Tielaitos Jännitetty eleenttisilta Siltojen tyyppipiirrustukset Helsinki 2000 TIEHALLINTO Siltayksikkö
Jännitetty eleenttisilta Tielaitos TIEHALLINTO Helsinki 2000
ISBN 951-726-612-X TIEL 2160004-2000 Edita Oy Helsinki 2000 Julkaisua yy Tielaitos, julkaisuyynti puheli 0204 44 2053 telefax 0204 44 2652 Tielaitos TIEHALLINTO Siltayksikkö PL 33 0521 HELSINKI Puhelinvaihde 0204 44 150
JAKELU Tiepiirit Tiepiirit, siltainsinöörit Htl, Hte Hsi:n tekninen henkilökunta Tuotantoalueet Tuotannon sillansuunnittelijat Kirjasto 2 kpl TIEL:n ulkopuolinen jakelu / luettelo LIITE Jännitetty eleenttisilta (TIEL 2160004)
ALKUSANAT Siltoja varten vakioitiin jännitetyt palkkieleentit 1970- ja 1980-lukujen vaihteessa ja laadittiin yös tyyppipiirustukset jännitetyille eleenttisilloille. Perustyypiksi sillalle valittiin silloin puolieleenttisilta, jossa palkit olivat eleenttejä ja kansi paikalla valettu. Jännepalkkieleentin poikkileikkaus oli käännetty T-poikkileikkaus, jossa alalaippa oli 1000 leveä. Tää eleenttityyppi vanheni teknisesti ja sitä käyttäen tehty eleenttisilta enetti vähitellen kilpailukykynsä 1990 luvulla. Eleenttitehtaat alkoivat esittää oia ratkaisujaan urakkakilpailuissa yhä useain. Tää johti siihen, että vuoden 1998 lopulla käynnistettiin projekti eleenttiteollisuuden ja Tielaitoksen yhteistyönä tavoitteena Tielaitoksen jännitettyjen eleenttipalkkisiltojen saattainen teknisesti ja taloudellisesti ajan tasalle sekä eleenttisiltojen käyttöahdollisuuksien parantainen. Tuloksena valistui tää suunnitteluohje piirustuksineen sekä ajoneuvoliikenteen sillasta vastaava ohje. Suunnitteluohjeen aineisto perustuu poikkileikkaukseltaan suorakaide-, puolisuunnikas- ja I- eleenteille. Kansivaihtoehtoina ovat paikalla valettu kansi, kuorilaattoja käyttäen valettu kansi ja eleenttikansi. Suunnitteluaineisto poikkeaa aikaiseista tyyppisiltasarjoista siinä, ettei se sisällä valiita rakennepiirustuksia. Palkit on itoitettu alustavasti ja laadittu itoitusnoograit, joista saadaan tarvittava jänneteräsäärä ja betonin lujuusluokka. Ohjeen aineiston pohjalta voidaan tehdä yleispiirteinen suunnitela, siltasuunnitela, jolla voidaan pyytää urakkatarjous. Rakennussuunnitela tehdään siltakohtaisen suunnittelun ja tarkepien laskelien perusteella käyttäen hyväksi ohjeen esittäiä perusratkaisuja sekä alli- ja periaatepiirustuksia. Työtä rahoitti Tielaitoksen lisäksi Rakennustuotetollisuus RTT. Kehittäistyön toteuttaisesta vastasi Suoalainen Insinööritoiisto Oy. Kehittäisen ohjaukseen osallistui edelläainittujen tahojen ohella eleenttiteollisuudesta Addtek Research and Developent Oy, Para Betonila Oy ja Lujabetoni Oy, urakoitsijoista YIT-Yhtyä Oy ja Tekra Oy sekä suunnittelutoiisto Fundus Oy. Helsingissä aaliskuussa 2000 Tiehallinto Siltayksikkö
Jännitetty eleenttisilta 7 SISÄLTÖ 1 YLEISTÄ 9 1.1 Suunnitteluaineiston käyttö 9 1.2 Sillan käyttöalue 9 2 RAKENNEVAIHTOEHDOT 10 2.1 Rakenteet 10 2.1.1 Jännepalkit 10 2.1.2 Kansilaatta 11 2.1.3 Sillan päätyrakenteet 12 2.1.4 Välituki 13 2.1.5 Reunapalkki 14 2.1.6 Sillan laakerointi 14 2.1.7 Liikuntasauat 14 2.1.8 Vieäröinti 15 2.2 Materiaalit 15 2.2.1 Betoni 15 2.2.2 Jänneteräs 15 3 SUUNNITELMIEN LAADINTA 15 3.1 Siltasuunnitela 15 3.1.1 Jännepalkkien valinta 16 3.1.2 Mitoitusnoograit 19 3.1.3 Töräyskuora 23 3.2 Rakennussuunnitela 23 3.2.1 Piirustukset 23 3.2.2 Laatuvaatiukset 23 3.2.3 Laskelat 23 LIITE 1. MALLIPIIRUSTUKSET LIITE 2. PERIAATEPIIRUSTUKSET LIITE 3. MATERIAALIEN MENEKKITIEDOT LIITE 4. LASKELMAT 4.1 Suunnitteluperusteet 4.1.1 Yleistä 4.1.2 Jännepalkki 4.1.3 Kuorilaatta
Jännitetty eleenttisilta 9 YLEISTÄ 1 YLEISTÄ 1.1 Suunnitteluaineiston käyttö Jännitetyn eleenttisillan suunnitteluohje piirustuksineen soveltuu käytettäväksi, kun siltasuunnitelavaiheessa laaditaan suunnitela-asiakirjoja. Siltasuunnitela, joka perustuu ohjeen alli- ja periaatepiirustuksiin sekä enekkitietoihin, voi olla urakkatarjouksen pohjana. Sillan rakennussuunnitelan laativat yleensä siltasuunnittelija ja urakoitsija yhteistyössä. Tällöin suunnittelussa voidaan ottaa huoioon urakoitsijan ja eleenttiteollisuuden esittäät näkökohdat. Suunnitteluohjeen allipiirustuksia voidaan käyttää lähinnä yksiaukkoisten siltojen suunnittelussa. Suunnitteluohjeen periaatepiirustuksissa on esitetty erilaisia siltojen alus- ja päällysrakenteeseen liittyviä rakenneratkaisuja. Suunnitteluohje sisältää tekstiosan sekä liitteinä alli- ja periaatepiirustukset, ateriaalienekkitiedot, suunnitteluperusteet ja itoitusesierkin. Suunnitteluohje on tarkoitettu alustavaa suunnittelua varten, eivätkä sen enekkitiedot sido rakennuttajaa. 1.2 Sillan käyttöalue Jänneitta Silta soveltuu käytettäväksi jännevälialueella L= 16...40. Hyötyleveys Silta on suunniteltu hyötyleveyksille Hl = 6,5, 7,5, 8,5 10,5, 12,5 ja 14,5. Ohjetta voidaan soveltaa yös uille hyötyleveyksille. Sillan hoikkuus Silta on suunniteltu jänneitan ja rakennekorkeuden suhteille L/H = 15, 20 ja 24. Muita hoikkuuksia käytettäessä saadaan tarvittavat tiedot interpoloialla lasketuista arvoista. Rakennekorkeutena H on käytetty palkin ja laatan yhteenlaskettua korkeutta. Jännepalkit Jännepalkkeja on kolenlaisia. Palkkien poikkileikkauksena voi olla suorakaide-, puolisuunnikas- tai I-poikkileikkaus. Palkkiväli Silta on suunniteltu palkkiväleille k = 1,8, 2,1, 2,4 ja 2,7. Lisäksi on laskettu palkkiväli k = 1,5, kun sillan hoikkuus on L/H = 24. Muita palkkivälejä vastaavat tarvittavat arvot saadaan interpoloialla.
