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

Samankaltaiset tiedostot
SILTATEKNIIKAN PÄIVÄT

Betonipaalun käyttäytyminen

Tuomas Kaira. Ins.tsto Pontek Oy. Tuomas Kaira

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

EC7 Kuormien osavarmuusluvut geoteknisessä suunnittelussa, vaihtoehtoja nykyarvoille

RAK-C3004 Rakentamisen tekniikat

ESIMERKKI 5: Päätyseinän palkki

Arvioitu poikkileikkauksessa oleva teräspinta-ala. Vaadittu raudoituksen poikkileikkausala. Raudoituksen minimi poikkileikkausala

Mitoitetaan MäkeläAlu Oy:n materiaalivaraston kaksiaukkoinen hyllypalkki.

Teräsbetonipaalun mitoitus PO-2016 mukaan

3. SUUNNITTELUPERUSTEET

Tuotelehti suunnittelijan apuna

NCCI 2 päivitys ja ajankohtaista betonirakenteista

T Puurakenteet 1 5 op

Rautatiesilta LIITE 3 1/7

Copyright 2010 Metsäliitto Osuuskunta, Puutuoteteollisuus. Finnwood 2.3 ( ) FarmiMalli Oy. Katoksen takaseinän palkki. Urpo Manninen 12.7.

Copyright 2010 Metsäliitto Osuuskunta, Puutuoteteollisuus. Finnwood 2.3 ( ) FarmiMalli Oy. Katoksen rakentaminen, Katoksen 1.

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN

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

Betonin lujuuden määrittäminen rakenteesta. Betonitutkimusseminaari Risto Mannonen

Finnwood 2.3 SR1 ( ) Copyright 2012 Metsäliitto Osuuskunta, Metsä Wood

Ovi. Ovi TP101. Perustietoja: - Hallin 1 päätyseinän tuulipilarit TP101 ovat liimapuurakenteisia. Halli 1

3. SUUNNITTELUPERUSTEET

Teräsbetonipaalujen kantavuus

MAANVARAINEN PERUSTUS

ESIMERKKI 3: Märkätilan välipohjapalkki

JÄNNERAUDOITTEET. Sisältö Jännityskorroosio rakenteellinen näkökulma TkT Anssi Laaksonen

Copyright 2010 Metsäliitto Osuuskunta, Puutuoteteollisuus. Finnwood 2.3 ( ) Varasto, Ovipalkki 4 m. FarmiMalli Oy. Urpo Manninen 8.1.

MITÄ BETONILLE TAPAHTUU, KUN SE LÄHTEE

TUOTTEEN NIMI EDUSTAJA/ VALMISTAJA TUOTEKUVAUS SERTIFIOINTIMENETTELY. Myönnetty Alkuperäinen englanninkielinen

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

Tehtävä 1. Lähtötiedot. Kylmämuovattu CHS 159 4, Kylmävalssattu nauha, Ruostumaton teräsnauha Tehtävän kuvaus

Lumen teknisiä ominaisuuksia

Finnwood 2.3 SR1 ( ) Copyright 2012 Metsäliitto Osuuskunta, Metsä Wood?

ESIMERKKI 3: Nurkkapilari

ESIMERKKI 2: Asuinhuoneen välipohjapalkki

Ympäristöministeriön asetus Eurocode standardien soveltamisesta talonrakentamisessa annetun asetuksen muuttamisesta

KANSALLINEN LIITE (LVM) SFS-EN BETONIRAKENTEIDEN SUUNNITTELU Sillat LIIKENNE- JA VIESTINTÄMINISTERIÖ

SIPOREX-HARKKOSEINÄÄN TUKEUTUVIEN TERÄSPALKKIEN SUUNNITTELUOHJE

ESIMERKKI 2: Kehän mastopilari

BETONITUTKIMUSSEMINAARI 2018

RIL PO 2011 korjaukset ja lisäykset tekstiin

Johanna Tikkanen, TkT

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN SFS-EN EUROCODE 1: RAKENTEIDEN KUORMAT. Osa 4: Siilojen ja säiliöiden kuormat

Puurakentaminen lisääntyy, riittääkö osaaminen? Työpaja Helsingissä. Ammatissa toimivien jatkokoulutustarve

RAK Computational Geotechnics

MAKSIMIKÄYTTÖASTE YLITTYI

MEKAANISET OMINAISUUDET

ESIMERKKI 1: NR-ristikoiden kannatuspalkki

Rakennusalan standardit ja Eurokoodit 2017 Kalastajatorppa, Helsinki Jorma Seppänen Insinööriosaston kehityspäällikkö Hilti (Suomi) Oy

Vakiopaaluperustusten laskenta. DI Antti Laitakari

BETONIRAKENTEIDEN SUUNNITTELUN OPPIKIRJA By 211

Korkealujuusbetonin suhteitus, suhteituksen erikoistapauksia. Harjoitus 6

Betonin valinta. Rudus Betoniakatemia. Hannu Timonen-Nissi

MITOITUSTEHTÄVÄ: I Rakennemallin muodostaminen 1/16

Eurocode Service Oy. Maanvarainen pilari- ja seinäantura. Ohjelmaseloste ja laskentaperusteet

Betonirakenteiden materiaaliominaisuudet

YEISTÄ KOKONAISUUS. 1 Rakennemalli. 1.1 Rungon päämitat

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

Good Vibrations-projekti

Kuormitukset: Puuseinärungot ja järjestelmät:

Betonipaalujen lyöntikokeet

Teräsbetonipaalujen kantokyky

Katso lasiseinän rungon päämitat kuvista 01 ja Jäykistys ja staattinen tasapaino

VEMO-valuankkurit KÄYTTÖOHJE Käyttöseloste nro BY326

Liitos ja mitat. Murtorajatilan momenttimitoituksen voimasysteemi. laattakaistan leveys. b 1200mm. laatan jänneväli. L 8000mm

CLT-KOE-ELEMENTTIEN KUORMITUSKOKEET

Betonimatematiikkaa

Betonimatematiikkaa

Paikallavalurakentamisen laatukiertue 2018 Betonin lujuudenkehitys ja jälkihoito Jyväskylä Jere Toivonen

Vastaanottaja Helsingin kaupunki. Asiakirjatyyppi Selvitys. Päivämäärä VUOSAAREN SILTA KANTAVUUSSELVITYS

Ruiskubetonin määrittely. Lauri Uotinen

LUENTO 2 Kuormat, rungon jäykistäminen ja rakennesuunnittelu

Betonin valamisen vaikeudesta

Osa 5. Pilarit. Betoniteollisuus 1(17) Betonirakenteiden suunnittelu eurokoodien. Suunnittelu eurokoodin EN 1992 mukaisesti.

Hitsattavien teräsrakenteiden muotoilu

MEKAANISET OMINAISUUDET

LATTIA- JA KATTOPALKIT

SEMKO OY SELP-PERUSPULTIT. Käyttö- ja suunnitteluohjeet Eurokoodien mukainen suunnittelu

Hämeenkylän koulun voimistelusalin vesikaton liimapuupalkkien kantavuustarkastelu

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN

1-1 Kaltevuus 1 : 16. Perustietoja: - Hallin 1 pääkannattimena on liimapuurakenteinen. tukeutuu mastopilareihin.

TERÄSBETONISEN MASTOPILARIN PALOMITOITUSOHJE. Eurokoodimitoitus taulukoilla tai diagrammeilla

Kuutioita ja lieriöitä betonin lujuuden valvonta tehtaalla ja työmaalla

Palkkien mitoitus. Rak Rakenteiden suunnittelun ja mitoituksen perusteet Harjoitus 7,

Betonirakenteiden suunnittelussa käytettävää betonin lujuutta kutsutaan suunnittelu- eli nimellislujuudeksi f ck (aiemmin K-lujuus).

Johanna Tikkanen, TkT, Suomen Betoniyhdistys ry

Rakentamismääräyskokoelman B-sarja sisältö. Materiaalikohtaiset ohjeet B2 Betonirakenteet erityisasiantuntija Tauno Hietanen Rakennusteollisuus RT

Betonilattiat 2014 by 45 / BLY 7

Hilti HIT-RE HIS-(R)N

PÄÄKANNATTAJAN LIITOSTEN MITOITUS

SBKL-KIINNITYSLEVYT EuroKoodIEN mukainen SuuNNITTELu

ESIMERKKI 4: Välipohjan kehäpalkki

Rakennekoekappaleista suunnittelulujuuteen

Ominaistietokortista digitaaliseen tietoon

YLEISTÄ EUROKOODI MITOITUKSESTA

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

ESIMERKKI 7: NR-ristikkoyläpohjan jäykistys

Betonirakenteiden suunnittelussa käytettävää betonin lujuutta kutsutaan suunnittelu- eli nimellislujuudeksi f ck (aiemmin ns. K-lujuus).

SUORAN PALKIN RASITUKSET

Transkriptio:

Betonin lujuus ja rakenteiden kantavuus Betoniteollisuuden kesäkokous 2017 11.8.2017 Hämeenlinna prof. Anssi Laaksonen

Sisältö 1) Taustaa 2) Lujuuden lähtökohtia suunnittelussa 3) Lujuus vs. rakenteen kestävyys 4) Rakenteen kestävyys vs. rasitukset (kuormat) 5) Yhteenveto

TAUSTAA

Yleistä - Itse materiaalin lujuus ei vielä kerron sen merkityksestä - Merkityksen kertoo sen vaikutus rakenteiden toimintaan - Rakenteiden osalta keskeisin on rakenteen kantavuus - Kantavuudella tarkoitetaan tässä murto- ja käyttörajatilaa - Betonin lujuus vai jännitys => Murtorajatila vai käyttörajatila - Betonin lujuus ei aina ole mitoittavin tekijä - Lujuus on monessa betonin ominaisuudessa tekijänä => epäsuoria lujuuden vaikutuksia - Kestävyys => Puristus-, veto- vai leikkauslujuus - Jäykkyys ja taipumat => lujuuteen rinnastettuja ominaisuuksia - Pitkäaikaiskestävyys => lujuuteen rinnastettuja ominaisuuksia - Betonin lujuus mitoittavimmassa paikassa, vai lujuus yleensä? HUOM. Riittävien rakenteiden mittojen ja rakennejärjestelmien valinta on kestävyyden näkökulmasta vielä tärkeämpää

LUJUUDEN LÄHTÖKOHTIA SUUNNITTELUSSA

Lujuus - Betoni on keraamin tavoin käyttäytyvä materiaali, puristuslujuus on ~10-kertaa vetolujuutta parempi - Betoni on valmistettu runkoaineksesta, vedestä, sementistä ja lisäaineista - Materiaalin lujuuteen ja jäykkyyteen vaikuttavat runkoaineen ja muodostuvan sementtikiven ominaisuudet Suunnittelustandardeissa ominaisuudet ovat monelta osin vakioitu, jotta työ olisi pragmaattista Monessa asiassa nimenomaan betonin lujuus on kriteerinä, esim. kimmokerroin tai pitkäaikaiskestävyyteen liittyvät asiat

Yleistä - Käytettävät mitoitusmenettelyt ovat esitetty ohjeissa ja standardeissa - Suunnittelussa otaksutaan että vaadittu lujuus täyttyy - Lieriölle 150x300 mm mitattu lujuus f c, ja siitä määritetty ominaislujuus f ck on suunnittelun perusta - Betonimateriaaliin ja sen lujuuteen liittyy luontaista hajontaa. Tämän johdosta betonin osavarmuusluku on melko korkea 1.5 tai 1.35. - Betonimateriaalin lujuusluokan valinta rakenteissa tehdään saavutettavissa olevan kriittisten poikkileikkausten kestävyyden ja käyttöikäkysymysten tarpeista - Kunkin rakenneosan matkalle valitaan normaalisti sama betoni - Näin materiaalin täysi lujuustarve rakenteellisen kestävyyden näkökulmasta ei vallitse kaikkialla rakenteessa - Vain kestävyyden tarkastelun lisäksi tulee ottaa huomioon koko mitoitusprosessi, esimerkiksi kuormat mille rakenne suunnitellaan

Murtorajatila (MRT) Osavarmuusluvut - Betonin osavarmuuslukuun 1.3 päädytään, kun otaksutaan hajonnat: - Betonin lujuus 15 % - Geometrinen tekijä 5 % - Rakennemallin epävarmuus 5 % - Näiden lisäksi on otettu huomioon kerroin 1.15 kattamaan epävarmuus ja hajonta betonista tehtyjen standandikoekappaleiden ja todellisen rakenteen (rakennekoekappaleet) välillä - Säilytyksen olosuhteet, kosteus ja lämpötila - Valutyöhön liittyvät epävarmuustekijät - Kerroin 1/1.15 85 % on sama, jota käytetään vaatimuksena rakennekoekappaleiden yhteydessä - Näin saadaan osavarmuusluku: C = 1.3 1.15 = 1.5 - Jos edellä mainitusta poiketen betonin lujuuden hajonta on 10 % ja käytetään osavarmuuslukua C = 1.35, muodostuu lujuuden vaatimustasoksi rakennekoekappaleista 90 %

Käyttörajatila KRT - Betonin jännityksiä rajataan käyttörajatilassa - Ominaisyhdistelmä, kerran - korkeintaan kertoja, rakenteen elinkaaren aikana esiintyvä tilanne, 0.6 f ck Jotta materiaali ei hajoaisi tai siihen muodostuisi haitallisia muodonmuutoksia - Pitkäaikaisyhdistelmä, usein mahdollinen tilanne, 0.45 f ck Jotta virumien vaikutus ei kasvaisi haitalliseksi (taipumat) - Yleisesti jännitykset ovat suuria rakenneosissa - Missä on suhteellisesti paljon pysyvää kuormaa verrattuna muuttuvaan - Jännitetyissä rakenteissa f ck 0.6 f ck 0.45 f ck A B C D ~2.0 ~3.5 ] E

