Paalulaatan optimointi
Martinmäki, Tomi (2016)
2016
Rakennustekniikan koulutusohjelma
Talouden ja rakentamisen tiedekunta - Faculty of Business and Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-12-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201611214730
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201611214730
Tiivistelmä
Nykyisin rakennesuunnittelijoilta vaadittava kustannustietoisuus ja suunnitelmien kustannustehokkuus ovat kasvattaneet kilpailua niin rakennusalalla kuin suunnittelutoimistoissa. Rakenteiden optimaalisuuden tavoittelemisessa joudutaan huomioimaan useita erilaisia muuttujia sekä kaikkien niiden vaikutukset on tunnettava. Tarkalla usean muuttujan tietokonelaskennallisella optimoinnilla suunnittelijat pystyvät suunnittelemaan kustannustehokkaita ja rakenteellisesti kestäviä ratkaisuja. Tämän työn perustana oli selvittää optimaalisin paalulaattarakenne, joka soveltuu tuotantotilakäyttöön tai varastorakennukseen. Tässä työssä oli tarkoituksena kehittää paalulaattarakenteen optimointiin soveltuva mitoitusohjelma, jolla saataisiin selvitettyä laskennallisesti kokonaiskustannuksiin perustuen optimaalisin paalulaattarakenne.
Työssä esitettiin teräsbetonirakenteiden ja teräskuitubetonirakenteiden mitoitusteoriat ja mitoitusmenetelmät paalulaattarakenteille olemassa olevia standardeja ja ohjeita hyödyntäen. Teräskuitubetonin mitoitusteoriat perustuivat ulkomaisten mitoitusstandardien mukaisiin menetelmiin, sillä tällä hetkellä Suomessa ei ole virallista standardia teräskuitubetonirakenteiden mitoitukselle. Teräsbetonirakenteiden mitoitus suoritettiin pääasiassa SFS-EN 1992-1-1 standardin mukaisesti. Paalulaattarakenteen optimoinnissa murtorajatilan mukaiset voimasuureet laskettiin plastisuusteorian mukaisesti myötöviivamenetelmällä ja käyttörajatilassa kimmoteorian mukaisesti pilarikaistamenetelmällä. Työssä pohdittiin ja esitettiin myös useita mitoitusmenetelmiä lävistyskapasiteetin selvittämiseksi niin teräsbetonisille kuin teräskuitubetonisille laatoille. Tällä hetkellä lävistyskestävyyden mitoitusmenetelmät poikkeavat suuresti eri standardien ja ohjeiden välillä, joten menetelmien väliset ristiriitaisuudet on tärkeä tiedostaa.
Tässä työssä tutkittiin erilaisia paalulaattarakenteita sekä selvitettiin laskennallisesti kokonaiskustannuksiin perustuen optimaalisin paalulaattarakenne. Työssä esitettiin tavanomaiset paalulaattarakenteet teräsbetonisille ja teräskuitubetonisille paalulaatoille. Paalulaattarakenne valittiin koostuvaksi kantavasta teräsbetonisesta tai teräskuitubetonisesta kantavasta laatasta, maahan lyötävästä tukipaalusta sekä mahdollisesta laattaan integroitavasta laattavahvennoksesta, vahvistusraudoitteesta tai paalun päälle toteutettavasta paaluhatusta. Kyseisille eri rakenneosille selvitettiin laskennallisesti optimaalisimmat yhdistelmäratkaisut sekä selvitettiin niiden väliset kustannuserot paalulaattarakenteen neliökustannuksien avulla. Laskentatuloksissa esitettiin paalulattian kuormituksien ja paalupituuksien vaikutukset optimaalisimpien paalulaattarakenteiden neliökustannuksiin. Laskentatulokset esitettiin taulukoina ja graafisina kuvaaji-na, joiden avulla saatiin suoritettua laskelmien vertailu ja selvitettyä optimaalisin paalulaattarakenne.
Työssä esitettiin teräsbetonirakenteiden ja teräskuitubetonirakenteiden mitoitusteoriat ja mitoitusmenetelmät paalulaattarakenteille olemassa olevia standardeja ja ohjeita hyödyntäen. Teräskuitubetonin mitoitusteoriat perustuivat ulkomaisten mitoitusstandardien mukaisiin menetelmiin, sillä tällä hetkellä Suomessa ei ole virallista standardia teräskuitubetonirakenteiden mitoitukselle. Teräsbetonirakenteiden mitoitus suoritettiin pääasiassa SFS-EN 1992-1-1 standardin mukaisesti. Paalulaattarakenteen optimoinnissa murtorajatilan mukaiset voimasuureet laskettiin plastisuusteorian mukaisesti myötöviivamenetelmällä ja käyttörajatilassa kimmoteorian mukaisesti pilarikaistamenetelmällä. Työssä pohdittiin ja esitettiin myös useita mitoitusmenetelmiä lävistyskapasiteetin selvittämiseksi niin teräsbetonisille kuin teräskuitubetonisille laatoille. Tällä hetkellä lävistyskestävyyden mitoitusmenetelmät poikkeavat suuresti eri standardien ja ohjeiden välillä, joten menetelmien väliset ristiriitaisuudet on tärkeä tiedostaa.
Tässä työssä tutkittiin erilaisia paalulaattarakenteita sekä selvitettiin laskennallisesti kokonaiskustannuksiin perustuen optimaalisin paalulaattarakenne. Työssä esitettiin tavanomaiset paalulaattarakenteet teräsbetonisille ja teräskuitubetonisille paalulaatoille. Paalulaattarakenne valittiin koostuvaksi kantavasta teräsbetonisesta tai teräskuitubetonisesta kantavasta laatasta, maahan lyötävästä tukipaalusta sekä mahdollisesta laattaan integroitavasta laattavahvennoksesta, vahvistusraudoitteesta tai paalun päälle toteutettavasta paaluhatusta. Kyseisille eri rakenneosille selvitettiin laskennallisesti optimaalisimmat yhdistelmäratkaisut sekä selvitettiin niiden väliset kustannuserot paalulaattarakenteen neliökustannuksien avulla. Laskentatuloksissa esitettiin paalulattian kuormituksien ja paalupituuksien vaikutukset optimaalisimpien paalulaattarakenteiden neliökustannuksiin. Laskentatulokset esitettiin taulukoina ja graafisina kuvaaji-na, joiden avulla saatiin suoritettua laskelmien vertailu ja selvitettyä optimaalisin paalulaattarakenne.