10 Jännitetty eleenttisilta RAKENNEVAIHTOEHDOT Kansirakenne Sillan kansirakennevaihtoehdot ovat kuorilaatta ja sen päälle tuleva jälkivalu, kokonaan paikalla valettu laatta tai eleenttilaatta. Sillan jatkuvuus Silta voi olla yksiaukkoinen tai oniaukkoinen. Silta voidaan tehdä välituilla jatkuvaksi joko niin, että palkit ja laatta ovat jatkuvia tai niin, että vain laatta on jatkuva. Jatkuvuus koskee vain laatan valun jälkeisiä kuoritustapauksia. Kuorat Silta on suunniteltu kuoritukselle LkI, Ek1 / TIEL 91. Töräyskuoran vaikutus on otettava erikseen siltakohtaisesti huoioon. 2 RAKENNEVAIHTOEHDOT 2.1 Rakenteet 2.1.1 Jännepalkit Jännepalkkien poikkileikkaukset on suunniteltu kuvan 1 poikkileikkausten niellisittojen ukaisesti. Palkkien ittoja voidaan uuttaa palkkien rakennussuunnitelan ja uottikaluston edellyttäällä tavalla. Esierkiksi palkkien leveysittojen 500 ja 600 tilalla voi olla RunkoBES:n ittasuosituksen ukaisesti 480 ja 580. Palkkien poikkileikkaukset pysyvät vakioina koko palkkien pituudelta. Kuva 1. Jännepalkkien eri eleenttityyppien poikkileikkaukset
Jännitetty eleenttisilta 11 RAKENNEVAIHTOEHDOT I-palkin ylälaipan korkeus on yleensä välillä 200...500. Eri korkuisten palkkien uuien uottien korkeuksiksi on suunniteltu 300, 600, 900 ja 1200. Tällöin jännepalkin ja laatan uodostaan rakenteen vastaavat kokonaiskorkeudet ovat 1200, 1500, 1800 ja 2100. Jos punosäärä ylittää 76, joudutaan alalaipan korkeutta lisääään. Jännepalkin I-poikkileikkauksen uotti voidaan tehdä yös käyttäällä poikkileikkaukseltaan puolisuunnikkaan eleentin uotissa kevennyskoteloita. Jännepalkin laakerilinjan etäisyytenä palkin päästä voidaan käyttää 300 :ä, jos jännepalkki on tuettu kuilevylaakerein. Jos palkin pää tukeutuu kauttaaltaan paikkavalettuun betoniin, niin tukipinnan pituus ääräytyy sillan rakennussuunnitelan ukaisesti. Vinossa sillassa jännebetonipalkit voidaan tehdä päistään suoriksi, jos sillan vinous ei ylitä 30 o. Sillan rakennussuunnittelussa on otettava huoioon vinouden vaikutus poikkipalkin leveyteen ja ahdollisten laakereiden tarvitseaan tilaan. Jos jännepalkki on tuettu kuilevylaakereilla, niin palkin päihin tehdään varaukset laakereita varten, jotta laakerit saadaan vaakasuoraan. Laakerivaraukset tai vaihtoehtoisesti viistetyt teräslevyt tehdään sillan rakennussuunnitelan ukaan. Jännepalkin allipiirustus on esitetty liitteessä 1.4 ja enekkitiedot liitteessä 3.1. Jännepalkin alustavaa itoitusta varten on esitetty itoitusnoograit kohdassa 3.1.2. 2.1.2 Kansilaatta Sillan kansilaatta voi uodostua kuorilaatasta, jonka päälle tulee jälkivalubetoni tai kokonaan paikalla valetusta betonilaatasta tai eleenttirakenteisesta kansilaatasta. Tyypillinen sillan poikkileikkaus, kun kansilaatta uodostuu kuorilaatasta ja jälkivalusta, on esitetty kuvassa 2. Kuva 2. Sillan poikkileikkaus kun kansilaatta uodostuu kuorilaatasta ja jälkivalusta.
12 Jännitetty eleenttisilta RAKENNEVAIHTOEHDOT Kuorilaatta ja jälkivalu Jännepalkkien päälle asennetaan kuorilaatat, jotka ovat noin 110 paksuja. Kuorilaatat voivat olla jännitettyä betonia tai teräsbetonia. Jos kuorilaatta on ulokkeena reuniaisen jännepalkin ylitse, kuorilaatassa on oltava varaukset jännepalkista tulevia tartuntoja varten. Jännepalkin tartunnat on ryhitelty kuorilaatan varausten kohdalle. Reuniaisen jännepalkin kohdalla tehdään jännepalkin yläpinnan ja kuorilaatan alapinnan välille noin 20 paksu juotosvalu. Kuorilaatan ja jälkivaluosan yhteinen vähiäispaksuus on 230, paitsi ulokkeella reunapalkin vieressä vähiäispaksuus on 200. Kuorilaatan ja siihen liittyvän jälkivalettavan laatan raudoitus suunnitellaan yksityiskohtaisesti sillan rakennussuunnittelun yhteydessä. Kansilaatan raudoituksen allipiirustus on esitetty yksiaukkoisen sillan tapauksessa liitteessä 1.5. Kuorilaatan ja siihen liittyvän jälkivalettavan laatan keskiääräiset betoni- ja teräsenekit yksiaukkoisissa silloissa on esitetty liitteessä 3.2. Paikalla valettu laatta Paikalla valetun laatan vähiäispaksuus on 230, paitsi ulokeosalla laatan paksuus voi olla 200. Laatan uotteina voidaan käyttää puuuottia tai poiulevyuottia. Jos käytetään poiulevyuottia, niin betoniosan pienin paksuus voi olla 200. Keskiääräiset kansilaattojen betoni- ja teräsenekit yksiaukkoisissa silloissa on esitetty liitteessä 3.2. Eleenttilaatta Kansilaatta tehdään (esierkiksi 2,0 leveistä) eleenteistä, jotka ulottuvat sillan reunasta reunaan kun sillan hyötyleveys on 8,5 tai pienepi. Kun sillan hyötyleveys on suurepi kuin 8,5, kansilaatta tehdään sillan leveyssuunnassa kahdesta eleentistä, joiden välissä on jännepalkin kohdalla jälkivalu. Eleenteissä on varaukset jännepalkista tulevia tartuntoja varten ja tartunnat ovat ryhitelty eleenttien varausten kohdille. Kansieleenttien ja jännepalkkien väliin tulee noin 20 paksu juotosvalu. Eleenttilaatan vähiäispaksuudet ovat saat kuin paikalla valetussa laatassa. Eleenttirakenteista kansilaattaa käytetään yksiaukkoisissa silloissa. Eleenttilaatan periaatepiirustus on esitetty liitteessä 2.1. 2.1.3 Sillan päätyrakenteet Päätyrakenteista yksinkertaisin on suoraan penkereeseen liittyvä sillan pää, jossa sillan siipiuurit uodostavat jännepalkkeja yhdistävän päätypoikkipalkin kanssa yhtenäisen rakenteen. Sillan pään etäisyys liikekeskiöstä saa olla enintään 35 ja penkereessä liikkuvan päällysrakenteen pään vinous enintään 30 o.
Jännitetty eleenttisilta 13 RAKENNEVAIHTOEHDOT Jos sillan päätä ei voida liittää suoraan penkereeseen, niin käytetään sillan päällysrakenteen ja aatuen välissä liikuntasauaa Tielaitoksen ohjeiden ukaisesti. Sillan päädyn allipiirustukset, kun pääty liittyy suoraan penkereeseen, on esitetty liitteissä 1.3 ja 1.6. Periaatepiirustukset sillan päätyvaihtiehdoista on liitteessä 2.3. 2.1.4 Välituki Jännitetyn eleenttirakenteisen sillan päällysrakenteen liittäisessä välitukiin otetaan huoioon sekä koko sillan että alus- ja päällysrakenteen toiintaan liittyvät näkökohdat. Moniaukkoinen silta voidaan suunnitella välituen kohdalla jatkuvaksi siten, että jännepalkit liitetään toisiinsa jatkuviksi tai niin, että kansilaatta tehdään jatkuvaksi. Jatkuvuus koskee tään ohjeen ukaisissa ratkaisuissa vain kansilaatan valun jälkeisiä kuoritustapauksia. Sillan välituen rakenneratkaisujen periaatteita on esitetty liitteessä 2.2. Jännepalkit ja kansilaatta jatkuvia Välituen kohdalla valetaan jännepalkkien päihin yhtenäiseksi rakenteeksi jännepalkkeja yhdistävät kansirakenteen poikkipalkit ja kansilaatta sekä välituen poikkipalkki. Jännepalkkien päät kytketään toisiinsa jännepalkkien pituussuuntaisella lenkkiraudoituksella, joka tukeutuu jännepalkkien päissä oleviin reikiin sijoitettuun sillan poikkisuuntaiseen raudoitukseen. Välituen poikkipalkki, jonka varaan jännepalkit on asennettu, voi olla joko paikalla valettu tai eleenttirakenteinen. Välituen poikkipalkin tarkoituksenukaiseen poikkileikkausuotoon ja rakennekorkeuteen vaikuttaa oleellisesti poikkipalkin jänneitat ja ulokkeen pituus. Välituen poikkipalkin raudoituksen ääräävä kuoritusajankohta on useiiten rakentaisaikana kun kansilaatta on valettu. Laatan kovettuisen jälkeen välituen poikkipalkki ja kansilaatta sekä jännepalkkeja yhdistävät päätypoikkipalkit uodostavat yhtenäisen liittorakenteen. Kansilaatta jatkuva Kun vain kansilaatta tehdään jatkuvaksi, jännepalkit tukeutuvat poikkipalkkiin tai yhtenäiseen välitukeen kuilevylaakereiden välityksellä liitteessä 2.2 esitetyllä tavalla. Sillan kansilaatta tehdään jatkuvaksi kahden tai kolen siltajänteen osalta. Jatkuvien laattaosien välille tulee Tielaitoksen ohjeiden ukaiset liikuntasaualaitteet. Poikkipalkin liittyinen välitukeen Poikkipalkki voi olla valettu kiinni välitukeen tai laakeroitu esi. kuipesälaakerein. Kun sillan välituet ovat hoikat, on ahdollista joissain tapauksissa päästä edullisiin laakerittoiin välitukiratkaisuihin.
