Jälkijännitetyn palkin leikkauskestävyys
Kurko, Atte (2024)
2024
Rakennustekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Civil Engineering
Rakennetun ympäristön tiedekunta - Faculty of Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2024-07-30
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202407197677
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202407197677
Tiivistelmä
Tutkimuksen tavoitteena on selkeyttää toisen sukupolven betonirakenteiden eurokoodin käyttöä jälkijännitetyn palkin leikkausmitoituksessa ja löytää hyviä käytäntöjä leikkausmitoitukseen sekä leikkauksesta aiheutuvan lisävetovoiman määritykseen. Lisäksi tavoitteena on koota yhteen tämänhetkinen teoriatieto jälkijännitetyn teräsbetonirakenteen leikkausilmiöstä sekä leikkausmitoitusmalleista, joihin toisen sukupolven betonieurokoodin laskentamenetelmät perustuvat. Laskentatarkastelujen tavoitteena on vertailla eroja leikkauskestävyydessä ensimmäisen ja toisen sukupolven betonirakenteiden eurokoodien sekä eurokoodin soveltamisohjeen NCCI 2/2022 välillä. Lisäksi selvitetään eri laskentatapauksilla eroja leikkauskestävyydessä minimileikkausraudoituksella leikkausraudoitettuna ja leikkausraudoittamattomana toisen sukupolven betonirakenteiden eurokoodin mukaisesti.
Tutkimus koostuu teoriaosuudesta ja laskentatarkasteluista. Teoriaosuudessa perehdytään jännitettyihin rakenteisiin, teräsbetonirakenteen leikkauskestävyyteen sekä leikkausmitoitukseen eri suunnitteluohjeilla. Jälkijännitetyn palkin leikkausmitoituksen menetelmiä tarkastellaan ensimmäisen ja toisen sukupolven betonirakenteiden eurokoodin sekä eurokoodin soveltamisohjeen NCCI 2/2022 mukaisesti ja vertaillaan eroja mitoitusmenetelmien välillä. Laskentaosio jakautuu usean sillan laskentatarkasteluihin sekä yksittäisiin laskentatarkasteluihin. Usean sillan laskentatarkasteluissa tarkastellaan jälkijännitettyjen palkkien leikkauskestävyyttä sekä leikkausrasituksesta aiheutuvaa lisävetovoimaa 12 eri jälkijännitettyä kaksipalkkista palkkisiltaa jäljittelevillä palkkimalleilla, joissa jännevoima määritetään yksinkertaistetulla tavalla. Yksittäisissä laskentatarkasteluissa tutkitaan yksittäisten tekijöiden vaikutusta jälkijännitettyjen palkkien leikkauskestävyyteen.
Leikkausraudoittamattomalla jälkijännitetyllä palkilla havaittiin leikkauskestävyyden olevan suurempi silloin, kun tehollisen korkeuden ja raudoitussuhteen arvoissa otetaan huomioon jänneraudoitteen poikkileikkausalan vaikutus. Leikkausraudoitetulla jälkijännitetyllä palkilla, johon on sijoitettu minimileikkausraudoitus, leikkauskestävyyden todettiin olevan suurempi, kun jänneraudoitteen poikkileikkausalaa ei oteta huomioon sisäisen momenttivarren laskennassa. Näiden havaintojen pohjalta laadittiin esimerkinomaisesti leikkausmitoituksen kulkua kuvaavat vuokaaviot toisen sukupolven betonirakenteiden eurokoodin mukaisesti erikseen leikkausraudoittamattomalle ja leikkausraudoitetulle jälkijännitetylle palkille. Leikkausraudoittamattoman palkin leikkauskestävyys toisen sukupolven betonirakenteiden eurokoodin mukaisesti laskettaessa oli tutkittavilla laskentatapauksilla suurempi kuin eurokoodin soveltamisohjeen NCCI 2/2022 mukainen leikkauskestävyys. Minimileikkausraudoitetulla palkilla tulos oli päinvastainen eli eurokoodin soveltamisohjeen NCCI 2/2022 mukainen leikkauskestävyys oli suurempi kaikissa laskentatapauksissa. Leikkausmitoitus leikkausraudoitettuna todettiin jälkijännitetyllä palkilla käytännöllisemmäksi useimmissa laskentatapauksissa toisen sukupolven betonirakenteiden eurokoodin mukaisesti laskettaessa.
Tutkimus koostuu teoriaosuudesta ja laskentatarkasteluista. Teoriaosuudessa perehdytään jännitettyihin rakenteisiin, teräsbetonirakenteen leikkauskestävyyteen sekä leikkausmitoitukseen eri suunnitteluohjeilla. Jälkijännitetyn palkin leikkausmitoituksen menetelmiä tarkastellaan ensimmäisen ja toisen sukupolven betonirakenteiden eurokoodin sekä eurokoodin soveltamisohjeen NCCI 2/2022 mukaisesti ja vertaillaan eroja mitoitusmenetelmien välillä. Laskentaosio jakautuu usean sillan laskentatarkasteluihin sekä yksittäisiin laskentatarkasteluihin. Usean sillan laskentatarkasteluissa tarkastellaan jälkijännitettyjen palkkien leikkauskestävyyttä sekä leikkausrasituksesta aiheutuvaa lisävetovoimaa 12 eri jälkijännitettyä kaksipalkkista palkkisiltaa jäljittelevillä palkkimalleilla, joissa jännevoima määritetään yksinkertaistetulla tavalla. Yksittäisissä laskentatarkasteluissa tutkitaan yksittäisten tekijöiden vaikutusta jälkijännitettyjen palkkien leikkauskestävyyteen.
Leikkausraudoittamattomalla jälkijännitetyllä palkilla havaittiin leikkauskestävyyden olevan suurempi silloin, kun tehollisen korkeuden ja raudoitussuhteen arvoissa otetaan huomioon jänneraudoitteen poikkileikkausalan vaikutus. Leikkausraudoitetulla jälkijännitetyllä palkilla, johon on sijoitettu minimileikkausraudoitus, leikkauskestävyyden todettiin olevan suurempi, kun jänneraudoitteen poikkileikkausalaa ei oteta huomioon sisäisen momenttivarren laskennassa. Näiden havaintojen pohjalta laadittiin esimerkinomaisesti leikkausmitoituksen kulkua kuvaavat vuokaaviot toisen sukupolven betonirakenteiden eurokoodin mukaisesti erikseen leikkausraudoittamattomalle ja leikkausraudoitetulle jälkijännitetylle palkille. Leikkausraudoittamattoman palkin leikkauskestävyys toisen sukupolven betonirakenteiden eurokoodin mukaisesti laskettaessa oli tutkittavilla laskentatapauksilla suurempi kuin eurokoodin soveltamisohjeen NCCI 2/2022 mukainen leikkauskestävyys. Minimileikkausraudoitetulla palkilla tulos oli päinvastainen eli eurokoodin soveltamisohjeen NCCI 2/2022 mukainen leikkauskestävyys oli suurempi kaikissa laskentatapauksissa. Leikkausmitoitus leikkausraudoitettuna todettiin jälkijännitetyllä palkilla käytännöllisemmäksi useimmissa laskentatapauksissa toisen sukupolven betonirakenteiden eurokoodin mukaisesti laskettaessa.