STRUCTURAL ENGINEERING II RAKENNESUUNNITTELUSTA. CONCRETE STRUCTURES Eurocode 2 BETONIRAKENTEET RakMK B4 Study Book part 2

1 STRUCTURAL ENGINEERING II RAKENNESUUNNITTELUSTA CONCRETE STRUCTURES Eurocode 2 BETONIRAKENTEET RakMK B4 Study Book part 2

ASUINKERROSTALON RAKENNESUUNNITELMAT Kohteen rakennesuunnitelmat sisältävät mm seuraavanlaisia tarkasteluja: 21.41 Rakennesuunnittelu, yleistä 21.411 Runkojärjestelmät 21.412 Kuormitukset 21.413 Perustukset 21.413 Rakennusosat 21.414 Lämmön-, kosteuden- ja ääneneristys 21.415 Palotekniikka 21.416 Väestönsuojat 21.417 LVIS-tekniikka 2 Osioissa Elementtikerrostalo ja Paikallavalu käsitellään lähemmin AMK-kerrostalon runkovaihtoehtojen ratkaisuja. Seuraavassa otteita elementtirunkoisen ja paikallavaletun asuinkerrostalon rakennesuunnitelmista. Opiskelija tekee valitun kohteen rakennesuunnitelmia tuotemallia ja materiaalia hyödyntäen.

3 ASUINKERROSTALON PERUSTUKSET https://www.virtuaaliamk.fi/bin/get/eid/51ipv31oz/perustus-aihio.pdf Luentoaineisto: Materiaalia täydennetään ja varustetaan opettajan äänitiedostolla/kieliversioilla. Kirjallisuus: - Pohjarakennuksen perusteet, Jääskeläinen, Tammertekniikka - Geotekniikka, Jääskeläinen, Tammirinne Otatieto - Pohjarakennusohjeet RIL 121-2004 - Teräsrakenteiden Suunnittelu. Kinnunen,RKOY - Betonirakenteiden Perusteet, BY201 - Muuratut Rakenteet, Höyhtyä,Vänttinen, RKOY - Ks RATEKO-ops Oheismateriaali: - RYL2000 - Normit - Kuormitukset: RakMK B1 - anturat: seinäanturat, pilarianturat,.: RakMK B4, RakMK B7 - salojat, sadevesikaivot, www.uponor.fi, - routaeristys: RakmK C2, www.thermisol.fi, www.optiroc.fi, - www.isover.fi, - radontuuletus: Säteilyturvakeskus, RT-kortti Tehtävät Opiskelija ottaa osaa asuinkerrostalon perustussuunnitteluun. Lähtömateriaalina on mallinnettu asuinkerrostalo.

Asuinkerrostalot maarakennus - osio Otteita luentoaineistosta 20.08.2005 4 Kuva Asuinkerrostalon perustukset Asuinkerrostalon maarakennustyöt Ks esim opintojaksot: Geotekniikka. Pohjarakennus, Ympäristögeotekniikka, Talonrakennuksen pohjarakenteet Luentoaineisto: - Materiaalia täydennetään Maarakennus-materiaalilla/ opettajan äänitiedostolla / kieliversioilla - Raivaus - Maankaivu - Salaojat ja putkijohdot - Täyttö ja tiivistys - Kirjallisuus: - Pohjarakennuksen perusteet, Jääskeläinen, Tammertekniikka - Geotekniikka, Jääskeläinen, Tammirinne Otatieto - Pohjarakennusohjeet RIL 121-2004 - Teräsrakenteiden Suunnittelu. Kinnunen,RKOY - Betonirakenteiden Perusteet, BY201 - Muuratut Rakenteet, Höyhtyä,Vänttinen, RKOY - Ks RATEKO-ops Oheismateriaali: - MaaRYL2000 - Talonrakennuksen maarakenteet RIL 132-2000 - Rakennusten veden- ja kosteudeneristysohjeet RIL 107-2000 - LPO-2005 - Pohjarakennusohjeet RIL Tehtävät Opiskelija ottaa osaa asuinkerrostalon perustussuunnitteluun. Lähtömateriaalina on mallinnettu asuinkerrostalo, jota tarkastellaan elementtija paikallavaluvaihtoehtoina. Tehtävä määritetään tarkemmin oppimisympäristössä.

Asuinkerrostalon perustukset 5 Ks esim opintojaksot: Geotekniikka. Pohjarakennus, Ympäristögeotekniikka, Talonrakennuksen pohjarakenteet sekä Rakennetekniikka Luentoaineisto: - Materiaalia täydennetään Perustukset-materiaalilla/ opettajan äänitiedostolla / kieliversioilla - Anturat - Perusmuurit ja palkit - Kantavat alapohjat - Väestönsuojarakenteet - Maanvaraiset laatat - Erityisrakenteet - Ulkopuoliset rakenteet Kirjallisuus: - Betonirakenteiden perusteet By201 - Teräsrakenteiden Suunnittelu. Kinnunen,RKOY - Muuratut Rakenteet, Höyhtyä,Vänttinen, RKOY - Ks RATEKO-ops Oheismateriaali: - RunkoRYL2000 - RakMK B1, C1, C2, - RR-Paalutusohje, Rautaruukki Oy - www.betoni.com - www.fundia.fi - www.teraspeikko.com - www.kivitalo.fi - www.terasrakenneyhdistys.fi Tehtävät Opiskelija ottaa osaa asuinkerrostalon maanvaraisen perustuksen suunnitteluun. Lähtömateriaalina on mallinnettu elementti- ja paikallavalettu asuinkerrostalo. Tehtävä määritetään tarkemmin oppimisympäristössä.

