JÄNNERAUDOITTEET. Sisältö 5.2.2014. Jännityskorroosio rakenteellinen näkökulma 5.2.2014 TkT Anssi Laaksonen



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

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

Kantavuudenlaskentamenetelmä jännitetyn sillan turvallisuuden määrittämiseksi punosvaurion tapauksessa

SILTATEKNIIKAN PÄIVÄT

Jälkijännitetyn rakenteen vaurionsietokyky. Betonitutkimusseminaari, Messukeskus

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

RIL Sillat suunnittelu, toteutus ja ylläpito

Betonipaalun käyttäytyminen

Eurokoodit sillansuunnittelussa. Eurokoodiseminaari Heikki Lilja

BETONIJULKISIVUJEN TOIMINTA

NCCI 2 päivitys ja ajankohtaista betonirakenteista

Ympäristövaikutteinen murtuminen EAC

Betonirakenteiden korjaaminen Halkeamien korjaus

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

METSÄMÄENTIEN YLIKULKUSILTA NRO3

Laskuharjoitus 3 Ratkaisut

SIPOREX-HARKKOSEINÄÄN TUKEUTUVIEN TERÄSPALKKIEN SUUNNITTELUOHJE

YLEISTÄ EUROKOODI MITOITUKSESTA

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN. SFS-EN EUROKOODI 2: BETONIRAKENTEIDEN SUUNNITTELU Osa 1-2: Yleiset säännöt. Rakenteiden palomitoitus

3. SUUNNITTELUPERUSTEET

Rak BETONIRAKENTEIDEN HARJOITUSTYÖ II syksy op.

Mitoitetaan MäkeläAlu Oy:n materiaalivaraston kaksiaukkoinen hyllypalkki.

YEISTÄ KOKONAISUUS. 1 Rakennemalli. 1.1 Rungon päämitat

Erään teräsrunkoisen teoll.hallin tarina, jännev. > m

Katso lasiseinän rungon päämitat kuvista 01 ja Jäykistys ja staattinen tasapaino

Betonin lujuuden määrittäminen rakenteesta. Betonitutkimusseminaari Risto Mannonen

EC7 Kuormien osavarmuusluvut geoteknisessä suunnittelussa, vaihtoehtoja nykyarvoille

3. SUUNNITTELUPERUSTEET

Case: Martinlaakson uimahalli

Mitoitusesimerkkejä Eurocode 2:n mukaisesti

Veli-Matti Uotinen

Vakiopaaluperustusten laskenta. DI Antti Laitakari

TARKKAILUSILLAT KOKEMUKSIA 20 VUODEN SEURANNASTA

BETONIPÄIVÄT 2012 Maanvaraiset betonilattiat saumoilla vai ilman

Kon Luento 12 -Säteilyhaurastuminen -Mikrorakenteen vaikutus murtumiseen -Yhteenveto -CASE: Murtumismekanismien yhteisvaikutukset

by1030 Käytä desimaalien merkitsemiseen pilkkua. Käytä sivussa olevia painikkeita dokumentin sisällä liikkumiseen.

Vaatimukset. Rakenne. Materiaalit ja niiden ominaisuudet. Timo Kiesi

Oheismateriaalin käyttö EI sallittua, mutta laskimen käyttö on sallittua Vastaukset tehtäväpaperiin, joka PALAUTETTAVA (vaikka vastaamattomana)!

Teräsbetonipaalun mitoitus PO-2016 mukaan

Oheismateriaalin käyttö EI sallittua, mutta laskimen käyttö on sallittua Vastaukset tehtäväpaperiin, joka PALAUTETTAVA (vaikka vastaamattomana)!

