MTK TYYPPIPIHATTO HANKE NRO 11997 RAKENNESELOSTUS 20.11.2013 Piirustusnumero 20 Selostuksen laatija: Empumpi Oy Jouko Keränen, RI Versokuja 5 E, 00790 Helsinki jouko.keranen@empumpi.fi
MTK TYYPPIPIHATTO Työnumero 150 pvm. HANKE NRO 11997 Piirustusnumero 20 20.11.2013 1 RAKENNESELOSTUS 1.1 Perustiedot Kohteen nimi Puu- ja/ tai teräsrakenteinen hallirakennus Pääasiallinen käyttötarkoitus Lypsylehmäpihatto Rakenteiden vaativuusluokka A (RakMK osa A2) Käyttöluokka 2 (RIL 205-1-2009) Seuraamusluokka Kantava runko CC2 / muut CC1 (RIL 205-1-2009) Paloluokka P3 (RakMK E1) Pääasiallinen rakennusmateriaali Puu Pääasiallinen rakennustapa Elementit Kerrosluku 1 Kokonaiskorkeus 6,4 m Bruttopinta-ala yhteensä 774 brm2, (aputilat 30m2 erikseen) Rakennuskohteen kuvaus Lämmittämätön rakennus, vesikatto ja osittain ulkoseinät lämpöeristetty Suunnittelu käyttöikä 50 vuotta, Post-Frame puuperustuspilareilla alle 50 vuotta 1.2 Rakenteellinen järjestelmä Perustamismaaperä Maapohjan geotekninen kantavavuus, 100 / 150 / 200 kn/m2 Perustamistapa Maanvaraiset pilarianturat Pääasialliset runkorakenteet Pilarit Mastopilari k1800/ 2400/ 3600/ 4800/ (LP-puu/ teräs myös k6000) Kantavat seinät Puurankaseinä, pystyrunko sahatavarasta k600), elementti tai paikalla tehty (US4) Pääkannattimet NR-puuristikko (+ puupalkki pitkillä sivuilla) (ristikot k900 1200, nippuristikot k1800/2400 NR-nippupaloristikko k3600 Teräsristikko, putkiprofiilit (paloluokka REI 15) + teräspilarit k3600/ k4800 /k6000
Ulkoseinävaihtoehdot US 1 US 2 US 3 US 4 US 5 US 6 US 7 US 8 US 9 Yläpohjat YP 1 YP2 YP 3 YP 4 YP 5 YP 6 Rakennusrungon jäykistys Kolminivelkehä k3600/ 4800, liimapuukaarikehä Liima- tai kertopuukehä, A-pukki /puuvetosauva, puupilarit k2400 -k6000 Pelti- lämmöneriste- peltielementti 100mm, ei-kantava Betonisokkeli pilareiden välissä, betoni > 150mm + ulkopuolinen eriste 50..100mm (EPS) Höylähirsi >70mm julkisivuverhouksena Elementti tai paikalla rakennettu puurankaseinä 50x150 k600 Kevytsoraharkkoseinä / -sokkeli 200mm, EPS-eriste 50mm Paikalla valettu betonisokkeli 120..200mm, ulkopuolinen EPS-eriste + levyverhous Betonielementti, sokkeli 70+60+70mm Sokkeli, kuitusementtilevy + EPS-eriste +vaneri sisäverhouksena PC-kennolevyseinä, valopääty Kertopuukoteloelementti, (Termater), 1-kerrosvesikate (LTK, Protan) Kantava profiilipelti + EPS tai SPU päällä lämpöeristeenä, 1- kerroskate tai kumibitumiermikate NR-ristikko k 900..1200, kylmä ullakko, lämmöneriste alapaarteessa, kermi- tai 1-kerroskate NR-ristikko k 900..1200, kylmä ullakko, lämmöneriste alapaarteessa, muotolevykate NR- nippuristikot k1800/2400, orret 50x125..150 k600, prof.pelti katteena, lämmöner. alapaarteessa NR- nippuristikko + vaneri osastointiin REI 15, kantava prof.pelti, EPS-eriste ja yksikerroskate Mastopilarit Rakennus jäykistetään rungon poikkisuunnassa mastopilareilla ja tarvittaessa rungon pituussuunnassa mastopilarien ja katon pääkannattimien väliin sijoitettavilla sidejäykistysrakenteilla. (Jäykiste sijoitetaan vähintään rakennuksen molempiin päätyihin). Päätyseinät tuetaan tuulipilareilla perustuksiin ja kattorakenteen välityksellä jäykisteristikoihin. Päätyseinät jäykistetään rungon poikkisuunnassa nurkkien mastopilareilla. Tuulikuorma välitetään mastopilareille ja tuulipilareille vaakasuuntaisilla ulkoseinärakenteilla.
