Betonin ja rakenneteräksen yhteistoimintaan perustuvat välipohjakannattimet ja niiden vertailu

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis

Authors

Date

2017-12-11

Department

Major/Subject

Rakennetekniikan pääaine

Mcode

R3001

Degree programme

Rakenne- ja rakennustuotantotekniikan koulutusohjelma

Language

fi

Pages

72 + 40

Series

Abstract

Tässä diplomityössä tutkittiin betonin ja teräksen muodostamien liittorakenteisten kannattimien valintaa pitkillä jännevälillä ja suurilla kuormilla sekä kulloinkin vallitsevilla talotekniikan reunaehdoilla. Kirjallisuuden perusteella selvitettiin erilaiset laajasti käytössä olevat liittorakenteiset kannattimet ja niiden edut sekä huonot puolet. Lisäksi selvitettiin suunnitteluohjeiden ja -oppaiden avulla, miten suunnitellaan ja mitoitetaan optimaalisia liittorakenteisia kannattimia. Diplomityössä selvitettiin myös liittorakenteisen kannattimen valmistuskustannusten muodostuminen. Tutkimuksen tavoitteena oli esittää, mikä liittorakenteinen kannatintyyppi on järkevin kulloinkin vallitsevalla kuormituksilla ja jännevälin pituudella sekä talotekniikan tilanvaatimuksella. Liittorakenteita käyttämällä hyödynnetään usean materiaalin yhteistoiminnasta saavutettavia etuja. Betonin etuja ovat hyvä puristuskestävyys, jäykkyys ja edulliset materiaalikustannukset. Kuitenkin betoni on haurasta eikä juurikaan kestä vetoa. Lisäksi betonirakentaminen on muotti- ja raudoitustöineen paljon työvoimaa vaativaa, ja näin ollen hidasta. Teräksen etuja puolestaan ovat korkea veto- ja puristuslujuus, keveys ja nopea rakennettavuus, mutta teräs on materiaalina kallista. Liittokannattimissa betonilaatta kytketään leikkausliittimin yhteen teräsosan kanssa, jolloin kaikki tai pääosa puristusvoimista tulee betonin kannettavaksi ja teräsosa on kokonaan tai lähes täysin vedetty. Liittovaikutus parantaa erityisesti taivutuskapasiteettia ja jäykkyyttä verrattuna rakenneosien toimintaan itsenäisinä osina. Diplomityössä havaittiin, että WQ-matalapalkki on palkin ja välipohjan sisäkkäisyyden vuoksi järkevin kan- natinvalinta, jos rakennekorkeus halutaan minimoida. Lisäksi WQ-palkit ovat järkevä vaihtoehto paksuilla pihakansivaluilla ja korkeissa paloluokissa sekä teräshinnan ollessa alhainen. Jos rakennekorkeutta on käy- tettävissä paljon, järkevin kannatinvalinta on hitsattu liittopalkki. Aukotettu hitsattu liittopalkki on järkevä valinta, jos talotekniikan kanavan halkaisija on pieni tai keskikoinen. Suurilla kuormilla hitsatun liittopalkin rei’ittäminen tiheästi ei ole järkevää. Warren-liittoristikko on järkevä valinta korkeilla rakennekorkeuksilla ja talotekniikan kanavien halkaisijoiden ollessa suuria. Warren-liittoristikko kannattaa lähes aina toteuttaa ontoilla suorakaideprofiileilla.

This Master’s thesis examined horizontal diaphragms based on composite steel and concrete members with long spans, large loading and with different types of building services channel boundary conditions. Viable steel-concrete composite horizontal diaphragms and their advantages and disadvantages were determined based on a literature survey. In addition, how to design optimal steel-concrete composite horizontal dia- phragms, was studied with Eurocodes and design manuals. This Master’s thesis also examined how the manufacturing cost should be calculated. The objective of the Master’s thesis was to examine which hori- zontal diaphragm type is the most competitive for different types of building services channel boundary conditions in large loads and long spans situations. Composite construction exploits the favorable properties of both concrete and steel. Concrete has good com- pressive strength, stiffness and low material cost. However, concrete is brittle and it has low tension capacity and in comparison, to steel construction, concrete construction is slow because of its labor-intensive construction stage. Steel, on the contrary, is expensive but lightweight and possesses both high tension and compression strength. In a composite girder concrete and steel section are connected with shear studs, in which case the compression force affects entirely or mostly only the concrete floor and the tension force the steel section entirely or mostly. In addition, the concrete section provides fire protection for the upper part of the steel section. In this Master’s thesis, a WQ-beam was discovered to the best solution, if the floor height was desired to be minimized. Furthermore, the WQ-beam is a competitive girder option in thick concrete yard deck floors. If the floor height is not limited, the most economical is welded composite beam. If the building services channel s are small or midsize, it is economical to perforate the welded composite beam. Warren truss is an economical choice in high floor heights and if the diameters of the building services channels are large. The most economical profiles for the Warren composite trusses are almost always with rectangular hollow sections.

Description

Supervisor

Puttonen, Jari

Thesis advisor

Nurminen, Risto

Keywords

liittopalkki, liittoristikko, välipohjakannatin, WQ-palkki

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201712188148

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG