Pääraudoituksen ankkurointi. Harjateräksen tartuntalujuus

Transkriptio

1 Pääraudoituksen ankkurointi Harjateräksen tartuntalujuus f bd = 2,25 η 1 η 2 f ctd Tartuntaolosuhteita kuvaava kerroin: Hyvät tartuntaolosuhteet (tartuntatila I) η 1 =1,0 : - tangon etäisyys valun alapinnasta 250 mm => alapinnan raudoitus - yli 600 mm korkeissa rakenteissa yli 300 mm valun yläpinnasta - tangon kulma valutilanteessa vaakatasoon nähden => pystytangot Huonot tartuntaolosuhteet (tartuntatila II) η 1 =0,7: - tangon etäisyys valun alapinnasta > 250 mm => yläpinnan raudoitus palkeissa η 2 = 1,0, kun tangon halkaisija φ 32 mm Harjateräksen tartuntakerroin k b =2,25 Tangossa vallitsevan voiman σ s A s ankkuroimiseksi vaadittava ankkurointipituuden As σs φ σs perusarvo lb,rqd = = π φ f 4 f bd bd

2 Ankkurointipituuden mitoitusarvo l bd = α 1 α 2 α 3 α 4 α 5 l b,rqd l b, min Tangon muodosta riippuva kerroin: suora tanko α 1 = 1,0 (veto- ja puristusteräs) taivutettu tanko α 1 =0,7 vetoteräs, kun c d >3φ, muuten α 1 =1,0 Betonipeitteen vähimmäisarvosta c d riippuva kerroin: cd k φ vetoteräs α2 = 1 0,15 0,7 α φ 2 1,0 suora tanko k=1 taivutettu tanko k=3 puristusteräs α 2 =1,0 Kerroin α 3, joka ottaa huomioon betonin laajenemista estävän poikittaisen raudoituksen (,jota ei ole hitsattu pääraudoitukseen) vaikutuksen : vetoteräs α3 = 1 K λ 0,7 α 3 1,0 puristusteräs α 3 =1,0 Poikittaisraudoituksen määrästä riippuva parametri λ = ΣA ΣA st A s st,min missä ΣA st on poikittaisraudoituksen määrä ΣA st,min on poikitttaisraudoituksen määrän vähimmäisarvo ΣA st,min = 0,25 A s palkeilla ΣA st,min =0 laatoilla A s on yksittäisen halkaisijaltaan suurimman ankkuroitavan tangon pinta-ala Ankkuroitava tanko taivutetun teräksen (esim. haan) nurkassa K=0,1 Ankkuroitava tanko suoran poikittaisteräksen sisäpuolella K=0,05 Ankkuroitava tanko suoran poikittaisteräksen ulkopuolella K=0 Kerroin α 4 ottaa huomioon pääraudoitukseen hitsattujen poikittaistankojen (φ t > 0,6 φ) vaikutuksen: α 4 =0,7 suora ja taivutettu veto- ja puristusteräs Jos ei hitsattuja poikittaistankoja, niin α 4 =1

3 Kerroin α 5 ottaa huomioon ankkurointipituudella l bd vaikuttavan tankoon nähden poikittaisen puristuksen p (esim. tukipaineen) vaikutuksen p suora- ja taivutettu vetoteräs α 5 = 1 0,04 0,7 α Pa 5 1,0 p on poikittaispaine Pa murtorajatilassa Kertoimien yhteisvaikutus (α 2 α 3 α 5 ) 0,7 Ankkurointipituuden vähimmäisarvo: 0,3 lb,rqd vetovoimaa ankkuroitaessa lb,min 10 φ 100 mm puristusvoimaa ankkuroitaessa l b,min 0,6 l 10 φ 100 mm b,rqd Koukulle ja lenkille voidaan käyttää yksinkertaistettua ekvivalenttia ankkurointipituutta l b,eq = α 1 l b,rqd => vetoteräkselle l b,eq =0,7 l b,rqd puristusteräkselle l b,eq =l b,rqd Hitsatuille raudoitteille, joissa hitsattu poikittaistanko l b,eq =α 4 l b,rqd = 0,7 l b,rqd Ankkurointikapasiteetti F bu = f bd π φ l bd A s f yd

4 Tankojen jatkospituus limijatkoksessa Tankojen välisten limijatkokset suunnitellaan niin, että - voimat siirtyvät luotettavasti tangolta toiselle - betoni ei lohkeile tankojen läheisyydessä - ei synny suuria rakenteen toimintakykyyn vaikuttavia halkeamia Limijatkoksia ei sijoiteta suuren momenttien ja voimien alueelle Limijatkokset porrastetaan Jatkokset sijoitetaan yleensä poikkileikkaukseen nähden symmetrisesti Limitettyjen tankojen vapaa väli saa olla 4 φ tai 50 mm. Jos väli on pidempi, niin jatkospituutta lisätään vastaavasti. Kahden vierekkäisen limijatkoksen etäisyys vähintään 0,3 jatkospituus. Vierekkäisten jatkosten kohdalla tankojen vapaan välin on oltava vähintään 2 φ tai 20 mm. Jatkospituuden mitoitusarvo l 0 = α1 α2 α3 α4 α6 lb,rqd = α6 lbd l0, min Jatkospituuden minimiarvo l 0,min 0,3 α6 l 15 φ 200 mm b,rqd

5 Kerrointa α 3 laskettaessa käytetään poikittaisraudoituksen vähimmäismääränä raudoitusta ΣA st,min, jonka pinta-ala vastaa yhden jatkettavan tangon voimaa σ sd A s : σsd As ΣAst,min = f Jatkoskerroin yd ρ1 % α 6 = α 6 = 1...1,5, missä ρ 1 % on limijatketun raudoituksen 25 prosenttiosuus koko tarkasteltavan poikkileikkauksen veto- tai puristusraudoituksesta, joka on enintään 0,65 l 0 tarkasteltavan jatkoksen keskikohdalta Enintään joka neljäs tanko jatkettu ρ 1 < 25 % α 1 =1 Joka kolmas tanko jatkettu ρ 1 = 33 % α 1 =1,15 Joka toinen tanko jatkettu ρ 1 = 50 % α 1 =1,4 Enemmän kuin joka toimen tanko jatkettu ρ 1 > 50 % α 1 =1,5 Jatkosten katsotaan sijaitsevan samassa poikkileikkauksessa, jos jatkosten keskikohtien väli on alla 0,65 l 0. Jatkospituutta laskettaessa on suositeltavaa käyttää täyden laskentalujuuden mukaan laskettua ankkurointipituuden perusarvoa eli σ sd =f yd

6 Limitysalueella tarvitaan poikittaisraudoitusta ottamaan vastaan poikittaiset vetovoimat. Poikittaisraudoituksen kokonaismäärä ΣΑ st on vähintään yhden jatkettavan tangon pinta-ala A s eli ΣΑ st A s. Jos jatkettavien tankojen halkaisija φ< 20 mm tai jatkettavien tankojen osuus alle 25 %, voidaan muusta syystä tarvittava poikittaisraudoitus, esim. leikkausvoimalle mitoitetut haat katsoa riittäväksi ottamaan vastaan myös limijatkoksesta aiheutuvat poikittaisvoimat. Poikittaisraudoitus sijoitetaan jatkettavien tankojen ja betonin pinnan väliin jatkospituuden molempiin päihin matkalle l 0 /3 150 mm. Puristusterästen limijatkoksissa laitetaan vielä jatkospituuden kummankin pään ulkopuolelle enintään etäisyydelle 4 φ yksi ylimääräinen tanko (sama halkaisija kuin muulla poikittaisraudoituksella).

7 Jatkettava tanko Poikittaisraudoitus φ φ 6 φ φ 6 tai 1+1 φ 8 φ φ 6 φ φ 8 φ φ 10 (tai 3+3 φ 8) φ φ 10 (tai 2+2 φ 12) φ φ 12 Jos yli 50 % raudoituksesta on jatkettu samassa kohtaa ja vierekkäisten jatkosten etäisyys a 10 φ, poikittaisraudoituksena on käytettävä hakoja tai U-lenkkejä, jotka on ankkuroitu poikkileikkauksen sisään. Huom! Laatoissa poikittaisraudoitus toisen suunnan teräksistä (esim. jakoraudoitus), hakoja ja pystysuuntaisia U-lenkkejä ei käytetä => jatkosten väli a > 10 φ.