14 Jännitetty eleenttisilta RAKENNEVAIHTOEHDOT Jos poikkipalkki on eleenttirakenteinen ja se valetaan kiinni välitukeen, eleenttiin tehdään varaukset välituesta tulevia tartuntateräksiä varten. Jos eleenttirakenteinen poikkipalkki laakeroidaan, eleentissä on oltava varaukset laakereiden kiinnittäistä varten. Laakeroitu poikkipalkki on tuettava rakennustyön aikana. 2.1.5 Reunapalkki Reunapalkki voi olla joko paikalla valettu tai eleenttirakenteinen. Jos reunapalkin ulkonäölle asetetaan tavallista suureat vaatiukset, on eleenttirakenteinen reunapalkki sopiva ratkaisu. Paikalla valettu reunapalkki on osoittautunut tavanoaisissa silloissa käyttökelpoiseksi ratkaisuksi. Eleenttirakenteinen reunapalkki voi uodostua esi. 4,0 pitkistä erillisistä eleenteistä tai se voi olla yhtenäinen jännitetty itsekantava reunapalkkieleentti. Itsekantavat reunapalkkieleentit ovat käyttökelpoisia, kun sillan jänneitta on noin 20 tai pienepi. Reunapalkin ulkopinta voi uodostua yös levyeleentistä, jota vasten kansilaatta valetaan. Reunapalkkiratkaisuja ei ole erityisesti kehitetty tässä yhteydessä. Liitteessä 2.4 on esitetty eräitä ideoita eleenttien käytöstä reunapalkeissa. 2.1.6 Sillan laakerointi Sillan laakeroinnissa noudatetaan tavanoaisia sillansuunnittelussa käytettyjä periaatteita ja Tielaitoksen antaia ohjeita. Kuilevylaakereita käytetään jännepalkkien alla yksiaukkoisissa silloissa ja pienten (2-3-aukkoisten) siltojen aatuilla sekä niissä oniaukkoisissa silloissa, joissa vain kansilaatta on tehty välituella jatkuvaksi. Laakerialustat tehdään sillan pituus- ja poikkisuuntaan vaakasuoriksi. Eräissä tapauksissa silta voidaan tehdä välituella yös laakerittoana kuten paikalla valetuissa silloissa. Esierkkejä sillan laakeroinnista on esitetty liitteessä 2.5. 2.1.7 Liikuntasauat Jos sekä jännepalkit että laatta on suunniteltu jatkuviksi sillan välituilla, liikuntasauat suunnitellaan kuten paikalla valetuissa silloissa. Jos sillan päällysrakenne on jaksotettu 2-3:n silta-aukon ryhiin siten, että vain kansilaatta on välituella jatkuva, yhtenäisien kansilaattaosien välillä on käytettävä Tielaitoksen ohjeiden ukaisia vesitiiviitä, teräsrunkoisia, tartunnoilla varustettuja liikuntasaualaitteita. Pienissä eleenttisilloissa voidaan käyttää Tielaitoksen tyyppipiirustusten ukaisia liikuntasauoja tai assaliikuntasauoja.
Jännitetty eleenttisilta 15 SUUNNITELMIEN LAADINTA 2.1.8 Vieäröinti Pintavedet johdetaan pois tavanoaisesti reunapalkin viereen sijoitettavilla pintavesiputkilla. Jos on kyseessä korkea I-palkkieleentti, on harkittava ulosheittäjän käyttäistä pintavesiputken alapäässä, jotta roiskevedet eivät kastelisi palkin alalaippaa. Välituen kohdalla voi pintavesiputken sijoittaa poikkipalkkiin ja siitä edelleen välitukea yöten alas. Jos kansilaatta uodostuu kuorilaatasta ja jälkivalusta, voi olla tarkoituksenukaista sijoittaa pintavesi- ja tippuputket kuorilaattojen sauakohtaan. Tippuputket sijoitetaan Tielaitoksen ohjeiden ukaisesti. 2.2 Materiaalit 2.2.1 Betoni Jännepalkkien betonin suunnittelulujuudet ovat K60 K100. Laukaisulujuus ääräytyy tapauskohtaisesti. Yleensä laukaisulujuus on 70 80% suunnittelulujuudesta. Kuorilaattojen betonin suunnittelulujuus on yleensä K50 ja paikalla valetun betonilaatan vähintään K35. Betonin säänkestävyysvaatius asetetaan Tielaitoksen ohjeiden ukaan. 2.2.2 Jänneteräs Kun sillan hoikkuus on L/H=15 tai 20, laskelissa on käytetty jännepalkkien jänneteräksenä φ 12.5 :n punosta. Punoksen teräslaatu on St 1570/1770 ja pinta-ala 93. Jos φ 12.5 punoksen aseasta käytetään φ 12.9 :n punosta, jonka teräslaatu on St 1630/1860 ja pinta-ala 100, noograeista saatava punosäärä voidaan jakaa 1,1:llä. Kun sillan hoikkuus on L/H=24, jänneteräksenä on käytetty φ 12.9 :n punosta, jonka teräslaatu on St 1630/1860 ja pinta-ala 100. Kuorilaattojen jänneteräksenä on liitteen 3 kohdan 3.2 enekkilaskelissa käytetty punosta, jonka teräslaatu on 1570/1770. 3 SUUNNITELMIEN LAADINTA 3.1 Siltasuunnitela Siltasuunnitelan laatiinen on tiehankkeen tiesuunnitelavaiheeseen ja vesistösiltojen lupakäsittelyyn liittyvä suunnitteluvaihe, jolloin laaditaan sillan pääpiirustukset. Tavoitteena on laatia suunnitela, joka äärittelee liikenteen ja vesistön vaatiukset täyttävän, rakentais- ja käyttökustannuksiltaan edullisen ja ypäristöön soveltuvan sillan.
16 Jännitetty eleenttisilta SUUNNITELMIEN LAADINTA Siltasuunnitelaa käytetään. pyydettäessä tarjousta kokonaisvastuuurakassa. 3.1.1 Jännepalkkien valinta Jännepalkkien valinta on optiointitehtävä, joka vaikuttaa koko siltarakenteeseen ja jossa on otettava huoioon tarkoituksenukaisesti painotettuna erilaisia rakennusteknisiä, taloudellisia ja esteettisiä asioita. Jännepalkin poikkileikkaus Jännepalkkien eri eleenttityyppien poikkileikkauksina ovat suorakaide-, puolisuunnikas- ja I-poikkileikkaus. Ohjeelliset jänneitta-alueet eri eleenttityypeille ovat: Suorakaide-poikkileikkaus Puolisuunnikas-poikkileikkaus I-poikkileikkaus L = 16 34 L = 16 38 L = 18 40 Rakennekorkeus Rakennekorkeuden valinnalla on suuri vaikutus sillan taloudellisuuteen, ulkonäköön ja rakenneteknisiin ratkaisuihin. Tää ohje on laadittu jänneitan L ja rakennekorkeuden H suhteille L/H = 15, 20 ja 24. Rakennekorkeutena H on käytetty jännepalkin ja kansilaatan yhteenlaskettua korkeutta. Hoikkuutena tulee yleisein kysyykseen L/H=20. Jos sillan hoikkuus on suuri esi. L/H=24, tää asettaa suuret vaatiukset sekä sillan suunnittelulle että rakentaiselle. Pienet erot suunnitteluperusteissa ja itoituksessa vaikuttavat voiakkaasti hoikan jännepalkin jänneteräsäärään, betonilujuuteen ja uodonuutoksiin. Lyhyillä jänneitoilla tää hoikkuus ei ole ahdollinen tään suunnitteluohjeen esittäillä palkeilla, koska pelkän jännepalkin hoikkuus tulee silloin liian suureksi. Sillan poikkileikkaus Kuvassa 3 on esitetty sopivia palkkijakoja, kun sillan hyötyleveydet vaihtelevat välillä Hl = 6,5 14,5.
