LIITTORAKENTEET-KIRJA TRY/by 58 Matti V. LESKELÄ OULU
KIRJAN TAUSTAT Liittorakenteet tulivat muotiin 1990-luvulla ja niitä pidettiin innovatiivisina Monia tuotteita kehiteltiin, jotkut osoittautuivat kilpailukykyisiksi EN-Eurokoodit perustuvat perinteisiin liittorakenteisiin, ei uusiin tuotteisiin Eurokoodeissa ei käsitellä oppikirja- tai käsikirjamateriaalia, joka ajatellaan (tai kuvitellaan) kaikkien tuntemaksi samalla tavalla Tarvitaan taustadokumentteja, jotka täydentävät Eurokoodeja ja toimivat suunnittelijan apuneuvoina
KIRJAN TAVOITTEET Tuottaa ristiriidatonta ohje- ja taustamateriaalia liittorakenteiden suunnitteluun mm. EN 1994-standardien mukaisesti Pääpaino on EN 1994-1-1 ja EN 1994-1-2 taustoittamisessa Täydentää ja luoda uutta teoriatietoa ja tarjota materiaalia Eurokoodien uudistamista varten
KIRJAN LUKUJEN SISÄLTÖ 1 LUKU: Yleiset perusteet 2 LUKU: EN 1994-1-1 mukaiset liittopalkit 3 LUKU: Liittopilarit 4 LUKU: Liittolaatat 5 LUKU: Liittorakenteiden palomitoitus EN 1994-1-2 ja muuta lähdeaineistoa soveltaen
1. YLEISET PERUSTEET Taivutetun liittorakenteen kimmoteoria Plastisoituva rakenne perusteet murtorajatilojen tarkastelua varten Rakennustavan vaikutus rasitustilojen muodostumiseen Muodonmuutoskuormien vaikutukset ja niiden huomioon ottaminen Rakennetarkastelun suorittaminen EN 1994-1-1 luvun 5 mukaisesti
Rakennustavan vaikutukset Teräsrakenne tai palkkirakenne yleensä voi olla asennusaikana väliaikaisesti tuettu tai tukematon Vaikutukset plastisoitumiseen, leikkausliitokseen, taivutuskestävyyteen ja muodonmuutoksiin Jännityskertymien huomioon ottaminen
Muodonmuutoskuormat Määrittelyt ja tarkastelutavat Vapaat muodonmuutokset ja pakkomuodonmuutokset betonin kutistumasta ja rakenteen osien lämpötilojen muutoksista Muodonmuutoskuormien aiheuttamat jännitystilat
Rakennetarkastelut EN 1994-1-1 luku 5 sisältää paljon viittauksia Eurokoodi 3 osiin ja niiden vastaaviin lukuihin. Näitä asioita koetetaan selventää Kehärakenteiden erittelyt sivusuunnassa tuetut ja tukemattomat kehät Toisen kertaluvun teorian perusteet mitä se tarkoittaa - havaintoesimerkki
EN 1994-1-1 momentin suurennuskertoimen k m ja 2. kertaluvun teorian mukaisen ratkaisun vertailu mastopilarin tapauksessa 1.7 1.6 1.5 N L N Ed cr.eff Mmax/M0 1.4 1.3 1.2 1.1 k m tan 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
2. EN 1994-1-1 MUKAISET LIITTOPALKIT Murtorajatilatarkastelut: taivutuskestävyydet, niiden saavuttamisen edellytykset, poikkileikkausluokkien vaikutukset, leikkauskestävyys, uuma-aukkojen tarkastelu, leikkausliitos, betonilaatan irtileikkautumisen estäminen Käyttörajatilatarkastelut: teholliset jäykkyydet, taipumien laskeminen ja rajoittaminen, halkeilun rajoittaminen, palkkien dynaamiset ominaisuudet ja värähtelyjen hallinta
3. LIITTOPILARIT Mitä EN 1994-1-1 sisältää ja mitä siihen täytyy lisätä, jotta sitä voidaan käyttää Mitoitusmenetelmät yleinen ja yksinkertaistettu, soveltuvuudet Apuneuvot taivutusjäykkyyksien ja taivutuskestävyyksien laskentaan Tarkennuksia siihen, mitä lasketaan ja miten: poikkileikkauksien tarkastelu, hoikkuuksien rajoittaminen, toisen asteen vaikutukset (momentin suurennuskertoimen oikea käyttö) Yksityiskohtien suunnittelu, leikkausliitos, pumppausaukon vaikutukset Rst-materiaaleista tehdyt putkiliittopilarit
Pilareiden mitoitusmenetelmät EN 1994-1-1 sisältää kaksi menetelmää: Yleinen ja yksinkertaistettu Yleinen menetelmä ei sisällä tarkkaa toimenpidesäännöstöä, vaan menetelmästä kerrotaan vain mitä pitää ottaa huomioon: epälineaarinen tarkastelu jossa käytetään materiaalien kimmo-plastisia ominaisuuksia (soveltuu käytettäväksi vain ohjelmoituna) Yksinkertaistettu menetelmä sisältää aksiaalikuormitetun pilarin tarkastelun ja momentin ja normaalivoiman yhteisvaikutuksen tarkastelun
