,7 kn/m. Lisäksi omapainoon lasketaan mukaan kantamattomat kevyet väliseinät, joien omapaino voiaan käsitellä tasaisena lattiakuormana. Kevyien väliseinien arvona tulee tällöin käyttää vähintään arvoa 0,3 kn/m. Välipohjarakenteen laskennallinen omapaino on tällöin g k 1,0 kn/m. Hyötykuormana asuintiloissa käytetään arvoa q k,0 kn/m. Välipohjan kuormitukset siirtyvät perustuksille välipohjapalkkien, teräspilareien, liimapuupalkkien sekä ulko- että kantavien väliseinien kautta (kuva 19). Välipohjapalkki oletetaan laskelmissa kaksitukiseksi, jolloin lasku yksinkertaistuu ja tulokset jäävät varmemmalle puolelle (kuva 0). (RIL ) KUVA 17. Välipohjan kantavat rakenteet

45 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/5 KUVA 18. Leikkaus 3-3 KUVA 19. Leikkaus - KUVA 0. Välipohjapalkin laskentamalli

46 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/6 Käyttöluokka: 1 (RIL ) Aikaluokka: Pysyvä/Keskipitkä (RIL ) Seuraamusluokka: CC -> K FI 1,0 (RIL ) Kuormitus: Palkkijako: 600 mm G k 1,0kN / m pysyvä aikaluokka Q k,0kn / m keskipitkä aikaluokka P 0,6 (1,15 1,0kN / m + 1,5,0kN / m ),9kN / m Voimasuureet: P L,9kN / m (3,955m) M max, 87kNm 8 8 P L,9kN / m 3,955m V max, 9kN ( V h + l (1 l 0,3m + 0,098m ),9kN (1 ) 3,955m A re V max 1,05kN) Materiaaliominaisuuet: I-palkin ylä- ja alaosassa olevat paarteet ovat sahatavaraa, lujuusluokkaa C. Uumalevy on kovaa kuitulevyä. (I-palkkirakenteien suunnittelu. 11) Kuorman keston ja kosteusvaikutuksen muunnoskerroin k mo : (RIL )

47 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/7 C: 0,8 (keskipitkä aikaluokka) tai 0,6 (pysyvä aikaluokka) Kova kuitulevy: 0,65 (keskipitkä aikaluokka) tai 0,3 (pysyvä aikaluokka) Virumaluku k e : (RIL ) C: 0,6 Kova kuitulevy:,5 Kimmomouuli E mean : (RIL ,57) C: E mean, N / mm Kova kuitulevy: E mean, N / 600 mm Kuorman keston ja kosteuen vaikutukset: (RIL ; Kilpinen 010) Kun tarkastellaan käyttörajatiloja ja kun rakenne koostuu rakenneosista, joilla on erilaiset ajasta riippuvat ominaisuuet, lopputilassa vallitsevan muoonmuutostilan laskemiseen käytettävät kimmo- ja liukukertoimien lopputilan keskiarvot saaaan seuraavista kaavoista: KRT: E E 11000N mean, mean, in, 6875N / (1 + k e ) (1 + 0,6) mm E E 600N mean, mean, in, 115N / (1 + k e ) (1 +,5) mm G G 1900N mean, mean, in, 585N / (1 + k e ) (1 +,5) mm

48 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/8 Ineksimerkintä lange paarre Ineksimerkintä aist uuma Kun murtorajatilassa rakenteen jäykkyysjakauma vaikuttaa sauvojen voimasuureien jakautumiseen, saaaan kimmo- ja liukukertoimen lopputilan keskiarvot seuraavista kaavoista: MRT: E E 11000N mean, in, mean, (1 + ψ k e ) (1 + 0,3 0,6) 93N / mm E E 600N mean, mean, in, 76N / (1 + ψ k e ) (1 + 0,3,5) mm Ψ Kuorman pitkäaikaisarvon yhistelykerroin sille muuttuvalle kuormalle, joka aiheuttaa lujuuteen nähen suurimman jännityksen. Jos pysyvä kuorma aiheuttaa suurimman jännityksen, Ψ korvataan arvolla 1. Kyseessä asuintila; Ψ 0,3 (RIL ) Poikkileikkaussuuret: A b h 5mm 70mm 6mm 0mm 6060mm A b h 6mm 00mm 100mm I b ( h mm ((300mm) (160mm) ) 1 ) mm I 3 3 b h 6mm (00mm) mm

