ESIJÄNNITETTYJEN BETONIELEMENTTIEN JATKUVUUS - Esiselvitysvaiheen havaintoja. Betonitutkimusseminaari Kantavat betonirakenteet seminaari 1

Samankaltaiset tiedostot
A-PALKKI PIKAMITOITUSTAULUKOT

Rak BETONIRAKENTEIDEN HARJOITUSTYÖ II syksy op.

HTT- ja TT-LAATTOJEN SUUNNITTELUOHJE

Palkki ja laatta toimivat yhdessä siten, että laatta toimii kenttämomentille palkin puristuspintana ja vetoteräkset sijaitsevat palkin alaosassa.

NCCI 2 päivitys ja ajankohtaista betonirakenteista

PASI-VAIJERILENKKISIDONTA

PS-parvekesarana. Versio: FI 9/2016 Laskentanormit: EC+FI NA Betoniyhdistyksen käyttöseloste BY 5 B-EC 2 n:o 36. Tekninen käyttöohje

Betonin lujuus ja rakenteiden kantavuus. Betoniteollisuuden kesäkokous Hämeenlinna prof. Anssi Laaksonen

Mitoitusesimerkkejä Eurocode 2:n mukaisesti

LAAKERIEN VALINTAOHJE

SEMKO OY PBOK-ONTELOLAATTAKANNAKE. Käyttö- ja suunnitteluohjeet RakMK mukainen suunnittelu

LUJA - TERÄSKONSOLILIITOKSEN ASENNUS- JA PALOSUOJAUSOHJE

BETONIPÄIVÄT 2012 Maanvaraiset betonilattiat saumoilla vai ilman

TERADOWEL- ja ULTRADOWELkuormansiirtojärjestelmä

Ontelolaattojen suunnittelu

Teräsbetonipaalujen kantokyky

Teräsbetonipaalujen kantavuus

SEMKO OY PBOK-ONTELOLAATTAKANNAKE. Käyttö- ja suunnitteluohjeet Eurokoodien mukainen suunnittelu

BETONITUTKIMUSSEMINAARI 2018

PÄÄKANNATTAJAN LIITOSTEN MITOITUS

Taiter Oy. Taiter-pistokkaan ja Taiter-triangeliansaan käyttöohje

Vastaanottaja Helsingin kaupunki. Asiakirjatyyppi Selvitys. Päivämäärä VUOSAAREN SILTA KANTAVUUSSELVITYS

Vaijerilenkit. Betoniteollisuus ry

Tiedolla kohti tehokkaampia betonirakenteita. Betoniteollisuuden kesäkokous Joensuu prof. Anssi Laaksonen

BES 2010 Runkorakenteiden valinta ja kantokykykäyrästöt. DI Juha Valjus

PASI-VAIJERILENKKISIDONTA

Suunnitteluharjoitus käsittää rakennuksen runkoon kuuluvien tavanomaisten teräsbetonisten rakenneosien suunnittelun.

HUOMAUTUS: JOS DELTAPALKIN ASENNUSTOLERANSSIT YLITTYVÄT, OTA YHTEYTTÄ PEIKKOON.

IIKKA YLIHÄRSILÄ JATKUVAN ESIJÄNNITETYN BETONIPALKIN MOMENTTIEN JAKAUTUMINEN KÄYTTÖRAJATILOISSA

Kehänurkan raudoitus. Kehän nurkassa voi olla kaksi kuormitustapausta:

Betonielementtidetaljit

LAAKERIEN VALINTAOHJE

TERÄSRISTIKON SUUNNITTELU

Laskuharjoitus 3 Ratkaisut

METSÄMÄENTIEN YLIKULKUSILTA NRO3

SEMTU OY RAKENTEIDEN VEDENERISTYSRATKAISUT

Mitoitetaan MäkeläAlu Oy:n materiaalivaraston kaksiaukkoinen hyllypalkki.

