YEISTÄ KOKONAISUUS. 1 Rakennemalli. 1.1 Rungon päämitat

Transkriptio

1 YEISTÄ Tässä esimerkissä mitoitetaan asuinkerrostalon lasitetun parvekkeen kaiteen kantavat rakenteet pystytolppa- ja käsijohdeprofiili. Esimerkin rakenteet ovat Lumon Oy: parvekekaidejärjestelmän mukaiset. Rakennus sijaitsee Tampereen keskusta-alueella. Mitoitettavat rakenneosat ovat rakennuksen 6. kerroksen parvekkeesta. KOKONAISUUS 1 Rakennemalli 1.1 Rungon päämitat

2 Rakennuksen kerroskorkeus on 3m, joten 6. kerroksen kaide sijaitsee 18m korkeudella maan pinnasta. Teräsbetoninen parvekelaatta on 00 paksu, sen etureunaan kiinnitetään pystytolpat 1000 välein. Parvekkeen leveys on 4000, joten käsijohde on myös 4000 pitkä. 1. Jäykistys ja staattinen tasapaino Kaiteen jäykistys ja staattinen tasapaino saadaan aikaan pystytolpan jäykällä kiinnityksellä teräsbetoniseen 00 paksuun parvekelaattaan. Täten pystytolppa mitoitetaan alapäästään jäykästi kiinnitettynä ja yläpäästään vapaana mastona. 1.3 Liitostyypit Pystytolpan kiinnitys teräsbetoniseen 00 paksuun parvekelaattaan on jäykkä. Käsijohdeprofiilin kiinnitys pystytolppaan on nivelinen.

3 Pystytolpan kiinnitys parvekelaattaan: Käsijohteen kiinnitys pystytolppaan: 1.4 Profiilityyppi ja alumiinilaji Sekä pystytolpan että käsijohteen profiilit ovat Lumon Oy:n parvekekaidejärjestelmän mukaiset kotelopoikkileikkaukset. Profiilien alumiinilaji on EN AW-6063 T5.

4 Pystytolppaprofiili: Käsijohdeprofiili: 1.5 Kuormitus Kuormat määritetään ENV EUROCODE 1: Suunnitteluperusteet ja rakenteiden kuormat mukaan. Sekä sen suomenkielisen yhteenvetoteoksen: RIL Suunnitteluperusteet ja rakenteiden kuormat. Euronormi, osat 1, -1, -3 ja -4 (1). Sekä pystytolpan että käsijohdeprofiilin mitoituksessa määrääviäksi kuormitusyhdistelmäksi tulee tuulen imun ja kaidekuorman yhteisvaikutus. Koska pystysuora kuormitus (lasin paino ja muiden rakenteiden omat painot) ei ole määräävä, ei niitä tässä esimerkissä lasketa Ominaiskuormat Muuttuva kuorma Tuuli: 6. kerroksen parvekekaiteen korkein kohta maanpinnasta on 6x3m 18m Rakennus sijaitsee kaupunkialueella > Maastoluokka IV > (1): 4.4.3a Q k 0,45kN Kaidekuorma: (1): Taul 4.4.3a Q k 0,5kN

5 1.5. Ominaiskuormitus Muuttuva kuormitus: Kokonaistuulen maksimi nettopaine (imu seinästä ulospäin) parvekelasitukseen koostuu ulkoisen ja sisäisen tuulenpaineen suasta: (1) Kuva 4.6.4a Ulkoinen paine: W e q(z e ) c pe (4.6.a ) missä c pe ulkoisen paineen kerroin Ulkoisen paineen positiivinen maksimi on (1) kuvan 4.7.a. mukaan: W e 0,45kN 0,8 0,36kN Sisäinen paine: W e q(z e ) c pe missä c pe sisäisen paineen kerroin Sisäisen paineen negatiivinen maksimi on (1) kappaleen mukaan: W e 0,45kN ( 0,5) 0,3kN Nettopaine: Nettopaineessa positiivinen ulkoinen paine ja negatiivinen sisäinen paine ovat samansuuntaiset: W e netto 0,36kN + 0,3kN 0,59kN Kaidekuorma: Q k 0,5kN