Jännitetty eleenttisilta 17 SUUNNITELMIEN LAADINTA Kuva 3. Jännepalkkien tavanoaiset palkkivälit eri hyötyleveyksillä
18 Jännitetty eleenttisilta SUUNNITELMIEN LAADINTA Sillan päällysrakenne on laskettu jännepalkkien keskinäisille väleille k=1,8, 2,1, 2,4, ja 2,7, kun siltarakenteen hoikkuudet ovat L/H=15 ja 20. Kun siltarakenteen hoikkuus on 24, jännepalkit on itoitettu palkkivälille 1,5 ja 1,8. Reunaulokkeen pituus reuniaisen palkin keskeltä reunapalkin ulkoreunaan on noin 1,1 1,2. Tällöin pintavesiputket ahtuvat reuniaisen jännepalkin ulkopuolelle. Jos sillan hoikkuus on suuri esi. L/H=24 reuniainen jännepalkki on itoituksessa selvästi ääräävä. Tällöin reuniaisista jännepalkeista tulee jänneterästen äärän ja betonin lujuuden osalta valistusteknisesti erilaisia kuin uissa palkeissa. Jos on tarkoituksenukaista tehdä kaikista palkeista saanlaisia, ulokkeen pituutta voidaan lyhentää jonkin verran, jolloin kuorat jakaantuvat tasaisein palkkien kesken. Tällöin ahdolliset pintavesiputket on vietävä reuniaisen jännepalkin lävitse tai pintavesiputkessa on käytettävä ulosheittäjää. Reunapalkista reuniaiselle jännepalkille tulevaa kuoritusta voidaan pienentää yös tekeällä reunapalkki kansilaatan kovettuisen jälkeen jälkivaluna tai eleenteistä. Taloudellisuus Yleensä sillan päällysrakenne on kustannuksiltaan edullisin, kun jännepalkkeja on ahdollisian vähän. Pieni jännepalkkiäärä edellyttää vastaavasti suurepaa rakennekorkeutta tai suurepaa jänneteräsäärää ja lujepaa betonia kuin suurepi palkkiäärä. Jos voidaan käyttää suurta rakennekorkeutta ja palkin korkeus on ulkonäön puolesta sopiva eikä palkin paino uodostu noston kannalta esteeksi, kokonaistaloudellisesti on perusteltua käyttää pientä palkkiäärää ja vastaavasti suurta rakennekorkeutta. Usein on kuitenkin tarkoituksenukaista valita sillan hoikkuus siten, että suhde L/H on välillä 18 20. Sillan ulkonäkö Eleenttisilloissa on erityisesti kiinnitettävä huoiota poikkipalkkien ja niiden päiden uotoiluun. Päällysrakenteen laakeriton liittäinen alusrakenteeseen antaa ahdollisuuden sauattoiin, ulkonäöltään sopusuhtaisiin ja korkealuokkaisiin eleenttisiltoihin. Reunapalkkeihin on käytettävissä onipuolisia pinta- ja kiviateriaaleja, joilla on ahdollista saada eleentille hyvä ulkonäkö ja säänkestävyys. Voidaan käyttää pinnoitusta, kuviointia, urituksia tai erillisiä kuorieleenttejä. Siltojen ulkonäköön liittyviä asioita on käsitelty seuraavissa Tielaitoksen julkaisuissa: Risteyssiltojen estetiikka TIEL 2170004 Siltojen betonirakenteiden pinnat - Suunnittelu TIEL 2170012 - Siltakohtaisten laatuvaatiusten ja työtapaehdotusten allit TIEL 2170013 Siltojen betonipintojen ulkonäön parantainen TIEL 2170011 Silta ja ypäristö TVH 723443
Jännitetty eleenttisilta 19 SUUNNITELMIEN LAADINTA 3.1.2 Mitoitusnoograit Jännebetonipalkkien alustavaa itoittaista varten on laadittu noograit eleenttityypeille, joiden poikkileikkauksina ovat kuvan 1 ukaiset suorakaide-, puolisuunnikas- ja I-poikkileikkaus, kun rakenteen hoikkuudet ovat L/H = 15, 20 ja 24. Palkkien välit ovat 1,5, 1,8, 2,1, 2,4, ja 2,7 ja laattaulokkeen pituus reuniaisen jännepalkin keskeltä reunapalkin ulkopintaan on 1,2. Jännepalkit ovat vapaasti tuetut. Kuvien 4, 5 ja 6 ukaisista noograeista voidaan äärittää palkin jänneteräsäärä ja tarvittava betonin lujuusluokka sekä palkin paino, Kun rakenteen hoikkuus on L/H=15 tai 20, noograeista saadaan suoraan reuniaisten jännepalkkien punosäärä. Sillan poikkileikkauksen uiden jännepalkkien punosäärä saadaan vähentäällä noograista saatavasta punosäärästä 5 10% kun palkkiväli on 1,8 ja n. 5%, kun palkkiväli on 2,1, tai 2,4. Jos sillan poikkileikkaus uodostuu kolesta jännepalkista kuvan 3 ukaisesti, niin kaikkien palkkien punosäärä saadaan suoraan noograista. Kun rakenteen hoikkuus on L/H=24, noograissa on esitetty sekä reuniaisen että keskiäisten jännepalkkien punosäärät erikseen. Noograeja laadittaessa on kansilaatan paksuutena käytetty 230. Reunapalkin painona on käytetty 4,8 kn/ ja pintarakenteiden painona 3,25 kn/ sekä lisäpäällysteen painona 1,0 kn/.
20 Jännitetty eleenttisilta SUUNNITELMIEN LAADINTA Kuva 4. Poikkileikkaukseltaan suorakaiteen uotoisen eleenttityypin itoitus
Jännitetty eleenttisilta 21 SUUNNITELMIEN LAADINTA Kuva 5. Poikkileikkaukseltaan puolisuunnikkaan uotoisen eleenttityypin itoitus
22 Jännitetty eleenttisilta SUUNNITELMIEN LAADINTA Kuva 6. Poikkileikkaukseltaan I-uotoisen eleenttityypin itoitus
Jännitetty eleenttisilta 23 SUUNNITELMIEN LAADINTA 3.1.3 Töräyskuora Päällysrakenne itoitetaan Tielaitoksen Siltojen kuorat ohjeen ukaan tapauskohtaisen harkinnan perusteella töräyskuoralle, jonka suuruus on 300 kn ajoneuvoliikenteen tiellä ja 45 kn kevyen liikenteen tiellä. Sillan päällysrakennetta ei tarvitse itoittaa töräyskuoralle, jos se sijaitsee vähintään 1 alitse kulkevalle tielle ääritellyn vapaan korkeuden yläpuolella tai jos töräykseen yltävällä kuljetuksella ei ole ahdollisuutta päästä siltaaukkoon. Töräyskuoraa varten voidaan reuniaisia jännepalkkeja tukea poikkipalkein tai suunnitella reuniaisen jännebetonipalkin yhteyteen erillinen teräsbetoninen töräyspalkki. Reuniaisen jännepalkin alareunaan asennetaan tarvittaessa teräksinen kolhaisuvahvike. 3.2 Rakennussuunnitela 3.2.1 Piirustukset Sillan rakennussuunnitelan yleis- ja rakennuspiirustukset laaditaan noudattaen liitteiden 1 ja 2 piirustuksissa esitettyjä periaatteita. Liitteen 1.4 ukainen jännepalkin piirustus on esierkki eleenttipiirustuksesta. Piirustuksia laadittaessa otetaan huoioon ahdollisuuksien ukaan eleenttien valistajan ja asentajan esittäät eleenttien tuotantoon liittyvät uotteja, jänneteräksiä ja betoniteräksiä ts. koskevat näkökohdat. 3.2.2 Laatuvaatiukset Laatuvaatiusten osalta noudatetaan Sillanrakentaisen yleisiä laatuvaatiuksia SYL 1-7. Siltakohtaisissa laatuvaatiuksissa voidaan täydentää tai tarvittaessa uuttaa yleisiä laatuvaatiuksia. Eleenttien kuljetuksia, nostoja ja tukeisia sekä asentaista varten on laadittava tekniset työsuunnitelat. SYL 1.3.3.3-kohdassa on esitetty teknisessä työsuunnitelassa huoioon otettavia näkökohtia. Erityisesti on kiinnitettävä huoiota palkin stabiliteettiin rakennustyön eri vaiheissa. 3.2.3 Laskelat Sillan laskelat laaditaan Tielaitoksen ohjeen Siltojen rakennelaskelat, TIEL 2170002 ukaisesti. Liitteessä 4 on esitetty jännepalkin laskentaperiaatteet.