BETONISEMINAARI. Betonirakenteiden suunnittelu DI Matti Kinnunen / WSP Finland

Saumattomat betonilattiat suunnittelu ja toteutus. Betonipäivät 2010 Casper Ålander

Betonitutkimusseminaari 2016

Betonilattiat 2014 by 45 / BLY 7

Mekaanisin liittimin yhdistetyt rakenteet. Vetotangolla vahvistettu palkki

Betonipaalun käyttäytyminen

JÄNNERAUDOITTEET. Sisältö Jännityskorroosio rakenteellinen näkökulma TkT Anssi Laaksonen

SILTATEKNIIKAN PÄIVÄT

Ontelolaatastojen suunnittelukurssi Juha Rämö Juha Rämö 1

Sisältö. Kerto-Ripa -välipohjaelementti kuivaan rakentamiseen. Metsä Wood -kattoelementti Kerto-Ripa -kattoelementti Liimapuu GL30 Tekninen aineisto

Turvallisia ja taloudellisia rakenteita - Miten niihin päästään? Betoniteollisuuden kesäkokous Turku prof.

Suunnittelijoiden välinen yhteistyö

Kolme rakennusvirhettä. Yleistä. Ensimmäinen

Rautatiesilta LIITE 3 1/7

Elementtipaalulaatat rautateillä

NOPEA ASENNUS SÄÄDETTÄVÄ LIITOS. AKK kerrospilarikengässä yhdistyy kolme elementtipilarin raudoitustuotetta; kenkäliitos, pääteräs ja jatkospultti.

R-nostoAnkkurit. RakMK:n mukainen suunnittelu

EUROKOODISEMINAARI 2016 BETONI- JA BETONI-TERÄS-LIITTORAKENTEITA KOSKEVAT OHJEET

Liitos ja mitat. Lisäksi mitoitetaan 4) seinän suuntainen sideraudoitus sekä 6) terästapit vaakasuuntaisille voimille.

Revisio D A-palkkia voi käyttää sekä kansallisten RakMK-normien sekä Euronormien (SFS-EN) mukaisessa mitoituksessa.

RIL263 KAIVANTO-OHJE TUETUN KAIVANNON MITOITUS PETRI TYYNELÄ/RAMBOLL FINLAND OY

LATTIA- JA KATTOPALKIT

MODIX-raudoitusjatkoksen asentaminen. MODIX-raudoitusjatkoksen asentaminen. Tuotteen tunnistaminen. Varastointi. Liitoksen laatu

SISÄLLYSLUETTELO. AD diagonaaliansas koostuu kahdesta paarrelangasta ja niiden väliin hitsatusta yhtenäisestä diagonaalissa.

LUJA-SUPERLAATAN ASENNUSOHJE

RPS PARVEKESARANA RaKMK:N MuKaiNEN SuuNNittElu

BECO-palkkikengän asennus. Tuotteen asennus elementtitehtaalla. Tuotteen tunnistaminen. Palkkikenkien asennus

LIITTORAKENTEET-KIRJA TRY/by 58. Matti V. LESKELÄ OULU

MODIX Raudoitusjatkokset

WQ-palkkijärjestelmä

Suoritustasoilmoitukset kunnossa? Markkinavalvontakuulumisia

SIPOREX-HARKKOSEINÄÄN TUKEUTUVIEN TERÄSPALKKIEN SUUNNITTELUOHJE

Jigi - Käyttöohje. Jigi Ohjelman peruskäyttö. A&S Virtual Systems Oy Laivalahdenkatu 2b FIN Helsinki

Sweco Rakennetekniikka Oy. KORKEAN RAKENTAMISEN HAASTEET, CASE REDI. Copyright Helin & Co / Voima Graphics Arkkitehti Helin & Co

Anstarin ohjelmat: Tuotteet

Kuljetuskalusto ja sidonta Arto Suikka Betoniteollisuus ry

Betonilattiapäivä Messukeskus

SUPER TT-, TT- JA HTT -LAATAT

DIAGONAALIANSAIDEN KÄYTTÖOHJE DIAGONAALIANSAAT

NOSTOLENKIT. Naulat Raudoitusverkot Harjatangot Muut verkot Ansasraudoitteet Nostolenkit Kierrehaat Irtohaat Rengasraudoitteet Erikoisraudoitteet 1