6 1.5.3 Kuormitusyhdistelmät Murtorajatila: Tasainen tuulen imukuormitus: 1,5 W e netto 1,5 0,59kN 0,89kN Viivamainen vaakasuora kaidekuormitus: Fdkäs 1,5 Qk 1,5 0,5kN 0,75kN Käyttörajatila: Tasainen tuulen imukuormitus: W e netto 0,59kN Viivamainen vaakasuora kaidekuormitus: Fkkäs Qk 0,5kN 1.6 Profiilikoko alustavasti Pystytolppaprofiili: Käsijohdeprofiili:

7 Käsijohde Rasitukset murtorajatilassa.1 Kaatuminen ja liukuminen Ei tarvitse laskea, koska käsijohde tukeutuu jäykistettyyn koko talon betonirunkoon. Normaalivoima Käsijohteeseen ei synny normaalivoimaa..3 Taivutusmomentti Lasketaan yksiaukkoisena päistään niveliseti tuettuna 4000 pitkänä palkkina. Kuten kappaleen 1.1 kuvasta havaitaan käsijohteeseen kohdistuu ainoastaan kaidekuormitus F dkäs Laseihin kohdistuva tuulikurmitus rasittaa vain pystytolppaa eika käsijohdetta. Murtorajatila: Vaakasuunnassa eli käsijohteen vahveassa suunnassa: M.4 Leikkausvoima F L 8 0,75kN (4m) 8 dkäs d 1, 5 knm Vaakasuunnassa eli palkin vahveassa suunnassa: V F L 0,75kN (4m) dkäs i d 1, 5 kn.4 Vääntömomentti Käsijohteeseen ei synny vääntömomenttia. 3 Muodonmuutosten raja-arvot ja rasitukset käyttörajatilassa Muodonmuutosten raja-arvot Kokonaistaipuma Eristyslasin kestävyyden varmistamiseksi on syytä rajoittaa taipuma lasiruudun sivun pituudella L sekä vaaka että pystysuunnassa arvoon: δ L max, sall 13, 3

8 Rasitukset Rasituksia käyttörajatilassa ei tarvitse laskea, koska murtorajatilassa rasituksia ei laskettu plastisesti. Tällöin käyttötilan kuormituksella palkin jännitys ei voi ylittää myötöjännitystä. 4 Murtorajatila: Kestävyydet 4.1 Kehät Kehän stabiilius Parvekekaiteen runko on sivusiirtymätön Staattinen tasapaino Parvekekaiteen runko on tasapainossa sekä vaaka että pystysuunnassa, koska se kiinnittyy rakennukseen joka on jäykistetty Poikkileikkauksen kestävyys Poikkileikkausluokka Kaideprofiili profiili kuuluu vähintään poikkileikkausluokkaan 3, joten tehollisia poikkileikkausarvoja ei tarvitse laskea Sauvojen kestävyys Murtorajatila: Taivutuskestävyys Lasketaan varmanpäälle poikkileikkausluokassa 3: M M c, M c, α W el f γ o M 1 N M c, , 7kNm 1,1 > M 4, 7kNm Kestävyysvertailu: M > 1,5kNm < M 4, dkesk 7 Taivutuskestävyys OK knm

9 Leikkauskestävyys V A v f o 3γ M 1 N 130 V , 1kN 3 1,1 V > 1,5kN < V 49, knm dtukidvas 1 Leikkauskestävyys OK Taivutuskestävyys Jatkokset ja liitokset Liitoksia ei mitoiteta tässä yhteydessä 5 Käyttörajatila: Muodonmuutokset ja kestävyydet 5.1 Taipuma Vaakasuunnassa eli käsijohteen vahveassa suunnassa: 4 5 Qktuuli L f1 384EI > kn 4 5 0,5 (4000) f 1 10, 8 N f,8 < δ sall 13, max, Taipuma OK. Taipuma on käsijohdeprofiilin mitoituksessa määräävä. Valitaan käsijohdeprofiiliksi: EN AW-6063 T5