Pienahitsien materiaalikerroin w

SILTOJEN KUORMAT JA KUORMITUSYHDISTELMÄT

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

Betonirakenteiden määräykset. Betonityönjohtajien päivityskurssi Rakennustuoteteollisuus RTT ry Timo Tikanoja

(m) Gyproc GFR (taulukossa arvot: k 450/600 mm) Levykerroksia

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

Väsymisanalyysi Case Reposaaren silta

Teräsbetonipaalujen kantokyky

Lapin alueen yritysten uudet teräsmateriaalit Raimo Ruoppa

Korjattavien pintojen esikäsittelyt

KIIKAN UIMAHALLI kuntoarvio- ja kuntotutkimustulosten esittely

Betonirakenteiden materiaaliominaisuudet

CLT-KOE-ELEMENTTIEN KUORMITUSKOKEET

RakMK:n mukainen suunnittelu

SUORITUSTASOILMOITUS asetuksen (EU) nro 305/2011 (rakennustuotteiden asetus) liitteen III mukaisesti

Paksuseinäisen betonirakenteen kuntotutkimus yhdistetyllä ainetta rikkomattomalla menetelmällä

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

KUVA 1 Vaijerilenkin käyttöperiaatteita

RPS PARVEKESARANA RaKMK:N MuKaiNEN SuuNNittElu

Liite A : Kuvat. Kuva 1.1: Periaatekuva CLIC-kiihdyttimestä. [ 1 ]

Kim Johansson Erityisasiantuntija, DI

MITOITUSTEHTÄVÄ: I Rakennemallin muodostaminen 1/16

Teräsbetonipaalujen kantavuus

ESIMERKKI 3: Märkätilan välipohjapalkki

Rasitusluokat - Suunnittelukäyttöikä

Hitsattavien teräsrakenteiden muotoilu

VARMENNUSTODISTUKSEN ARVIOINTIPERUSTEET Raskasrakenteiset LVI-hormielementit

Betonisiltojen korjaussuunnitteluohje

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN. SFS-EN 1995 EUROKOODI 5: PUURAKENTEIDEN SUUNNITTELU Osa 1-2: Yleistä. Rakenteiden palomitoitus

Saumattomat betonilattiat suunnittelu ja toteutus. Betonipäivät 2010 Casper Ålander

Tartuntakierteiden veto- ja leikkauskapasiteettien

Betonin valamisen vaikeudesta

T Puurakenteet 1 5 op

RUOSTUMATTOMAT TERÄKSET

Selvitys P-lukubetonien korkeista ilmamääristä silloissa Siltatekniikan päivät

Ympäristöministeriön asetus kantavista rakenteista ja ohjeet. Betoniworkshop RT Jorma Jantunen

Jänneterästen katkeamisen syyn selvitys

Helsingin kaupunki Esityslista 5/ (6) Liikennelaitos -liikelaitoksen johtokunta (HKL) INKA/

Tuomas Kaira. Ins.tsto Pontek Oy. Tuomas Kaira

Rakenteiden lujuus ja vakaus määräykset ja ohjeet. EUROKOODI2014SEMINAARI, Hanasaaren kulttuurikeskus Yli-insinööri Jukka Bergman

RIL KAIVANTO - OHJE KOULUTUSTILAISUUS ANKKUREIDEN MITOITUS JA KOEVETO (Aku Varsamäki Sito Oy)

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

Miksi vaurioita I. Triviaaliselitykset eivät riitä estämään vaurioita jotka voitaisiin estää nykytiedolla II. Syvempikin vaurioanalyysi jää tyypillise

Ultralujien terästen käyttö dynaamisesti kuormitetuissa koneen rakenteissa

Tuotelehti suunnittelijan apuna

Suunnitteluharjoitus käsittää rakennuksen runkoon kuuluvien tavanomaisten teräsbetonisten rakenneosien suunnittelun.