Jännitetty eleenttisilta 1 LIITE 1 MALLIPIIRUSTUKSET LIITE 1 MALLIPIIRUSTUKSET 1.1 Yleispiirustus 1.2 Päällysrakenteen ittapiirustus 1.3 Sillan päädyn ittapiirustus 1.4 Jännepalkin itta- ja raudoituspiirustus 1.5 Kansilaatan raudoituspiirustus 1.6 Sillan päädyn raudoituspiirustus
2 Jännitetty eleenttisilta LIITE 1 MALLIPIIRUSTUKSET
Jännitetty eleenttisilta 3 LIITE 1 MALLIPIIRUSTUKSET
4 Jännitetty eleenttisilta LIITE 1 MALLIPIIRUSTUKSET
Jännitetty eleenttisilta 5 LIITE 1 MALLIPIIRUSTUKSET
6 Jännitetty eleenttisilta LIITE 1 MALLIPIIRUSTUKSET
Jännitetty eleenttisilta 7 LIITE 1 MALLIPIIRUSTUKSET
"!$#&% ')(*&+&, -&.&/ 0 132&4 5 6)7 8)9 : ;=< >?A@CBEDAFAGIH JIKMLANAOAP Q RISATVUAWYXAZI[=\ ]^ _ `"a bdcvef&g h i j k3l) ndoqpar s t u3v3w x y z {& } ~ ƒ" dˆv )ŠŒ Ž 3 " šd qœ3 3ž Ÿ & 3 «ªd Œ 3 3 Œ± ²&³ µ ¹"º»d¼V½¾& À Á Â&Ã Ä Å ÆŒÇÉÈ Ê3ËŒÌ ÍdÎ Ï)Ð Ñ&Ò Ó Ô
Õ Ö Ø Ù ÚÛ Ü Ý Þ ßà áâ ãä å æ ç è é ê ëì í î ï ðñ ò"ó$ô&õ ö) ø&ù&ú û&ü&ý þ ÿ
&! " # $ % ' ( ) * +-,/. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : ; < = >? @ A B
C D E F G H I J K L MN O P QR S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _ `-a/b c d e f g h i j k l n o p q r s t u
Ž v w x y z { } ~ ƒ ˆ Š Œ - / š œ ž Ÿ
ª «± ² ³ µ ¹ º» ¼ ½ ¾ À Á Â Ã Ä Å Æ-Ç/È É Ê Ë Ì Í Î Ï Ð Ñ Ò Ó Ô Õ Ö Ø Ù Ú Û
Jännitetty eleenttisilta 1 LIITE 3. MATERIAALIEN MENEKKITIEDOT LIITE 3. MATERIAALIEN MENEKKITIEDOT 3.1. Jännepalkin enekit 2 3.2. Kansilaatan enekit 3
2 Jännitetty eleenttisilta LIITE 3. MATERIAALIEN MENEKKITIEDOT 3.1 Jännepalkin enekit
Jännitetty eleenttisilta 3 LIITE 3. MATERIAALIEN MENEKKITIEDOT 3.2 Kansilaatan enekit Kansilaatan rakenne on joko jännitetty kuorilaatta (h=110) ja sen päälle tuleva jälkivalu (h=120) tai kokonaan paikalla valettu laatta (h=230). Betoniteräsäärä ei sisällä päätytukien eikä jatkuvan sillan tukialueen lisäraudoitusta.
Jännitetty eleenttisilta 1 LIITE 4 LASKELMAT LIITE 4 LASKELMAT 4.1 Suunnitteluperusteet 2 4.1.1 Yleistä 2 4.1.2 Jännepalkki 2 4.1.3 Kuorilaatta 5 4.1 Mitoitusesierkki 8
2 Jännitetty eleenttisilta LIITE 4 LASKELMAT 4.1 Suunnitteluperusteet 4.1.1 Yleistä Rakenteet suunnitellaan seuraavien ohjeiden ukaisesti ellei jäljepänä ole uuta ainittu: - Siltojen kuorat 1999 (Tielaitos) - Sillansuunnittelun täydentävät ohjeet (Tielaitos) - Betonirakenneohjeet 2000 (Tielaitos) - B4 Betonirakenteet (RakMK) - Suunnittelun sovellusohjeet B4:ään (BY 16) 4.1.2 Jännepalkki Rakenneosat ja ateriaalit Eleenttipalkkien lujuusluokka on K60-1...K100-1. Kuorilaatan lujuusluokka on K50-1 ja paikalla valetun laatan vähintään K35-1. Suurin sallittu puristusjännitys laukaisuhetkellä on 50% laukaisulujuudesta. Laukaisulujuudeksi on otaksuttu 80% niellislujuudesta. Siten niellislujuuden tulee olla vähintään 2,5 kertaa suurin laukaisuhetken puristusjännitys, laukaisulujuuden ollessa yleensä 70-80% niellislujuudesta. Eleentin suurin sallittu puristusjännitys rakennustyön aikana on 50% niellislujuudesta. Kun sillan hoikkuus L/H =15 tai 20, niin jänneteräksenä on käytetty punosta, jonka teräslaatu on St 1570/ 1770 ja poikkipinta-ala on 93 ². Kun sillan hoikkuus L/H = 24, niin jänneteräksenä on käytetty punosta, jonka teräslaatu on St 1630/1860 ja poikkipinta-ala on 100 ². Sillan kansi jäykistetään poikittaisjäykistein töräyskuoralle. Pysyvät kuorat - Eleenttipalkkien paino - Kuorilaattojen paino - Jälkivaletun laatan paino - Pintarakenne 3,25 + 1,0 kn/ - Reunapalkki 4,8 kn/ - Palkin ja laatan kutistuaero (t= ) - Viruaero (t= )
Jännitetty eleenttisilta 3 LIITE 4 LASKELMAT Kutistua lasketaan ohjeen B4 ukaan käyttäen perusarvona Tielaitoksen Betonirakenneohjeiden ukaista arvoa. Viruan arvoa laskettaessa lujuusluokissa K70-K100 voidaan käyttää Tielaitoksen Betonirakenneohjeissa iloitettuja pienennyskertoiia. Kutistuan ja viruan laskennassa voidaan ottaa huoioon raudoituksen suhteellinen osuus ohjeen B4 puristettua rakennetta koskevalla kaavalla Arvioitaessa kutistuisen ja viruisen kehittyinen ajan ukana otetaan huoioon Tielaitoksen Betonirakenneohjeiden täydennys ohjeeseen B4. Muuttuvat kuorat - Liikennekuora LkI - Erikoiskuora Ek1 - Jarrukuora - Sivukuora - Läpötilaero (jatkuvat sillat) - Läpötilan uutos - Tuulikuora - Töräyskuora F=300kN Aikatekijät Eleenttejä itoitettaessa on otaksuttu kuorien vaikutuskohdat seuraavasti: - Laukaisu 1 vrk - Palkkien ja kuorilaattojen asennus 2 vk - Paikalla valu 1 kk - Pintarakenteen rakentainen 2 kk - Liikennekuora 2 kk Laatan ja palkin oapaino kuorittaa vain palkkia. Pintarakenteelle ja liikennekuoralle rakenne toiii liittorakenteena. Palkin taivutuskestävyys Palkin taivutusjäykkyyttä laskettaessa otaksutaan betoni halkeileattoaksi. Taivutuskestävyyttä laskettaessa palkin vääntöjäykkyyttä ei oteta rakenneallissa huoioon. Laatta oletetaan haljenneeksi, jolloin sen taivutusjäykkyys on puolet halkeileattoan betonin jäykkyydestä.
4 Jännitetty eleenttisilta LIITE 4 LASKELMAT Palkin yläreunan noraalijännitystä laskettaessa voidaan ottaa huoioon korkeilla puristusjännityksillä betonin jännityksen ja uodonuutoksen välinen epälineaarisuus. Palkin vääntökestävyys Vääntökestävyyttä laskettaessa palkin ja laatan vääntöjäykkyys otetaan rakenneallissa huoioon halkeileattoana poikkileikkauksena. Palkkien haat itoitetaan leikkauksen lisäksi väännölle. Kansilaatan ja palkin väliset tartunnat itoitetaan poikittaiselle taivutukselle, väännölle ja työntövoialle. Palkin taipua Sopiva esikohotus saadaan aikaan punosten alkujännityksen ja tartunnattoien jänteiden äärän sopivalla valitseisella. Laatta oletetaan haljenneeksi. Taivutusjäykkyys on puolet halkeileattoan laatan jäykkyydestä. Palkilla ei ole vääntöjäykkyyttä. Aikatekijät kuten viruinen ja kutistuinen vaikuttavat erkittävästi taipuan suuruksiin. Palkin optisena kohotuksena käytetään 10... 30. Laatan voiasuureiden laskeinen Laatan voiasuureet lasketaan rakenneallilla, jossa taivutusjäykkyys on puolet ja vääntöjäykkyys kolasosa halkeileattoan poikkileikkauksen arvoista.