10 Pystytolppa Rasitukset murtorajatilassa.1 Kaatuminen ja liukuminen Ei tarvitse laskea, koska kaide tukeutuu jäykistettyyn koko talon betonirunkoon. Normaalivoima Pystyrunkoon syntyy kerroskorkeudelta normaalivoima, joka ei ole mitoittava, joten sitä ei lasketa.3 Taivutusmomentti Kuormitus: Alian 80 korkean kaidelasin kokonaiskuormitus F k 1m pituisella kaiteen mitalla: Tämä sama kuormitus kohdistuu jokaiseen pystytolppaan, koska tolppajako on 1m: F k 0,8m 1m 0,75kN 0, 6kN Yliän 1980 korkean parvekelasin kokonaiskuormitus F pl 1m pituisella kaiteen mitalla: Tämä sama kuormitus kohdistuu jokaiseen pystytolppaan, koska tolppajako on 1m: F pl 1,98m 1m 0,75kN 1, 49kN Käsijohdekuormitus F kä 1m pituisella kaiteen mitalla:: F kä 75kN Pystytolpan suurin taivutusmomentti M d kohdistuu tolpan alapäähän ankkuripultin kohdalle:

11 1,49kN M d 6 ( 0,99m + 0,8m + 0,1m ) + 0,75kN ( 1,05m + 0,1m ) + 0,63kN ( 0,41m + 0,1m ), knm.4 Leikkausvoima 1,49kN V d + 0,75kN + 0,63kN, 1kNm

12 .4 Vääntömomentti Pystytolppaan ei synny vääntömomenttia. 3 Muodonmuutosten raja-arvot ja rasitukset käyttörajatilassa Muodonmuutosten raja-arvot Kokonaistaipuma Pystytolpalle ei aseteta taipumarajajoitusta, koska käsijohdepalkki pystyy välittämään siirtymät tuille. Rasitukset Rasituksia käyttörajatilassa ei tarvitse laskea, koska murtorajatilassa rasituksia ei laskettu plastisesti. Tällöin käyttötilan kuormituksella palkin jännitys ei voi ylittää myötöjännitystä. 4 Murtorajatila: Kestävyydet 4.1 Kehät Kehän stabiilius Parvekekaiteen runko on sivusiirtymätön Staattinen tasapaino Parvekekaiteen runko on tasapainossa sekä vaaka että pystysuunnassa, koska se kiinnittyy rakennukseen joka on jäykistetty Poikkileikkauksen kestävyys Poikkileikkausluokka Pystytolppaprofiili kuuluu vähintään poikkileikkausluokkaan 3, joten tehollisia poikkileikkausarvoja ei tarvitse laskea Sauvojen kestävyys Murtorajatila: Taivutuskestävyys Lasketaan varmanpäälle poikkileikkausluokassa 3: M M c, M c, α W el f γ o M 1

13 N M c, 990, 7kNm 1,1 > M, 7kNm Kestävyysvertailu: M,6kNm < M, > Taivutuskestävyys OK dkesk 7 knm Leikkauskestävyys V A v f o 3γ M 1 N 130 V , kn 3 1,1 V,1kN < V 3, > Leikkauskestävyys OK dtukidvas Jatkokset ja liitokset knm Liitoksia ei mitoiteta tässä yhteydessä 5 Käyttörajatila: Muodonmuutokset ja kestävyydet 5.1 Taipuma Pystytolpalle ei aseteta taipumarajajoitusta, koska käsijohdepalkki pystyy välittämään siirtymät tuille. Valitaan pystyprofiili: EN AW-6063 T5