49 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/9 Alkutila: A E 600N mm e mean, A + A mm + 100mm Emean, 11000N I E 600N mm e mean, I + I mm mm Emean, 11000N Lopputila: E 76N A, mm mean, in, e in A + A mm + 100mm Emean, in, 93N I E 76N, mm mean, in, e in I + I mm mm Emean, in, 93N Taivutusmitoitus (MRT): (Kilpinen 010) Paarteet: Puristuspaarre lopputilassa: Mitoitusehto: σ, c,max,, m, σ M h,87 10 Nmm 300mm 6,max, c,max, I e mm 8,39N / mm m, k N, m, kmo 0,8 13,71N (61%) γ 1, M Vetopaarre lopputilassa:

50 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/30 Mitoitusehto: σ, t,max,, m, σ M h,87 10 Nmm 300mm 6,max, t,max, I e mm 8,39N / mm m, k N, m, kmo 0,8 13,71N (61%) γ 1, M Puristuspaarteen nurjahus/puristus: Mitoitusehto: σ, c,, c, o, k c σ M,87 10 Nmm 6, c, h1 116mm 6,9N / I e mm mm h 1 paarteen painopiste b h b a ( h a) h 1 h (I-palkkirakenteien suunnittelu. 11) ( b h b a) 5mm 70mm 6mm 0mm ( 70mm 0mm) h1 150mm ( ) 116mm (5mm 70mm 6mm 0mm) 5mm 70mm 6mm 0mm ( 70mm 0mm) h1 150mm 116mm (5mm 70mm 6mm 0mm) 1N, c, o, kc 0,8 1,0 1N (5%) ; k c 1,0, koska paarre on tuettu 1, sivusuunnassa.

51 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/31 Vetopaarteen keskimääräinen verojännitys: Mitoitusehto: σ, t,, t,0,, t,0, kmo t,0, k γ M 1N σ, t, 5,89N <. t.0. 0,8 8N 1, (81%) Uuman keskimääräinen puristusjännitys alkutilanteessa: Mitoitusehto: σ, c,, c,0, σ M h E,87 10 Nmm 300mm 600N 6 mean,, c, I e Emean, mm 11000N 3,9N / mm, c,0, k N, c,0, kmo 0,65 1,8N (8%) γ 1,5 M Uuman keskimääräinen vetojännitys alkutilanteessa: σ M h E,87 10 Nmm 300mm 600N 6 mean,, t, I e Emean, mm 11000N 3,9N / mm, c,0, k 3N, t,0, kmo 0,65 11,96N (9%) γ 1,5 M Palkki 60x18 (C) kestää taivutusjännityksen.

52 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/3 Leikkausmitoitus (MRT): (RIL ; Kilpinen 010) Tarkistetaan, tarvitaanko yksityiskohtaista uumalevyn lommahusanalyysiä: Ehto: h 70 b h uumalevyn vapaakorkeus 160 mm 70 6mm 0mm Yksityiskohtaista uumalevyn lommahusanalyysia ei tarvita. h 35 b 160mm 35 6mm 10mm F v,, v, b h 0,5 ( h, t + h 1 + h, c ) 16N 0 mm v, k v, kmo,65 8,3N / γ M 1,5 (paneelileikkauslujuus) F v,, v, b h 0,5 ( h, t + h 1 + h, c ) Fv,, V max, 9kN 0,5 (70mm + 70mm),9kN 8,3N 6mm 160mm 1+ 11,5kN(3%) 160mm Saumaleikkaus: Mitoitusehto: (RIL )

53 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/33 0,8 be τ mean, r,,koska h > be 70mm > 3mm 1mm h b 0,5 b 0,5 6mm mm (RIL ) e 3,5N 0 mm r, k r, kmo,65 1,3 N / γ M 1,5 (tasoleikkauslujuus) Paarteen staattinen momentti neutraaliakselin suhteen: S p S p [( h + a) h ] b ( h h ) b (I-palkkirakenteien suunnittelu. 11) 8 5mm ((300mm) (160mm) ) 6mm 8 [(160mm + 0mm) (160mm) ] 3 S p 35150mm Liimasauman pituus l g 0 mm + 0mm 0mm Liimasauman pituuteen ei oteta huomioon levyn paksuutta (6 mm), koska liimauksen onnistumista tuolla pinnalla ei voia taata. τ V S 90N 35150mm 3 p mean, 0,50N / I e l g mm 0mm mm τ 0,8 mean 0,8 be 3mm, r, 0,50N 1,3 N 0,3N h 70mm (156%) Palkki ei kestä eurokooin mukaista saumaleikkausmitoitusta.