CONCRETE MULTISTOREY HOUSE ASUINKERROSTALON TERÄSBETONIRUNKO JA JÄYKISTYS 6 Ks Esim opintojaksot: Rakennetekniikka, Betonirakenteet Luentoaineisto: - Materiaalia täydennetään materiaalilla/ opettajan äänitiedostolla / kieliversioilla - Kuormitukset - Seinärungot- ja järjestelmät - Ala- ja välipohjarungot - Yläpohjakannattajat - Runkokaaviot, detaljit Kirjallisuus: - Betoninormit By 50 - Betonitekniikan oppikirja By 201 - Betonirakenteiden oppikirja By 201 - Paikallavalurakenteen mallisuunnitelmat - Paikallavalurakentaminen, Rakennetyypit ja rakennedetaljit CD-ROM By - Betonielementtirakentaminen CD-ROM By - Elementtirakennuksen mallisuunnitelmat By 38-1 Oheismateriaali: - RunkoRYL2000 - RakMK - RT- ohjetietokortit - www.betoni.com - www.fundia.fi - www.peikko.com - www.lohjarudus.fi - www.ramirent.fi - www.rk.fi - www.terasrakenneyhdistys.fi - www.kivitalo.fi - tuotetietous Tehtävät Opiskelija ottaa osaa asuinkerrostalon runkosuunnitteluun. Lähtömateriaalina on mallinnettu asuinkerrostalo, jota tarkastellaan elementti- ja paikallavaluvaihtoehtoina. Tehtävä määritetään tarkemmin oppimisympäristössä.

7 AMK- ELEMENTTIKERROSTALO Kuva Elementtikerrostalo 23.4 BES-asuinkerrostalo Asuinkerrostalon rakennesuunnitelmia ovat mm rakennelaskelmat, runkorakenteiden taso-, leikkauspiirustukset, detaljipiirustukset, ontelolaattaja julkisivuelementtikaaviot, raudoituspiirustukset, liitosdetaljit, elementtien tuotanto- ja mittapiirustukset, perustamissuunnitelmat sekä työselitykset. Seuraavassa on suunniteltu kohdan 21.36 kaksiportaisen asuinkerrostalon porrashuone B :n runko valmisosarakenteisena. Opiskelijan tehtävänä on tehdä valmisosarakenteisen porrashuone A:n rakennesuunnitelmia käyttämällä hyväksi porrashuone B:n suunnitelmia. Suunnitelmat sisältävät mm seuraavanlaisia dokumenttejä: 23.40 Kohdetiedot 23.41 Rakennelaskelmat 23.42 Rakennetyypit 23.43 Runko ja jäykistys

23.431 Tasopiirustukset 23.4310 Ontelolaattakaavio 23.4311 Rengas- ja saumateräkset 23.4312 Liitosdetaljit 23.432 Leikkauspiirustukset 23.44 Julkisivuelementtikaaviot 23.441 Betonielementtisuunnitelmat 23.45 Perustamissuunnitelmat 23.46 Runkorakennusosat 23.461 Portaat 23.462 Hissi 23.463 Väestönsuoja 23.47 Vesikatto-ja täydentävät rakenteet 23.48 Työselitykset 8 Kuva Elementtikerrostalon prs B:n asuinkerros

23.4 Betonielementtirunko 9 Suunnittelijat ja urakoitsijat valitsevat yhdessä rakennuksen runkojärjestelmän. Valittu järjestelmä vaikuttaa rungon jänneväleihin ja käytettäviin rakennusosiin. Betonielementtirunko totetutetaan usein "kantavat poikkiseinäjärjestelmän" mukaisesti. Järjestelmässä huoneistojen väliset seinät ja päätyjen ulkoseinät ovat kantavia ja välipohjaelementti on rungon suuntainen. Huoneistojen väliset ja porrashuoneen vastaiset seinät ovat 180 mm vahvoja betonielementtiseiniä ja niiden on täytettävä 55 db.n ääneneristysvaatimus. Välipohjalaatta on 1200 mm leveä, jännitetty ja reiitettyä ontelolaattaa. Laatan korkeudet vaihtelevat esim 150mm- 500 mm. Askelääneneristysvaatimuksen 53 db täyttämiseksi ontelolaattavälipohjan on oltava riittävän massiivinen tai sen päälle on tehtävä uiva pintalaatta. Kuva Elementtikerrostalon porras B:n kellari. Osoita kantavat ulko- ja huoneistojen väliset seinät, kevyet ruutuelementit ja kevyt sisäseinät.