LUJUUS VS. RAKENTEEN KESTÄVYYS

TB palkin taivutuskestävyys MRT - Otaksutaan 15 % vaje betonin puristuslujuuteen - Lasketaan taivutuskestävyyden vaje M [%] eri lujuustasoilla f ck - Jatkuva palkki, T-poikkileikkaus, kentässä(vasen) ja tuella(oikea) - Kuvista nähdään että kenttäalueella vaikutus on pieni - Tukialueella vaikutus on ~5 % kun raudoitusmäärä on iso - Kuvissa punaiset viivat ovat yliraudoitetulla alueella

Pilari MRT - Otaksutaan 15 % vaje betonin puristuslujuuteen ja lasketaan karkeasti poikkileikkauksen taivutuskestävyyden vaje M [%] ja normaalivoimakapasiteetin vaje N [%] - Laskenta on laadittu karkeasti poikkileikkaustasossa otaksuen pilarille tavanomainen N ja M yhdistelmä - Kuvasta nähdään että normaalivoimakapasiteetti laskee samassa suhteessa ja taivutuskapasiteetti ~5 %. - Kuitenkin N ja M ovat riippuvia toisistaan. Lisäksi toinen kertaluku kasvaa hoikassa pilarissa, jolloin taivutuksen muutos kasvaa ajatellen koko pilarin kapasiteettia

Muut kysymykset - Jälkijännitetyissä rakenteissa ankkurialueella valitsee korkeita jännityksiä - Ankkurikappaleiden yhteydessä hyödynnetään kolmiaksiaalista jännitystilaa ja nk. confinement raudoitusta - Näitä ei suunnittelussa mitoiteta, vaan niihin liittyvät testit on laadittu ja vaatimukset on esitelty niiden ETA-dokumenteissa - Jännitystaso/kuorma on todellinen ja varmasti esiintyvä - Mikäli keskiöetäisyyksien valinnan kautta betonin lujuus on määräävä, tai muutoinkin, niin lujuuden alittuessa ankkurilla on riski rikkoa rakenne

KESTÄVYYS VS. RASITUKSET

Kestävyys vs. rasitukset 140 Kestävyys MRT / Rasitukset(kuormat) 120 100 80 60 40 20 0 TB Palkki Kestävyys/Kuormat palkki fck - 30% Lyhyt TB pilari Kestävyys/Kuormat pilari fck - 30% Rasitusten tavallinen osuus varmuusmarginaali Materiaalin lujuus ei mitoittava D fck -30 % Rasitusten harvinainen osuus suunnittelun lujuusmarginaali - Kuvaajassa 100% edustaa rakenteelta edellytettyä tasoa - Kuormien eli rasitusten valinta alun perin riittävän suuriksi - Onko betonin lujuudella mitoittavin vaikutus, vai esim. raudoitteen lujuudella ja määrällä? - Jotta betonin lujuuden muutos vaikuttaa todelliseen kantavuuteen, tulee muutoksen olla iso

Mikä on mitoittavinta - Esimerkkejä tyypillinen mitoittavin tiloista on arvioitu X-kirjaimella - Tapaus jossa betonin lujuus (tai jännitys x% lujuudesta) mahdollisesti mitoittavin Taivutus Leikkaus Lävistys Hoikkuus sekä N ja M Detaljit MRT KRT MRT MRT MRT Palkki TB Palkki jälkijänn Palkki Esijänn. X X X X X XX Pilari XX Antura X X

YHTEENVETO

Johtopäätökset - Useimmiten pieni lujuuden muutos ei juurikaan vaikuta rakenteen kantavuuteen - Murtorajatilan kestävyys ei ole rakenteissa aina mitoittavinta - Siellä missä lujuutta tarvitaan halutuille kuormille täysimääräisesti, eli se on mitoittavinta, sen puutetta ei voi perustella. - Lujuuden vaikutus rakenteen kantavuuteen riippuu rakenneosasta ja millä kohdin rakenneosaa tarkastellaan - Betonin lujuus kantavuus - Betonin lujuuden muutos % Kantavuuden muutos % - Betonimateriaalin lujuuden ominaisuus on, että siihen liittyy lukuisia tekijöitä ja hajontaa

KIITOS TARKKAAVAISUUDESTA, KYSYMYKSIÄ?