1.3 Normit ja kuormitukset Määräykset ja ohjeet Puu- ja teräsrakenteet Eurokoodi 5 Soveltamisohje RIL 205-1-2009 Palonkestovaatimus Kuormitukset Lämpöeristetty koteloelementti + vedeneriste Ripustuskuorma Profiilipelti + lämmöneriste + vedeneriste Lumikuorma maan pinnalla Tuulikuorma Eläinrakennus, jossa yläpohjassa on ullakko tai onteloita, ne on osastoitava muista tiloista vähintään EI 30 rakenteella. Eläinrakennus, jossa yläpohjassa ei ole ullakkoa eikä onteloa, kantavan rungon ja jäykistävien rakenteiden olennaiset osat vähintään R 15 palosuojattuja. Osastointivaatimus väh. EI 30 eläintilan ja muiden tilojen välillä. Rehu- ja kuivikevarastoon rajoittuvissa tiloissa osastointi EI 60. 0,5 + 0,1 = 0,6kN/m2 0,1 kn/m2 0,4 + 0,1 = 0,5kN/m2 2,5 kn/m2 0,58 kn/m2; nopeuspaineen ominaisarvo maastoluokassa II, kun h=6,5 m 1.4 Materiaalien lujuusluokat yleensä Puupilarit ja -palkit Ulkoseinien kantavat puurakenteet Yläpohjan koteloelementtien kantava runko Kantavat teräsrakenteet Betonirakenteet ja -teräkset sekä harkot Liimapuu GL32c, sahatavara C24 tai C30 Sahatavara C24 (C18) ja C30 pyöreillä kestopuupilareilla Kerto-S Putkiprofiilit, IPE-profiilit, S355J2H, liitosten teräsosat S355JRG2, kantavat poimulevyt S350GD + kuumasinkitys Z275 ks. Rakennesuunnitelmat 1.5 Laskentamenetelmät NR-ristikko mitoitetaan ristikkotoimittajan käyttämällä ohjelmistolla. Muut laskelmat tehdään tietokone- ja käsinlaskennalla käyttäen apuna statiikkaohjelmistoja ja puurakenteiden mitoituksessa mm. Finnwood 2.3 SR1- ohjelmaa
2 KUORMAT 2.1 Pystykuormat Maanpinnan lumikuorman ominaisarvo sk = 2.5 kn/m2 (kuva 2.1) Harjakaton muotokerroin μ1=0,8 (kuva 2.3) Katolla olevan lumikuorman ominaisarvo qk= μ1 x sk (kaava 2.5.5S) = 0.8 x 2.5 = qk=2.0 kn/m2 2.1 Tuulikuormat Määritetään rakennuksen kokonaistuulikuorman ominaisarvo yksinkertaistetun menetelmän (RIL 205-12009) mukaan: - nopeuspaine qk(h)= 0,58 kn/m2 (kuva B.2.4) - voimakerroin cf)= 1,3 (taulukko B.2.3) - seinän kokonaispinta-ala Aref = 305m2 (48.4 x 6.3), rakennuksen pitkä sivu, POST-FRAME 48.4 x 6.15 = 298m2 Fw,k = cf*qk(h)*aref = 1,3*0.58*305 = 230 kn (kaava B.2.10), Post-Frame Aref= 225kN Kokonaistuulikuorman resultantin ominaisarvo Fw,k = 230 kn, sijaitsee korkeudella 0,6H maan pinnasta. Kokonaistuulikuorman resultantti Fw,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 Fw,k vaikuttaa tällöin korkeudella 0,6H. qw,k = Fw,k / (0,8*Aref) =230/ (0,8*305), qw,k= 0,94 kn/m2, (Post-Frame, 225/(0,8*298) = 0,94 kn/m2, (sama molemmissa tapauksissa)
3. Kuormitusyhdistelmät eri mitoitustapauksissa 3.1 Kuormitusyhdistelmät mastopilareiden / pilariperustusten mitoituksessa Tutkitaan seuraavat kuormistusyhdistelmät (RIL 205-1-2007 taulukko 2.1) KFI = 1,0 KY1: Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (pysyvä aikaluokka), (kaava B.2.2) 1,35 Gkj (omapaino) KY2: Kuormitusyhdistelmä murtorajatilassa (keskipitkä aikaluokka), kaava B.2.3 1,15 Gkj (omapaino) + 1,5 Qk,l (lumi) KY3: Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (hetkellinen aikaluokka), (kaava B.2.4) 1,15 Gkj + 1,5 Qk,t (tuuli) + 1.05 Qk,l (lumi) KY4: Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (hetkellinen aikaluokka), (kaava B.2.4) 1,15 Gkj + 0,9 Qk,t (tuuli) + 1.50 Qk,l (lumi) KY5: (Pilariperustusten mitoituksesssa) Kuormitusyhdistelmä murtojatilassa (hetkellinen aikaluokka), (kaava B.2.4) 0,9 Gkj + 1,5 Qk,t (tuuli) Post- Frame kehän määräävät kuormitustapaukset, KY2, KY3, KY5,