10

11 Kuva Elementtikerrostalon porras B:n kellarin runko. Elementtikerrostalon välipohjalaattana usein käytetään ontelolaatastoa, mikä asennetaan kantavien poikkiseinien varaan Kuva Ontelolaatasto. Ontelolaattaa käytetään usein elementtikerrostalon välipohjalaattana.

12 Kuva Elementtiporras Kuva Ontelolaattakaavio Täydennä suunnitelmaa rakennepiirustukseksi 23.4310 Ontelolaattakaavio Ontelolaattakuvassa esitetään mm laatat tunnuksineen, kantavat pysty- ja vaakarakenteet, jäykistävät rakenteet, kuormitukset, reiät, leikkaus- ja detaljimerkinnät. Suunnittele tarkasteltavan kohteen porrashuone A:n 2.kerroksen ontelolaattakaavio esimerkin mukaan. Suunnittele kohteen jäykistys.

13 Kuva Ontelolaattatiedot Kuva Rakennetyyppejä Betoni.com sivuilta löytyy liitosdetaljiesimerkkejä, joita voi hyödyntää suunnitelmissa.

14 Kuva Rengasraudoituksia Ontelolaattakaavioon suunnitellaan rengas- ja saumateräkset. Suunnittele porrashuone A:n 2.kerroksen ontelolaataston raudoitus. Kuva Ontelolaattalappu Jokaisesta ontelolaattatyypistä tehdään tuotantokuva.

15 Kuva Julkisivuelementtikaavio Täydennä suunnitelmaa rakennepiirustukseksi. Esimerkki elementtikerrostalon julkisivukaaviosta, missä eri tyyppiset julkisivuelementit nimetään: sokkeli-, ruutu-, kantava pääty-, parveke ym elementit muut t. Kuva Julkisivuelementtikaavio Täydennä suunnitelmaa rakennepiirustukseksi Seinäelementit litteroidaan myös tasokuviin, joissa esitetään kantavat huoneistojen väliset seinäelementit, kevyet väliseinäelementit, ulkoseinäelementit, porraselementit, ym

16 Kuva Julkisivuelementtikaavio Täydennä suunnitelmaa rakennepiirustukseksi Kuva AMK-kerrostalon väliseinäelementtejä. Täydennä suunnitelmaa rakennepiirustukseksi

17 Kuva Elementtikerrostalon perustukset 23.45 BES-asuinrakennuksen perustukset 23.451 Perustukset, yleistä Asuinkerrostalon huoneistopohjan pohjalta suunnitellaan kohteen kellarin tilat ja rakenteet. Rakennuksen kuormat viedään kantavilla rakenteilla perustuksille ja edelleen maahan. Maaperän laadun mukaan perustustapa on joko esim maanvarainen, paaluperustus tai suoraan kallion varaan. Kantavien seinien alle suunnitellaan seinäanturat, sokkelipalkkien alle tarvittaessa neliöanturoita ja parvekkeiden pielien alle suorakaideanturoita. Suunnittele annetun kohteen porrashuone A:n perustukset esimerkin mukaan. Kohde suunnitellaan maanvaraisin anturoin, maapohjan geotekninen kantavuus pg= 200 kn/m2.

18 Kuva Detaljikuva 1 Kantavan päätysokkelin ja jatkuvan anturan perustusleikkaus. Tee kohdasta perustusleikkauspiirustus elementin sidontapisteen kohdalta ja esitä mm lämmön- ja routaeristykset, kosteudeneristykset, raudoitukset,... Kuva Detaljikuva 2 Kevyiden ruutuelementtien sokkelipalkkien pystysauman neliöantura. Tee kohdasta perustusleikkauspiirustus ja esitä saumateräkset, lämmön- ja routaeristykset, kosteudeneristykset

19 Kuva Detaljikuva 3 Parvekkeen pilarin ja pieliseinän perustusleikkaus. Tee kohdasta perustusleikkaus Kuva Detaljikuva 3. Tasokuvassa esitetään anturoiden sijainti, muoto, koot, leikkausmerkinnät, routaeristys, radonputkitus,... Täydennä kuvaa.

20 Kuva Perustusleikkaus DAN 103 Perustuksista piirretään leikkauksia tarvittavista kohdista: kantava pääty, kevyt ruutuelementti, huoneistojen välinen kantava seinä,... Betoni.com-sivuilta löytyy paljon esimerkkejä, joita voi hyödyntää suunnitelmissa. Kuva Perustusleikkaus 6-6 Täydennä suunnitelmaa rakennepiirustukseksi

21 Kuva VSS- leikkaus Täydennä suunnitelmaa rakennepiirustukseksi Kuva VSS- leikkaus Täydennä suunnitelmaa rakennepiirustukseksi Si-luokan väestönsuojan ulkoseinät ovat yleensä 450 mm paksuja ja holvit 300 mm paksuja. Paksuudet määräytyvät säteilysuojauksen ja sirpaleenkestävyyden mukaan.seinien ja holvien sisäpinnat raudoitetaan #150 verkolla ja ulkopinnat #300 verkolla, minimiraudoitusvaatimuksena on 0.17%.

