Yhteen suuntaan kantavien teräsbetonisten tasorakenteiden analysointi- ja vahvistusmahdollisuudet korjaushankkeessa
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2017-06-12
Department
Major/Subject
Rakennetekniikka
Mcode
R3001
Degree programme
Rakenne- ja rakennustuotantotekniikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
129 + 42
Series
Abstract
Korjausrakentamisessa kohdataan usein tilanne, jossa olemassa olevalle tasorakenteelle on korjaus- tai muutossuunnittelun yhteydessä tarpeen sallia alkuperäistä rasitusta suurempia kuormia. Vanhan rakennuskannan suunnittelu on toteutettu 1970-luvun lopulle asti kimmoteoriaan perustuvalla sallittujen jännitysten –menetelmällä, kunnes Rakentamismääräyskokoelman mukainen rajatilamitoitus on vähitellen astunut voimaan betonirakenteissa. Nykyisin teräsbetonirakenteiden mitoitus tehdään voimassa olevan eurokoodin, SFS-EN 1992-1-1, ja tämän kansallisen liitteen mukaan. Diplomityössä esitellään teräsbetonirakenteiden osalta vanhentunutta mitoitusmenetelmää sekä siihen liittyviä laskentaparametreja. Tavoite on luoda korjausrakennesuunnittelijalle valmiudet ja työkalut mitoitustehtäviä varten. Kapasiteettilaskelmien suhteen tehdään karkeaa vertailua eurokoodimitoituksen kapasiteetteihin. Työssä sivutaan mahdollisuutta betonilujuuden tapauskohtaiseen määritykseen SFS-EN 1990 liitteen D mukaan, joka voi olla hyödyksi tehtävälle kapasiteettilaskelmalle. Lisäksi esitellään muutamia tasorakenteiden vahvistusmahdollisuuksia ja niiden toimintaperiaatteita, jos rakenteen kapasiteetti todetaan alkuperäisessä tilassaan riittämättömäksi. Tutkimus on toteutettu kirjallisuuslähteisiin perehtyen sekä tekemällä saatavilla olleiden mitoitusohjeiden perusteella vertailulaskelmia ja näihin pohjautuvia havaintoja. Tutkimus on rajattu koskemaan tasorakenteen kantavuuden kannalta olennaisia määrityksiä. Muut talonrakennuksessa huomioitavat kriteerit, kuten palo- ja äänitekniset vaatimukset, tulee suunnittelijan tutkia tapauskohtaisesti erikseen. Rajauksia on tehty myös tutkittavien rakennetyyppien osalta. Vanhan rakenteen mitoituksessa täysin tarkkaan lopputulokseen voi olla monesta muuttujasta johtuen mahdoton päästä. Taipumatarkastelu muodostuu tasorakenteilla usein määrääväksi murtokestävyyden sijaan, pois lukien lyhyiden jännevälien tarkastelut. Teräsbetonirakenteen tehollinen jäykkyys on suunnittelijan valitsemien lähtöarvojen perusteella vain paras arvio todellisesta tilanteesta. Erilaisilla vahvistustavoilla voitiin kasvattaa rakenteen laskennallista kuormituskapasiteettia murtumisen ja taipuman suhteen. Vahvistustavoista koottiin taulukko niiden kapasiteetin kasvupotentiaalin ja toteutussoveltuvuuden perusteella. Vahvistuksen suunnittelu vaatii aina kohdekohtaisen perehtymisen monista vaihtuvista lähtöarvoista johtuen. Jatkotutkimustarpeiksi todettiin taloudellisten näkökulmien huomiointi tasorakenteiden vahvistuksessa sekä tämän riskiarviot. Vahvistuksen kannattavuutta voitaisiin tarkastella suhteessa saatavaan hyötyyn tai säästöön, kun kustannuksina ovat vaativat rakennus- ja suunnittelutyöt.In building renovations it is common that greater loadings than loadings in the original state need to be allowed for floor structures. Until the 1970s the buildings were designed according to elastic theory which was known as the method of permissible stresses. After validation of Finnish building code (RakMk) in the late 1970s, the design method was changed to ultimate limit state design. Nowadays reinforced concrete structures are engineered according to standardized Eurocode regu-lations (SFS-EN 1992-1-1) and its national annex. This thesis demonstrates the outdated design method and its calculation parameters concerning reinforced concrete structures. The purpose is to create tools for structural engineer working in the field of renovations. The capacities of structures are roughly compared between outdated and current design procedures. The thesis mentions possibility to define concrete’s strength according to the annex D of SFS-EN 1990. This definition may be beneficial for the capacity of the structure. In addition, the thesis introduces few strengthening alternatives and their design principles for floor structures made out of reinforced concrete. The research is executed by getting familiar with literature sources and by making comparison calculations between design procedures as well as making observations based on the computations. The research is limited to cover the crucial aspects concerning the load capacity of reinforced concrete floor structure. Other floor structure property demands such as fire resistance and sound-proofing has to be taken into account separately for each design case. The researched floor structures are also limited. In the capacity design of an old structure it may be impossible to derive exact results due to many variables in the design approaches and formulas. Deflection of the structure is usually the determining feature instead of bending and shear resistance, excluding short-spanned floors. The effective rigidity of the structure is only the best estimation of the actual situation depending on the assumptions and choices the engineer has done during the calculations. Different strengthening alternatives were able to increase the theoretical load capacity against failure or excessive deflection. The strengthening methods were listed on a table based on their potential for each structure. Due to calculation variables the strengthening of the structure insists always individual attention and specific design for details. For further research it is suggested to take into account the financial aspects of structural strengthening as well as the risk assessment. Profitability of strengthening could be reviewed based on the gained benefit or savings when expenses consist of challenging construction and design works.Description
Supervisor
Puttonen, JariThesis advisor
Skriko, SonjaKeywords
tasorakenne, teräsbetoni, sallitut jännitykset, vahvistus, kuormakapasiteetti