8 Pääraudoituksen katkaisukohdat Jokainen poikkileikkaus raudoitetaan kestämään taivutuksesta ja leikkausvoimasta aiheutuvat vetovoimat mukaan luettuina vinojen halkeamien aiheuttama vetovoiman lisäys F td uumassa ja laipoissa. Leikkausraudoitetuissa rakenteissa vinojen halkeamien aiheuttama vetovoiman lisäys F td = V Ed cot θ 2 Kussakin poikkileikkauksessa x raudoituksen tulee kestää vetovoima F sd = Ed z (x) + F td = Ed z (x) + V Ed cot θ (x) 2 = Ed cot φ (x + z ) 2 z Ed,max z

9 missä Ed (x) Ed (x+zcotθ/2) Μ Ed,max V Ed (x) z θ on taivutusmomentin laskenta-arvo kohdassa x on taivutusmomentin laskenta-arvo kohdassa x+zcotθ/2 on maksimimomentti on leikkausvoiman laskenta-arvo kohdassa x on momenttivarsi on vinon puristusdiagonaalin kaltevuuskulma; cotθ=1...2,5 sama kuin leikkauskestävyyttä laskettaessa Vinojen halkeamien aiheuttama raudoituksen vetovoiman lisäys vastaa cot θ momenttipinnan siirtoa matkan a l = z (pystyhaat) epäedulliseen (vähenevän 2 momentin) suuntaan. Siirron jälkeen kussakin pisteessä x momentti vastaa alkuperäisen momenttipinnan momenttia kohdassa x+zcotθ/2. Leikkausraudoittamattomissa rakenteissa momenttipintaa siirretään vähenevän momentin suuntaan matka a l = d. Huom! assiva betongplattor-menetelmää käytettäessä terästen katkaisukohtia laskettaessa siirtomatka on kuitenkin a l =1,5 d.

10 Pääraudoituksen katkaisukohdat määritetään seuraavien lähtökohtien perusteella: - tangon vetovoima kasvaa lineaarisesti 0.sta arvoon σ sd ankkurointipituuden mitoitusarvon l bd matkalla. - jos tanko on täysin käytetty on tangon murtotilan jännitys σ sd = f yd - momentttipintaa siirretään matkan a l verran epäedulliseen eli vähenevän momentin suuntaan - jäljelle jäävän raudoituksen tulee kestää siirretyn momenttipinnan mukainen vetovoima eli kohdassa x tuelta alkuperäisen momenttipinnan mukainen momentti (x+zcotθ) kohdassa x+z cotθ/2 (tai x+d leikkausraudoittamattomissa rakenteissa) - Raudoituksen vetovoima ei kuitenkaan ole suurempi kuin ED,max /z.

11 Pääraudoituksen katkaisukohdat määritetään seuraavasti: 1. Valitaan katkaistavat tangot 2. Katkaistavilla tangoilla suurin vetojännitys max. momentin kohdalla ED,max As σsd = = f yd z A A s s,req 3. Siirretään momenttipintaa matkan a l vähenevän momentin suuntaan => katkaistavilla tangoillla suurin teräsjännitys etäisyydellä a l max. momentin kohdasta kumpaankin suuntaan 4. Kohdasta, jossa katkaistavilla teräksillä suurin jännitys tarvittava ankkurointipituuden mitoitusarvo l bd teräsjännityksen σ sd perusteella Katkaistavien tankojen ankkuroinnin perusteella tanko voidaan katkaista etäisyydellä a l +l bd max. momentista 5. Lasketaan jäljelle jäävä teräsmäärä A s,jälj ja sitä vastaava taivutuskestävyys 1 As, jälj f yd Rd1 = As, jälj f yd d (1 ) 2 b d f cd 6. Lasketaan momenttipinnan perusteella kohta x 1, jossa kuormituksen aiheuttama laskentamomentti on Ed = Rd1 7. Siirretään momenttipintaa matkan a l vähenevän momentin suuntaan => kohta, jossa jäljelle jääneet teräkset yksinään kestävät on x 1 -a l tuelta 8. Tankojen katkaisukohta on joko x 1 -a l tuelta tai a l +l bd max. momentista sen perusteella kumpi on kauempana max. momentin kohdasta 9. Jäljelle jääneillä teräksillä on edellisten terästen katkaisukohdassa suurin jännitys σ sd f yd. Jos katkaisukohdaksi on määräytynyt a l +l bd max. momentista on jäljelle Ed(x max lbd ) jääneillä teräksillä tässä kohdassa jännitys σsd = z Jos katkaisukohta on määräytynyt jäljelle jääneiden terästen kapasiteetin perusteella, niin jäljelle jääneillä teräksillä on täysi jännitys σ sd =f yd

