EC5 Sovelluslaskelmat Asuinrakennus

Transkriptio

1 Toinen painos EC5 Sovelluslaskelmat Asuinrakennus Eurokoodi 5

2 2 EC5 Sovelluslaskelmat - Asuinrakennus

3 EC 5 sovelluslaskelmat Asuinrakennus 3

4 4 PDF-julkaisu, maaliskuu 2010

5 ALKUSANAT Tämä ohje on laadittu helpottamaan EC 5-pohjaista suunnittelua. Ohjeessa on esitetty rakennelaskelmia puurunkoisesta asuinrakennuksesta, jotka on valittu siten, että niillä voitaisiin esitellä mahdollisimman laajasti Eurocode 5:n soveltamista käytännön suunnittelutyössä. Esitetyt sovelluslaskelmat eivät ole kaikilta osin täydellisiä ja ne ovat vain osa asuinrakennuksen rakennesuunnittelua. Näin ollen tämä ohje ei ole pientalon rakennesuunnitelmien asiakirjaohje eikä pientalon mallirakennesuunnitelmaohje. Tässä ohjeessa esitetyt kaava- ja taulukkoviittaukset sekä kuormitusviittaukset tarkoittavat Lyhennettyä suunnitteluohjetta (RIL LIITE B). Lyhennetty suunnitteluohje on saatavilla myös Puuinfon kotisivuilta osoitteesta Kuormitukset on käsitelty laajemmin ohjeessa RIL Suunnitteluperusteet ja rakenteiden kuormat. 5

6 Sisällys ALKUSANAT RAKENNELASKELMIEN SELOSTUS Perustiedot Rakenteellinen järjestelmä Normit ja kuormitukset Materiaalien lujuusluokat yleensä Laskentamenetelmät RAKENNUKSEN ESITTELY Pohjat ja leikkaus Rakennetyypit Rakenteiden liittymät KUORMITUSKAAVIOT Välipohjan kuormat Yläpohjan kuormat Tuulikuorma 16 ESIMERKKI 1: NR-ristikoiden kannatuspalkki Taivutuskestävyys KY Leikkausvoimakestävyys KY Tukipainekestävyys palkissa KY Taivutuskestävyys KY Leikkausvoimakestävyys KY Tukipainekestävyys palkissa KY Taipuma KY 2 26 Esimerkin 1 mitoitustulosten tarkastelu 26 ESIMERKKI 2: Asuinhuoneen välipohjapalkki Taivutuskestävyys KY Leikkausvoimakestävyys KY Tukipainekestävyys palkissa KY Taivutuskestävyys KY Leikkausvoimakestävyys KY Tukipainekestävyys palkissa KY Taipuma KY Värähtely KY2 36 Esimerkin 2 mitoitustulosten tarkastelu 37 ESIMERKKI 3: Märkätilan välipohjapalkki Taivutuskestävyys KY Leikkausvoimakestävyys KY Tukipainekestävyys palkissa KY Taivutuskestävyys KY Leikkausvoimakestävyys KY Tukipainekestävyys palkissa KY Taipuma KY Värähtely (P103) KY2 47 Esimerkin 3 mitoitustulosten tarkastelu 48 6

7 ESIMERKKI 4: Välipohjan kehäpalkki Taivutuskestävyys KY Leikkausvoimakestävyys KY Tukipainekestävyys palkissa KY Taivutuskestävyys KY Leikkausvoimakestävyys KY Tukipainekestävyys palkissa KY Taipuma KY2 59 Esimerkin 4 mitoitustulosten tarkastelu 59 ESIMERKKI 5: Ulkoseinän runkotolppa Nurjahduskestävyys (Z-suuntaan) KY Nurjahduskestävyys (Z-suuntaan) KY Nurjahduskestävyys (Z-suuntaan) KY Nurjahduskestävyys (Z-suuntaan) KY Tukipainekestävyys alaohjauspuussa KY Taipuma KY4 (kaksi tolppaa vierekkäin) 69 Esimerkin 5 mitoitustulosten tarkastelu 69 ESIMERKKI 6: Päätyseinän levyjäykistys Naulan leikkauskestävyys Seinän vaakaleikkausvoimakestävyys 1. kerroksessa Seinän vaakaleikkausvoimakestävyys 2. kerroksessa Seinälohkojen ulkoiset pystyvoimat 77 Esimerkin 6 mitoitustulosten tarkastelu 78 ESIMERKKI 7: NR-ristikkoyläpohjan jäykistys Taivutuskestävyys KY Taivutuskestävyys KY Taivutuskestävyys KY Taivutuskestävyys KY Leikkauskestävyys KY Taipuma KY4 90 Esimerkin 7 mitoitustulosten tarkastelu 90 7

8 1.0 RAKENNELASKELMIEN SELOSTUS 1.1 Perustiedot Työ nro 0001 Kohteen nimi Osoite Kortteli Pääasiallinen käyttötarkoitus Puurakenteinen asuinrakennus Talotie 1, Jyväskylä Asuinrakennus Rakenteiden vaativuusluokka B (RakMK osa A2) Käyttöluokka 1 (RIL ) Seuraamusluokka CC2 (RIL ) Paloluokka P3 (RakMK osa E1) Pääasiallinen Puu rakennusmateriaali Pääasiallinen rakennustapa Paikalla rakentaminen Kerrosluku 2 Kokonaiskorkeus 8,7 m Bruttopinta-ala yhteensä 319 m Rakenteellinen järjestelmä 8 Perustamismaaperä Perustamistapa HkMr Maanvaraiset seinäanturat Pääasialliset runkorakenteet Pilarit Nivelpäiset pilarit (liimapuu) Kantavat seinät Rankaseinä (sahatavara) Pääkannattimet Sahatavara-, viilupuu-, liimapuupalkki ja NR-ristikko Ulkoseinät 1. kerros Paikalla rakennettu puurankaseinä, lämpöeristetty 2. kerros Paikalla rakennettu puurankaseinä, lämpöeristetty Väliseinät 1. kerros Paikalla rakennettu puurankaseinä 2. kerros Paikalla rakennettu puurankaseinä Välipohjat Kuivat tilat Paikalla rakennettu puupalkkivälipohja Paikalla rakennettu puupalkkivälipohja + betonirakenteinen Märkätilat pintalaatta Yläpohjat Asuinrakennus Paikalla rakennettu naulalevyristikkoyläpohja, lämpöeristetty Parvekkeet Paikalla rakennettu puupalkkiyläpohja, lämpöeristämätön Rakennusrungon jäykistys Rakennus jäykistetään rungon poikki- ja pituussuunnassa levyjäykisteillä, jotka sijaisevat ulkoseinien ulkopinnassa, huoneistojen välisessä seinässä, välipohjassa ja yläpohjan alakatossa. 1. ja 2. kerros NR-ristikkoyläpohja jäykistetään päätyseinien yläohjauspuilla ja pystysuuntaisilla vinolautalinjoilla sekä yläpohjan alakaton levyjäykisteellä.

