Betonirakenteiden hakaraudoitukset

Abstract

Hakaraudoituksella tarkoitetaan betonirakenteen poikkileikkaustason suuntaisia ja poikkileikkauksen reunoja kiertäviä terästankoja. Tämän työn tarkoituksena on selvittää, miksi hakaraudoitusta käytetään, millaisia hakaraudoitetyyppejä on ja miten hakaraudoitteet sijaitsevat betonirakenteissa.

Työn alussa perehdytään vetojännitysten syntymiseen puhtaasti leikkaus- ja puhtaasti vääntörasitettuun betonipalkkiin sekä tutustutaan nurjahdusilmiöön ja klassiseen nurjahdusteoriaan. Teoriaosuuden jälkeen käsitellään yleisimmissä betonirakenteissa käytettäviä hakaraudoitteita ja niiden sijaintia sekä käyttötarkoitusta rakenteissa. Työn lopussa perehdytään eurokoodissa käytettyihin leikkausmitoituksen laskentamalleihin sekä keskitytään teräsbetonipalkin leikkausmitoitukseen eurokoodin mukaan.

Hakaraudoitusta käytetään betonirakenteiden leikkaus-, vääntö- ja lävistysraudoitteena, pääraudoitustankojen tukemiseen ja betonin poikittaislaajenemisen estämiseen. Tutkimusten perusteella vinot haat parantavat eniten betonipalkin leikkauskestävyyttä ja rajoittavat halkeamaleveyttä paremmin muihin raudoitetyyppeihin verrattuna. Pilareiden osalta kierrehakojen on osoitettu mahdollistavan suuremman kanto- ja muodonmuutoskyvyn irtohakoihin verrattuna. Seinäja laattarakenteissa hakaraudoitusta käytetään reunaraudoitteena ja aukkojen pielissä kiinnityksestä, kuormituksesta tai tuennasta aiheutuvien vetojännitysten välittämiseen. Laattarakenteissa hakaraudoitteita käytetään myös lävistysraudoitteena. Näiden lisäksi hakaraudoitusta muistuttavia U-lenkkejä käytetään liitosraudoitteena esimerkiksi seinän ja laatan liitoksissa.

Hakaraudoituksen ongelmaksi voi muodostua betonin murtuminen haan päätykoukun sisällä sekä poikkileikkauksen nurkissa. Näiden ilmiöiden seurauksena haka voi liukua betonissa eikä näin ollen pysty välittämään vetovoimaa. Lävistyshaat vaativat myös riittävästi tilaa laatan ylä- ja alapinnan terästen väliin, joten asentaminen ei välttämättä onnistu kaikkiin rakenteisiin. Näiden syiden takia on kehitetty esivalmistettuja leikkaus- ja lävistysraudoitteita, kuten tyssäkantatappeja, jotka ovat hitsattuna lattatankoon. Nämä esivalmistetut tuotteet voivat olla todella tehokkaita leikkaus- ja lävistysraudoitteita, mutta ne eivät täytä eurokoodin SFS-EN 1992-1-1 (2015) Suomen kansallisen liitteen vaatimuksia. Tästä syystä olisi hyvä tehdä tutkimus muutoksista, joita Suomen kansalliseen liitteeseen tulisi tehdä, jotta esivalmistettujen raudoitustuotteiden käyttäminen olisi mahdollista ilman erillistä tuotehyväksyntää. Vastaavasti voitaisiin tutkia myös muutoksia, joita esivalmistettuihin raudoitustuotteisiin tulisi tehdä, jotta ne täyttäisivät Suomen kansallisen liitteen vaatimukset.