22 RAKENNUSTEKNIIKKA AMK- PAIKALLAVALUKERROSTALO 22.4 Paikalla valettu asuinkerrostalo Paikkallarakennetun asuinkerrostalon rakennesuunnitelmia ovat mm rakennelaskelmat, runkorakenteiden taso-, leikkauspiirustukset, detaljipiirustukset, raudoituspiirustukset, liitosdetaljit, perustamissuunnitelmat sekä työselitykset. Seuraavassa on suunniteltu kohdan 22.36 kaksiportaisen asuinkerrostalon porrashuone A paikallarakenteisena. Tehtävä Opiskelijan tehtävänä on laatia paikallarakennetun porrashuone B rakennesuunnitelmia käyttämällä hyväksi porrashuone A:n suunnitelmia. Suunnitelmat sisältävät mm seuraavanlaisia dokumenttejä: 22.40 Kohdetiedot 22.41 Rakennelaskelmat 22.42 Rakennetyypit 22.43 Runko 22.430 Tasopiirustukset 22.431 Leikkauspiirustukset 22.432 Runkodetaljit 22.433 Raudoitussuunnitelmat 22.434 Luettelot, selosteet 22.44 Julkisivusuunnitelmat 22.45 Perustamissuunnitelmat 22.46 Runkorakennusosat 22.461 Portaat 22.462 Hissi 22.463 Väestönsuoja 22.47 Vesikatto-ja täydentävät rakenteet 22.48 Työselitykset

23 22.43 Paikallavalurunko Suunnittelijat ja urakoitsijat valitsevat yhdessä rakennuksen runkojärjestelmän. Valittu järjestelmä vaikuttaa rungon jänneväleihin ja käytettäviin rakennusosiin. Paikallarakentaminen sisältää muottityöt, raudoituksen ja betonoinnin. Paikallavaletun, normaaliraudoitetun rungon taloudelliset jännevälit ovat yleensä pienempiä kuin jänneteräksillä raudoitettujen ontelolaatastoholvien jännevälit. Askelääneneristysvaatimuksen 53 db täyttämiseksi massiivilaatan on oltava n 240 mm paksu tai sen päälle on tehtävä uiva pintalaatta. Paikallavaletun huoneistojen välisen seinän on oltava vähintään 180 mm paksu, jotta seinä täyttää sille asetetun 55 db:n vaatimuksen.

24 Paikallavalurungon jännevälit ovat pienemmät, joten elementtirungon kevyitä väliseiniä on muutettava kantaviksi.

25 Paikallavalurunko tehdään yleensä ns "kantavat poikkiseinäjärjestelmän" mukaisesti, missä huoneistojen väliset ja porrashuoneen vastaiset seinät sekä osa huoneiden välisistä seinistä ovat kantavia. Kantava seinä on vähintään 180 mm paksu, jotta ääneneristysvaatimukset täyttyvät. Kuva Laatan alapinnan raudoitus Täydennä suunnitelmaa rakennepiirustukseksi Paikallavalulaatat raudoitetaan yleensä verkko- tai kaistaraudoituksilla. Täydennä suunnitelmaa rakennepiirustukseksi.

26 Kuva Laatan yläpinnan raudoitus Täydennä suunnitelmaa rakennepiirustukseksi Yläpinnan raudoitukset sijoitetaan tukien kohdille. Rungon taso- ja rakennusosakuvista viitataan käytettyihin raudoitusdetaljeihin. Liitteenä on RTT:n Paikallarakentaminen - kansion laattojen raudoitusdetaljeja.

27 Kuva Paikallavalurungon perustuksia. Kuva Perustusten tasokuva Täydennä perustustasokuvaa: routaeristykset, radonputkitus, lämmöneristykset,...

28 RAKENNUSTEKNIIKKA Olli Ilveskoski 20.08.2006 Kuva Perustusdetalji DA101 ks www.betoni.com Kuva Runkotyövaihe

29 Kuva Ramin muottisuunnitelma Kuva Kerrosalon kellarin kantavia paikallavalulaatta ja teräsbetonipalkki

FOUNDATION DESIGN 30 Tb-anturan mitoitus Foundation Design Lujuudet K35 2 md := 0.5 pd c 2 10 3 md = 2.077 10 8 b := 1000 h := 500 d := 445 µ fcd := 0.7 35 fcd = 16.333 500 1.5 fyd := fyd = 416.667 1.2 A500HW Kuormitukset Nk:= 650 10 3 Nd 900 10 3 Anturan tarvittava pinta-ala md := µ = 0.064 b d 2 fcd := pg := Nk Atarv := pg Atarv = 2.167 10 6 Atarv B := B = 2.167 10 3 10 3 Teräsbetonianturan mitoitus pd Nd := pd = 0.415 c := 10 3 Atarv 300 10 3 10 6 β := 1 1 2 µ β 0.066 = ω := β ω = 0.066 := b d As = 1.159 10 3 T16 := π 8 2 As 1000 := n = 5.762 k := k = 173.536 As ω fcd fyd n T16 Mitoitus murtorajatilassa: T16 k/k 173 mm Check according to EC2 n