Kim Johansson Erityisasiantuntija, DI

T Puurakenteet 1 5 op

JOHDANTO SEINÄKENKIEN TOIMINNAN KUVAUS TUOTEVALIKOIMA VETO- JA LEIKKAUSKAPASITEETIT

DELTA-ansasjärjestelmä KÄYTTÖ- ja SUUNNITTELUOHJE Käyttöseloste nro BY321

RIL Sillat suunnittelu, toteutus ja ylläpito

TT- JA HTT- LAATTOJEN LIITOSTEN MITOITUS ONNETTOMUUSKUORMILLE 1- KERROKSISISSA RAKENNUKSISSA

Jigi Betonipalkin ja -pilarin laskennan kuvaus

HPKM pilarikengät. Pilareiden pulttiliitoksiin. Tekninen käyttöohje

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN

VARASTOINTI- JA ASENNUSOHJE

HFS-valuankkurit. Valuankkuri työnaikaisiin ja pysyviin kiinnityksiin. Tekninen käyttöohje

LATTIAT - VÄRÄHTELYMITOITUS - Tero Lahtela

HalliPES 1.0 OSA 11: JÄYKISTYS

SFS päivitys Ari Mantila Rakennustuoteteollisuus RTT ry

PALONKESTO-OHJEISTUS - MITEN TAULUKKOMITOITUSTA VOIDAAN KÄYTTÄÄ - RAKENTEIDEN YHTEISTOIMINTA PALOTILANTEESSA

Jälkijännitetyn rakenteen vaurionsietokyky. Betonitutkimusseminaari, Messukeskus

BLY. Suunnittelun perusteet. Petri Manninen

HauCon perustusmuotti

Markku Kortesmaa Rakenteiden mekaniikka, Vol. 40 No. 2, 2007, s

LEPO-tasokannakkeet KÄYTTÖ- ja SUUNNITTELUOHJE

1 TOIMINTATAPA MITAT JA MATERIAALIT Mitat ja toleranssit RLS-sisäkierrehylsyankkurin materiaalit ja standardit...

Erstantie 2, Villähde Puh. (03) , Fax (03) AEP Piilokonsoli Käyttöohje 1

PiiMat - teräskuitubetonit

Transkriptio:

ESIJÄNNITETTYJEN BETONIELEMENTTIEN JATKUVUUS - Esiselvitysvaiheen havaintoja Betonitutkimusseminaari Kantavat betonirakenteet seminaari 1 DI Ulla Kytölä, prof. TkT Anssi Laaksonen

Sisältö 1) Taustaa 2) Elementtipalkkien jatkuvuus jälkikäteen 3) Tukialueen momenttirasituksista prof. Anssi Laaksonen, www.tut.fi/vaativat-rakenteet 2.11.2016

TAUSTAA

Esijännitetyt kantavat elementtirakenteet Suomessa nyt Suomessa laajasti käytössä useita erilaisia kantavia jännitettyjä betonielementtityyppejä Palkit (JK, I, HI, Liitto ) Laatat (Ontelo, Kuori, TT ) Kaikki yleisesti käytössä olevat esijännitetyt elementtityypit ovat yksiaukkoisia Esijännitetyissä rakenteissa jatkuvuuden hyödyntäminen on haastavaa, sillä käytössä on ainoastaan suorat punoskulut Paikallavaluun verrattuna elementtirakenteissa pystytään mitoituksessa paremmin hyödyntämään Korkeammat betonilujuudet Tiukemmat mittatoleranssit Monimuotoiset poikkileikkaukset www.tut.fi/vaativat-rakenteet 4

Esijännitettyjen kantavien elementtirakenteiden käytön rajoitteita Betonielementtirakenteiden käyttömahdollisuuksia raskaasti kuormitetuissa pitkän jännevälin rakenteissa rajoittaa elementtien koko ja paino. Tarvittava poikkileikkauskoko kasvaa liian suureksi verrattuna sille varattuun tilaan Yksittäisen elementin paino ja koko kasvaa kuljetus- ja nostoteknisesti mahdottomaksi Osin kaupungistumisen myötä toteutuksessa/suunnittelussa on paljon vaativia hankkeita, joissa elementtirakentamisen hyödyt haluttaisiin paremmin hyödyntää, mutta se ei nykyisin yleisesti käytössä olevilla rakenneratkaisuilla ole aina mahdollista Liikennöidyt pihakannet (kuormitukset raskaita: ajoväylät, ratikat, pelastustiet..) Toriparkit Rakennusten perustaminen pihakansien päälle Ratojen/Moottoriteiden kattaminen Metrorakentaminen www.tut.fi/vaativat-rakenteet 5