12 10. Seuraava katkaisukohta määritetään lähtien edellisestä katkaisukohdasta toistamalla vaiheet 1 8. Edellisessä katkaisukohdassa on jo mukana kertaalleen momenttipinnan siirto a l, joten tartunnan perusteella seuraava katkaisukohta on edellisestä vähintään jännitystä σ sd vastaava ankkurointipituuden mitoitusarvon l bd päässä 11. Viimeisestä katkaisukohdassa jäljelle jääneet teräkset on ankkuroitava tuelle. Viimeisessä katkaisukohdassa jäljellä olevilla teräksillä on suurin teräsjännitys σ sd f yd. Ankkurointipituuden mitoitusarvo l bd lasketaan tälle jännitykselle. omentin nollakohdassa raudoituksen vetovoima F td = V Ed cot θ 2 Leikkausraudoittamattomissa rakenteissa F td =V Ed Jäljelle jääneiden terästen ankkurointipituus lasketaan tälle voimalle. Vapaalle tuelle ankkuroidaan kuitenkin vähintään 25 % maksimimomentin vaatimasta teräsmäärästä. Tällä raudoituksella oletetaan olevan jännitys σ sd =f yd Vapaalla tuella raudoitus ankkuroidaan voimalle F te VEd cot θ Ed, 0,25 z max (leikkausraudoittamaton : V Ed Vapaalla tuella voimalle F td laskettu ankkurointipituus voidaan laskea tuen etureunasta.

13 Jos pääterästen ankkurointipituus vapaalla tuella ei riitä ko. voimalle, niin käytetään erillisiä pienempiä (φ=10 12, max φ 16) lenkeiksi tai koukuiksi taivutettuja ankkurointiteräksiä. Paksuja ja pitkiä pääteräksiä ei taivuteta. Vapaalla tuella pääteräkset siis jatketaan (limijatkos) ankkurointiteräksillä. Jatkoskerroin α 6 määritetään jatkettavaa voimaa vastaavalle prosenttiosuudelle. Fbu1 ρ 1 = (1 ) 100 %, Ftd missä tuelle ankkuroitujen suorien pääterästen ankkurointikapasiteetti F = Σf π φ (l c ) bu1 bd t d missä φ on tuelle ankkuroitujen tankojen halkaisija l t on tukipituus (tai tuen etureunan etäisyys rakenteen päästä) c d on tangon päässä oleva betonipeitteen mitoitusarvo

14 Ankkurointipituuden mitoitusarvo lbd Rakenneluokka 2 Rakenneluokka 1 Betonin lujuus C 16 / 20 C 20 / 25 C 25 / 30 C 30 / 37 C 35 / 45 C 40 / 50 C 45 / 55 C 50 / 60 C 55 / 67 C 60 / 75 fctd Pa fbd Pa fyd Pa lbd/φ Tart. I Tart. II Betonin lujuus C 16 / 20 C 20 / 25 C 25 / 30 C 30 / 37 C 35 / 45 C 40 / 50 C 45 / 55 C 50 / 60 C 55 / 67 C 60 / 75 Tartuntatila I Halkaisija Ankkurointipituus l bd mm Tartuntatila I Tartuntatila II Halkaisija Ankkurointipituus l bd mm Tartuntatila II