54 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/3 Jotta palkki kestäisi saumaleikkausmitoituksen, tulisi sauman pituuen olla vähintään: V l τ S mean, p I e 3 90N 35150mm 0,3N mm 6mm Taipumamitoitus (MRT): (Kilpinen 010) Hyötykuorman lyhytaikaisen osuuen aiheuttama hetkellinen taipuma: p (1 ψ ) qk (1 0,3) 0,6m kn / m 0,8kN / m re 5 38 p L E I mean e p L + 8 G, mean A, inst 5 38 E p L I mean e, in p L + 8 G, mean A, inst 5 0,8N (3,955mm) N mm 0,8N (3,955mm) N 100mm inst,79mm + 0,70 3, 516mm, Pitkäaikainen kokonaistaipuma: g, in 5 k jako g k L 38 E I mean, in, e, in k jako g + 8 G k mean, in, L A g, in 5 0,6 1,0 N (3955mm) N mm 0,6 1,0 N (3955mm) N 100mm in g, 3,1933mm + 1,671mm, 865mm

55 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/35 q, in 5 0,6 (,0 0,3) N (3955mm) N mm 0,6 (,0 0,3) N (3955mm) N 100mm in q, 1,9160mm + 1,007mm, 9187mm net, in, inst + g, in + q, in 3,516mm +,865mm +,9187mm 11, 978mm Mitoitusehto: L 3955mm, in 11,30mm < 13,18mm(86%) net Palkki 60x18 (C) taipuu sallituissa rajoissa. Värähtelymitoitus: (RIL ; Kilpinen 010) Värähtelymitoitus ei ole pakollinen, mutta asiakkaan sitä vaatiessa se täytyy esittää. Asuintaloissa tarkistetaan, että kävelystä aiheutuva värähtely pysyy rajoitettuna. Myös koneet voivat aiheuttaa värähtelyä, mutta tässä kohteessa värähtelyä aiheuttavia koneita ei välipohjan päällä ole. Kohteen välipohjarakenne ei ole mitoitusohjeien mukainen, vaan rakenne tulisi olla kuvan B... mukainen (RIL ). Mitoitus tehään ohjeen mukaiselle rakenteelle. Valitaan välipohjapalkiksi KERTO-S 51x300 mm, jotta välipohjarakenteen korkeus pysyy samana. Värähtelytarkastelussa asetetaan 1 kn:n pistekuorma keskelle palkkia (kuva 1). (RIL ) KUVA 1. Värähtelymitoituksen rakennemalli

56 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/36 Palkin taivutusjäykkyys: E E I I e mean ) 13800N 51mm (300mm) mm ( EI) p 1, Nmm (RIL Lattian omapainon ja pitkäaikaisen hyötykuorman yhteinen massa: m g k + ψ q 9,81m / s k 1000kg + 0,3 000kg 9,81m / s 13,5kg / m Lattian ominaistaajuuen tulee olla yli 9Hz, jotta ei tarvita erityistarkastelua. 6 π EI π 1,58 10 Nm 1 1,16Hz > 9Hz L s m (3,955m) 0,6m 13,5kg / m Kuvan (B..) mukaisen lattiarakenteen värähtelymitoituksessa rakenteellisesti liimatun T- poikkileikkauksen taivutusjäykkyyen likiarvo saaaan kaavalla: ( EI ) (, 0,1 L) (0, + s) ( EI ) (RIL ) T p 1 1 ( ) (, 0,1 3,955m) (0, + 0,6m) 1,58 10 Nmm,85 10 Nmm EI T ( EI) + ( EI) ) 1,58 10 Nmm +,85 10 Nmm,3 10 ( EI) 0,5 Nmm L p T Taipuma 1 kn:n pistekuormasta: max 3 FL 8EI δ 3 3 F L 1000N (3955mm) δ 0, mm L 8 ( EI) s 8,3 10 Nmm 0,6 8 1 L

57 EUROKOODIN MUKAINEN PALKIN MALLILASKELMA LIITE 1/37 oletetaan, että 0, 5mm max Sallittua taipumaa voiaan korottaa korotuskertoimella k: (RIL ) 1 k 0, ,11 L 1 1,30 0, ,11 3,955m δ 1,30 0,5mm 0, 65mm max Mitoitusehto: k B k s δ L 0, 65mm (RIL ) Kerroin k s huomioi välipohjapalkkien k-jaon: s 0,6 k s 1 (RIL , 198) 0,6 0,6 Kerroin k B huomioi lattian poikittaissuunnan jäykkyyen ja huoneen koon: k B 0,5 0,5 1 0,8 0,mm 0,65mm(37%) Rakenne täyttää värähtelymitoituksen.