Esijännitettyjen rakenteiden käyttömahdollisuuksien kasvattaminen jatkuvuuden avulla Suomessa tällä hetkellä tavanomainen tapa on toteuttaa kantavat palkkilinjat esijännitetyillä erillisillä betonipalkeilla huomioimatta pituussuuntaisesta jatkuvuudesta saatavia hyötyjä Jos jälkikäteen aikaansaatu jatkuvuus voitaisiin/osattaisiin hyödyntää, saataisiin siitä etua sekä mitoituksellisesti että suunnitteluteknisesti. Rasitukset tasoittuvat tuelle ja kenttään Kenttämomentit ja taipumat pienenevät Vaadittu poikkileikkauskoko pienenee TAI Vaadittua teräsmäärää/jännevoimaa voidaan pienentää Liikuntasaumojen tarve mahdollisesti vähenee Mahdolliset vuotokohdat vähenevät Liikuntasaumoista aiheutuvat kustannukset vähenevät Parempi toiminta onnettomuusrajatilassa TTY:llä on loppuvuodesta 2015 käynnistetty Suomen Betoniteollisuus Ry:n, Betoniyhdistyksen, Suomen Rakennustuotteiden laatu Ry:n sekä SBK:n rahoittama tutkimushanke, jonka tarkoituksena on tutkia esijännitettyjen elementtien jatkuvuutta ja käyttömahdollisuuksia suomalaisessa betonielementtirakentamisessa www.tut.fi/vaativat-rakenteet 6

ELEMENTTIPALKKIEN JATKUVUUS JÄLKIKÄTEEN

Elementtipalkkien jatkuvuus jälkikäteen Kun elementtien välille luodaan jatkuvuus jälkikäteen oletetaan yleensä, että rakenne toimii omasta painosta aiheutuville kuormille yksiaukkoisena. Tämän jälkeen työmaaolosuhteissa yksiaukkoisten palkkien välille luodaan jatkosalueelle riittävän luja liitos, mikä tekee rakenteesta jatkuvan. Tämän jälkeen muista hyötykuormista ja muista pysyvistä (ei op) syntyvät rasitukset voidaan olettaa jakautuvan rakenteelle jatkuvan rakennemallin mukaisesti. Jälkikäteen jatkuvaksi tehty rakenne on rasituksiltaan yksiaukkoisen ja jatkuvan rakenteen välimuoto. Omanpainon suuruuden suhde verrattuna muihin kuormiin vaikuttaa siihen, kuinka suuri ero syntyy yksiaukkoisen, jatkuvan ja jälkikäteen jatkuvaksi luodun rakenteen rasitusten välille. www.tut.fi/vaativat-rakenteet 8

Kansainvälisesti Elementtipalkkien jatkuvuutta on tutkittu kansainvälisesti paljon. Varhaisimman tiedossa olevan laajamittaisen koesarjan Elementtipalkkien jälkikäteen luodusta jatkuvuudesta on toteuttanut Portland Cement Association Research and Development Laboratories vuosina 1960-1962 Tämän jälkeen aiheeseen liittyvää tutkimusta on tehty paljon erityisesti Yhdysvalloissa useissa eri yliopistoissa. Myös Euroopassa rakennetta on tutkittu. Tuoreimmat tiedossa olevat aiheeseen liittyvät tutkimushankkeet ovat 2010- luvulta. www.tut.fi/vaativat-rakenteet 9

Ohjeet ja kohteet Elementtipalkkien välille jälkikäteen luotu jatkuvuus löytyy myös useiden maiden suunnittelunormeista. Suomessa vastaavaa ohjeistusta ei ole. Elementtipalkkien välille jälkikäteen luotua jatkuvuutta tiedetään hyödynnettävän kansainvälisesti paljon käytännön kohteissa. On tiedossa, että menetelmää on hyödynnetty yksittäisissä kohteissa myös Suomessa Kohteet ovat olleet toriparkki ja pysäköintirakennuksia. Suunnittelutyötä hankaloittaa kuitenkin kansallisen ohjeistuksen puute. www.tut.fi/vaativat-rakenteet 10