9 1.3 Normit ja kuormitukset Määräykset ja ohjeet Puurakenteet Eurocode 5 Soveltamisohje RIL , Liite B Lyhennetty suunnitteluohje Palonkestovaatimus EI 30 osastointi huoneistojen välillä Kuormitukset NR-ristikkoyläpohja 0,5 kn/m 2 Räystäät 0,2 kn/m 2 Kuivan tilan välipohja ja parveke 0,5 kn/m 2 Märkätilan välipohja 2,1 kn/m 2 Kevyet väliseinät välipohjalla 0,3 kn/m 2 (kohta B.2.4) Lumikuorma maan pinnalla 2,5 kn/m 2 Hyötykuorma 2,0 kn/m 2 Tuulikuorma 0,45 kn/m 2 ; nopeuspaineen ominaisarvo maastoluokassa III, kun h=8,7 m 1.4 Materiaalien lujuusluokat yleensä Pilarit Palkit Kantavien seinien rungot Jäykistävä levytys välipohjassa Jäykistävä levytys ulkoseinässä Jäykistävä levytys huoneistojen välisessä seinässä Jäykistävä levytys yläpohjan alakatossa Liimapuu GL32c Kerto-S, liimapuu GL32c ja sahatavara C24 Sahatavara C24 Havuvanerilevy, paksuus 18 mm, viilut 6 kpl Havuvanerilevy, paksuus 9 mm, viilut 3 kpl Lastulevy, paksuus 12 mm Kipsikartonkilevy (normaali), paksuus 13 mm 1.5 Laskentamenetelmät NR-ristikko mitoitetaan ristikkotoimittajan käyttämällä ohjelmistolla. Muut laskelmat tehdään käsinlaskennalla käyttäen apuna statiikkaohjelmaa. 9

10 2.0 RAKENNUKSEN ESITTELY 2.1 Pohjat ja leikkaus 1. krs. 2. krs HVS A A A A Kuva 1. Pohjapiirustukset ensimmäisestä ja toisesta kerroksesta. 1: YP001 US001 VP Kuva 2. Leikkaus A - A. 10

11 2.2 Rakennetyypit 11

12 2.3 Rakenteiden liittymät 12

13 13

14 gk qk gk qk gk qk gk qk gk qk gk qk gk qk EC5 Sovelluslaskelmat - Asuinrakennus 3.0 KUORMITUSKAAVIOT 3.1 Välipohjan kuormat Välipohjan kuormat koostuvat välipohjan omapainosta, välipohjan hyötykuormasta sekä välipohjan päällä olevien kantamattomien kevyiden väliseinien omapainosta. Märkätiloissa välipohjan omapaino on huomattavasti suurempi, johtuen betonirakenteisesta pintalaatasta. Hyötykuorman ominaisarvo on tässä tapauksessa q k =2,0 kn/m 2. Asuintiloissa kevyiden väliseinien omapainoksi on oletettu g k =0,3 kn/m 2 (RIL kohta B.2.4/Omapaino) g k =0,8 kn/m 2 q k =2,0 kn/m 2 g k =2,1 kn/m 2 q k =2,0 kn/m 2 g k =0,8 kn/m 2 q k =2,0 kn/m 2 g k =0,8 kn/m 2 q k =2,0 kn/m 2 g k =0,8 kn/m 2 q k =2,0 kn/m 2 g k =2,1 kn/m 2 q k =2,0 kn/m 2 g k =0,8 kn/m 2 q k =2,0 kn/m =2,1 kn/m2 =0,8 kn/m2 =2,0 kn/m2 =2,0 kn/m2 =0,8 kn/m2 =2,0 kn/m2 =0,8 kn/m2 =2,0 kn/m2 =0,8 kn/m2 =2,0 kn/m2 =0,8 kn/m2 =2,0 kn/m2 =2,1 kn/m2 =2,0 kn/m2 Kuva 3. Välipohjan kuormituskaavio. 14

15 3.2 Yläpohjan kuormat Yläpohjan kuormat koostuvat yläpohjan omapainosta ja lumikuormasta. Rakennus sijaitsee Jyväskylässä, jolloin maanpinnan lumikuorman ominaisarvo on s k =2,5 kn/m 2. Harjakaton muotokerroin on μ 1 =0,8, joten katolla olevan lumikuorman ominaisarvo on q k =2,0 kn/m 2. Yläpohjassa ei ole tasoeroja, joten lumen kinostumista ei tapahdu. q k =1,0 kn/m 2 q k =2,0 kn/m 2 q k =2,0 kn/m 2 q k =1,0 kn/m 2 q k =2,0 kn/m 2 q k =2,0 kn/m 2 g k =0,5 kn/m 2 g k =0,2 kn/m 2 g k =0,2 kn/m 2 1: Kuva 4. Yläpohjan kuormituskaavio. 15

16 3.3 Tuulikuorma Rakennus sijaitsee esikaupunkialueella, joten tuulikuorman määrittämisessä käytetään maastoluokkaa III. Rakennuksen korkeus maanpinnasta on H = 8,7 m. Määritetään rakennuksen pidemmän sivun kokonaistuulikuorman ominaisarvo yksinkertaistetun menetelmän mukaan: - nopeuspaine q k (h) = 0,45 kn/m 2 (kuva B.2.4) - voimakerroin c f = 1,3 (taulukko B.2.3) - projektion ala A ref = 121,8 m 2 (kaava B.2.10) Kokonaistuulikuorman resultantin ominaisarvo on F w,k = 71,2 kn, joka sijaitsee korkeudella 0,6H maan pinnasta. Resultantin F w,k sijoittamisella 0,6H:n korkeudelle otetaan huomioon harjakatolla paikallisesti esiintyvien suurempien tuulenpaineiden ja katon kitkavoimien vaikutus. Kokonaistuulikuorman resultantti F w,k muutetaan tasaiseksi kuormaksi kertoimen 1,25 avulla. Kerroin 1,25 tulee muunnoksesta, jossa koko projektiopinnalle kohdistuva tuulenpaine korvataan rakennuksen yläosalle sijoitettavalla tasaisella kuormalla (0,8H vyöhyke). Tasaisen kuorman resultantti F w,k vaikuttaa tällöin korkeudella 0,6H. q w,k = 1,25. c f. q k (h) = 0,73 kn/m :4 F w,k =71,2 kn 0,8H = 6960 ~ 7000 H = ,6H = Kuva 5. Tuulikuormakaavio. 16

17 Esimerkit 17

18 ESIMERKKI 1: NR-ristikoiden kannatuspalkki Perustietoja - NR-ristikot kannatetaan seinän päällä olevalla palkilla P NR-ristikoihin tehdään tehtaalla lovi kannatuspalkkia P101 varten Leikkaus 1-1 NR-ristikot NR-ristikot k900 k900 NR-ristikot k900 NR-ristikoiden kannatuspalkki P101 F g F q g F q F g F q g F q Tuki A Tuki A Tuki B Tuki B Leikkaus 2-2 NR-ristikoiden kannatuspalkki P

19 Esimerkki 1 Mitoitetaan NR-ristikoiden kannatuspalkki P101 ikkuna-aukon kohdalla. Palkki tulee mitoittaa pysyvässä ja keskipitkässä aikaluokassa. Palkin materiaali Kerto-S (taulukko B.3.4) f m,k = 44 N/mm 2 f v,k = 4,1 N/mm 2 f c,90,edge,k = 6,0 N/mm 2 E mean = N/mm 2 γ M = 1,2 taivutus syrjällään leikkaus syrjällään puristus poikittain syrjällään kimmomoduuli materiaalin osavarmuusluku (taulukko B.2.7) Kuormat g k1 = 0,5 kn/m 2 g k2 = 0,2 kn/m 2 q k = 2,0 kn/m 2 yläpohja yleensä yläpohja räystään ja parvekkeen kohdalla lumikuorma katolla Ominaiskuormien aiheuttamat voimasuureet L = 11,4 m L 1 = 1,7 m k = 0,9 m s = 0,9 m s 1 = 0,3 m s 2 = 1,2 m s 3 = 0,5 m ristikon jänneväli ristikoiden kannatuspalkin jänneväli räystään kuormitusleveys parvekkeen kohdalla ristikkojako pistekuorman etäisyys tuelta A pistekuorman etäisyys tuelta A pistekuorman etäisyys tuelta B 19

20 Ristikon tukireaktio yläpohjan omapainosta Ristikon tukireaktio lumikuormasta Palkin P101 tukireaktiot yläpohjan omapainosta Palkin P101 tukireaktiot lumikuormasta Maksimimomentti yläpohjan omapainosta Maksimimomentti lumikuormasta Maksimi leikkausvoima yläpohjan omapainosta Maksimi leikkausvoima lumikuormasta 20

21 Palkin lähtötiedot h = 260 mm palkin korkeus b = 51 mm palkin leveys 51 z 260 y Kuormitusyhdistelmät Tutkitaan seuraavat kuormistusyhdistelmät K FI = 1,0 (RIL taulukko 2.1) KY1: Kuormitusyhdistelmä käyttörajatilassa (pysyvä aikaluokka) Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (pysyvä aikaluokka) (kaava B.2.2) l =42 b=51 h=260 KY2: Kuormitusyhdistelmä käyttörajatilassa (keskipitkä aikaluokka) Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (keskipitkä aikaluokka) (kaava B.2.3) 21

22 1.0 Taivutuskestävyys KY1 Maksimi taivutusmomentti Taivutusjännitys k h -kerroin Kertopuupalkin korkeus h < 300 mm, joten taivutuslujuutta ei tarvitse pienentää kertoimella k h. Taivutuslujuus k mod = 0,6 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 13 % OK kestää 1.1 Leikkausvoimakestävyys KY1 Maksimi leikkausvoima Leikkausjännitys Palkki on kertopuuta. b ef = b (kohta B.5.2) Leikkauslujuus k mod = 0,6 (taulukko B.3.1) 22 Käyttöaste 23 % OK kestää

23 1.2 Tukipainekestävyys palkissa KY1 Tukireaktio Puristusjännitys palkissa Palkin puristuslujuus 51 syysuuntaa zvastaan k mod = 0,6 (taulukko B.3.1) 260 y k c,90 -kerroin l 1 > 2h k c,90 = 1,0 (Kerto-S) l =42 b=51 h=260 Tehollinen kosketuspinnan pituus Tukipainekerroin (kaava B.5.2) Käyttöaste 24 % OK kestää 23

24 1.3 Taivutuskestävyys KY2 Maksimi taivutusmomentti Taivutusjännitys k h -kerroin Kertopuupalkin korkeus h < 300 mm, joten taivutuslujuutta ei tarvitse pienentää kertoimella k h. Taivutuslujuus k mod = 0,8 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 55 % OK kestää 1.4 Leikkausvoimakestävyys KY2 Maksimi leikkausvoima Leikkausjännitys Palkki on kertopuuta. b ef = b (kohta B.5.2) Leikkauslujuus k mod = 0,8 (taulukko B.3.1) 24

25 Käyttöaste 97 % OK kestää 1.5 Tukipainekestävyys palkissa KY2 Tukireaktio Puristusjännitys palkissa 51 z Palkin puristuslujuus syysuuntaa vastaan 260 y k mod = 0,8 (taulukko B.3.1) k c,90 -kerroin l 1 > 2h k c,90 = 1,0 (Kerto-S) l =42 b=51 h=260 Määritetään k c,90 -kerroin kuvasta B.5.3 käyrältä H = min(2h;5b) Tehollinen kosketuspinnan pituus Tukipainekerroin (kaava B.5.2) Käyttöaste 100 % OK kestää 25

26 1.6 Taipuma KY 2 Hetkellinen taipuma pysyvistä kuormista taipuma statiikkaohjelmasta Hetkellinen taipuma muuttuvista kuormista taipuma statiikkaohjelmasta Lopputaipuma k def = 0,8 (taulukko B.3.2) (kaava B.2.8) L = kannatuspalkin jänneväli Taipumaraja (taulukko B.4.1) Käyttöaste 44 % OK Esimerkin 1 mitoitustulosten tarkastelu NR-ristikon kannatuspalkin P101 dimensioksi saatiin Kerto-S 51x260. Kannatuspalkki P101 on mitoitettu siten, että se yksin kantaa NR-ristikoiden välittämät kuormat. Näin ollen kannatuspalkin P101 alla lappeellaan olevia yläohjauspuita ei ole huomioitu laskelmassa. 26

27 27

28 ESIMERKKI 2: Asuinhuoneen välipohjapalkki Perustietoja - Välipohjapalkki P102 tukeutuu ulkoseiniin sekä väliseiniin ja väliseinien aukkojen ylityspalkkeihin. - Palkiston päällä oleva vaneri liimataan palkkeihin ja näin muodostuvaa T-poikkileikkausta hyödynnetään värähtelymitoituksessa. - Palkiston jännevälin keskelle asennetaan yksi poikittaisjäykistelinja Välipohjapalkit k400 = betonirakenteinen pintalaatta Leikkaus 3-3 Poikittaisjäykistelinja Palkki P102 ~ g + q

29 Esimerkki 2 Mitoitetaan välipohjapalkki P102, joka sijaitsee asuinhuoneessa. Välipohjapalkki tulee mitoittaa pysyvässä ja keskipitkässä aikaluokassa. Palkin materiaali Kerto-S (taulukko B.3.4) f m,k = 44 N/mm 2 f v,k = 4,1 N/mm 2 f c,90,edge,k = 6,0 N/mm 2 E mean = N/mm 2 γ M = 1,2 taivutus syrjällään leikkaus syrjällään puristus poikittain syrjällään kimmomoduuli materiaalin osavarmuusluku (taulukko B.2.7) Sahatavara C24 (taulukko B.3.3) f c,90,k = 2,5 N/mm 2 γ M = 1,4 puristus kohtisuoraan syysuuntaa vastaan materiaalin osavarmuusluku (taulukko B.2.7) Kuormat g k = 0,8 kn/m 2 q k = 2,0 kn/m 2 välipohja yleensä (sisältää kevyt väliseinät) hyötykuorma Ominaiskuormien aiheuttamat voimasuureet L = 3,8 m s = 0,4 m palkin jänneväli palkkijako Maksimimomentti välipohjan omapainosta Maksimimomentti välipohjan hyötykuormasta Maksimi leikkausvoima välipohjan omapainosta 29

30 Maksimi leikkausvoima välipohjan hyötykuormasta Tukireaktio välipohjan omapainosta Tukireaktio välipohjan hyötykuormasta Palkin lähtötiedot z h = 260 mm palkin korkeus b = 45 mm palkin leveys y 400 Kuormitusyhdistelmät Tutkitaan seuraavat kuormistusyhdistelmät K FI = 1,0 (RIL taulukko 2.1) KY1: l =45 h=260 b=45 Kuormitusyhdistelmä käyttörajatilassa (pysyvä aikaluokka) Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (pysyvä aikaluokka) 90 (kaava B.2.2) KY2: Kuormitusyhdistelmä käyttörajatilassa (keskipitkä aikaluokka) Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (keskipitkä aikaluokka) (kaava B.2.3) 30

31 1.0 Taivutuskestävyys KY1 Maksimi taivutusmomentti Taivutusjännitys k h -kerroin Kertopuupalkin korkeus h < 300 mm, joten taivutuslujuutta ei tarvitse pienentää kertoimella k h. Taivutuslujuus k mod = 0,6 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 7 % OK kestää 1.1 Leikkausvoimakestävyys KY1 Maksimi leikkausvoima Leikkausjännitys Palkki on kertopuuta. b ef = b (kohta B.5.2) Leikkauslujuus k mod = 0,6 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 5 % OK kestää 31

32 1.2 Tukipainekestävyys palkissa KY1 Tukireaktio Puristusjännitys palkissa z Palkin puristuslujuus syysuuntaa vastaan k mod = 0,6 (taulukko B.3.1) y k c,90 -kerroin l 1 2h k c,90 = 1,0 (Kerto-S) l =45 h=260 b=45 90 Tehollinen kosketuspinnan pituus Tukipainekerroin (kaava B.5.2) Lisäksi tulee tarkastaa tukipainekestävyys yläohjauspuussa. Käyttöaste 8 % OK kestää 32

33 1.3 Taivutuskestävyys KY2 Maksimi taivutusmomentti Taivutusjännitys k h -kerroin Kertopuupalkin korkeus h < 300 mm, joten taivutuslujuutta ei tarvitse pienentää kertoimella k h. Taivutuslujuus k mod = 0,8 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 20 % OK kestää 1.4 Leikkausvoimakestävyys KY2 Maksimi leikkausvoima Leikkausjännitys Palkki on kertopuuta. b ef = b (kohta B.5.2) Leikkauslujuus k mod = 0,8 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 15 % OK kestää 33

34 1.5 Tukipainekestävyys palkissa KY2 Tukireaktio Puristusjännitys palkissa z Palkin puristuslujuus syysuuntaa vastaan y k mod = 0,8 (taulukko B.3.1) 400 k c,90 -kerroin l 1 2h k c,90 = 1,0 (Kerto-S) l =45 h=260 b=45 90 Tehollinen kosketuspinnan pituus Tukipainekerroin (kaava B.5.2) Lisäksi tulee tarkastaa tukipainekestävyys yläohjauspuussa. Käyttöaste 22 % OK kestää 34

35 1.6 Taipuma KY2 Palkin jäyhyysmomentti Hetkellinen taipuma pysyvistä kuormista Hetkellinen taipuma muuttuvista kuormista Hetkellinen taipuma L = välipohjapalkin jänneväli Taipumaraja (taulukko B.4.1) Käyttöaste 36 % OK Lopputaipuma k def = 0,6 (taulukko B.3.2) (kaava B.2.8) L = välipohjapalkin jänneväli Taipumaraja (taulukko B.4.1) Käyttöaste 35 % OK 35

36 1.7 Värähtely KY2 Palkin taivutusjäykkyys Liimatun T-poikkileikkauksen taivutusjäykkyys (kaava B.4.3) Työmaalla liimatun T-poikkileikkauksen taivutusjäykkyys Lattian omapainon ja pitkäaikaisen hyötykuorman yhteinen massa Lattian ominaistaajuus (kaava B.4.5) Kyseisen välipohjarakenteen ominaistaajuus on riittävän korkea. Taipuma 1 kn:n pistekuormasta Poikittaisjäykisteiden vaikutus Välipohjassa on yksi poikittaisjäykistelinja, jonka vaikutus voidaan huomioida kertoimella k B =0,5. 36

37 Palkkijaon tihentämisen vaikutus Välipohjapalkkien k-jako on 400 mm, jonka vaikutus voidaan huomioida kertoimella k s. (kaava B.4.8) (kaava B.4.6) Käyttöaste 84 % OK Esimerkin 2 mitoitustulosten tarkastelu Asuinhuoneen välipohjapalkin P102 dimensioksi saatiin Kerto-S 45x260. Palkit asennetaan 400 mm:n jaolla ja palkiston päällä oleva vanerilevytys liimataan kaikkiin palkkeihin. Palkiston jännevälin keskelle asennetaan yksi poikittaisjäykistelinja. 37

38 ESIMERKKI 3: Märkätilan välipohjapalkki Perustietoja - Välipohjapalkki P103 tukeutuu ulkoseiniin sekä väliseiniin ja väliseinien aukkojen ylityspalkkeihin. - Välipohjan omapaino on huomattavasti suurempi johtuen välipohjan päällä olevasta betonirakenteisesta pintalaatasta. - Palkiston päällä oleva vaneri liimataan palkkeihin ja näin muodostuvaa T-poikkileikkausta hyödynnetään värähtelymitoituksessa Välipohjapalkit k400 = betonirakenteinen pintalaatta Leikkaus 4-4 Palkki P ~3600 g + q

39 Esimerkki 3 Mitoitetaan välipohjapalkki P103, joka sijaitsee märkätilassa. Välipohjapalkki tulee mitoittaa pysyvässä ja keskipitkässä aikaluokassa. Palkin materiaali Sahatavara C24 (taulukko B.3.3) f m,k = 24 N/mm 2 f v,k = 2,5 N/mm 2 f c,90,k = 2,5 N/mm 2 E 0,mean = N/mm 2 γ M = 1,4 taivutus leikkaus puristus kohtisuoraan syysuuntaa vastaan kimmomoduuli materiaalin osavarmuusluku (taulukko B.2.7) Kuormat g k = 2,1 kn/m 2 q k = 2,0 kn/m 2 välipohja yleensä hyötykuorma Ominaiskuormien aiheuttamat voimasuureet L = 3,6 m s = 0,4 m palkin jänneväli palkkijako 39

40 Maksimimomentti välipohjan omapainosta Maksimimomentti välipohjan hyötykuormasta Maksimi leikkausvoima välipohjan omapainosta Maksimi leikkausvoima välipohjan hyötykuormasta Tukireaktio välipohjan omapainosta Tukireaktio välipohjan hyötykuormasta Palkin lähtötiedot h = 198 mm palkin korkeus b = 48 mm palkin leveys Palkkeja asennetaan kaksi vierekkäin. 198 b=2 x 48 z y 400 l =45 h=198 b=

41 Kuormitusyhdistelmät Tutkitaan seuraavat kuormistusyhdistelmät K FI = 1,0 (RIL taulukko 2.1) KY1: Kuormitusyhdistelmä käyttörajatilassa (pysyvä aikaluokka) Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (pysyvä aikaluokka) (kaava B.2.2) KY2: Kuormitusyhdistelmä käyttörajatilassa (keskipitkä aikaluokka) Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (keskipitkä aikaluokka) (kaava B.2.3) 41

42 1.0 Taivutuskestävyys KY1 Maksimi taivutusmomentti Taivutusjännitys Taivutuslujuus k mod = 0,6 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 29 % OK kestää 1.1 Leikkausvoimakestävyys KY1 Maksimi leikkausvoima Leikkausjännitys Sahatavarapalkki on käyttöluokassa 1. Leikkauslujuus k mod = 0,6 (taulukko B.3.1) 42 Käyttöaste 22 %

43 1.2 Tukipainekestävyys palkissa KY1 Tukireaktio Puristusjännitys palkissa z Palkin puristuslujuus syysuuntaa vastaan 198 b=2 x y k mod = 0,6 (taulukko B.3.1) k c,90 -kerroin l 1 2h k c,90 = 1,25 (sahatavara) l =45 h=198 b=96 Tehollinen kosketuspinnan pituus 90 Tukipainekerroin (kaava B.5.2) Lisäksi tulee tarkastaa tukipainekestävyys liimapuupalkissa. Käyttöaste 21 % OK kestää 43

44 1.3 Taivutuskestävyys KY2 Maksimi taivutusmomentti Taivutusjännitys Taivutuslujuus k mod = 0,8 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 42 % OK kestää 1.4 Leikkausvoimakestävyys KY2 Maksimi leikkausvoima Leikkausjännitys Sahatavarapalkki on käyttöluokassa 1. Leikkauslujuus k mod = 0,8 (taulukko B.3.1) 44 Käyttöaste 33 %

45 1.5 Tukipainekestävyys palkissa KY2 Tukireaktio Puristusjännitys palkissa z Palkin puristuslujuus syysuuntaa vastaan 198 b=2 x y k mod = 0,8 (taulukko B.3.1) k c,90 -kerroin l 1 2h k c,90 = 1,25 (sahatavara) l =45 h=198 b=96 Tehollinen kosketuspinnan pituus 90 Tukipainekerroin (kaava B.5.2) Lisäksi tulee tarkastaa tukipainekestävyys liimapuupalkissa. Käyttöaste 31 % OK kestää 45

46 1.6 Taipuma KY2 Palkin jäyhyysmomentti Hetkellinen taipuma pysyvistä kuormista Hetkellinen taipuma muuttuvista kuormista Hetkellinen taipuma L = välipohjapalkin jänneväli Taipumaraja (taulukko B.4.1) Käyttöaste 59 % OK Lopputaipuma k def = 0,6 (taulukko B.3.2) (kaava B.2.8) L = välipohjapalkin jänneväli Taipumaraja (taulukko B.4.1) Käyttöaste 62 % OK 46

47 1.7 Värähtely (P103) KY2 Palkin taivutusjäykkyys Tuplapalkkien vaikutus (kaksi palkkia vierekkäin) Tuplapalkkien leveys b=96 mm Liimatun T-poikkileikkauksen taivutusjäykkyys (kaava B.4.3) Liimatun T-poikkileikkauksen taivutusjäykkyys, kun välipohjassa on tuplapalkit Työmaalla liimatun T-poikkileikkauksen taivutusjäykkyys Lattian omapainon ja pitkäaikaisen hyötykuorman yhteinen massa Lattian ominaistaajuus Ehto ominaistaajuudelle (kaava B.4.5) Kyseisen välipohjarakenteen ominaistaajuus on riittävän korkea. 47

48 Taipuma 1 kn:n pistekuormasta Betonirakenteisen pintalaatan vaikutus (kaava B.4.7) Palkkijaon tihentämisen vaikutus Välipohjapalkkien k-jako on 400 mm, jonka vaikutus voidaan huomioida kertoimella k s. (kaava B.4.9) (kaava B.4.6) Käyttöaste 38 % OK Esimerkin 3 mitoitustulosten tarkastelu Märkätilan välipohjapalkin P103 dimensioksi saatiin C24 (2x 48)x198. Palkit asennetaan 400 mm:n jaolla ja palkiston päällä oleva vanerilevytys liimataan kaikkiin palkkeihin. Vanerilevytyksen päälle valetaan 60 mm paksu teräsbetonilaatta. 48

49 49

50 ESIMERKKI 4: Välipohjan kehäpalkki Perustietoja - Välipohjan kehäpalkki sijaitsee ensimmäisen kerroksen ulkoseinien päällä. - Välipohjan kehäpalkki välittää ylemmän kerroksen ulkoseinien kuormat alemmille ulkoseinille. - Välipohjan kehäpalkkia voidaan hyödyntää ensimmäisen kerroksen aukkojen ylityspalkkina, jolloin välipohjapalkit tulee kiinnittää aukon kohdalla kehäpalkkiin palkkikengillä Leikkaus 5-5 Leikkaus Kehäpalkki P Fg Fq G + Q 50 Tuki A Tuki B

51 Esimerkki 4 Mitoitetaan ensimmäisen kerroksen seinän päällä oleva kehäpalkki P104 ikkuna-aukon kohdalla. Palkki tulee mitoittaa pysyvässä ja keskipitkässä aikaluokassa. Palkin materiaali Kerto-S (taulukko B.3.4) f m,k = 44 N/mm 2 f v,k = 4,1 N/mm 2 f c,90,edge,k = 6,0 N/mm 2 E mean = N/mm 2 γ M = 1,2 taivutus syrjällään leikkaus syrjällään puristus poikittain syrjällään kimmomoduuli materiaalin osavarmuusluku (taulukko B.2.7) Kuormat g k1 = 0,5 kn/m 2 g k2 = 0,2 kn/m 2 g k3 = 0,8 kn/m 2 q k1 = 2,0 kn/m 2 q k2 = 2,0 kn/m 2 yläpohja yleensä yläpohja räystään ja parvekkeen kohdalla välipohja yleensä (sisältää kevyt väliseinät) lumikuorma katolla hyötykuorma 51

52 Ominaiskuormien aiheuttamat voimasuureet L 1 = 11,4 m L 2 = 0,6 m L 3 = 3,8 m L 4 = 2,0 m k = 1,15 m s = 0,3 m NR-ristikon jänneväli räystään pituus välipohjan jänneväli kehäpalkin jänneväli kuormitusleveys pistekuormalle pistekuorman etäisyys tuelta Pistekuorma kehäpalkille yläpohjan omapainosta Tasainen kuorma kehäpalkille välipohjan omapainosta Pistekuorma kehäpalkille lumikuormasta Tasainen kuorma kehäpalkille välipohjan hyötykuormasta Kehäpalkin maksimimomentti yläpohjan omapainosta Kehäpalkin momentti välipohjan omapainosta pistekuorman kohdalla Kehäpalkin maksimimomentti lumikuormasta Kehäpalkin momentti välipohjan hyötykuormasta pistekuorman kohdalla 52

53 Kehäpalkin tukireaktiot omapainoista Kehäpalkin tukireaktiot lumikuormasta Kehäpalkin tukireaktiot hyötykuormasta Kehäpalkin maksimi leikkausvoima omapainosta Kehäpalkin maksimi leikkausvoima lumikuormasta Kehäpalkin maksimi leikkausvoima hyötykuormasta Palkin lähtötiedot h = 260 mm b = 63 mm palkin korkeus palkin leveys 63 z 260 y 53 b=63

54 Kuormitusyhdistelmät Tutkitaan seuraavat kuormistusyhdistelmät K FI = 1,0 (RIL taulukko 2.1) KY1: Kuormitusyhdistelmä käyttörajatilassa (pysyvä aikaluokka) Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (pysyvä aikaluokka) (kaava B.2.2) KY2: Kuormitusyhdistelmä käyttörajatilassa (keskipitkä aikaluokka) (kaava B.2.6) Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (keskipitkä aikaluokka) (kaava B.2.3) KY3: Kuormitusyhdistelmä käyttörajatilassa (keskipitkä aikaluokka) (kaava B.2.6) Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (keskipitkä aikaluokka) (kaava B.2.3) 54

55 1.0 Taivutuskestävyys KY1 Maksimi taivutusmomentti Taivutusjännitys k h -kerroin Kertopuupalkin korkeus h < 300 mm, joten taivutuslujuutta ei tarvitse pienentää kertoimella k h. Taivutuslujuus k mod = 0,6 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 11 % OK kestää 1.1 Leikkausvoimakestävyys KY1 Maksimi leikkausvoima Leikkausjännitys Palkki on kertopuuta. b ef = b (kohta B.5.2) Leikkauslujuus k mod = 0,6 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 27 % OK kestää 55

56 1.2 Tukipainekestävyys palkissa KY1 Tukireaktio 63 z Puristusjännitys palkissa 260 y Palkin puristuslujuus syysuuntaa vastaan k mod = 0,6 (taulukko B.3.1) k c,90 -kerroin l 1 2h k c,90 = 1,0 (Kesto-S) b=63 h=260 l =2x 48=96 Tehollinen kosketuspinnan pituus Tukipainekerroin (kaava B.5.2) Lisäksi tulee tarkastaa tukipainekestävyys yläohjauspuussa. Käyttöaste 20 % OK kestää 56

57 1.3 Taivutuskestävyys KY2 Maksimi taivutusmomentti Taivutusjännitys k h -kerroin Kertopuupalkin korkeus h < 300 mm, joten taivutuslujuutta ei tarvitse pienentää kertoimella k h. Taivutuslujuus k mod = 0,8 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 39 % OK kestää 1.4 Leikkausvoimakestävyys KY2 Maksimi leikkausvoima Leikkausjännitys Palkki on kertopuuta. b ef = b (kohta B.5.2) Leikkauslujuus k mod = 0,8 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 93 % OK kestää 57

58 1.5 Tukipainekestävyys palkissa KY2 Tukireaktio 63 z Puristusjännitys palkissa 260 y Palkin puristuslujuus syysuuntaa vastaan k mod = 0,8 (taulukko B.3.1) k c,90 -kerroin l 1 2h k c,90 = 1,0 (Kesto-S) b=63 h=260 l =2x 48=96 Tehollinen kosketuspinnan pituus Tukipainekerroin (kaava B.5.2) Lisäksi tulee tarkastaa tukipainekestävyys yläohjauspuussa. Käyttöaste 70 % OK kestää 58

59 1.6 Taipuma KY2 Hetkellinen taipuma pysyvistä kuormista taipuma statiikkaohjelmasta Hetkellinen taipuma lumikuormasta taipuma statiikkaohjelmasta Hetkellinen taipuma hyötykuormasta taipuma statiikkaohjelmasta Hetkellinen taipuma (kehäpalkki toimii myös välipohjakannattimena) L = kehäpalkin jänneväli Taipumaraja (taulukko B.4.1) Käyttöaste 34 % OK Lopputaipuma k def = 0,6 (kehäpalkki lämmöneristeen sisällä) (taulukko B.3.2) (kaava B.2.8) L = kehäpalkin jänneväli Taipumaraja (taulukko B.4.1) Käyttöaste 31% OK Kuormitusyhdistelmä 3 tarkastellaan kuten KY2, mutta lumikuorma ja hyötykuorman vaihtavat paikkaa keskenään. Esimerkin 4 mitoitustulosten tarkastelu Kehäpalkin P104 dimensioksi saatiin Kerto-S 63x260. Esimerkissä kehäpalkkia tarkasteltiin yksiaukkoisena palkkina, mutta käytännössä kehäpalkki on jatkuva koko seinän matkalla. 59

60 ESIMERKKI 5: Ulkoseinän runkotolppa Perustietoja - Ulkoseinätolpat oletetaan päistään nivelellisesti tuetuksi. - Ulkoseinätolppien heikompi suunta on tuettu nurjahdusta vastaan tuulensuojalevytyksellä. - Seinän päällä olevan kehäpalkin oletetaan sijaitsevan tolppaan nähden keskeisesti, joten kuorman epäkeskisyyttä ei ole. - Tolpan mitoituksessa tarvittavan tuulikuorman määrittämisessä käytetään paikallisia tuulen paineen nettopainekertoimia. T Leikkaus 7-7 Leikkaus F g 1150 F q T L c =2630 Tuulen imukuorma 60

61 Esimerkki 5 Mitoitetaan ensimmäisen kerroksen ulkoseinätolppa T101 ikkuna-aukon pielessä. Ikkuna-aukon pielessä käytetään kahta tolppaa vierekkäin. Tolppa tulee mitoittaa pysyvässä, keskipitkässä ja hetkellisessä aikaluokassa. Palkin materiaali Sahatavara C24 (taulukko B.3.3) f c,0,k = 21 N/mm 2 puristus syysuuntaan f c,90,k = 2,5 N/mm 2 puristus kohtisuoraan syysuuntaa vastaan f m,k = 24 N/mm 2 taivutus E 0,mean = N/mm 2 kimmomoduuli γ M = 1,4 materiaalin osavarmuusluku (taulukko B.2.7) Kuormat g k1 = 0,5 kn/m 2 g k2 = 0,2 kn/m 2 g k3 = 0,8 kn/m 2 q k1 = 2,0 kn/m 2 q k2 = 2,0 kn/m 2 q k (h) = 0,45 kn/m 2 yläpohja yleensä yläpohja räystään ja parvekkeen kohdalla välipohja yleensä (sisältää kevyt väliseinät) lumikuorma katolla hyötykuorma nopeuspaine (taulukko B.2.2, kuva B.2.4) Ominaiskuormien aiheuttamat voimasuureet L 1 = 11,4 m L 2 = 0,6 m L 3 = 3,8 m L 4 = 2,0 m L 5 = 2,63 m k 1 = 1,15 m k 2 = 1,3 m NR-ristikon jänneväli räystään pituus välipohjan jänneväli kehäpalkin jänneväli seinätolpan pituus kuormitusleveys 2.krs aukon pielitolpalle kuormitusleveys 1.krs aukon pielitolpalle 61

62 Pystykuorma tolpalle ylä- ja välipohjan omapainoista b=173 Pystykuorma tolpalle lumikuormasta Pystykuorma tolpalle välipohjan hyötykuormasta Tolpan taivutusmomentti tuulikuomasta h=48 c p,net =1,4 tuulenpaineen nettopainekerroin seinän keskialueella (taulukko B.2.4) l =96 (yksinkertaistamisen vuoksi ei interpoloida vaikka pinta-ala on välillä 1-10 m 2 ) l =96 0,71 Tolpan lähtötiedot z h = 173 mm b = 2x 48 mm = 96 mm A = mm tolpan poikkileikkauksen korkeus tolpan poikkileikkauksen leveys tolpan poikkileikkausala 173 y 2x 48 62

63 Kuormitusyhdistelmät Tutkitaan seuraavat kuormistusyhdistelmät K FI = 1,0 (RIL taulukko 2.1) KY1: Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (pysyvä aikaluokka) (kaava B.2.2) KY2: Kuormitusyhdistelmä murtorajatilassa (keskipitkä aikaluokka) (kaava B.2.3) KY3: Kuormitusyhdistelmä murtorajatilassa (keskipitkä aikaluokka) (kaava B.2.3) KY4: Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (hetkellinen aikaluokka) (kaava B.2.4) KY5: Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (hetkellinen aikaluokka) (kaava B.2.4) KY6: Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (hetkellinen aikaluokka) (kaava B.2.4) 63

64 1.0 Nurjahduskestävyys (Z-suuntaan) KY1 Maksimi normaalivoima Nurjahduskerroin k c,y 5 (kaava B.5.9) Nurjahduskerroin saadaan kuvasta B.5.6 Puristusjännitys Puristuslujuus k mod = 0,6 (taulukko B.3.1) (kaava B.5.7) Käyttöaste 7 % OK kestää 64

65 1.1 Nurjahduskestävyys (Z-suuntaan) KY2 Maksimi normaalivoima,0 Nurjahduskerroin k c,y 5 (kaava B.5.9) Nurjahduskerroin saadaan kuvasta B.5.6 Puristusjännitys Puristuslujuus k mod = 0,8 (taulukko B.3.1) (kaava B.5.7) Käyttöaste 22 % OK kestää 65

66 1.2 Nurjahduskestävyys (Z-suuntaan) KY4 Maksimi normaalivoima g,0 Nurjahduskerroin k c,y 5 (kaava B.5.9) Nurjahduskerroin saadaan kuvasta B.5.6 Puristusjännitys Puristuslujuus k mod = 1,1 (taulukko B.3.1) Maksimi taivutusmomentti Taivutusjännitys Taivutuslujuus k mod = 1,1 (taulukko B.3.1) (kaava B.5.7) 3 66 Käyttöaste 25 % OK kestää

67 1.3 Nurjahduskestävyys (Z-suuntaan) KY5 Maksimi normaalivoima g,0 Nurjahduskerroin k c,y 5 (kaava B.5.9) Nurjahduskerroin saadaan kuvasta B.5.6 Puristusjännitys Puristuslujuus k mod = 1,1 (taulukko B.3.1) Maksimi taivutusmomentti Taivutusjännitys Taivutuslujuus k mod = 1,1 (taulukko B.3.1) (kaava B.5.7) 34 Käyttöaste 23 % OK kestää 67

68 1.4 Tukipainekestävyys alaohjauspuussa KY2 b=173 Tukireaktio,0 b=173 Puristusjännitys alaohjauspuussa Alaohjauspuun puristuslujuus syysuuntaa vastaan h=48 k mod = 0,8 (taulukko B.3.1) l =96 l =96 b=173 k c,90 -kerroin l 1 2h z k c,90 = 1,25 (sahatavara) h= y Tehollinen kosketuspinnan pituus 2x 48 l =96 l =96 b=173 Tukipainekerroin z y 173 (kaava B.5.2) 68 2x 48 Lisäksi tulee tarkastaa tukipainekestävyys yläohjauspuussa. Käyttöaste 70 % OK kestää