Apuneuvot pilarien mitoitukseen Taivutusjäykkyyksiä tarvitaan kriittisen kuorman laskemista varten: (EI) ja I-kaavat pyöreille ja suorakaidepoikkileikkauksille Taivutuskestävyyksiä tarvitaan M-N yhteisvaikutuksen tarkasteluun: ENV 1994-1-1 mukaiset kestävyyskaavat ja ECCS-perusteiset kaavat (jotka olivat Try/by26 ohjeissa). M pl.rd kaavat on viritetty antamaan samansuuruisia kestävyyksiä ja niitä on verrattu koetietoon
Yksinkertaistettu menetelmä Vain kaksoissymmetrisille poikkileikkauksille Hoikkuudet: muunnettu hoikkuus kuten teräspilareissa, 2 (käytännössä 1,5) Mitoitusvoimasuureisiin sisällytetään toisen asteen vaikutukset momentin suurennuksen avulla, mutta Eurokoodin mukaisesti esitettynä se sopii vain sivusuunnassa tuettujen kehien pilareihin, ellei periaatetta laajenneta ja täsmennetä Teoriaa on kirjoitettu sellaiseksi, että myös mastopilareita voidaan käsitellä (1 luku, N cr.eff laskeminen)
Liittopilarien yksityiskohtien tarkastelu Vaakarakenteiden kuormien tuonti pilarille: tartuntajännityksen mitoitusarvon laskeminen (Eurokoodissa ei ole yksityiskohtaisia ohjeita) Leikkausliitoksen järjestäminen ja liittimien mitoittaminen: kannattomat tapit ja Hilti-naulat Pumppuaukon jännityshuippujen tarkastelu Betonin pumppauksen vaikutuksien arviointi teräsputkessa suurimmat pumppauskorkeudet Raudoitus putkipilareissa ja pilarin liittyminen anturaan Kerrospilarien kuorman siirtäminen palkkien läpi
RST-pilarien suunnittelu Eurokoodi ei sisällä Rst-pilareita koskevia ohjeita, mutta eri lähteistä löytyy tutkittua tietoa Eurokoodin periaatteiden sovellettavuudesta ja käyttökelpoisuudesta Liittopilareiden luvussa 3 esitetään periaatteet, joiden mukaisesti myös Rstpilareita voidaan suunnitella EN 1994-1-1 mukaan mitoitettuna
4. LIITTOLAATAT EN 1994-1-1 käsittelee liittolaattoina vain ohutlevyliittolaattoja, joiden käyttö Skandinaviassa ei ole kovin yleistä Liittolaattojen lukuun sisällytetään myös betoni-betoni liittolaattojen tarkasteluja (kuorilaatta + pintabetoni) Myös ontelolaatta + pintabetoni on tavallaan liittolaatta
5. LIITTORAKENTEIDEN PALOMITOITUS Materiaalien lämpötilasta riippuvat termiset ominaisuudet rakenneteräkset, Rst-teräkset, raudoitus, betoni Materiaalien mekaaniset ominaisuudet korkeissa lämpötiloissa Poikkileikkauksen kuumeneminen ja lämpötilojen arvioiminen palkeissa, laatoissa ja pilareissa
Liittopilareiden palomitoitus Yhtenäisiä menetelmiä ei ole toistaiseksi EN 1994-1-2 on pahasti keskeneräinen ja puutteellinen, nykyinen liite H ongelmallinen Eri maissa pilareiden palomitoitusta on tutkittu runsaasti, mutta tieto ei ole yhtenäistä ja sen luotettavuutta on testattava vertaamalla eri menetelmin saatavia tuloksia Kestävyyden arvioiminen ennakkosuunnittelua varten edellyttää uuden taulukkomitoituksen esittämistä (riippuu eri maiden kommenteista)
Liittopilareiden palomitoitus Pilarin käyttäytyminen palon eri vaiheissa: tehollisen pituuden muuttuminen ja arvioiminen vain jatkuvat pilarit Pilarin murtumistavat betoniytimen vaikutus Tavoitteena on esittää pilareiden yksinkertainen palomitoitustarkastelu samoilla periaatteilla kuin EN 1994-1-1:ssä ottaen huomioon EN 1994-1-2 kohta 4.3.5.1 Putkiliittopilareiden liite H tullaan muuttamaan jossakin vaiheessa. Aluksi pyritään esittämään uusi mitoitustapa NCCI-dokumenttina, joka sisällytetään kirjaan niin selkeänä kuin mahdollista (kaikki tarpeellinen)
Palomitoitusmenetelmän kelpoisuus = (TC250/2002) 3 hyväksyttävyysehtoa 15 % 20 % Regressiosuoran oltava varmalla puolella
LOPUKSI KIRJAN TILANNE MARRASKUUSSA 2012 Luvut 1 5 ovat käytännössä valmiit, julkaisemisaikataulu riippuu kustantajista Palomitoituksen lukua 5 varten on tehty perusteellinen selvitys putkiliittopilarien mitoittamisesta EN 1994-1-2 kohdan 4.3.5.1 mukaisin perustein Lopullinen tekstin laajuus on n. 380 sivua