3.2 Kuormitusyhdistelmät vesikaton pääkannattajien mitoituksessa KY1: Kuormitusyhdistelmä murtorajatilassa (keskipitkä aikaluokka), kaava B.2.3 1,15 Gkj (omapaino) + 1,5 Qk,l (lumi) koko katolla KY2: Kuormitusyhdistelmä murtorajatilassa (keskipitkä aikaluokka), kaava B.2.3 1,15 Gkj (omapaino) + 1,5 Qk,l (lumi) vasen lape + 0,75 Qk,l (lumi) oikea lape KY3: Kuormitusyhdistelmä murtorajatilassa (keskipitkä aikaluokka), kaava B.2.3 1,15 Gkj (omapaino) + 1,5 Qk,l (lumi) oikea lape + 0,75 Qk,l (lumi) vasen lape
POST- FRAME kehät k 2400 Sahatavarapilarit n.3x48x197 k 2400 NR- 2x nippuristikot k 2400
4800 3600 2400 1800 Pilarijako k [mm] Pystykuorma anturalle pilarilta Nk1, [kn]* Betonisokkeli =5.6 kn/m, Nk2, [kn]* Ulkoseinä, go=0,5kn/m Nk3, [kn]* Betonipilasteri + pilari Nk4 [kn] Anturan massa, Go Pystykuorma anturalle Pysyvä kuorma MTK TYYPPIPIHATTO, HANKE NRO 11997 POST- FRAME PILAREIDEN NELIÖANTURAT BETONIANTUROIDEN KUORMITUS JA MITOITUS PERUSTAMISTASO -1.600 Nk5, [kn]* Muuttuva kuorma Geotekninen kantavuus [MPa] yht. Nk [kn]* Pilarin** mitoitus Mk= [knm] Pilarin*** mitoitus Hk= [kn] anturalle yht. Ng [kn]* Anturan koko LxBx H L B H [m] [m] [m] 51,00 0,00 3,15 2,00 4,00 60,2 20,4 39,8 100 0,80 0,80 0,25 k1800 k1800 51,00 0,00 3,15 2,00 2,64 58,8 19,0 39,8 150 0,65 0,65 0,25 20,00 14,40 51,00 0,00 3,15 2,00 1,89 58,0 18,3 39,8 200 0,55 0,55 0,25 67,60 0,00 4,20 4,00 5,06 80,9 28,1 52,7 100 0,90 0,90 0,25 k2400 k2400 67,60 0,00 4,20 4,00 3,52 79,3 26,6 52,7 150 0,75 0,75 0,25 26,50 19,20 67,60 0,00 4,20 4,00 2,64 78,4 25,7 52,7 200 0,65 0,65 0,25 101,00 0,00 6,30 5,00 9,08 121,4 42,6 78,8 100 1,10 1,10 0,30 k3600 k3600 101,00 0,00 6,30 5,00 5,06 117,4 38,6 78,8 150 0,90 0,90 0,25 40,00 28,80 101,00 0,00 6,30 5,00 4,00 116,3 37,5 78,8 200 0,80 0,80 0,25 135,00 26,88 8,40 5,50 17,15 192,9 87,6 105,3 100 1,40 1,40 0,35 k4800 k4800 135,00 26,88 8,40 5,50 9,92 185,7 80,4 105,3 150 1,15 1,15 0,30 53,00 38,40 135,00 26,88 8,40 5,50 5,64 181,4 76,1 105,3 200 0,95 0,95 0,25 anturalle Nq [kn]* Nk2 Nk3 Nk4 Nk4 Nk4 Betonisokkeli, H=1400, s= 70+60+70mm =200mm. (Vain k4800 kehällä) Ulkoseinä = US1 US8 / verhoseinä, H=3.5m, go=0.5kn/m2 > 1,75 kn/m Betonipilasteri HxBxL = 300x200x2000, Go= 3.0kN Teräspilari 160x160x6.0-L3500, go= 1.0kN TAI Puuupilari ja -palkki Lp-140x270 x L(3.5+2.4=5.9m), Go=1.0kN * Nk1= Ng1 + Nq, Nq = 0.78*Nk1 ** Mk= momentti pilarimitoitukseen maanpinnan tasolla + 0.200, (Mq= 0.9*Mk) *** Hk= pilarin vaakavoima alapohjatason kohdalla +0.200 Kuormitustapaukset ks. Rakennelaskelmien selostus HUOM! Anturoiden kuormitukset ja mitoitukset tehty esimerkkien mukaisilla perustus-, maanpinnan ja lattian koroilla, sekä: - lumikuorma katolla: qk= 2.0 kn/m2 - tuulikuorma, nopeuspaine: qk= 0,58 kn/m2 Maapohjan mahdollisia painumia ei ole huomioitu mitoituksissa.
