Rak BETONIRAKENTEIDEN HARJOITUSTYÖ II syksy op.

Transkriptio

1 Rak Betonirakenteiden harjoitustyö II syksy Aalto Yliopisto/ Insinööritieteiden korkeakoulu/rakennustekniikan laitos Rak BETONIRAKENTEIDEN HARJOITUSTYÖ II syksy op. JÄNNITETTY RAKENNE JA LIITTORAKENNE Harjoitustyö koostuu kahdesta osasta: A. Ankkurijänteillä jännitetty paikallavalettu 2-aukkoinen palkki B. Tartuntajänteillä jännitetty 1-aukkoinen elementtipalkki, joka toimii yhdessä palkin päälle paikallavaletun laatan kanssa liittorakenteena Harjoitustyön kummassakin osassa palkkirakenne suunnitellaan samaan kohteeseen Harjoitustyössä laaditaan palkin / liittorakenteen - mitoituslaskelmat keskipalkkilinjasta 2 (osa A: 2-aukkoinen jatkuva palkki ankkurijänteillä osa B: 1-aukkoinen elementtipalkki /2-aukkoinen liittorakenne) - piirustukset (tasopiirustus mittoineen ja kuormitukset osa A: 2-aukkoisen ankkurijännepalkin mitta- ja raudoituspiirustus osa B: 1-aukkoisen elementtipalkin mitta- ja raudoituspiirustus palkin ja laatan liitosdetalji palkin ja reuna-/keskipilarin liitosdetalji) Harjoitustyö tehdään 2 hengen ryhmätyönä. Välinäytöt pakollisia. Kukin ryhmä esittelee kaikille työnsä tuloksia Laskelmissa noudatetaan Eurokoodeja: EC0: SFS-EN Suunnittelun perusteet (kuormien yhdistelykertoimet) EC1: SFS-EN Kuormat EC2: SFS-EN Betonirakenteiden suunnittelu Laskelmat: Laskelmat varustetaan kansilehdellä, jossa on nimiö Laskelmissa esitetään: Harjoitustyön osa A: - Rakenneselostus - Kuormitukset, hyötykuorman määritys - Valitaan laatan paksuus - Valitaan palkin korkeus; käytetään mittasuosituksen mukaisia poikkileikkauksia - Valitaan tarvittava jännevoima ja jänteet, jänteiden kulku, epäkeskisyydet - Voimasuureet (taivutusmomentti, leikkausvoima, tasapainottavat ohjausvoimat ei pisteissä, liikkuvan kuorman suhteen määräävä kuormitusyhdistelmä) - Jännityshäviöt (jännittämisestä -> hyötykuorman vaikutuksen alku -> lopputila - Betonin ja teräksen jännitykset sekä taipuma käyttötilassa (max. kenttämomentin kohdalla sekä jännitykset tuella) - jännitystilanteessa - hyötykuorman alkaessa vaikuttaa - lopputilanteessa (t= ) - Halkeilurajatilan mukaiset tarkastelut (pitkäaikainen ja tavallinen kuorma, max. kenttämomentin ja välituen kohta)

2 Rak Betonirakenteiden harjoitustyö II syksy Taivutus- ja leikkauskestävyydet murtotilassa (tuella, kentässä max. momentin kohdalla) - Ankkurointialueen halkaisuraudoitus Harjoitustyön osa B: - Rakenneselostus - Kuormitukset, hyötykuorman määritys (osasta A) - Valitaan laatan paksuus (osasta A) - Valitaan palkin korkeus; käytetään mittasuosituksen mukaisia poikkileikkauksia Alustavia mittoja valittaessa on otettava huomioon murtotilan lisäksi myös käyttötilan vaatimukset taipuman ja halkeilun suhteen lopputilanteessa; liittorakenteelle tulevat kuormat lisäävät palkin alareunan vetojännitystä ja taipumaa - Voimasuureet (taivutusmomentti, leikkausvoima, tasapainottavat ohjausvoimat ei pisteissä, liikkuvan kuorman suhteen määräävä kuormitusyhdistelmä) osasta A - Tarvittava jänneterästen määrä ja jännevoima - Jännityshäviöt (ennen laukaisua, laukaisusta -> laatan valuun, laatan valusta -> hyötykuorman vaikutuksen alku -> lopputila) - Palkin jännitykset (betoni ja teräs) ja taipuma laatan valuvaiheessa - Palkin ja laatan jännitykset (liittorakenne; betoni ja teräs) sekä taipuma hyötykuorman alkaessa vaikuttaa lopputilanteessa - Palkin ja laatan välisen kutistuma- ja virumaeron aiheuttamat jännitykset ja muodonmuutokset - Palkin ja laatan välisen kutistuma- ja virumaeron aiheuttama pakkomomentti välituella - Palkkielementin taivutus- ja leikkauskestävyys laatan valuvaiheessa ja työnaikaisen hyötykuorman vaikuttaessa - Liittorakenteen taivutus- ja leikkauskestävyys - Palkin ja laatan välisen työsauman leikkauskestävyys ja vastaavat tartunnat - Laipan leikkauskestävyys tarvittavine raudoituksineen - Liittorakenteen yläpinnan raudoitus laatassa - Palkin mahdollinen työnaikainen tuenta laatan valuvaiheessa ja työnaikaisen tuen poisto - Palkkielementin halkaisuraudoitus ja pään raudoitus - Liitos pilariin, neopren ja tappi ( - Palkkielementin reiän ympäristön mitoitus ja pieliteräkset ATK:n käyttö (kehäohjelma, jatkuva palkki, FEM) voimasuureiden laskennassa on sallittua, voimasuureiden suuruusluokka on kuitenkin tarkistettava käsin. ATK:n käyttö alustavassa mitoituksessa on sallittua; karkea suuruusluokkatarkistus on kuitenkin tehtävä käsin Lopullisessa mitoituksessa mitoituslaskelmat esitetään yksityiskohtaisesti. Käytetyt kaavat ja niihin sijoitettavat arvot on esitettävä. MathCadia tai taulukkolaskentaohjelmia saa käyttää, mutta laskelmat on esitettävä yksityiskohtaisesti kaavoineen. Laskelmien esitystavassa noudatetaan RIL 137 Rakennelaskelmaohjetta

3 Rak Betonirakenteiden harjoitustyö II syksy Piirustukset: Osa A: 2-aukkoisen ankkurijännepalkin mitta- ja raudoituspiirustus. Piirustuksessa esitetään: - jänteiden kulku (jänteen etäisyys palkin alapinnasta esim. 1 m:n välein). - jännekaapeleiden määrä ja punosten määrä suojaputkessa, suojaputken koko, jännevoima - tarvittavat betoniteräkset, haat, halkaisuraudoitus, ankkurointiraudoitus - betoniluokka, teräslaatu, betonipeite, ympäristön rasitusluokka, paloluokka, käyttöikä, seuraamusluokka Osa B: 1. Tasopiirustus, jossa esitetään: - moduulit, moduuli- ja päämitat - laatan paksuus ja kuormitus - palkin tunnukset - liitosdetalji- ja leikkausmerkinnät - palkin työnaikainen tuenta ja tukireaktion suuruus 2. Tartuntajännepalkin (elementtipalkin) mitta- ja raudoituspiirustus - palkin mitat - jänneteräkset, alkujännitys, tartunnan poisto (mikäli tarpeen) - tarvittavat betoniteräkset, haat, halkaisuraudoitus, ankkurointiraudoitus, tartunnat - reiän pieliteräkset - raudoituksen taivutusluettelo - palkin kuormitus - betoniluokka, teräslaatu, betonipeite, ympäristön rasitusluokka, paloluokka, käyttöikä, seuraamusluokka 3. Liitosdetaljit (A4 koko, kansilehti) - leikkaus, jossa näkyy palkin ja laatan liittymä - palkin liitos pilariin Piirustuskoko A1 tai A3, liitosdetaljit A4 Jokainen piirustus varustetaan nimiöllä. Piirustusten esitystavassa noudatetaan RIL 84 Rakennuspiirustusohjetta tai RIL 158 CAD Rakennuspiirustusohjetta sekä RIL ja RIL Rakennesuunnittelun asiakirjaohje, Mallipiirustukset ja laskelmat Harjoitustyön palautus: Ma 7.12 Harjoitustyön esittely ja lähtötietojen anto Ma 7.9 Välinäytöt: 1. Ma 28.9 Osa A: Poikkileikkaus, jänneteräkset ja jänteiden kulku, voimasuureet 2. Ma Osa A: Jännityshäviöt, jännitykset, taipumat, taivutus- ja leikkauskestävyys 3 Ma Ryhmät esittelevät työnsä tuloksia kaikille 4. Ma 2.11 Osa B: Poikkileikkaus, punosmäärä, jännityshäviöt 5. Ma Osa B: Taivutus- ja leikkauskestävyys, työsauma 6. Ma Kukin ryhmä esittelee oman työnsä tuloksia kaikille 7. Ma 7.12 Harjoitustyön palautus 8. Ma Korjattavaksi määrättyjen harjoitustöiden palautus

4 Rak Betonirakenteiden harjoitustyö II syksy Noudatettavat ohjeet: Laskelmissa noudatetaan Eurokoodeja: EC0: SFS-EN 1990 Eurokoodi 0 Rakenteiden suunnitteluperusteet (kuormien yhdistelykertoimet) EC1: SFS-EN Eurokoodi 1 Rakenteiden kuormat EC2: SFS-EN Eurokoodi 2 Betonirakenteiden suunnittelu; Yleiset säännöt ja rakennuksia koskevat säännöt EC2 SFS-EN Eurokoodi2: Betonirakenteiden suunnittelu Palomitoitus BY 60 Suunnitteluohje EC2, osat 1-1 ja 1-2 Lähdekirjallisuutta: Rak Luennot ja laskuharjoitukset Rak jaettu materiaali Rak Betonirakenteiden harjoitustyö I materiaali Betonirakentamisen ohjeisto, Valmisosarakentaminen II: Osa H: Perustus- ja runkorakenteet (palkkien kuormituskäyriä) Osa I: Liittorakenteet Runko-BES: Julkaisu 7: Liitokset Julkaisu 8: Teräsbetonipalkit BY 210 Matti Leskelä: Betonirakenteiden suunnittelu ja mitoitus BY 131 Paasikallio, Mikkola, Nyman: Jännebetonirakenteiden mekaniikka ja mitoitus BY 204 Paasikallio & Kanerva: Betonirakenteiden mitoitustehtäviä ratkaisuineen Gilbert & Mickleborough: Design of Prestressed Concrete Collins & Mitchell: Prestressed Concrete Structures T.Y. Lin & Burns: Design of Prestressed Concrete Structures Ghali & Favre: Concrete structures, Stresses and Deformation RIL 137 Rakennelaskelmaohjeet soveltuvin osin RIL 84 Rakennuspiirustusohjeet tai RIL 158 CAD piirustusohje RIL ja RIL Rakennesuunnittelun asiakirjaohje, Maalipiirustustukset- ja laskelmat Liitosdetaljit: Runko-BES: Julkaisu 7: Liitokset (uusimmat liitosdetaljit), neopren laakerit) (mitoituskäyrästöt) hakutulos 33 : Jännitettyjen I- ja HI-palkkien suunniteluohjeet Mitoituskäyrästöt, suorakaide ja leukapalkit Esitiedot: Rak Luennot ja laskuharjoitukset Rak Betonirakenteiden harjoitustyö I Staattisesti määräämättömät sauvarakenteet

5 Rak Betonirakenteiden harjoitustyö II syksy Harjoitustyön esittely, lähtöarvojen anto, kuormat 15.9 Poikkileikkausmittojen valinta, tarvittava jännevoima 22.9 Jännityshäviöt, jännitystarkastelut, halkeilu välinäyttö 6.10 Taivutus-ja leikkausmitoitus, halkaisuraudoitus Liittorakenteen toiminta- ja mitoitusperiaatteet välinäyttö Kutistuma- ja virumaero, jatkuvuus, työnaikainen tuenta, halkeilu 3.11 Liittorakenteen taivutus- ja leikkausmitoitus, työsauma, laipan leikkautuminen välinäyttö Reiän ympäristön mitoitus, liitokset, lovipää välinäyttö Harjoitustyön palautus

6 Rak Betonirakenteiden harjoitustyö II syksy Nimi op.kirj. n:o Hyväksytty arvosana Tehtävä: Suunniteltava oheisen kuvan mukainen ulkotilassa olevan henkilö- ja pakettiautojen paikoitustason linjan 2 palkit. Osassa A palkit ovat paikallavalettuja ankkurijännepalkkeja Osassa B palkit ovat tartuntajänteillä jännitettyjä elementtipalkkeja. Yhteensuuntaan kantava paikallavalulaatta tukeutuu palkkeihin. Laatan päällä on alla olevan mukainen pintarakenne. Pilarivälit palkin suunnassa: L1 = mm Palkkiväli L3 = mm Pilarin sivumitta palkin suunnassa: 480 mm, pilaribetoni C35/45-1 Tason rakenne on seuraava: - asfaltti mm - teräsbetonilaatta mm - somerokerros mm - vesieristys - tasausbetoni (sis. kallistukset) mm L2 = mm - kantava teräsbetonilaatta h l = mm / paksuus valitaan laatan jännevälin perusteella Kuormitus: Ylläolevan tason rakenteen ja palkin mittojen mukainen pysyvä kuorma SFS-EN mukainen henkilö- ja pakettiautojen paikoitustason pintakuorma (pistekuormaa ei tarvitse tarkastaa) Tasolle asennetaan kuormituskilpi: Ajoneuvon kokonaispaino kg Harjoitustyön osassa B palkki tarkistetaan myös SFS-EN mukaiselle työnaikaiselle hyötykuormalle. Ympäristöolosuhteet: Rakenne on ulkotilassa, laatan pinta voi joutua maantiesuolojen rasittamaksi Ympäristön rasitusluokka valitaan SFS-EN mukaan ottaen em. huomioon. Rakennuksen suunniteltu käyttöikä: v Paloluokka: Betonin lujuudenkehityksen voidaan olettaa tapahtuvan +20 o c:ssa Palkissa ei sallita halkeamia lyhytaikaisella (tavallisella) kuormituksella.

7 Rak Betonirakenteiden harjoitustyö II syksy Harjoitustyön osa A: Palkki on paikallavalettu ankkurijännepalkki. Palkkia käsitellään suorakaidepalkkina. Laatta ei ole osa toimivaa palkkirakennetta, vaan on ainoastaan kuormana. Palkin jännittämisvaiheessa laatta oletetaan valetuksi ja siten tuetuksi, että se alkaa kuormittaa palkkia jännittämishetkellä. Liitos pilareihin oletetaan nivelelliseksi. Materiaalit Betonin nimellislujuus: C / -1 Jännittämisajankohta vrk palkin valusta / Lujuus jännittämishetkellä f cmi /f cm Jänneteräs: St 1630 / 1860, relaksaatio 2,5 % 1000 h:ssa jännitysasteella 0,7 f pk Betoniteräs: A500 HW Jännemenetelmä: VSL-ankkurijännemenetelmä: Kitkakerroin µ = Aaltoisuusluku β = rad/m Lukitushäviö: ankkurointiliukuma mm Suojaputken halkaisija, suojaputkessa olevien punosten lukumäärä ja punosten epäkeskisyys putken keskipisteen suhteen sekä ankkurin koko ja reuna- ja keskiöetäisyydet liitteenä. Kuormitusajankohta: vrk palkin valusta

8 Rak Betonirakenteiden harjoitustyö II syksy Harjoitustyön osa B: Palkit ovat suorilla tartuntajänteillä jännitettyjä suorakaidepalkkeja. Palkit ovat yksiaukkoisia, pilareihin vapaasti tuettuja elementtipalkkeja. Palkkien päälle tulee kuorilaatta ja sen päälle kuorilaatan kanssa yhdessä toimiva paikallavalu. Kuorilaatta toimii paikallavalun muottina. Palkki ja laatasto liitetään toisiinsa siten, että ne toimivat paikallavalun kovetuttua yhdessä liittorakenteena (T-poikkileikkaus) ja liittävät myös palkit toisiinsa siten, että palkit toimivat paikallavalun kovetuttua 2-aukkoisina jatkuvina palkkeina. Kuorilaatta toimii paikallavalun muottina. Paikallavalun kovetuttua se toimii yhdessä paikallavalun kanssa liittorakenteena. Harjoitustyössä ei mitoiteta yhteensuuntaan kantavaa laattarakennetta laatan jännevälin suunnassa, vaan ainoastaan T-poikkileikkauksena toimiva palkki, jossa kuorilaattapaikallavalu toimii palkin puristuslaippana. Kuorilaattaa ei mitoiteta. Kuorilaatan paksuus 120 mm. Kuorilaattaa ei tueta työnaikaisesti palkkien väliltä. Palkki tuetaan 1/3-pisteistä työnaikaisilla tuilla, jotka asennetaan ennen kuorilaatan asentamista ja poistetaan paikallavalun kovetuttua ennen kuin rakenteeseen tulee pysyvää ja muuttuvaa hyötykuormaa. Kuorilaatta ja paikallavalu rasittavat palkkia paikallavalun valuvaiheessa. Rakenteelle tulee valuvaiheessa myös työnaikainen hyötykuorma. Palkki Palkkeja ei lämpökäsitellä; lujuudenkehityksen (palkki ja paikallavalu) voidaan olettaa tapahtuvan + 20 oc:ssa Palkit jännitetään (laukaisu/päästöajankohta) vrk palkin valusta / päästölujuus f cmi /f cm Palkit ja kuorilaatat asennetaan ja paikallavalu valetaan palkkien ollessa vrk:n ikäisiä Rakenteelle tulee hyötykuorma vrk:n kulutta paikallavalun valusta Materiaalit: Betoni: Elementtipalkki: C / -1 Kuorilaatta: C / -1 Paikallavalu: Juotosbetoni: C / -2 C / -2 Jänneteräs: St 1630/1800, relaksaatio 2,5 % 1000 h:ssa jännitysasteella 0,7 f pk Betoniteräs: A500 HW Reiät: Etäisyys päätylinjoista A ja C: a 1 = mm Reikien k/k-väli Reikien halkaisija a 2 = mm d r = mm Reiän korkeusasema keskeisesti palkin korkeuteen nähden

9 Rak Betonirakenteiden harjoitustyö II syksy

10

11 Rak Betonirakenteiden harjoitustyö II syksy VSL- ANKKURIJÄNNEMENETELMÄ Punoksia kpl Suojaputken sisähalkaisija mm Jänteen epäkesk. kaarevilla osilla mm Ankkurien mitat betoni f cmi 33 MPa Ankkurin reunaetäisyys Ankkurien k/k-väli mm * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *