Vääntörasituksen vaikutus taipuisalle tuelle asennettujen ontelolaattojen kestävyyteen

Abstract

Tämän työn tarkoituksena on selvittää, voiko yksinkertaisilla analyyttisilla laskentamalleilla ottaa riittävästi huomioon epätasaisesti taipuvien tukien varaan asennettujen ontelolaattojen vääntörasituksen vaikutusta kestävyyteen. Työssä tutustutaan ontelolaattojen käyttötarpeiden ja geometrian muutoksiin ajan saatossa ja perehdytään niiden nykystandardien mukaiseen mitoitukseen. Työssä tarkastellaan myös voimassa olevia kansallisia ohjeita yleisimpien liitostyyppien mitoituksen osalta.

Esijännitetyt ontelolaatat ovat Suomessa yleisesti käytössä kantavana rakenteena, ja niissä ei ole jännepunoksia lukuun ottamatta varsinaista taivutus- ja leikkausraudoitusta. Ontelolaatat on yleensä mitoitettu yksinkertaisesti tuettuina. Ontelolaattojen leikkausmitoitus perustuu betonin päävetojännitysten tarkasteluun ja leikkausraudoituksen puuttuessa murtumistapa leikkausta vastaan on hauras ja äkillinen. Laatat on alun perin kehitetty kerrostalojen välipohjarakenteeksi, jolloin ne ovat tukeutuneet painumattomana tukena toimivien seinien päälle.

Varsinkin toimitilarakentamisessa käytössä on pilari-palkki-runko, jolloin ontelolaattojen tukena toimii taipuva palkki. Ontelolaattojen kestävyys palkkiin tuettuna mitoitetaan Suomessa nykyisin Betoninormikortti 18 EC mukaan, jossa tarkastetaan laattojen uumiin syntyvät liittopoikkileikkauksena toimimisesta johtuvat lisäjännitykset. Mitoitusohje ei kuitenkaan ota huomioon ontelolaatan vääntörasituksia esimerkiksi tapauksissa, joissa laatan toinen pää on taipumattomalla tuella ja toinen pää on taipuvalla tuella. Teräsrakenneyhdistyksen julkaisussa yksi mahdollinen mitoitustapa on sallia ontelolaatan murtokiertymästä noin 50 %, mikä ei vielä vaikuta merkittävästi laattojen pystysuuntaiseen leikkauskestävyyteen. Tällöin tyypillisillä välipohjarakenteilla palkin sallittu taipuma käyttörajatilassa saumavalujen kovettumisen jälkeisistä kuormista on L/600…L/1000.

Tässä työssä kehitettiin yksinkertainen analyyttinen laskentamalli, jonka avulla voidaan arvioida ontelolaatoille syntyvää vääntörasitusta. Laskentamallissa ontelolaatan poikkileikkaus redusoidaan kotelopoikkileikkaukseksi ja varsinainen laskenta perustuu iteraatiomenetelmään, jossa laattojen vääntömomentti muutetaan tukena toimivalle palkille pistemomenteiksi. Laskentamallin verifiointi suoritetaan vertailemalla saatuja tuloksia elementtimenetelmään perustuvassa RFEM-mallissa. Tutkimuksessa huomattiin, että mallien tulokset vastasivat melko hyvin keskenään. Lopuksi tehdään vielä herkkyystestejä, joissa eri lähtötietoparametrien, kuten laattojen pituuden ja hyötykuorman arvoja muutetaan.