S-KA+ TÄYSIN UUSI korkean suorituskyvyn KIILA-ANKKURI S-KA+ ei kompromisseja. ETAhyväksytty. Optio 1. Syvyysmerkintä. +40% enemmän suorituskykyä

JOHDANTO SEINÄKENKIEN TOIMINNAN KUVAUS TUOTEVALIKOIMA VETO- JA LEIKKAUSKAPASITEETIT

Harjoitus 10. Betonirakenteen säilyvyys ja käyttöikä. Betoninormit 2004 mukaan BY 50

RKL-, R2KL- ja R3KLkiinnityslevyt

BETONIPINTOJEN KORJAUS JA MAALAUS

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN. SFS-EN EUROKOODI 3: TERÄSRAKENTEIDEN SUUNNITTELU. Osa 1-1: Yleiset säännöt ja rakennuksia koskevat säännöt

PESUKONEEN JA LINGON ASENNUS

Teräsrakenteiden suunnittelu ja mitoitus standardin SFS-EN 1993 ja kansallisten liitteiden mukaan,

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN

LAAKERIEN VALINTAOHJE

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

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

Siltojen korjaussuunnittelusta

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

Transkriptio:

JÄNNERAUDOITTEET Jännityskorroosio rakenteellinen näkökulma 5.2.2014 TkT Anssi Laaksonen Sisältö 1) Jännitetyistä betonirakenteista 2) Jännityskorroosiosta 3) Rakenteen toiminta 4) Arviointimenettely 5) Johtopäätökset 2 TkT Anssi Laaksonen 1

Jännitetty betonirakenne Jännitetyistä betonirakenteista Jälkijännitetty betonirakenne 4 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 2

Jännitetyistä betonirakenteista Esijännitetty betonirakenne 5 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 Jännityskorroosiosta 3

Jännityskorroosio Jännityskorroosion johdosta teräsmateriaalin murtuma voi olla äkillinen ja hauras, mikä ei välttämättä näy rakenteen pintaan Aiemmin käytettyjen jänneterästyyppien tiettyjen jänneteräserien on todettu olevan erityisen alttiita tällaiselle ilmiölle. Tätä materiaalia on käytetty Suomessa ainakin 70-luvulla Liikennevirastolla on aiheeseen liittyviä siltoja arviolta 30 Huomioon otettava ei vain jänneteräslaatu vaan sillan kuntotaso! 7 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 Jännityskorroosio yleensä Siltainsinööri Mahdollinen erityistapauksissa, mutta onko rakenteen kokonaistoiminnan kannalta ratkaisevaa merkitystä? Metallurgi Ilmiön mahdollistuminen tarvitsee kaikkia kolmea Jännitys - Ulkoinen - Sisäinen Jännityskorroosiolle altis raudoite Korroosiolle otollinen ympäristö 8 TkT Anssi Laaksoen 5.2.2014 4

Jännityskorroosio Jännityskorroosio ja siitä seurannut teräksen murtuminen voi ilmetä: Jos teräksen suojaus ei ole taattu rakenteen alusta alkaen, esim. huonosta työnlaadusta johtuen tai ajan kanssa tapahtuva vaurioituminen on aiheuttanut olosuhteiden muutoksen tai jänneraudoite on vahingoittunut jo ennalta Vaurioiden syyt voidaan luokitella: Puutteellinen suunnittelu Puutteellinen materiaalien käsittely rakentamisaikana ja ennen sitä Suunnitelmista poikkeava rakenteen toteutus Sopimaton raudoite 9 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 Siltainsinööri Jännityskorroosio Metallurgi Lujat teräkset ovat alttiita jännityskorroosiolle Jännityskorroosion lajeja: Jännityskorroosio (SCC) Viivästynyt vetyhaurastuminen (H-SCC) Messingin varastorepeämä Lipeähauraus Jne 10 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 5