Jännitetty eleenttisilta 5 LIITE 4 LASKELMAT 4.1.3 Kuorilaatta Poikkileikkauksen itoitus Laskettaessa poikkileikkauksen raudoitusta negatiiviselle taivutukselle kuorilaatan betonin sallitussa puristusjännityksessä tulee ottaa huoioon jännittäisestä aiheutuva jännitys. Leikkauskestävyyden laskennassa voidaan ottaa huoioon kuorilaatan jännittäisestä aiheutuva akselin suuntainen puristus ohjeen B4 kaavasta 2.34. Nollavenyäoentti ääritetään kaavasta W = AB W + + AB M o P P ep M 1,jossa AA WA P A A W A W AB e p M on jännevoia häviöiden jälkeen kerrottuna pysyvän kuoran osavaruuskertoiella γ = 0,9 on kuoritaatan poikkileikkauksen pinta-ala, on kuorilaatan taivutusvastus vedetyn reunan suhteen, on liittorakenteen taivutusvastus vedetyn reunan suhteen, on jännevoian epäkeskisyys kuorilaatan painospisteakselin suhteen on kuorilaattaa rasittava pysyvän kuoran oentti ennen jälkivalun kovettuista Edellä esitetty kaava ottaa huoioon kuorilaatan jännitystilan ennen jälkivalun kovettuista. Työsauan leikkauskestävyys pinta-alayksikköä kohti lasketaan kaavasta V u Asv Vd = β 1 f yd + β 2 0. 8 f ctd, s b b d jossa esiintyvät terit ovat saat kuin ohjeen B4 kaavassa 2.40. Mitoitettaessa työsaua raudoitettuna tulee työsauassa olla pystysuoria leikkausteräksiä vähintään A A sv c f = 0,25 f ctk yk
6 Jännitetty eleenttisilta LIITE 4 LASKELMAT Raudoituksen ankkurointi ja jatkokset Asennus- ja valutilanteessa kuorilaatan ankkurointikestävyys lasketaan ohjeen B4 ukaan. Kuorilaatan tuentapituus palkille tulee olla vähintään 40, johon lisätään kuorilaatan valistustoleranssi ja urakoitsijan käyttää pääpalkkien sijaintitoleranssi. Lopputilanteen ankkurointikestävyyden varistaiseksi kaikille tuille, joissa kuorilaatat eivät ole jatkuvia, tulee sijoittaa ankkurointilisäteräkset, joiden äärä lasketaan kaavasta. A s A f + A p,1 pd,1 s,1 yd,1 a d 0,5, jossa f yd f k V f yd A p, 1 on kuorilaatan jänneterästen niellinen poikkileikkausala, f pd, 1 on kuorilaatan jänneterästen laskentalujuus, A s, 1 on kuorilaatan betoniterästen niellinen poikkipinta-ala, f yd, 1 on kuorilaatan betoniterästen laskentalujuus, f yd on ankkurointilisäterästen laskentalujuus k a *V d on ankkuroitava voia ohjeen B4 kohdasta 2.5.1.1. Ankkurointilisäterästen pituus l b äärätään seuraavasti l l + H + 300, jossa b = bo L lbo H L on joko ankkurointilisäterästen tai kuorilaatan jänneterästen ankkurointipituuden perusarvo laskentalujuutta vastaavalle vetovoialle ohjeen B4 kaavasta 2.87 riippuen siitä kupi on suurepi on liittolaatan paksuus. Terästen ankkurointi tulee varistaa pystysuoralla ripustusraudoituksella. Ripustusterästen, jotka jaetaan atkalle l b kuorilaatan päästä, leikkeitten yhteispinta-ala saadaan kaavasta lb ka Vd As, c = A, jossa t f A s t yd on ripustusterästen yhdessä rivissä olevien leikkeiden poikkipinta-ala on ripustustankojen välinen etäisyys. Ripustusterästen suurin etäisyys toisistaan kuorilaatan leveyssuunnassa saa olla korkeitaan 400.
Jännitetty eleenttisilta 7 LIITE 4 LASKELMAT Kuva 1. Kuorilaattaliittorakenteen ankkurointi palkin kohdalla
8 Jännitetty eleenttisilta LIITE 4 LASKELMAT 4.2 Mitoitusesierkki Rakenneitat ja ateriaaliarvot.....9 Poikkileikkausarvot... 11 Voiasuureet... 13 Laukaisuhetken tarkastelut... 16 Jännitykset palkissa ennen laatan valua (t = 1kk)... 23 Jännitykset palkissa laatan valun jälkeen (t = 1kk)... 27 Jännitykset laatassa ja palkissa (t = oo)... 28 Jännitykset pintakuorasta... 32 Jännitykset liikennekuorasta... 33 Jännitykset kutistuaerosta... 34 Jännitykset pysyvistä kuorista... 35 Noraalijännitysten yhdistely... 36 Käyttötilatarkastelut... 37 Taivutusurtotila... 38 Leikkauskestävyydet... 39 Väsyisurtorajatila... 41 Tukipinta-ala... 41 Palkin pään kestävyys... 42 Taipua... 44
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 9 Jännitetyn betonieleenttisillan itoitus Lähtöarvot (I-poikkileikkaus): Rakenneittojen ääritys L 30. Hl 8.5. H ylaippa 0.225. H alaippa 0.315. B ylaippa B uua 0.3. B alaippa 0.6. H palkki 1.27. B laatta 2.35. H laatta 0.23. 0.18. H uua H palkki H alaippa H ylaippa H uua = 0.73 Jänteet d=12.5 H rak H laatta H palkki A p 93. E p 200000. MN k w 0.13 d p 12.5. Jänteiden lukuäärä ja etäisyys alapinnasta (1=alarivi, 2=toisiksi alin rivi,...) n 1 20 n 2 20 n 3 16 n 4 12 n 5 0 ks. s. 11 y 1 60. y 2 120. y 3 180. y 4 240. y 5 300. Materiaaliarvot betonille Betonin lujuusluokka (K1 palkille/k2 laatalle) K 1 70 K 2 35 Kiooduulit laukaisuhetkelle ja lyhytaikaiselle kuoralle E c.lauk 5000. 0.8 K. MN 1 E c.lauk 3.74. 10 4 MN = E c1 5000. K. MN 1 E c1 4.18. 10 4 MN E p = α 1 α 1 = 4.78 E c1 E c2 5000. K. MN 2 E c2 2.96. 10 4 MN E c2 = α 2 α 2 = 0.71 E c1 Kiooduulit, kun t=oo pitkäaikaiselle kuoralle Eleenttipalkki kerroin kv korkealujuusbetonille Tielaitoksen Betonirakenneohjeet ukaan/ kr-kertoiessa punokset ja peheät teräkset k t 2.5 1.5..8 k t = 1.3 k r 0.80 φ 0 2 k ch 0.85 k v 0.85 φ 1 k. r k. v k. t k. ch φ φ 0 1 = 1.5 E cc1 E c1 E cc1 1.67. 10 4 MN E p = α 3 α 3 = 11.97 1 φ 1 E cc1 Laatta (laatta toiii liittorakenteen osana ajan hetkellä t=1kk...oo laatan valusta) k t 1.0 φ 0 2 φ 2 k. t k. ch φ 0 φ 2 = 1.7 E cc2 E c2 E cc2 1.1. 10 4 MN E cc2 = α 4 α 4 = 0.66 1 φ 2 E cc1
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 10 Lujuudet (1=palkki/2=laatta) f c1k 0.7. K. MN 1 f c1k = 49 MN f c1k f c1d 1.35 f c2k 0.7. K. MN 2 f c2k = 24.5 MN f c2k f c2d 1.35 f c1d = 36.3 MN f c2d = 18.15 MN Palkin laukaisulujuus ja laatan valuhetken vaatia lujuus (käyttötila) 0.8. K 1 f. MN laukaisu.k f laukaisu.k = 28 MN 2 f valu.k 0.5. K. MN 1 f valu.k = 35 MN Betonin vetolujuus 2 2 f ctk1 0.2. 3 MN K. 1 f ctk1 = 3.4 MN f ctk2 0.2. 3 K. MN 2 f ctk2 = 2.14 MN f ctd1 f ctk1 1.35 f ctd1 = 2.52 MN f ctk2 f ctd2 1.35 f ctd2 = 1.59 MN Sallittava jänneteräksen jännitys heti jännittäistyön päätyttyä f puk 1770. MN f p0.2k 1570. MN f p0.2k f pyd 1.15 f pyd 1.37. 10 3 MN = σ p0 in 0.75. f puk 0.85. f p0.2k σ p0 1.33. 10 3 MN = Sallittava jännitys jännittäistyön aikana σ p0ax in 0.8. f puk 0.9. f p0.2k σ p0ax 1.41. 10 3 MN = Valitaan alkujännitys ja "sukattoat" osuudet (sukaton0 kohdassa x=0 ja 1 x=l/4) σ p 1365 MN. <σp0.ax Betoniteräksen ateriaaliarvot n sukaton0 n 1 n 2 n 3 n 4 n. 5 0.7 n sukaton0 = 47.6 n sukaton1 n 1 n 2 n 3 n 4 n. 5 0.9 n sukaton1 = 61.2 f yk 500. MN f yk f yd 1.1 f yd = 454.55 MN E s 200000. MN
