Finnish structural engineering standards for aerated concrete walls and the effect of their differences on design

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorFromholz, Terho
dc.contributor.authorKananen, Aki
dc.contributor.departmentRakennustekniikan laitosfi
dc.contributor.schoolInsinööritieteiden korkeakoulufi
dc.contributor.schoolSchool of Engineeringen
dc.contributor.supervisorPuttonen, Jari
dc.date.accessioned2020-12-28T10:23:31Z
dc.date.available2020-12-28T10:23:31Z
dc.date.issued2012
dc.description.abstractThe adoption of Eurocodes is changing structural engineering in Finland. The Eurocodes, consisting of 10 main codes and national appendices, standardize the design of load bearing structures and the design practices inside the EU. The focus of this research is on differences in the design of aerated concrete walls based on Eurocode 6 and Part B5 of National Building Code of Finland. The two standards are compared to each other using illustrative calculations of wall loads. The results show that the slenderness ratio plays a key role in the design of masonry walls mainly subjected to vertical loading. For walls with a low slenderness ratio, Eurocode 6 provides a higher design value for the vertical resistance than B5, whereas lower values are obtained with a high slenderness ratio. However, B5 provides a design value for vertical resistance that is more sensitive to an increase in the eccentricity of the vertical load. In practice, the slenderness ratio of autoclaved aerated concrete walls is typically so small that the vertical resistance becomes higher with Eurocode 6. The design principles of masonry walls mainly subjected to lateral load are similar in both Eurocode 6 and B5. However, significant differences in the design values of resistance may exist, as the characteristic flexural strength of walls is determined differently in the two standards. This can lead to discrepancies between the standards, for instance, in the moment of resistance of masonry walls with full mortar joints. Eurocode 6 based design typically gives higher characteristic flexural strength, also resulting in a higher lateral resistance. Moreover, the moment of resistance calculated for shell bedded masonry wall varies between the two standards, due to the different methods used to determine the section modulus. Shear resistance may be a limiting factor for shear walls made of aerated concrete. Based on the calculations from both standards with several levels of load, increasing the normal stress, the stress perpendicular to the shear plane, increases the shear resistance somewhat more in the case of B5. Nevertheless, in practice, design based on Eurocode 6 provides a higher shear resistance with low levels of vertical stress. On the other hand, with high levels of vertical stress, higher shear resistances are reached by applying B5.en
dc.description.abstractEurokoodien käyttöönotto muuttaa rakennesuunnittelua Suomessa. Eurokoodi on kantavien rakenteiden suunnittelua ohjaava standardi, jolla pyritään yhdenmukaistamaan mitoituskäytäntöä Euroopan Unionin alueella. Eurokoodi koostuu kymmenestä pääosasta ja kansallisista liitteistä. Tutkimuksessa selvitetään, miten Eurokoodi 6:n mukainen kevytbetoniharkkoseinien mitoitus eroaa Suomen rakentamismääräyskokoelman osan B5 mitoituksesta. Standardeja verrataan toisiinsa erilaisissa seinän kuormitustapauksissa esimerkkilaskelmia apuna käyttäen. Tarkastelun perusteella pääasiassa pystykuormitettujen seinien mitoituksessa seinän hoikkuudella on ratkaiseva merkitys. Pienillä seinän hoikkuuksilla Eurokoodi 6:lla saadaan suurempia pystykuorman mitoituskestävyyksiä kuin B5:lla. Suurilla seinän hoikkuuksilla tilanne on painvastainen. Lisäksi voidaan huomata, että pystykuorman epäkeskisyyden kasvattaminen pienentää B5:n mitoituskestävyyttä suhteessa enemmän. Käytännön tilanteissa kevytbetoniseinien hoikkuus on tavallisesti niin pieni, että Eurokoodi 6:lla saadaan suurempi pystykuormakapasiteetti. Pääasiassa vaakakuormitettujen seinien mitoitusperiaatteet eivät eroa standardeissa paljon toisistaan. Mitoituskestävyyksiin voi kuitenkin tulla joissakin tapauksissa suuriakin eroja, koska ominaistaivutusvetolujuudet määritetään B5:ssä ja Eurokoodi 6:ssa eri tavoilla. Täysleveällä laastisaumalla muurattujen seinien taivutuskestävyyksien erot standardien välillä aiheutuvat pelkästään ominaistaivutusvetolujuuksien eroista. Eurokoodi 6:n mitoituksessa käytetyt ominaistaivutusvetolujuudet ovat tavallisesti suurempia, joten myös vaakakuormakestävyys on parempi. Rakosaumamuuratuissa seinissä eroja standardeilla laskettuihin taivutuskestävyyksiin tulee myös taivutusvastuksien määrityseroista. Rakennuksia jäykistävissä kevytbetoniharkkoseinissä voi tulla vastaan seinän leikkauskestävyys. Standardeilla laskettuja leikkauskestävyyksiä erilaisissa kuormitustapauksissa vertaamalla huomataan, että leikkautumistasoa vastaan kohtisuoran normaalijännityksen lisääminen kasvattaa B5:n leikkauskestävyyttä enemmän. Käytännössä pienillä pystyjännityksillä Eurokoodi 6:lla mitoitettaessa seinälle saadaan suurempi leikkauskestävyys kuin B5:lla. Suurilla pystyjännityksillä puolestaan B5 antaa seinälle paremman leikkauskestävyyden.fi
dc.format.extent92 + [6]
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/100207
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-2020122859038
dc.language.isofien
dc.programme.majorTalonrakennustekniikkafi
dc.programme.mcodeRak-43fi
dc.rights.accesslevelclosedAccess
dc.subject.keywordaerated concreteen
dc.subject.keywordkevytbetonifi
dc.subject.keywordSiporexen
dc.subject.keywordSiporexfi
dc.subject.keywordmasonry wallen
dc.subject.keywordharkkoseinäfi
dc.subject.keyworddesignen
dc.subject.keywordmitoitusfi
dc.subject.keywordEurocode 6en
dc.subject.keywordEurokoodi 6fi
dc.titleFinnish structural engineering standards for aerated concrete walls and the effect of their differences on designen
dc.titleKevytbetoniharkkoseinien suomalaiset suunnittelunormit ja niiden erojen vaikutus mitoitukseenfi
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotPro gradu -tutkielmafi
dc.type.publicationmasterThesis
local.aalto.digiauthask
local.aalto.digifolderAalto_01111
local.aalto.idinssi45243
local.aalto.openaccessno
Files