Ontelolaatat välipohjina korkeissa rakennuksissa

Abstract

Kandidaatintyössä tutkittiin ontelolaattojen käyttöä yli 8-kerroksisissa rakennuksissa. Ontelolaattavälipohjia suunnitellessa yli 8-kerroksisten rakennuksiin, käytetään kantavan väliseinän ja ontelolaatan välisen liitoksen mitoitukseen Betoninormikorttia 27EC. Betoninormikortti ei määrittele käyttörajaa sille, kuinka korkeisiin rakennuksiin sen osoittamaa mitoitustapaa voidaan käyttää, joten normikortin käytön helpottamiseksi työssä selvitettiin käyttöraja eli kerrosmäärä, johon asti ontelolaattoja voidaan käyttää välipohjissa. Tämän lisäksi selvitetään, rajaako jokin kerrosmäärää työmaatoteutuksen puolesta.

Tutkimuksessa esitellään ensin ontelolaattoja ja niiden käyttöön liittyviä yleisiä seikkoja. Sen jälkeen selitetään mitoituksen perusperiaatteet sekä yksityiskohtaisesti seinä-laattaliitoksen mitoitus betoninormikorttiin perustuen. Normikortin esimerkkilaskelman mukaisesti mitoitetaan olemassa oleva asuinkerrostalo ja selvitetään käyttöraja lisäämällä laskelmassa kerroksia niin kauan, kunnes seinä-laattaliitoksen käyttöaste ylitetään. Samalla huomioidaan myös terästen sijoittelusta aiheutuvat rajaukset. Tutkimuksessa selvitetään haastattelemalla kolmea työpäällikköä ja yhtä runkomestaria maksimaalinen kerrosmäärä työmaatoteutuksen näkökulmasta ja työmaan mielipiteitä ontelolaattojen käytöstä yli 8-kerroksisissa rakennuksissa.

Laskelmien perusteella päädytään siihen, että ontelolaattoja voidaan käyttää luotettavasti asuinkerrostaloissa 15:nteen kerrokseen asti. Tämän kerrosmäärän jälkeen seinä-laattaliitos vielä kestäisi muutaman kerroksen, mutta sideraudoituksen määrittelyssä aiheutuva epätarkkuus tekee sitä korkeampien mitoituksen tuloksista epäluotettavia. Yli 15-kerroksisissa rakennuksissa seinä-laattaliitoksen alapuolisen seinän raudoitusmäärä on haastavaa sijoittaa seinään.

Haastattelututkimuksessa saadaan selville, ettei työmaatoteutus aiheuta rajoitteita ontelolaattojen maksimaaliselle kerrosmäärälle. Kuitenkaan ontelolaattojen käyttö ei ole kannattavaa silloin, kun ontelolaattojen nostoihin kuluva aika hidastaa aikataulua tai seinä-laattaliitoksen toteutus on haasteellista.

This Bachelor’s thesis studied the use of the hollow-core slabs in the high-rise buildings. When designing the buildings that are more than 8 stories high and that have the hollow-core slabs as the intermediate floors, the Concrete Code 27EC is referred to. The Concrete Code 27EC is an instruction for the structural designing of the connection joint between the hollow-core slabs and the weight bearing walls in buildings that are more than 8 stories high. Although it is widely used in Finland, the Concrete Code does not specify maximum height of the building in which this structural designing method can be used for. In order to make the usage of the Concrete Code 27EC easier, the usage limit i.e. the maximum number of the floors, up to which the hollow-core slabs can be used, is calculated. In addition to this, the Bachelor’s thesis studied whether something on the construction sites is limiting the usage of the hollow-core slabs in the high-rise buildings.

This study first presents what the hollow-core slabs are and the general aspects related to their use. After that, the basic principles of the structural designing are explained, as well as the structural designing of the wall-slab joint according to the Concrete Code. An existing residential apartment building is used for an exemplary structural designing of the most stressed wall-slab joint. The usage limit is calculated by adding floors to the example calculation until the utilization rate of the wall-slab joint is exceeded. The restrictions of the placement of steel are also taken into account. This thesis also included an interview and recommendations of three project managers and one on-site manager. The interview study looked at the maximum amount of floors recommended from the perspective of a site implementation as well as the general opinion of the use of the hollow-core slabs in high-rise buildings.

Based on the calculations, it is concluded that the hollow-core slabs can be used reliably in apartment buildings up to the 15th floor. After that, the most stressed wall-slab joint would still be able to hold a few floors more, but the inaccuracy in calculating the tie reinforcement makes the results of above 15 floors unreliable. Also, in buildings with more than 15 stories, the amount of reinforcement needed in the wall below the wall-slab joint can be challenging to place into the wall.

The interview study concludes that the construction site does not impose restrictions on the maximum number of stories. However, the use of hollow core slabs is not profitable when the time taken to lift the hollow core slabs slows down the schedule or the implementation of a wall-slab joint is overly challenging.