Siltainsinööri Jännityskorroosio on mahdollinen Korroosioprosessi on ns. normaali korroosioprosessi Materiaalit Metallurgi Jänneteräs on altis viivästyneelle vetyhaurastumiselle Ilmiössä korroosioreaktion yhteydessä atomaarisen vedyn diffuntoituminen materiaaliin huokosiin mahdollistuu Vety voi olla peräisin myös materiaalin valmistusprosessista Nykyiset materiaalit ovat kehittyneet ongelmallisista laaduista Mekanismia EI tunneta tarkasti 11 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 Materiaalit, valmistus Siltainsinööri Metallurgi Nykyiset materiaalit ovat luotettavia käyttää Erittäin voimakasta taipumusta vetyhaurastumiseen on havaittu tietyissä vuosien 1960-1982 välisenä aikana valmistetuista eristä, etenkin S 145/160 Neptun (St 1420/1570) S 145/160 Sigma Oval (St 1420/1570) S 140/160 Hennigsdorf (St 1370/1570) Valmistusmenetelmä on ollut nuorrutus (karkaisu+päästö). Päästö alentaa sisäisiä jännityksiä ja parantaa sitkeyttä, mutta alentaa lujuutta. Uudemmissa jänneteräspunoksissa tyypillisenä valmistustapana on kylmämuokkaus Myös teräksen kemiallista koostumusta on muutettu (mm. lisäämällä kromia) 12 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 6

Rakenteelliset keinot Siltainsinööri Metallurgi Jänteet tulee käsitellä siten, että ne eivät altistu (merkittävälle) korroosiolle Suojabetonipeite on jänneraudoitteilla isompi kuin normaali raudoitteilla Suojaputket tulee injektoida mahdollisimman nopeasti jännittämistyön jälkeen Suojaputken yhteydessä on huolehdittava veden poistosta suojaputkesta ennen jänneraudoitteita. Myös ilman poistuminen injektoinnin yhteydessä on mahdollistettava Korroosiota estettävä prosessiin eri vaiheissa Vaikuttamalla ympäristöolosuhteisiin... 13 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 Nykymateriaalit Materiaalien testaus fib ja Dibt menetelmät. Jännitystaso 0.8 R m Dibt 2000 h vaatimus Lujuuden vaikutus jännityskorroosioherkkyyteen Pistekorroosion kuopan syvyyden vaikutus (alkuvauriot) 14 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 7

Rakenteen toiminta Rakenteiden mitoitus Siltainsinööri Metallurgi Jänneraudoitteen määrää Siltarakenteissa ei yleensä rajoita murtorajatila Kuormat ja kuormitusyhdistelmät johtavat luotettaviin rakenteisiin Rakenteessa on myös tavanomaista raudoitetta Sillat eivät yleensä ole vesitäytteisiä (pl. Aqueduktit), vrt. kuormitus Materiaalin osavarmuusluku on vain 1.1 16 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 8

Vaurionsietokyky Mitoitusohjeiden ja periaatteiden vaikutus rakenteen vaurionsietokykyyn Mitoitusperiaatteet ovat johtaneet ja johtavat seuraavaan tilanteeseen: Jänneraudoitteen määrän ratkaisee usein saadaanko rakenne kauttaaltaan puristetuksi käyttörajatilan pitkäaikaisilla kuormilla Jänteiden sallittua jännitystä jännityshetkellä rajoitetaan, noin 75%:iin murrosta ennen lukitusta Mitoitusprosessissa otetaan huomioon mm. kitka- ja lukitus häviöt (noin 10-50%), pitkäaikaishäviöt (noin 15%) Mitoituksessa käytettävät kuormat toteutuvat harvemmin kuin esim. vesisäiliön vedenpaine Nämä johtavat, että esim. 1570/1770 punoksen lujuudesta käyttörajatilassa on käytössä esim. 1770*0.75*0.8*0.85 = 1770*0,5 = 900 Mpa Ominaiskuorma on isompi kuin pitkäaikaiset kuormat, esim. 1.2-kertaiset Nyt suhde 1-0.5*1,2 = 40% kertoo kuinka paljon poikkileikkausala saisi pienentyä, jotta kapasiteetti ylittyisi yhdessä poikkileikkauksessa HUOM koko rakenteen kapasiteetti 17 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 Vaurionsietokyky Rakenteiden staattinen määräämättömyys, tässä jatkuvuus M h Vrt. M s Lisäksi: Vrt. -Vesitorni: q gp q max -Silta: q gp q max 18 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 9