Päämenetelmät Kansainvälisten lähteiden nojalla jatkuvuus voidaan elementtipalkkien välille luoda kahdella eri pääperiaatteella: 1) Palkkien väliseen liitokseen sekä pintalaattaan lisätään pehmeää raudoitusta 2) Jälkijännittämällä palkit yhdeksi rakenteeksi työmaalla Molempia periaatteita on tutkittu ja niiden tiedetään olevan käytössä. www.tut.fi/vaativat-rakenteet 11

Jatkuvuus pehmeällä raudoituksella Esijännitettyjen elementtien välille voidaan aikaansaada jatkuvuutta liittämällä palkit yhteen välituella pehmeän raudoituksen avulla. Hyötykuormista aiheutuu jatkokseen negatiivista momenttia, joka voidaan hoitaa kanteen lisättävällä raudoituksella. Pakkomuodonmuutokset aiheuttavat jatkokseen myös positiivista momenttia, joka tulee huomioida liitoksen suunnittelussa. TOTEUTUS: Esijännitetyt tehdasvalmisteiset yksiaukkoiset palkit asennetaan. Palkkien väliin jätetään tuelle 4-6 tuumaa (=100-150mm) Keksitukien kohdalle tehdään poikittaiset vahvennokset (leveämmät kuin palkkien välinen etäisyys ~250mm) Kansilaatta valetaan ennen kuin poikittaiset vahvennokset ehtivät sitoutua-> Rakenne toimii omalle painolle yksiaukkoisena. Kansilaattaan asennetaan pintalaattaan raudoitus, jolla hoidetaan hyötykuormasta tuelle tuleva tukimomentti www.tut.fi/vaativat-rakenteet 12

Positiivisen momentin vastaanottava liitos Positiivisen momentin ottavia liitostapoja on kehitetty useita Taivutetut terästangot Taivutetut punokset Haoitus liitoksessa Palkin upotus liitokseen www.tut.fi/vaativat-rakenteet 13

Jatkuvuus jälkijännittämällä Suomessa uudenlainen rakennetyyppi, jossa yhdistetään kaksi jännitysmenetelmää: Jälki- ja esijännittäminen. Hyödynnetään molempien menetelmien hyvät ominaisuudet: Esijännitetty elementtirakenne Betonin korkea lujuus Tehdasolosuhteiden mukaiset mittatoleranssit Elementtirakentamisen hyödyt työmaalla Jälkijännitetty rakenne Rasituksia vastaava kaareva punoskulku Kaarevan punoksen hyödyntäminen leikkausvoimamitoituksessa Moniaukkoisen rakenteen hyödyt > Rasitusten pieneneminen Jälkijännitys työmaavaiheessa Laukaisuvaiheessa rakenteen päällä oman painon lisäksi muuta pysyvää kuormaa Suurempi jännevoima mahdollinen Voidaan hyödyntää jatkuvan rakenteen edut Mahdollisesti pidemmän jännevälin rakenteita elementtivalmisteisesti www.tut.fi/vaativat-rakenteet 14

Jatkuvuus jälkijännittämällä Esijännitettyjen elementtien välille luodaan jatkuvuus asentamalla elementtien sisään kaarevat jälkijännityskaapelit. Jälkijännitys toteutetaan työmaalla elementtien asennuksen jälkeen. Esijännitysteräkset hoitavat rakenteen kapasiteetin asennus- ja käsittelytilanteissa. Kapasiteetti Lopullisille kuormille toteutetaan pääosin jälkijännityskaapeleilla. Jänneterästen lisäksi käytetään myös pehmeää raudoitusta jatkosalueella sekä kannessa. Jatkosalue voi sijaita myös muualla kuin tuella Englanninkielessä rakenne tunnetaan nimellä Spliced girder. Myös tässä rakennetyypissä pakkomuodonmuutokset aiheuttavat lisärasituksia. Pakkomuodonmuutosten vaikutus jatkuvuuden menetykseen ei kuitenkaan ole niin voimakasta, kun rakenne pystytään suunnittelemaan isolle osalle kuormista puristetuksi. www.tut.fi/vaativat-rakenteet 15

Työjärjestystä, asennusaikaista tuentaa sekä jatkosalueen sijaintia muuttamalla voidaan aikaan saada useita erilaisia rakenneratkaisuja. MAHDOILLISIA RAKENNETYPPEJÄ Asennusaikaisesti yksiaukkoisista esijännitetyistä elementeistä jälkijännittämällä lopputilanteessa jatkuvia rakenne Jatkuva rakenne jaettu useampaan elementtiin momentin nollakohtien mukaan ja liitetty yhdeksi jatkuvaksi rakenteeksi jälkijännittämällä www.tut.fi/vaativat-rakenteet 16