69 1.5 Taipuma KY4 (kaksi tolppaa vierekkäin) Palkin jäyhyysmomentti Hetkellinen taipuma tuulikuormasta 4 12 Lopputaipuma k def = 0,6 (taulukko B.3.2) (kaava B.2.8) 12 1,8 L = tolpan pituus Taipumaraja 1,8 (taulukko B.4.1) Käyttöaste 21 % OK Esimerkin 5 mitoitustulosten tarkastelu Ensimmäisen kerroksen ikkunan pielitolpan T101 dimensioksi saatiin C24 48x173; 2 kpl vierekkäin. 69

70 ESIMERKKI 6: Päätyseinän levyjäykistys Perustietoja - Rakennuksen poikittaissuunnan jäykistys toteutetaan jäykistelinjojen 1, 2 ja 3 avulla molemmissa kerroksissa. - Ulkoseinissä jäykistävänä levytyksenä käytetään tuulensuojalevytystä (havuvaneri 9 mm). Linja 1 Linja Linja Linja 3-3 q tuuli = 1,25. c f. q k (h) 70 ~0,2H = 1700 ~0,8H = w 2 J102 w 1 J = Seinälohkon numero h=2800 h=2800 a=2200 c=600 b=300 H=8700

71 Esimerkki 6 Mitoitetaan linjalla 3 olevat jäykistävät seinät ensimmäisessä (J101) ja toisessa (J102) kerroksessa. Jäykisteseinät tulee mitoittaa hetkellisessä aikaluokassa. Jäykisteseinän runkomateriaali Sahatavara C24 (taulukko B.3.3) f c,0,k = 21 N/mm 2 puristus syysuuntaan f m,k = 24 N/mm 2 taivutus ρ k = 350 kg/m 3 ominaistiheys γ M = 1,4 materiaalin osavarmuusluku (taulukko B.2.7) Kuormat q k (h) = 0,45 kn/m 2 c f = 1,3 nopeuspaine (taulukko B.2.2, kuva B.2.4) voimakerroin (taulukko B.2.3) Ominaiskuormien aiheuttamat voimasuureet a = 2,2 m b = 0,3 m c = 0,6 m h = 2,8 m H = 8,7 m L = 14 m yläpohjan projektion korkeus välipohjan paksuus perusmuurin korkeus huonekorkeus rakennuksen korkeus rakennuksen pidemmän sivun mitta 71

72 Välipohjatasoon kohdistuva viivakuorma käyttörajatilassa (taso korkeudella 3,5 m maasta) Yläpohjatasoon kohdistuva viivakuorma käyttörajatilassa (taso korkeudella 6,5 m maasta) Jäykisteseinän J101 kuorma murtorajatilassa Jäykisteseinän J102 kuorma murtorajatilassa 72

73 Jäykisteseinän lähtötiedot Seinän ulkopinnan vanerit kiinnitetään runkotolppiin pyöreillä konenauloilla 2,1x50. t = 9 mm vanerin paksuus d = 2,1 mm naulan halkaisija Seinälohkon minimileveys b i = h/4 eli tässä tapauksessa levyjäykisteeksi voidaan huomioida seinälohkot, joiden leveys b i 700 mm. 173 s h=2800 s b i

74 1.0 Naulan leikkauskestävyys Korjauskerroin k ρ (kaava B.6.7) Korjauskerroin k l (kaava B.6.9) Naulan leikkauskestävyys k mod = 1,1 (taulukko B.3.1) Naulan tartuntapituus 41 mm > 12d, joten leikkauskestävyyttä ei tarvitse pienentää. (kaava B.6.8) Naulan leikkauskestävyys jäykistävässä levyssä Naulan leikkauskestävyyttä saadaan korottaa kertoimella 1,2 (luku B.7.3) 74

75 1.1 Seinän vaakaleikkausvoimakestävyys 1. kerroksessa Seinälohkon 1 leikkausvoimakestävyys s = 80 mm b 1 = 1100 mm liitinväli lohkon leveys (kaava B.7.7) Seinälohkon 2 leikkausvoimakestävyys s = 80 mm b 2 = 1200 mm liitinväli lohkon leveys (kaava B.7.7) Seinän leikkausvoimakestävyys (kaava B.7.5) Käyttöaste 91 % OK kestää 75

76 1.2 Seinän vaakaleikkausvoimakestävyys 2. kerroksessa Seinälohkon 3 leikkausvoimakestävyys s = 150 mm b 3 = 900 mm liitinväli lohkon leveys (kaava B.7.7) Seinälohkon 4 leikkausvoimakestävyys s = 150 mm b 4 = 1200 mm liitinväli lohkon leveys (kaava B.7.7) Seinän leikkausvoimakestävyys (kaava B.7.5) Käyttöaste 68 % OK kestää 76

77 1.3 Seinälohkojen ulkoiset pystyvoimat Seinälohko 1 Seinälohko 2 Seinälohko 3 Seinälohko 4 F d2 Osaseinä F d F 4,t,Ed F 4,c,Ed F 4,t,Ed F 4,c,Ed F 1,t,Ed F 1,c,Ed F 2,t,Ed F 2,c,Ed F 2,t,Ed F 2,c,Ed

78 Esimerkin 6 mitoitustulosten tarkastelu Tuulensuojalevytyksen (havuvaneri 9 mm) jäykistyskapasiteetti on riittävä. Jäykistävät levyt kiinnitetään konenauloilla 2,1x50. Kiinnitys tehdään kaikilta levyn reunoilta ja lisäksi levyn keskialueelta, mikäli keskialueella on tolppia. Ensimmäisessä kerroksessa jäykistävässä seinässä J101 liitinjako levyn reunoilla on 80 mm ja levyn keskialueella enintään 160 mm. Toisessa kerroksessa jäykistävässä seinässä J102 liitinjako levyn reunoilla on 150 mm ja levyn keskialueella enintään 300 mm. Jokaisen jäykistävän osaseinän nurkat ankkuroidaan vetovoimalle, joka vastaa ko. osaseinän lohkojen suurinta pystyvoimaa F i,t,ed. Lisäksi jäykistävät seinät kiinnitetään vaakavoimille F d2 ja F d1. 78

79 79

80 ESIMERKKI 7: NR-ristikkoyläpohjan jäykistys Perustietoja - NR-ristikkoyläpohjan jäykistys toteutetaan jäykistelinjojen 1,2, 3, 4 ja 5 avulla. - Jäykistelinjat 2, 3 ja 4 toteutetaan vinolaudoilla, jotka kiinnitetään päätyseinässä oleviin soiroihin sekä ristikoiden uumasauvoihin. - Jäykistelinjat 1 ja 5 toteutetaan ulkoseinän tuulensuojalevyksellä. - Jäykistelinjojen välissä jäykistävänä vaakarakenteena toimii päätyseinän yläohjauspuu JP Yläohjauspuun JP101 tulee olla jatkuva ulkoseinältä harjalle (mahdolliset jatkokset tulee suunnitella jatkuviksi). Linja 1 Linja 2 Linja Linja 4 Linja 5 NR-ristikot k900 Leikkaus 8-8 Soiro päätyseinässä Vinolauta Levyjäykiste (kokonaisjäykistys) 80

81 Esimerkki 7 Mitoitetaan päätyseinän yläohjauspuu JP101, joka toimii tukena yläpaarteen tasossa oleville vaakakuormille. Nämä vaakakuormat muodostuvat NR-ristikon yläpaarteen nurjahdustuennasta ja päätykolmion tuulikuormasta. Jäykisterakenteet tulee mitoittaa pysyvässä, keskipitkässä ja hetkellisessä aikaluokassa. Tässä esimerkissä esitettyjen asioiden lisäksi tulee tutkia seuraavat NR-ristikkoyläpohjan jäykistykseen liittyvät tekijät: - vesikatteen ruoteiden ja niiden liitosten kestävyys - kaikkien jäykisterakenteiden ja niiden liitosten kestävyys. Tarkempia ohjeita NR-ristikkorakenteiden jäykistyksestä on esitetty ohjeessa RIL Palkin materiaali Sahatavara C24 (taulukko B.3.3) f m,k = 24 N/mm 2 f v,k = 2,5 N/mm 2 E 0,mean = N/mm 2 γ M = 1,4 taivutus leikkaus kimmomoduuli materiaalin osavarmuusluku (taulukko B.2.7) Kuormat g k = 0,5 kn/m 2 yläpohja yleensä q k1 = 2,0 kn/m 2 lumikuorma katolla q w,k = 0,73 kn/m 2 tuulikuorma (ks. luku 3.3) Yläpohjan tasossa vaikuttava viivakuormitus Puolet NR-rakenteeseen kohdistuvasta vaakasuorasta tuulikuormituksesta kohdistuu yläpaarteen tasoon ja puolet alapaarteen tasoon. Sisäiset jäykistyskuormat ovat yläpaarteen tasossa. k = 0,9 m H = 1,4 m L = 11,25 m l = 5,8 m n = 7 kpl NR-ristikoiden keskeltä keskelle jako NR-ristikon keskimääräinen korkeus NR-ristikon jänneväli yläpaarteen pituus ulkoseinältä harjalle NR-ristikoiden lukumäärä 81

82 Sisäinen jäykistyskuorma rakenteen omapainosta Määritetään yläpaarteen keskimääräinen puristusvoima NR-ristikon keskimääräisen korkeuden mukaan. Maksimimomentti Yläpaarteen puristusvoima Sisäinen jäykistyskuorma Sisäinen jäykistyskuorma lumikuormasta Määritetään yläpaarteen keskimääräinen puristusvoima NR-ristikon keskimääräinen korkeuden mukaan. Maksimimomentti Yläpaarteen puristusvoima Sisäinen jäykistyskuorma 82

83 Tuulikuorma rakennuksen päädyssä Laskelmassa kokonaistuulikuorma on määritetty voimakerroinmenetelmällä siten, että katon kitkavoima voidaan jättää huomioon ottamatta (ks. luku 3.3). Tuulikuorma (ks. luku 3.3) Tuulikuorma yläpaarteelle Määritetään yläpaarteen keskimääräinen tuulikuorma NR-ristikon keskimääräisen korkeuden mukaan. Palkin JP101 lähtötiedot y h = 173 mm b = 48 mm palkin korkeus palkin leveys Yläohjauspuu b=48 z h=173 83

84 Kuormitusyhdistelmät Tutkitaan seuraavat kuormistusyhdistelmät K FI = 1,0 (RIL taulukko 2.1) KY1: Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (pysyvä aikaluokka) (kaava B.2.2) KY2: Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (keskipitkä aikaluokka) (kaava B.2.3) KY3: Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (hetkellinen aikaluokka) (kaava B.2.4) KY4: Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (hetkellinen aikaluokka) (kaava B.2.4) 84

85 1.0 Taivutuskestävyys KY1 Maksimi taivutusmomentti Käytännössä jäykistepalkki JP101 on jatkuva ulkoseinältä harjalle, jolloin se voitaisiin mitoittaa jatkuvana kaksiaukkoisena palkkina välillä l p = 5,8 m. Laskelman yksinkertaistamiseksi käsitellään palkkia kuitenkin yksiaukkoisena, jolloin palkin jänneväli l p = 3,5 m (ks. kuva esimerkin alussa). Taivutusjännitys Taivutuslujuus k mod = 0,6 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 10 % OK kestää 85

86 1.1 Taivutuskestävyys KY2 Maksimi taivutusmomentti Käytännössä jäykistepalkki JP101 on jatkuva ulkoseinältä harjalle, jolloin se voitaisiin mitoittaa jatkuvana kaksiaukkoisena palkkina välillä l p = 5,8 m. Laskelman yksinkertaistamiseksi käsitellään palkkia kuitenkin yksiaukkoisena, jolloin palkin jänneväli l p = 3,5 m (ks. kuva esimerkin alussa). Taivutusjännitys Taivutuslujuus k mod = 0,8 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 42 % OK kestää 86

87 1.2 Taivutuskestävyys KY3 Maksimi taivutusmomentti Käytännössä jäykistepalkki JP101 on jatkuva ulkoseinältä harjalle, jolloin se voitaisiin mitoittaa jatkuvana kaksiaukkoisena palkkina välillä l p = 5,8 m. Laskelman yksinkertaistamiseksi käsitellään palkkia kuitenkin yksiaukkoisena, jolloin palkin jänneväli l p = 3,5 m (ks. kuva esimerkin alussa). Taivutusjännitys Taivutuslujuus k mod = 1,1 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 44 % OK kestää 87

88 1.3 Taivutuskestävyys KY4 Maksimi taivutusmomentti Käytännössä jäykistepalkki JP101 on jatkuva ulkoseinältä harjalle, jolloin se voitaisiin mitoittaa jatkuvana kaksiaukkoisena palkkina välillä l p = 5,8 m. Laskelman yksinkertaistamiseksi käsitellään palkkia kuitenkin yksiaukkoisena, jolloin palkin jänneväli l p = 3,5 m (ks. kuva esimerkin alussa). Taivutusjännitys Taivutuslujuus k mod = 1,1 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 49 % OK kestää 88

89 1.4 Leikkauskestävyys KY4 Maksimileikkausvoima Tarkastellaan jäykistepalkkia JP101 jatkuvana 2-aukkoisena palkkina. Määritetään maksimileikkausvoima murtorajatilassa statiikkaohjelmalla. Leikkausvoima statiikkaohjelmasta Leikkausjännitys Sahatavarapalkki on käyttöluokassa 2. b ef = b (kohta B.5.2) Leikkauslujuus k mod = 1,1 (taulukko B.3.1) Käyttöaste 28 % OK kestää 89

90 1.5 Taipuma KY4 Hetkellinen kokonaistaipuma määritetään murtorajatilan kuormalla kuormitusyhdistelmälle 4. Palkin jäyhyysmomentti Hetkellinen taipuma Käytännössä jäykistepalkki JP101 on jatkuva ulkoseinältä harjalle, jolloin se voitaisiin mitoittaa jatkuvana kaksiaukkoisena palkkina välillä l p = 5,8 m. Laskelman yksinkertaistamiseksi käsitellään palkkia kuitenkin yksiaukkoisena, jolloin palkin jänneväli l p = 3,5 m (ks. kuva esimerkin alussa). L = yläpaarteen pituus Taipumaraja (taulukko B.4.1) Käyttöaste 100 % OK Esimerkin 7 mitoitustulosten tarkastelu Päätyseinän yläohjauspuun JP101 dimensioksi saatiin C24 48x173. Kyseinen yläohjauspuu tehdään niin pitkästä puutavarasta, ettei siihen tarvitse tehdä jatkoksia. Päätyseinän yläohjauspuun tehtävä on välittää yläpaarteen nurjahdustuentavoimat ja yläpaarteen tasoon tuleva tuulikuorma jäykistelinjoille 1, 2, 3, 4 ja 5. Jäykistelinjojen 2, 3 ja 4 vinolaudat asennetaan ristikoiden asennusvaiheessa, jolloin ne toimivat myös työnaikaisina tukina. Edellä käsitelty jäykistyslaskelma koskee vain NR-rakenteiden tuentaa, joten rakennuksen kokonaisjäykistys on tarkasteltava erikseen. 90

91 91

92 92 EC5 Sovelluslaskelmat - Asuinrakennus