31 Käyttörajatila c := 15 φ := 20 Halkeilu SLS design k w := 0.085 E s := 2.0 10 5 z := 0.9 445 As2 := 2000 σ s := md 1.5 As2 z σ s = 172.861 σ s ε s := E s ε s = 8.643 10 4 ( ) 1000 Ace := 50 + 8 + 7.5 16 As2 ρ r := Ace φ w k := ε s 3.5 c + k w ρ r w k = 0.176 Halkeilun rajoittamiseksi teräsmäärä joudutaan n kaksinkertaistamaan As= 2000 mm2, jolloin halkeamaleveys on 0,17mm, sallittu wk on n 0.2 mm. Check according to EC2

BEAM DESIGN Mitoita Amk-krstalon yksiaukkoinen välipohjapalkki murtorajatilassa, jos L= 6m, Fd=50 kn/m, K25-2, A500 HW. Pääterästen mitoitus maksimivoimasuureiden osalta riittää. 32 0. Laadut ja poikkileikkaus knm:= 10 6 b := 280 h := 580 d := 530 1. Kuormitus ja voimasuureet Md := 225 knm 2. Lujuudet K25-2 A500HW γc := 1.5 K := 25 γs := 1.2 fyk := 500 fcd := 0.7 K γc fyk fyd := γs fcd = 11.667 fyd = 416.667 3. Mitoitus taivutukselle Md γ := b d 2 fcd γ = 0.245 <0.358 ok β := 1 1 2 γ ω := β As := ω fcd fyd b d β = 0.286 ω = 0.286 As = 1.189 10 3 T20 := π 10 2 As n20 := T20 T20 = 314.159 n20 = 3.785 Valitaan 4T20 sijoitettuna yhteen riviin palkin alapintaan: leveystarve on 155 mm+haat+ suojabetoni TEE LASKELMAT MYÖS EC5 MUKAAN

BEAM DEFLECTION 33 TERÄSBETONIPALKIN TAIPUMA B4, s 30 2.3.2 SIIRTYMÄT km := 1 As := 1570 bw := 280 d := 540 L := 8000 As bw d = 0.01 kρ := 1.2 β := 24 a := L 500 E := 2.0 10 5 σs := Mk z As Mk := 160 106 1.5 σs = 141.543 z := 480 εyk := σs E d > ( km kρ) L a β εyk L = 141.543 OK

SYMMETRICAL REINFORCED CONCRETE COLUMN SYMMETRISESTI RAUDOITETTU TERÄSBETONIPILARI Mitoita Amk-krstalon neliönmuotoinen teräsbetonipilari rajatilamitoitusohjeen mukaan. Pilari on molemmista päistään nivelisesti kiinnitetty ja sivusiirtymä on estetty. K25-2, A500HW, Y3. Pilarin kuormituksena on omapaino Ng=100 kn ja Nq=60 kn. 34 L := 2800 Lo := 1.0 2800 Ng := 100000 h := 180 Nq := 60000 b := 180 Nd := 1.2 Ng + 1.6 Nq Nd = 2.16 10 5 Lo λ := λ = 53.825 fcd := 11.7 fctk := 1.71 0.289h eo1 := 50 eo2 := 0 2 λ e2 := h e2 = 24.803 145 h Lo ea := + ea = 14.6 20 500 ed := ea + eo1 ed = 64.6 ed := ea + e2 + 0.4 eo1 ed = 59.403 ed := ea + e2 + 0.6 eo1 + 0.4 eo2 ed = 69.403 fyd := 417 fyk := 500 Nd ν := ν = 0.57 b h fcd ω := 0.13 µ := ν ed µ = 0.22 h As := ω fcd fyd b h As = 118.178 ( 2 + 2)T12 Asmin := 1.5 fctk b h Asmin = 166.212 OK fyk TEE LASKELMAT MYÖS EC5 MUKAAN

CONCRETE PORTAL FRAMES 35 EXERCISE: CONCRETE PORTAL FRAME Example according to the Finnish Code B4 Check according to the EC2 HARJOITUSTYÖ TERÄSBETONIELEMENTTIHALLI Tehtävänä on suunnitella teräsbetonihallin runkorakenteet, kun hallin laivan jänneväli on 24m+AA/3, kehäväli 12.0 m ja kehän korkeus ulkoseinällä 6m+ BB/10 m. Lähtötiedot riippuvat alkuarvoista AA=syntymäkuukausi BB=syntymäpäivä. Suunnitelma sisältää seuraavien rakenteiden suunnittelun: 1. Runkojärjestelmä 2. Mastojäykistetyn kehän pääpilari P1 3. Välipohjapalkki Hallista suunnitellaan plaani, leikkaus ja rakenneleikkaus, elementtikaaviot ja tyyppielementit sekä liitosdetaljit.