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 11 Poikkileikkausarvot Jännepalkin poikkileikkausarvot Palkin poikkileikkausarvot (ilan jänteitä) A palkki H. alaippa B alaippa H. uua B uua H. ylaippa B ylaippa A palkki = 0.39 A alaippa e palkki B. alaippa H alaippa A ylaippa B. ylaippa H ylaippa A uua B. uua H uua H alaippa H A. uua H alaippa A. uua H alaippa A. ylaippa ylaippa H palkki 2 2 2 A palkki e palkki = 0.51 B. 3 uua H uua I uua 12 H A. uua uua e palkki H alaippa I uua = 9.7. 10 3 4 2 2 B. 3 ylaippa H ylaippa I ylaippa 12 H palkki H ylaippa 2 2 e. palkki A ylaippa I ylaippa = 0.029 4 B. 3 alaippa H alaippa I alaippa 12 2 H A. alaippa alaippa e palkki I alaippa = 0.025 4 2 I palkki I uua I ylaippa I alaippa I palkki = 0.063 4
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 12 Jännepunosten suhteellinen poikkiala ja painopiste palkin alapinnasta A pun α 1 1. n 1 n 2 n 3 n 4 n. 5 A p A pun = 0.02 n. 1 y 1 n. 2 y 2 n. 3 y 3 n. 4 y 4 n. 5 y 5 e pun e pun = 0.14 n 1 n 2 n 3 n 4 n 5 Laatan poikkileikkausarvot (laskettu reuniaista palkkia vast. toiivalla leveydellä) A laatta B. laatta H laatta A laatta = 0.54 B. 3 laatta H laatta I laatta 12 I laatta = 2.38. 10 3 4 paikalla valettu reunapalkki! (ei vähennystä toiivaan leveyteen) Jännebetonipalkki poikkileikkaus (palkin ja laatan oalle painolle / jännevoia) e A. palkki e palkki A. pun e pun e = 0.49 A palkki A pun A jpalkki A palkki A pun A jpalkki = 0.41 I jpalkki I palkki A. 2 pun e e pun A. palkki e palkki e 2 I jpalkki = 0.066 4 Liittorakenteen poikkileikkausarvot A liitto A palkki α. 2 A laatta A pun A liitto = 0.79 e p H A. palkki e palkki α. 2 A. laatta laatta H palkki A. pun e pun 2 e p = 0.92 A liitto y 11 e p e palkki y 12 H palkki H laatta 2 e p y 13 e p e pun I liitto I palkki α. 2 I laatta A. 2 palkki y 11 α. 2 A. 2 laatta y 12 A. 2 pun y 13 I liitto = 0.23 4
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 13 Voiasuureet Pysyvät kuorat (x=0) Leikkausvoia betonin oasta painosta (reunapalkin paino ukana) g c.k 0.025. MN. B laatta 0.45.. H laatta A palkki 4.8. kn g c.k = 25.42 kn 3 g. c.k L H palkki H laatta e pun V c.k 2 V c.k = 0.36 MN V c.d 1.2. V c.k V c.d = 0.44 MN Leikkausvoia pintarakenteen painosta (3,25+1 kn/2) g p1.k g p2.k 0.00325. MN. B laatta 0.45. g p1.k 6.17. 10 3 MN = 0.001. MN. B laatta 0.45. g p2.k 1.9. 10 3 MN = g p.k g p1.k g p2.k g p.k 8.08. 10 3 MN = g. p.k L H palkki H laatta e pun V p.k 2 V p.k = 0.12 MN V p.d 1.2. V p.k V p.d = 0.14 MN Voiasuureet (x=l/4) Palkin oapaino g palkki.k M palkki1.k 0.025. MN. A palkki g palkki.k 9.7. 10 3 MN = 3 3. g. palkki.k L 2 32 M palkki1.k = 0.82 MN. M palkki1.d 1.2. M palkki1.k M palkki1.d = 0.98 MN. Betonin oa paino M c1.k M c1.d 3. g. c.k L 2 32 M c1.k = 2.15 MN. 1.2. M c1.k M c1.d = 2.57 MN.
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 14 Pintarakenteen paino (3,25+1 kn/2) M p1.k 3. g. p.k L 2 32 M p1.k = 0.68 MN. M p1.d 1.2. M p1.k M p1.d = 0.82 MN. Voiasuureet (x=l/2) Palkin oapaino g palkki.k 0.025. MN. A palkki g palkki.k 9.7. 10 3 MN = 3 g. palkki.k L 2 M palkki2.k 8 M palkki2.k = 1.09 MN. M palkki2.d 1.2. M palkki2.k M palkki2.d = 1.31 MN. Betonin oa paino g. c.k L 2 M c2.k 8 M c2.k = 2.86 MN. M c2.d 1.2. M c2.k M c2.d = 3.43 MN. Pintarakenteen paino (3,25+1 kn/2) g. p.k L 2 M p2.k 8 M p2.k = 0.91 MN. M p2.d 1.2. M p2.k M p2.d = 1.09 MN. Virualuvut, kun t=1kk ja t=1kk-oo Virualuku, kun t=1kk k c 0.35 φ 1kk k. c φ 1 φ 1kk = 0.53 ks. kc-kerroin by16 sivun 39 taulukosta 2.5. Virualuku, kun t=1kk-oo φ oo φ 1 φ 1kk φ oo = 0.98
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 15 Kutistuaero Betonilaatan valaishetkellä tapahtunut eleenttipalkin kutistua (1 kk eleenttipalkin valusta) ε cs0 0.4. 10 3 ks. Tielaitoksen betonirakenneohje h e.palkki A palkki h e.palkki = 195 B ylaippa B alaippa H palkki B uua h e.laatta A laatta h e.laatta = 209 B laatta H laatta k sh 0.80 k r = 0.8 ε cs ε cs1 k. sh k. r ε cs0 ε cs = 2.56. 10 4 0.25. k. sh k. r ε cs0 ε cs1 6.4. 10 5 = (palkin kutistua hetkeen t=1kk) ε cs ε cs1 = 1.92. 10 4 (palkin kutistua hetkestä t=1kk hetkeen t=oo) Laatan kutistua ε cs.laatta ε cs Kutistuaero, kun t=oo ε cs ε cs.laatta ε cs ε cs1 ε cs = 6.4. 10 5 Muuttuvat kuorat Voiasuureet ja taipua liikennekuorasta (1 on x=l/4 ja 2 on x=l/2) M Lk1.k V Lk1.k w Lk1 2.6. MN. M Lk2.k 3.36. MN. 0.6. MN T Lk1.k 0.74. MN 80. Voiasuureet erikoiskuorasta (1 on x=l/4 ja 2 on x=l/2) M Ek1.k 2.4. MN. M Ek2.k 3.4. MN.
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 16 Varuustarkastelut Tilanne laukaisuhetkellä Noraalijännitykset (käyttötila) Tarkastelu kohdassa x=0 M palkki0.k 0. MN. Alapinnan jänteet n n 1 n 2 n 3 n 4 n 5 n = 68 Alapinnan sukattoat jänteet kohdassa x=0 n sukaton0 = 47.6 P 0 σ. p n. sukaton0 A p P 0 = 6.04 MN Yläpinnan jänteet P yla σ. p 2. A p P yla = 0.25 MN Jännitys palkin yläpinnassa (ei sis. ki. kok. pur.) P. 0 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki0.k H palkki e P 0 P yla σ yp0 I jpalkki A jpalkki σ yp0 = 7.45 MN Jännitys punosten korkeudella (ei sis. ki. kok. pur.) P. 0 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki0.k e e pun P 0 P yla σ pun0 I jpalkki A jpalkki σ pun0 = 25.44 MN Jännitys palkin alapinnassa (ei sis. ki. kok. pur.) P. 0 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki0.k e P 0 P yla σ ap0 I jpalkki A jpalkki σ ap0 = 29.43 MN
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 17 Jännehäviö kioisesta kokoonpuristuasta σ ap0.havio E p. σ pun0 σ ap0.havio = 135.96 MN E c.lauk Jännevoia kioisen kokoonpuristuan jälkeen P 01 n. sukaton0 A. p σ p σ ap0.havio P 01 = 5.44 MN Häviöprosentti kioisesta kokoonpuristuisesta 100 100. P 01 = 9.96 % P 0 Jännitys palkin yläpinnassa kokoonpuristuisen jälkeen P. 01 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki0.k H palkki e P 01 P yla σ yp00 I jpalkki A jpalkki σ yp00 = 6.43 MN Jännitys palkin alapinnassa kokoonpuristuisen jälkeen P. 01 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki0.k e P 01 P yla σ ap00 I jpalkki A jpalkki σ ap00 = Laukaisulujuuden tulee olla > 2 σ ap00 26.43 MN. = 52.86 MN
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 18 Tarkastelu kohdassa x=l/4 Taivutusoentti palkin oasta painosta M palkki1.k = 0.82 MN. Alapinnan jänteet sukattoina kohdassa x=l/4 n sukaton1 = 61.2 P 1 σ. p n. sukaton1 A p P 1 = 7.77 MN Yläpinnan jänteet P yla σ. p 2. A p P yla = 0.25 MN Jännitys palkin yläpinnassa (ei sis. ki. kok. pur.) P. 1 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki1.k H palkki e P 1 P yla σ yp1 I jpalkki A jpalkki σ yp1 = 0.72 MN Jännitys punosten korkeudella (ei sis. ki. kok. pur.) P. 1 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki1.k e e pun P 1 P yla σ pun1 I jpalkki A jpalkki σ pun1 = 28.49 MN Jännitys palkin alapinnassa (ei sis. ki. kok. pur.) P. 1 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki1.k e P 1 P yla σ ap1 I jpalkki A jpalkki σ ap1 = 32.0 MN