1. 2. Vaurionsietokyky 1. 2. 1. 2. 1. 1. 2. 1. 2. 1. 2. 1.? 19 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 Vaurionsietokyky Yksi- vai useampipalkkinen rakenne Kuorman jakautuminen palkilta toiselle Jänneraudoitteen lisäksi myös betoniraudoitetta 20 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 10

Esijännitetty vs. jälkijännitetty Esijännitetyssä rakenteessa punokset ovat varmimmin betonin ympäröimiä Suojaputkeen injektoiduissa rakenteissa betonipeite on paksumpi, mutta täyttyminen betonilla epävarmempi Karbonatisoituminen seurauksena betoni menettää emäksisyyttään ja sen seurauksena suojaavaa vaikutustaan, jolloin pienempi betonipeite on alttiimpi 21 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 Reussbrücke Wassen 22 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 11

Arviointimenettely Ehdotus vaiheiksi riskirakenteiden löytämiseen: Tunnistetaan kyseisen aikakauden mahdolliset riskisillat Selvitetään sillan kuntoa rekistereistä/tarkastuksin Mahdolliset vuodot => korroosion mahdollistavat olosuhteet Erityishuomiona paikalliset halkeamat, mahdolliset taipumat ja vesivuodot Jänneteräksen halkeilun tunnistaminen ulkopäin vaikeaa ainetta rikkomatta (paksut betonipeitteet jne.) Suojaputkien tyhjätilojen selvitys (haasteena tyhjätilan merkitys) Myös ankkurialueet (tosin ovat yleensä alhaisen kuormituksen alueella), mitkä ovat usein liikuntasaumojen läheisyydessä Laaditaan silloille laskennallinen tarkastelu Otetaan sillan vaurionsietokyky tarkasteluissa huomioon Poikkileikkauskohtainen yksinkertaisempi tarkastelu Luotettavuusanalyysi Kriittiseksi osoittautuneille silloille erityistarkkailu ja muut toimenpiteet 24 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 12

Laskennallinen arviointimenettely Perusperiaatteena rakenteen haurasta eli äkillistä murtumista tulee välttää Laaditaan seuraavanlainen tarkastelu poikkileikkauksittain: Määritetään millä jänneteräksen poikkipinta-alalla rakenteen pintaan muodostuu tavallisilla kuormilla halkeama (betonin vetolujuus huomioon otettuna) Tarkastetaan kestääkö rakenne edellä saadulla jänneteräksen redusoidulla poikkileikkausalalla harvinaiset kuormat Jos rakenne kestää ominaiskuormat, on rakenne toiminnaltaan sitkeä tässä tarkoituksessa. Tällöin rakenteesta voidaan ennalta havaita halkeama ja se kestää vielä harvemmin esiintyvät kuormat Lisäksi tulee ottaa huomioon koko rakenteen toiminta Tarkastelu on myös mahdollista laatia luotettavuusanalyysinä Menetelmä on käytössä mm. Saksassa ja Sveitsissä 25 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 Johtopäätökset 13

Johtopäätökset Siltarakenteilla ei ole välitöntä vaaraa ilmiön seurauksena Rakenteet tulee seuloa ja selvittää systemaattisesti Siltojen vaurionsietokyky on yleensä erittäin hyvä, toki riippuen rakennejärjestelmästä Jännityskorroosio on seostetuilla teräksillä esiintyvä korroosion muoto Nykyisillä jänneteräksillä ei oikein käytettäessä ole mitään erityistä ongelmaa tähän liittyen Ilmiölle alttiin materiaalin lisäksi rakenteen tulee altistua hyvin pitkällä ajalla korroosiolle otollisille olosuhteille Esitetyllä menettelyllä siltarakenteita voidaan arvioida jännityskorroosion suhteen 27 TkT Anssi Laaksonen 5.2.2014 14