36 FRAME SYSTEM 1. BETONIELEMENTTIHALLIN RUNKOJÄRJESTELMÄ Vaihtoehtoisia runkojärjestelmiä on esim pilari- jännebetonipalkkirunko tai pilari- palkki- ja harja-tt-runko. Yläpohjaelementit voivat olla joko ontelolaattoja, Siporexia tai TT-laattaa. Kehäväli saattaa vaihdella esim. 6m -12m. Luonnossuunnittelun avuksi löytyy taulukoita ja käyrästöja esim. Runko-Bes- tai Valmisosarakentaminen kansioista tai www-osoitteista. Esimerkissä on kehäväliksi valittu 12m, pääkannatajana voi olla esim. jännebetonipalkki tai harja-tt. Hallin pääpilarit ovat mastopilareita ja jäykistävät hallin. Hallin päätyyn rakennetaan ontelolaattavälipohja, laataston palkit ovat 6m pitkiä.

THE COLUMN OF THE RIGID FRAME Load case 1: Summer and wind 2. MASTOJÄYKISTETYN KEHÄN PÄÄPILARIN P1 MITOITUS Suunnitellaan hallin ulkoseinillä olevat kehän P1- pilarit runkoa jäykistäviksi kehän mastopilareiksi. Eri kuormitustapausten voimasuureet lasketaan yksilaivaisen hallin taulukkokaavojen mukaan. 37 Kuormitustapaus 1: kesä ja tuuli Voimasuureet: Tuulen aiheuttama momentti yksilaivaisen kehän mastopilarille: L := 6000 q1 := 1.6 6.0 0.5 q2 := 0.2 q1 Fh := [ 3 ( q1 + q2) ] L 8 1 Mdtuuli 8 q1 L2 1 := + 2 Fh L Mdtuuli = 6.048 107 L 2 ( 5 q1 + 3 q2) MdBtuuli := 16 MdBtuuli = 6.048 10 7 L 2 MdCtuuli := 5.6 q1 16 MdCtuuli = 6.048 10 7 Räystään aiheuttama momentti: F1 := 1.6 6 1.0 0.5 10 3 F2 := 0.2 F1 Lp1 := 6000 Mdraystas := ( F1 + F2) Lp1 Mdraystas = 3.456 10 7 Mdraystas = 3.456 10 7 Epäkeskisyyslisä: vaakakuormalisä Hde ja tuennan epäkeskisyys e=0 mm Lh := 24000 gk := 2.8 Fd := 1.2 12 gk + 10 Ndp1 := 0.9 Lh 2 Fd Ndp1 5.435 10 5 Ndp1 = Hde := ed := 0 150 Mde := Hde Lp1 + Ndp1 ed Mde = 2.174 10 7 Kuormitustapaus 1: P1- pilarin laskentakuormat Mdp1 ja Ndp1 Mdp1a := Mdtuuli + Mdraystas + Mde Mdp1a = 1.168 10 8 Ndp1a := Ndp1 Ndp1a = 5.435 10 5

Load case 2: Winter and a lot of snow 38 Kuormitustapaus 2: talvi ja paljon lunta Voimasuureet: Epäkeskisyyslisä: vaakakuormalisä Hde ja tuennan epäkeskisyys e=0 mm Lh := 24000 gk = 2.8 qk := 1.8 Fd := 6 ( 1.2 gk + 1.6 qk) + 10 Ndp1 := 1.2 Lh 2 Fd Mde := Hde Lp1 + Ndp1 ed Ndp1 = 6.831 10 5 Ndp1 Hde := 150 Mde = 2.733 10 7 ed := 0 Kuormitustapaus 2: P1- pilarin laskentakuormat Mdp1 ja Ndp1 Mdp1b := Mde Ndp1b := Ndp1 Mdp1b = 2.733 10 7 Ndp1b = 6.831 10 5

Load case 3: Winter, a lot of snow and wind 39 Kuormitustapaus 3: talvi ja paljon lunta ja tuuli Voimasuureet: Tuulen aiheuttama momentti yksilaivaisen kehän mastopilarille: L := 6000 q1 := 0.8 6.0 0.5 q2 := 0.2 q1 Fh := [ 3 ( q1 + q2) ] L 8 1 Mdtuuli 8 q1 L2 1 := + 2 Fh L Mdtuuli = 3.024 107 L 2 ( 5 q1 + 3 q2) MdBtuuli := 16 MdBtuuli = 3.024 10 7 L 2 MdCtuuli := 5.6 q1 16 MdCtuuli = 3.024 10 7 Räystään aiheuttama momentti: F1 := 1.6 6 1.0 0.5 10 3 F2 := 0.2 F1 Lp1 := 6000 Mdraystas := ( F1 + F2) Lp1 Mdraystas = 3.456 10 7 Mdraystas = 3.456 10 7 Epäkeskisyyslisä: vaakakuormalisä Hde ja tuennan epäkeskisyys e=0 mm Lh := 24000 gk = 2.8 Fd := 6 ( 1.2 gk + 1.6 qk) + 10 Ndp1 := 1.2 Lh 2 Fd Ndp1 = 6.831 10 5 Ndp1 Hde := ed := 0 150 Mde := Hde Lp1 + Ndp1 ed Mde = 2.733 10 7 Kuormitustapaus 3: P1- pilarin laskentakuormat Mdp1 ja Ndp1 Mdp1c := Mdtuuli + Mdraystas + Mde Mdp1c = 9.213 10 7 Ndp1c := Ndp1 Ndp1c = 6.831 10 5