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 19 Jännehäviö kioisesta kokoonpuristuasta σ ap1.havio E p. σ pun1 σ ap1.havio = 152.31 MN E c.lauk Jännevoia kioisen kokoonpuristuan jälkeen P 11 n. sukaton1 A. p σ p σ ap1.havio P 11 = 6.9 MN Häviöprosentti kioisesta kokoonpuristuisesta 100 100. P 11 = 11.16 % P 1 Jännitys palkin yläpinnassa P. 11 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki1.k H palkki e P 11 P yla σ yp1 I jpalkki A jpalkki σ yp1 = 0.75 MN Jännitys palkin alapinnassa P. 11 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki1.k e P 11 P yla σ ap1 I jpalkki A jpalkki σ ap1 = 27.72 MN Laukaisulujuuden tulee olla > 2. σ ap1 = 55.44 MN
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 20 Tarkastelu kohdassa x=l/2 M palkki2.k = 1.09 MN. P 2 σ. p n 1 n 2 n 3 n 4 n. 5 A p P 2 = 8.63 MN Jännitys palkin yläpinnassa (ei sis. ki. kok. pur.) P. 2 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki2.k H palkki e P 2 P yla σ yp2 I jpalkki A jpalkki σ yp2 = 1.04 MN Jännitys punoksen kohdalla (ei sis. ki. kok. pur.) P. 2 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki2.k e e pun P 2 P yla σ pun2 I jpalkki A jpalkki σ pun2 = 30.74 MN Jännitys palkin alapinnassa (ei sis. ki. kok. pur.) P. 2 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki2.k e P 2 P yla σ ap2 I jpalkki A jpalkki σ ap2 = 34.35 MN
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 21 Jännehäviö kioisesta kokoonpuristuasta σ ap2.havio E p. σ pun2 σ ap2.havio = 164.33 MN E c.lauk Jännevoia kioisen kokoonpuristuan jälkeen P 21 n. A. p σ p σ ap2.havio P 21 = 7.59 MN Häviöprosentti kioisesta kokoonpuristuisesta 100 100. P 21 = 12.04 P 2 % Jännitys palkin yläpinnassa P. 21 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki2.k H palkki e P 21 P yla σ yp2 I jpalkki A jpalkki σ yp2 = 2.8 MN Jännitys palkin alapinnassa P. 21 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki2.k e P 21 P yla σ ap2 I jpalkki A jpalkki σ ap2 = Laukaisulujuuden tulee olla > 2 σ ap2 29.2 MN. = 58.33 MN Laukaisuhetken halkeilutarkastelu σ yp.ax ax σ yp0 σ yp1 σ yp2 σ yp.ax = 7.45 MN Tässä on oletettu, että peheät teräkset (ei punokset) vastustavat halkeaakoon kasvaista. Tään takia halkeaaleveys on laskettu kuin teräsbetonirakenteelle. Betoninorin ε s laskennassa käytetyn kaavan sulkuerkkien sisällä olevaa lauseketta halkeaaleveyden arvoa pienentävää tekijää ei oteta huoioon. A s 2. 201. ε s σ yp.ax ε s = 3.73. 10 5 E s
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 22 c 60. d 16. c in 35. k w 0.085 A ce ( 60. 7.5. d). B ylaippa A ce = 0.05 ρ r w k A s ρ r = 7.44. 10 3 A ce ε. s 3.5. d c k. w w k 0.01 ρ r = < 0,15 ok! Palkin keskiosan laukaisuhetken taipua ylöspäin Keskiääräinen jännevoia palkin alapinnassa P kesk P 01 P 11 P 21 3 P kesk = 6.65 MN Jännevoia palkin yläpinnassa P yla = 0.25 MN Taipua (ylöspäin negatiivinen) (t=1kk) 5000. 0.8. K. MN 1 E c.1kk 1 φ 1kk w 1 P. yla H palkki 0.06. e P. kesk e e. L 2 pun 8. E. c.1kk I jpalkki 5. g. palkki.k L 4 384. E. c.1kk I jpalkki w 1 = 84.95
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 23 Noraalijännitykset palkissa ennen laatan valua (t=1 kk) Tarkastelu kohdassa x=l/4 M palkki1.k P 11 = 0.82 MN. = 6.9 MN P yla = 0.25 MN Jännitys punosten kohdalla (ei jännehäviötä ukana) P. 11 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki1.k e e pun P 11 P yla σ pun1 I jpalkki A jpalkki σ pun1 = 24.8 MN Jännehäviö viruisesta, kutistuisesta ja relaksaatiosta φ 1kk = 0.53 Hetkellinen puristua jänneterästen korkeudella ε pun1 σ pun1 ε pun1 = 5.93. 10 4 E c1 Muodonuutos viruisesta (0.96-kerroin kirjan Leonhardt:Spanbeton fur die Praxis kaavan 12.(10) ukaan, kun t=0...1kk) ε cc1kk φ. 1kk 0.96. ε pun1 ε cc1kk = 2.99. 10 4 Kutistua (t=1kk) ε cs1 = 6.4. 10 5 Jännityshäviö betonin viruisesta ja kutistuisesta (t=1kk) σ 1kk.p.sc E. p ε cc1kk ε cs1 σ 1kk.p.sc = 72.66 MN Jännityshäviö relaksaatiosta (t=1kk=30pv) 4.5 30 σ. p1.rel.1kk 42 0.025 σ. p σ ap1.havio 5.. σ p σ ap1.havio 2. σ 1kk.p.sc σ p1.rel.1kk = 17.38 MN f puk
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 24 Jännityshäviöt, kun t=1kk σ p σ 1kk.p.sc σ p1.rel.1kk σ p = 90.04 MN Jännevoia häviöiden jälkeen P 31 P 11 n. sukaton1 A. p σ p P 31 = 6.39 MN Jännityshäviöt prosentteina (t=1kk) P 1 P 31. 100 = 17.75 % P 1 Jännitys palkin yläpinnassa (jännehäviöt ukana) P. 31 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki1.k H palkki e P 31 P yla σ yp1 I jpalkki A jpalkki σ yp1 = 1.62 MN Jännitys palkin alapinnassa (jännehäviöt ukana) P. 31 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki1.k e P 31 P yla σ ap1 I jpalkki A jpalkki σ ap1 = 25.16 MN
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 25 Noraalijännitykset palkissa ennen laatan valua (t=1 kk) Tarkastelu kohdassa x=l/2 M palkki2.k P 21 = 1.09 MN. = 7.59 MN P yla = 0.25 MN Jännitys punosten kohdalla (ei jännehäviötä ukana) P. 21 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki2.k e e pun P 21 P yla σ pun2 I jpalkki A jpalkki σ pun2 = 26.31 MN Jännehäviö viruisesta, kutistuisesta ja relaksaatiosta φ 1kk = 0.53 Hetkellinen puristua jänneterästen korkeudella ε pun2 σ pun2 ε pun2 = 6.29. 10 4 E c1 Muodonuutos viruisesta (0.96-kerroin kirjan Leonhardt:Spanbeton fur die Praxis kaavan 12.(10) ukaan) ε cc1kk φ. 1kk 0.96. ε pun2 ε cc1kk = 3.18. 10 4 Kutistua (t=1kk) ε cs1 = 6.4. 10 5 Jännityshäviö betonin viruisesta ja kutistuisesta (t=1kk) σ 1kk.p.sc E. p ε cc1kk ε cs1 σ 1kk.p.sc = 76.31 MN Jännityshäviö relaksaatiosta (t=1kk=30pv) 30 σ. p2.rel.1kk 42 0.025 σ. p σ ap2.havio 5.. σ p σ ap2.havio 2. σ 1kk.p.sc f puk 4.5 σ p2.rel.1kk = 16.32 MN
LIITE 4.LASKELMAT Jännitetty eleenttisilta 26 Jännityshäviöt, kun t=1kk σ p σ 1kk.p.sc σ p2.rel.1kk σ p = 92.63 MN Jännevoia häviöiden jälkeen P 41 P 21 n. A. p σ p P 41 = 7.01 MN Jännityshäviöt prosentteina (t=1kk) P 2 P 41. 100 = 18.82 % P 2 Jännitys palkin yläpinnassa (jännehäviöt ukana) P. 41 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki2.k H palkki e P 41 P yla σ yp1 I jpalkki A jpalkki σ yp1 = 3.79 MN Jännitys palkin alapinnassa (jännehäviöt ukana) P. 41 e e pun P. yla H palkki e.06. M. palkki2.k e P 41 P yla σ ap1 I jpalkki A jpalkki σ ap1 = 26.24 MN