TUKIALUEEN MOMENTTIRASITUKSISTA

Elementtipalkin viruma ja kutistuma Betonin virumasta ja kutistumasta aiheutuvat muodonmuutokset pääsevät tapahtumaan vapaasti esijännitetyssä palkissa ennen kuin siitä tehdään jatkuva Sen jälkeen kun rakenteesta tehdään jatkuva alkaa palkin betonin viruma ja kutistuma aiheuttaa rakenteeseen pakkovoimia, sillä niistä aiheutuvat muodonmuutokset eivät pääse tapahtumaan vapaasti Virumasta ja kutistumasta aiheutuvat pakkomomentit ovat vastaavia kuin jatkuvien rakenteiden jännevoimasta aiheutuvat pakkomomentit. Elementtipalkin virumasta ja kutistumasta aiheutuvat muodonmuutos aiheuttaa tuelle positiivista momenttia, joka tulee huomioida liitoksen suunnittelussa. Kutistuman ja viruman lisäksi positiivista momenttia tuelle aiheuttaa myös jatkuvan rakenteen liikkuva hyötykuorma Kansainvälisesti on tehty paljon tutkimusta Kuinka suuren positiivisen momentin viruma ja kutistuma tuelle aiheuttavat Miten rasitusten suuruuteen voidaan vaikuttaa > Elementin ikä ennen asennusta Miten positiivisen momentin aiheuttama halkeilu vaikuttaa rakenteen jatkuvuuteen? Millainen positiivisen momentin ottava liitos tulisi olla, jotta jakuvuuden voidaan olettaa säilyvän www.tut.fi/vaativat-rakenteet 18

Pintalaatan ja betonipalkin eriaikainen kutistuma Palkin ja sen päälle valettavan laatan eriaikainen kutistuma aiheuttaa myös estettyjä muodonmuutoksia. Palkin kutistuminen käynnistyy heti palkin valmistuksen yhteydessä. Kun laatan kutistuminen käynnistyy, on osa palkin kutistumisesta jo tapahtunut. Kun laatta kutistuu ja palkki pyrkii estämään laatan kutistumista, syntyy pakkovoimia, jotka aiheuttavat palkin jännevälin keskellä yläpintaan puristusta ja alapintaan vetoa. Vapaasti tuetussa rakenteessa tämä ilmiö aiheuttaa rakenteelle taipumaa alaspäin. Kun rakenteesta on tehty jälkikäteen jatkuva, kiertymät tuella estyvät ja siitä aiheutuu tuelle taas negatiivista tukimomenttia. Vaikutus on merkittävimmillään heti laatan valun jälkeisinä viikkoina Tästä pakkomuodonmuutoksesta aiheutuva rasitus on vastakkaismerkkistä verrattuna palkin virumasta ja kutistumasta aiheutuviin rasituksiin. Kansainvälisesti on paljon tutkittu kumpi edellä esitellyistä pakkomuodonmuutoksista on merkittävämpi. Aiheutuuko pakkomuodonmuutoksista todellisuudessa tuen alapintaan vetoa vai puristusta? www.tut.fi/vaativat-rakenteet 19

Momentin uudelleen jakaantuminen jälkikäteen jatkuvaksi toteutetuissa rakenteissa Momentin uudelleen jakaantumien Palkkirakenteen kiertymäkyky ja toiminta => sitkeys www.tut.fi/vaativat-rakenteet 20

Esiin nousseita tutkimuskysymyksiä: Kuinka jatkosalue toimii? Milloin liitos voidaan olettaa jatkuvaksi? Kuinka jatkuvaksi? Millaisia rasituksia keskituelle/jatkosalueelle muodostuu eri rakennemalleissa? Miten pakkomuodonmuutokset vaikuttavat jatkosalueen toimintaan? Kuinka jatkuvuuden aikaansaamista elementtirakenteiden välille jälkikäteen voitaisiin jatkossa hyödyntää suomalaisessa elementtirakentamisessa? www.tut.fi/vaativat-rakenteet 21