6000 4800 3600 2400 Pilarijako k [mm] Pystykuorma anturalle pilarilta Nk1, [kn]* Minimi pysyvä kuorma perustukselle, 0,9*Ng [kn] Betonisokkeli =5.6 kn/m, Nk2, [kn]* Ulkoseinä, go=0,5kn/m Nk3, [kn]* Betonipilasteri + pilari Nk4 [kn] Anturan massa, Go Pystykuorma anturalle Pysyvä kuorma anturalle Muuttuva kuorma Geotekninen kantavuus [MPa] Pilarin** mitoitus Mk= [knm] MTK TYYPPIPIHATTO, HANKE NRO 11997 MASTOPILARIT, MATALAPERUSTUS BETONIANTUROIDEN KUORMITUS JA MITOITUS PERUSTAMISTASO -0.600 Nk5, [kn]* yht. Nk [kn]* Anturan koko LxBx H L B H [m] [m] [m] 67,60 28,41 0,00 4,20 2,00 10,50 84,3 31,6 52,7 100 1,40 1,00 0,30 k2400 67,60 27,00 0,00 4,20 2,00 8,93 82,7 30,0 52,7 150 1,40 0,85 0,30 26,50 67,60 26,52 0,00 4,20 2,00 8,40 82,2 29,5 52,7 200 1,40 0,80 0,30 101,00 41,28 20,16 6,30 2,50 14,85 144,8 66,0 78,8 100 1,80 1,10 0,30 k3600 101,00 37,64 20,16 6,30 2,50 10,80 140,8 62,0 78,8 150 1,60 0,90 0,30 40,00 101,00 37,03 20,16 6,30 2,50 10,13 140,1 61,3 78,8 200 1,50 0,90 0,30 135,00 53,19 26,88 8,40 3,00 18,00 191,3 86,0 105,3 100 2,00 1,20 0,30 k4800 135,00 48,47 26,88 8,40 3,00 12,75 186,0 80,7 105,3 150 1,70 1,00 0,30 53,00 135,00 47,32 26,88 8,40 3,00 11,48 184,8 79,5 105,3 200 1,70 0,90 0,30 170,00 77,90 33,60 10,50 4,00 34,65 252,8 120,2 132,6 100 2,20 1,40 0,45 k1800 170,00 68,58 33,60 10,50 4,00 24,30 242,4 109,8 132,6 150 1,80 1,20 0,45 67,00 170,00 64,94 33,60 10,50 4,00 20,25 238,4 105,8 132,6 200 1,80 1,00 0,45 yht. Ng [kn]* anturalle Nq [kn]* Nk2 Betonisokkeli, H=1400, s= 70+60+70mm =200mm. (Ei kehällä k2400) Nk3 Ulkoseinä = US1 US8 / verhoseinä, H=3.5m, go=0.5kn/m2 > 1,75 kn/m Nk4 Betonipilasteri HxBxL = 300x200x600, Go= 1.0 kn Nk4 Teräspilari 160x160x6.0-L3500, go= 1.0kN TAI Nk4 Puuupilari ja -palkki Lp-140x270 x L(3.5+2.4=5.9m), Go=1.0kN Nk5 Peruspulttianturoiden H=450/ 350mm, muilla 250 tai 300mm * Nk1= Ng1 + Nq, Nq = 0.78*Nk1 ** Mk= momentti pilarimitoitukseen maanpinnan tasolla + 0.200, (Mq= 0.9*Mk) Kuormitustapaukset ks. Rakennelaskelmien selostus HUOM! Anturoiden kuormitukset ja mitoitukset tehty esimerkkien mukaisilla perustus-, maanpinnan ja lattian koroilla, sekä: - lumikuorma katolla: qk= 2.0 kn/m2 - tuulikuorma, nopeuspaine: qk= 0,58 kn/m2 Maapohjan mahdollisia painumia ei ole huomioitu mitoituksissa.