40 RAKENNUSTEKNIIKKA Load case 4: Winter, snow and heavy wind Kuormitustapaus 4: talvi ja lunta ja kova tuuli Voimasuureet: Tuulen aiheuttama momentti yksilaivaisen kehän mastopilarille: L := 6000 q1 := 1.6 6.0 0.5 q2 := 0.2 q1 Fh := [ 3 ( q1 + q2) ] L 8 1 Mdtuuli 8 q1 L2 1 := + 2 Fh L Mdtuuli = 6.048 107 L 2 ( 5 q1 + 3 q2) MdBtuuli := MdBtuuli = 6.048 10 7 16 L 2 MdCtuuli := 5.6 q1 MdCtuuli = 6.048 10 7 16 Räystään aiheuttama momentti: F1 := 1.6 6 1.0 0.5 10 3 F2 := 0.2 F1 Lp1 := 6000 Mdraystas := ( F1 + F2) Lp1 Mdraystas = 3.456 10 7 Mdraystas = 3.456 10 7 Epäkeskisyyslisä: vaakakuormalisä Hde ja tuennan epäkeskisyys e=0 mm Lh := 24000 gk = 2.8 qk = 1.8 Fd := 6 ( 1.2 gk + 0.8 qk) Ndp1 := 0.9 Lh 2 Fd + 1.4 Ndp1 = 3.11 10 5 Ndp1 Hde := ed := 0 150 Mde := Hde Lp1 + Ndp1 ed Mde = 1.244 10 7 Kuormitustapaus 4: P1- pilarin laskentakuormat Mdp1 ja Ndp1 Mdp1d := Mdtuuli + Mdraystas + Mde Mdp1d = 1.075 10 8 Ndp1d := Ndp1 Ndp1d = 3.11 10 5

DESIGN OF THE CONCRETE COLUMN TERÄSBETONIELEMENTTIPILARIN MITOITUS 41 Voimasuureet: Nd := Ndp1c Nd = 6.831 10 5 Md := Mdp1c Md = 9.213 10 7 L := 6000 Lo := 2.2 6000 b := 380 h := 380 Lo 3 λ := λ = 120.197 fyk := 500 fck := 0.7 40 fctk := 0.2 40 0.289 h Md eo := eo = 134.857 fyd := 455 fcd := 20.7 fctd := 1.71 Nd h Lo ea := + ea = 45.4 20 500 2 λ e2 := h e2 = 261.115 145 ed := ea + e2 + eo ed = 441.372 2 Nd ν := ν = 0.229 b h fcd ω := 0.22 µ := ν ed µ = 0.265 h As := ω fcd fyd b h As = 1.445 10 3 Asmin := 1.5 fctk b h Asmin = 1.013 10 3 <As OK fyk T32 := π 16 2 As = 1.797 T32 Molempiin reunoihin pääteräkset 2(T32) haat T16 k 300

POCKET FOUNDATION CONNECTION 42 HOLKIN JA PILARIN ALAPÄÄN MITOITUS: Voimasuureet: q1 := 1.6 5.2 0.5 q2 := 0.2 q1 L := 7 10 3 Palkin normaalivoima L Fh := 2.4 q1 Fh = 4.368 10 3 16 Oppikirja X := 3 L ( q1 q2) X = 4.368 10 3 OK 16 Pilarin juuren leikkausvoima H1: Runko-Bes Sivusiirtymättömän pilarin yläpään tukireaktio: 3 R1 := ( q1 q2 8 )L H10 := q1 L R1 Muille pilareille siirtyvä osuus tukireaktiosta: 1 X := R1 1 X = 4.368 10 3 2 H1 := H10 X H1 = 1.602 10 4 Hd := H1 Hd = 1.602 10 4 Nd := Ndp1d Nd = 3.11 10 5 Md := Mdp1d Md = 1.075 10 8 PILARI: a x b = 380 x 380 K50-1 A500HW Md = 1.075 10 8 Nd = 3.11 10 5 Hd = 1.602 10 4 HOLKKI: Pilariaukko 6M x 6M Korkeus 750 mm Seinämä 150 mm Betoni K25-2 Juotosbetoni K30-2 A500HW

POCKET FOUNDATION CONNECTION continues 43 Holkin sisäisten voimasuureiden laskenta: Pilarin upotussyvyys h := 1.3 380 Holkin yläreunan voima Hd1 Md = 1.075 10 8 Nd = 3.11 10 5 Hd = 1.602 10 4 Hd1 := 1.14 Md + 1.03Hd 0.15 Nd Hd1 = 2.179 10 5 h Holkin alareunan voima Hd2 Hd2 := Hd1 Hd Hd2 = 2.019 10 5 Holkin raudoitus: Pilarin alareunan tukireaktio Rd Rd := Nd 0.3 Hd1 Rd = 2.457 10 5 Holkin yläreunan rengasteräkset As1 Hd1 = 2.179 10 5 fyd = 455 Hd1 As1 := As1 = 478.846 fyd T12 := π 6 2 As1 n := n = 2.117 2 T12 Valitaan rengasteräksiksi 3 T12 Holkin yläreunan rengasteräkset As2 Hd2 = 2.019 10 5 Rd = 2.457 10 5 fy := 455 ( Hd2 0.3 Rd) As2 := As2 = 281.66 fy T10 := π 5 2 As2 n := n = 1.793 2 T10 Valitaan rengasteräksiksi 2 T10

