Esijännitetyn matalapalkin kantokyvyn optimointi osana talon runkojärjestelmää
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2019-12-16
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Building Technology (CIV)
Language
fi
Pages
61+46
Series
Abstract
Diplomityön tavoitteena oli parantaa Lujabetoni Oy:n kehittämän matalapalkin valmistettavuutta ja kantokykyä kohtuullisilla muutoksilla. Matalapalkki on suunniteltu toimitilarakentamiseen, mutta kantokyvyn lisääminen edistää palkin käyttöä myös muilla rakentamisen osa-alueilla. Palkki koostuu jännebetonisesta rungosta, johon teräksisillä vaarnatapeilla kiinnitetyt L-profiilit kannattelevat ontelolaataston. Lopputilanteessa palkki toimii liittorakenteena siihen tukeutuvan ontelolaataston ja mahdollisen pintabetonin kanssa. Kehitystyö aloitettiin perehtymällä esijännitettyjen matalapalkkien suunnitteluperiaatteisiin ja selvittämällä nykyisen palkkirakenteen muutostarpeet. Laipparakennetta haluttiin yksinkertaistaa tuotannon helpottamiseksi ja kapasiteettikäyrät päivittää eurokoodien mukaisiksi. Teräslaipan rakennetta muokattiin ja vaarnatappien määrää vähennettiin. Palkista kehitettiin korkeampi versio, jossa rakennekorkeutta lisättiin 50 mm teräslaippojen alapuolelle. Uudistetusta matalapalkista tehtiin rakennelaskelmat erilaisiin mitoitustilanteisiin. Näitä olivat jännevoiman päästötilanne, asennustilanne sekä lopputilanne. Lisäksi huomioitiin onnettomuus- ja palotilanne, jolloin palkkirakenteen läpi ja yli asennetaan tarvittava sauma- ja ripustusraudoitus. Laskelmiin lisättiin myös ontelolaattojen leikkauskestävyyden tarkastelut taipuisalla tuella sekä laatan tukipituuden tarkistus palkin teräksisellä laipalla. Laskelmien luotettavuus ja rakenteen toimivuus asennustilanteessa varmistettiin koekuormituksella. Koepalkkien teräslaippoja kuormitettiin taivuttamalla niitä kuormituskehikoilla. Kuormituksessa yhtäkään kolmesta koepalkista ei saatu murtorajatilaan saakka koestettua, jolloin murtotapa jäi todentamatta. Palkin teräslaipat kestivät selvästi enemmän kuin koetta suunniteltaessa arvioitiin. Diplomityössä päivitettiin nykyinen matalapalkki ja siitä kehitettiin uusi korkeampi versio sekä luotiin kapasiteettikäyrästöt, joiden avulla alustava palkkityypin valinta voidaan suorittaa. Koekuormitusten tuloksena saatiin varmuus teräslaipan toimivuudesta asennusaikaisille kuormituksille.The main target of this master thesis was to improve manufacturing and capacity of a slim floor beam. The beam is designed for office buildings. By increasing bending capacity of the beam it can also serve for other building types. The beam is composed of a pretensioned concrete member and flanges made of steel bars with L-section, which are supporting hollow core slabs. The steel flanges are attached to precast concrete frame by steel headed studs. At final stage the beam, hollow core slabs and possible structural topping form a composite structure. The development work of the beam was started by studying the design philosophy of slim floor structures for defining need for their modification. The needs recognized were to simplify the steel flange to enhance production and to update bending strength diagrams according to Eurocode. The steel flange was modified and the number of headed studs was reduced. The height of the concrete part of the beam section was increased by extending it 50 mm below the steel flanges. Different design stages of the beam were recalculated. The design stages to be checked were initial, installation and final stages. Accidental and fire situations were also considered by adding transverse reinforcement either through the beam or in the topping concrete. As the beam is a flexible support with a short longitudinal distance for hollow core slabs, their capacity near the support was checked. Load test was arranged to ensure the reliability of calculations and the beam functionality on installation stage. In the test the steel flanges attached to the beam were bended by loading frames. None of the three tested beams did not reach the ultimate limit state and ductile fracture of the beam could not be confirmed. As a result of the thesis a renewed slim floor beam was created. The capacity diagrams were made to simplify the selection of an appropriate beam section in the early stage of the design. The load tests confirmed that the structural calculations of the beam installation stage include an adequate safety margin.Description
Supervisor
Puttonen, JariThesis advisor
Muroke, OlliKeywords
matalapalkki, liittorakenne, esijännitys, koekuormitus