Ontelolaatastovälipohjan liitosten mitoitus onnettomuuskuormille seuraamusluokassa CC2

Abstract

Kandidaatintyössä tutkittiin elementtirakenteisen kerrostalon ontelolaattavälipohjan liitosten mitoitusta onnettomuuskuormille seuraamusluokassa CC2. Työssä käsiteltiin aluksi onnettomuuskuormia, onnettomuuskuormitusyhdistelmää ja rakenteen vaurionsietokyvyn varmistamisen keinoja. Seuraavaksi tarkasteltiin monikerroksisen betonielementtirakennuksen sidejärjestelmää ja eri siteiden mitoituksessa käytettäviä laskukaavoja. Lopuksi tehtiin kuvitteellisen, seuraamusluokkaan CC2a kuuluvan asuinkerrostalon ontelolaattavälipohjan sidejärjestelmän laskennallinen mitoitus, jossa määritettiin siteiden sidevoimat, laskettiin vaadittu teräsmäärä ja valittiin sopivat sideteräkset.

Onnettomuuskuorma on merkittävän suuruinen poikkeuksellinen viiva-, piste- tai painekuorma, pakkomuodonmuutos tai pakkovoima. Onnettomuuskuormat jaetaan määriteltävissä oleviin sekä määrittelemättömästä syystä aiheutuviin onnettomuuskuormiin. Jälkimmäiseen kategoriaan kuuluva kantavan rakenteen sortumisesta seuraava kuormien uudelleenjakaantumisesta aiheutuva onnettomuuskuorma on ontelolaatastovälipohjan sidejärjestelmän mitoituksen kannalta merkittävin onnettomuuskuorma. Onnettomuuskuormien huomiotta jättäminen suunnittelussa voi johtaa jatkuvaan sortumaan.

Jatkuva sortuma on ketjureaktio, jossa yhden rakenteen sortuminen aiheuttaa toisen rakenteen sortumisen ja niin edelleen, kunnes merkittävä osa rakennuksesta on sortunut. Jatkuvan sortumisen estämiseksi ei ole yleispätevää ohjetta, mutta on olemassa erilaisia suunnittelustrategioita. Esimerkiksi rakenteiden sitominen kiinni toisiinsa sidejärjestelmällä tai korvaavan rakennesysteemin suunnittelu.

Sidejärjestelmä tarkoittaa elementtien välisiä kiinnikkeitä, jotka estävät elementtejä putoamasta ja mahdollistavat rakenteiden toiminnan yhtenäisenä kokonaisuutena. Tällöin kuormat pystyvät jakaantumaan useamman rakenneosan kesken ja siirtymään korvaavan rakennesysteemin kautta vaurioituneen alueen yli. Sidejärjestelmän käyttö on ensisijainen keino jatkuvan sortuman estämiseen lähes kaikissa monikerroksisissa rakennuksissa.

Seuraamusluokassa CC2 ontelolaataston sidejärjestelmä mitoitetaan onnettomuuskuormille eurokoodin ohjeiden mukaan määrittämällä siteelle kertymäleveys ja kertomalla kertymäleveys ontelolaataston pysyvästä kuormasta riippuvalla viivakuormalla, jolloin saadaan tulokseksi sidevoima. Sidevoima määrittää vaadittavan teräsmäärän.