POCKET FOUNDATION CONNECTION continues 44 Holkin pystyteräkset Md = 1.075 10 8 M := Md Hd h As := M 0.8 z fy Hd = 1.602 10 4 M = 9.957 10 7 As = 364.724 h = 494 z := 750 Valitaan minimiraudoitus T10 k250 sekä vaaka- että pystysuuntaan. Pilarin alapään raudoitus Hd2 = 2.019 10 5 Hd2 As := fy fy = 455 As = 443.646 Valitaan U-lenkit 5 T12 Leikkauskapasiteetti: Vd := Hd2 Vd = 2.019 10 5 fcd := 25.9 Nd = 3.11 10 5 a := 380 b = 380 Nd fcd a b = 0.083 Runko-Bes: Vc := 0.06 fcd a b Vc = 2.244 10 5 > Vd = 2.019 10 5 OK

THE DESIGN OF COLUMN DETAILS 45 Pilarin yläpään raudoitus Fd := Ndp1c Ndp1c = 6.831 10 5 b0 b0 := 100 b1 := 200 Ft := 0.25 Fd 1 Ft = 8.539 10 4 b1 k := 0.2 Rd := Ndp1c Vu:= k Rd Vu = 1.366 10 5 Valitaan Runko-Bes:istä haat 4T6, lisähaat 4T8 ja lenkkiraudoitus 2T10, silloin Hdmax= 142 kn. Lyhyt uloke: fcd = 25.9 b = 380 d := 290 a := 150 Fd := 293 10 3 Fd fcd b d = 0.103 < 0.07 + 0.02 d = 0.109 a 2 3 < d a = 1.933 < 2 OK β1 := 1 β2 := 0.2 Hd = 1.602 10 4 a 1 As := β1 Fd + β2 Hd As = 340.121 d fy Ash := 0.4 As Ash = 136.048

THE DESIGN OF THE CONCRETE BEAM ELEMENT 3. ELEMENTTIPALKIN MITOITUS Toimistovälipohjan kaksileukaisen elementtipalkin jänneväli on 6000mm, kuormituskaistan leveys 6m, betoni K40-1, teräs A500HW, poikkileikkaus bxh=280mm x 580 mm. Suunnittele palkin raudoitus. b := 280 h := 580 d := 540 46 K := 40 fyk := 500 fcd := 0.7 K fcd = 20.741 1.35 L := 6000 500 fyd := fyd = 454.545 1.1 Kuormitukset: gk := 6 ( 3.6) + 5 gk = 26.6 qk := 6 2 qk = 12 qd := 6 ( 1.2 3.6 + 1.6 2) + 5 qd = 50.12 Voimasuureet: Md := qd L2 8 Md = 2.255 10 8 Mitoitus taivutukselle: µ := Md b d 2 fcd µ = 0.133 β := 1 1 2µ β = 0.143 ω := β ω fcd b d As := As = 989.879 fyd T20 π 20 2 := T20 = 314.159 2 As n := n = 3.151 raudoitus 4T20 T20

THE DESIGN OF THE CONCRETE BEAM ELEMENT continues 47 Mitoitus leikkaukselle fctd := 1.14 fyk := 417 b := 280 d := 540 L = 6 10 3 qd = 50.12 Vd := L qd Vd = 1.504 10 5 2 Vc := 0.50 b d fctd Vc = 8.618 10 4 Vu := Vd Vs := Vu Vc Vs = 6.418 10 4 Asv := 100 s := 0.9 Asv d fyd s = 344.224 Vs Leikkausraudoitus UH T8 k 300 Leukojen ripustushaat Fv := 1.6 6 10 3 Gf := 1.2 13.2 10 3 fyd = 454.545 Nsv := Fv + Gf Nsv = 2.544 10 4 Asv Fv = 9.6 10 3 av := 100 zf := 120 Fh := 0.6 10 3 δh := 30 Nsv := Asv = 55.968 fyd ( Fv av) δh Nsh := + Fh 1 + Nsh = 8.75 10 3 zf zf Ash := Nsh fyd Ash = 19.25

THE DESIGN OF THE CONCRETE BEAM ELEMENT continues 48 Palkin pään raudoitus Pääraudoituksen ankkurointi Rd := Vd Hd := 0.5 Vd d = 540 z := 0.9 d Vs = 6.418 10 4 δh Vs Nso := Rd + Hd 1 + Nso = 1.981 10 5 z 2 Lenkkiraudoitus: Halkaisuraudoitus: Ash := 0.25 Rd fyd Ash = 82.698

49 COMBINATION STRUCTURES Asuinkerrostalon liittorunko: Kuva Asuinkerrostalon liittorunko

Residential houses Multistorey houses Industry / office buildings Multistorey Houses Special projects 50 Continues