Teräsbetonisen pilarilaatan lävistysmitoitusstandardien vertailu

Abstract

Tässä työssä vertaillaan teräsbetonisen pilarilaatan lävistysmitoitusstandardeja. Suomessa kantavat rakenteet mitoitetaan Euroopan komission laatimien laskentaohjeiden, eli eurokoodien mukaan. Tämän työn tarkoituksena on vertailla Suomen rakentamismääräyskokoelman kohdan B4, nykyisin voimassa olevan betonieurokoodin sekä lähitulevaisuudessa voimaan tulevan toisen sukupolven betonieurokoodin mukaisia lävistysmitoitusmalleja. Pilarilaatta on pilareista ja jatkuvista laatoista koostuva rakenne, missä laatasto on suoraan tuettu pilareiden päälle ilman palkkeja. Pilarin tukeutuessa suoraan laatastoon, muodostuu pilarin ja laatan väliin pistemäinen kuorma, joka pyrkii lävistämään laatan. Pilarilaatan lävistyskuorman ylittäessä laatan leikkauskapasiteetin, seuraa lävistysmurtuminen, joka johtaa rakenteen kantavuuden menettämiseen. Pahimmassa tapauksessa lävistysmurtuma voi aiheuttaa rakenteen romahtamisen. Suomessa lävistymismitoitus ohjeistettiin tekemään Suomen rakentamismääräyskokoelman kohdan B4 mukaisesti vielä eurokoodeihin siirtymisen jälkeenkin. Syyksi esitettiin eurokoodissa havaitut ristiriitaisuudet verrattuna koetuloksiin. Eurokoodien mukainen mitoitus vakiintui Suomessa vasta 2017, kun päivitetyt kansalliset liitteet saatiin julkaistua. Nykyisin voimassa olevan eurokoodin lävistysmitoituksen laskentakaavat perustuvat empiirisiin tutkimuksiin. Eurokoodit ovat tällä hetkellä päivitettävänä, joten myös lävistysmitoituksen laskentamalli tulee muuttumaan lähivuosina. Erona nykyisen ja uuden eurokoodin välillä on se, että toisen sukupolven eurokoodin lävistysmitoituksen taustalla on laskennallinen malli, joka perustuu kriittisen leikkaushalkeaman teoriaan. Tämä teoria mahdollistaa jännevälien huomioimisen pilarilaatan mitoituksessa, jota aiemmat standardit eivät ole pystyneet ottamaan huomioon. Tämän työn tarkoituksena on esitellä kyseisten standardien mukaiset lävistysmitoituksen laskentakaavat, ja niiden pohjalta tehdä vertailulaskelmat standardien välille. Vertailulaskelmat tehdään lävistysraudoittamattomalle pilarilaattarakenteelle. Vertailulaskelmissa tarkastellaan miten rakennekorkeus, taivutusraudoitussuhde, betonin puristuslujuus ja laattaan tukeutuvan pilarin koko vaikuttaa lävistyskapasiteetin suuruuteen. Laskentatulosten perusteella toisen sukupolven eurokoodi antaa yleisesti suurempia lävistyskestävyyden arvoja kuin rakentamismääräyskokoelma ja nykyinen eurokoodi. Pääsääntöisesti nykyisen eurokoodin lävistyskestävyyskuvaaja muistuttaa toisen sukupolven eurokoodin kuvaajaa, joskin nykyisen eurokoodin lävistyskestävyyden arvot ovat varmemmalla puolella. Suurimmat erot standardien välillä havaitaan betonin lujuuden ja pilarin koon suhteen laskettaessa. Jatkotutkimuksena on suositeltavaa laajentaa standardien vertailu monimutkaisempiin rakenteisiin, jotka huomioisivat leikkausraudoitetut rakenteet sekä lävistymisen reuna- ja nurkkapilareille.