Betonirakenteen vahvistuksen rajapinnan toiminta ja mitoitusmenetelmät

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2023-10-09
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Building Technology (CIV)
Language
fi
Pages
62
Series
Abstract
Tässä diplomityössä käsitellään betonirakenteen vahvistuksen rajapinnan toimintaa ja mitoitusta. Kirjallisuuskatsauksena tutkittiin rajapinnan teoreettista toimintaa, ja selvitettiin miten leikkausvoimat siirtyvät rajapinnan yli. Kirjallisuuskatsauksessa selvisi, että leikkausvoimat siirtyvät kolmen voimansiirtomekanismin yhteisvaikutuksesta. Voimansiirtomekanismit ovat: koheesio, joka koostuu adheesiosta ja mekaanisesta lukittumisesta, kitka, sekä vaarnavaikutus. Vahvistusten rajapintoja mitoitetaan Suomessa nykyisin pääasiassa neljällä eri mitoitusmenetelmällä. Mitoitusmenetelmät ovat: Eurokoodin mukainen menetelmä, vaarnatappimenetelmä, TR066:den mukainen menetelmä ja Hiltin menetelmä. Kukin näistä ottaa hieman eri tavalla leikkausvoiman siirtomekanismit huomioon, ja siksi ne tuottavat hieman erilaisia tuloksia rajapinnan leikkauskestävyydelle. Esimerkkilaskelmilla tutkittiin, minkälaisia leikkauskestävyyksiä mitoitusmenetelmät tuottavat, kun 250 mm paksua laattaa vahvistetaan 150 mm paksulla betonikerroksella. Lisäksi tutkittiin, missä roolissa voimansiirtomekanismit ovat kussakin mitoitusmenetelmässä. Laskelmien tulos oli, että vaikka voimansiirtomekanismien suhteelliset osuudet vaihtelivat rajusti menetelmien välillä, ne tuottivat silti samansuuntaisia tuloksia rajapinnan leikkauskestävyydelle. Loppupäätelmä oli, että mikäli vahvistuksen rajapinnassa käytetään ETA-hyväksyttyä vaarnaa, kuten HUS4-H betoniruuviankkuria, on TR066:den mukainen menetelmä paras. Mikäli rajapinnassa käytetään harjateräksiä, Hiltin menetelmä on sopivin. Mainitut menetelmät kuitenkin ovat työläitä ja siksi vaativat laskentaohjelmiston käyttöä. Eurokoodin menetelmä ja vaarnatappimenetelmä ovat yksinkertaisuutensa vuoksi helposti sovellettavia myös käsinlaskennassa

In this thesis the interface between an old concrete structure and a strengthening layer and its design were investigated. A literature review was conducted on the theoretical workings of the interface which concluded that shear stress is transferred by cohesion which consists of adhesion and mechanical interlock, shear friction, and dowel action. Interfaces of concrete strengthening’s are nowadays designed in Finland with four methods: Eurocode method, dowel method, TR066 method and Hilti method. Each of these methods considers the effects of shear transfer mechanisms differently, and therefore produce slightly different results for the interface shear resistance. Calculations were conducted to investigate, what kind of shear strengths each of the methods produced when a 250 mm thick concrete slab was strengthened with a 150 mm concrete layer. Furthermore, the proportional effects of shear transfer mechanisms were investigated for each of the design methods. Calculations concluded, that even though the relative proportions of shear transfer mechanisms varied greatly between the methods, the results for the interface shear strength were similar. The final conclusion was, that if ETA-verified dowels, such as HUS4-H concrete screw anchors are used in the interface, TR066 is the best method. If rebars are used, then the Hilti method is the most suitable. Both methods are however quite complicated and require the use of computer software. Eurocode method and dowel method are much more simple and therefore more suitable for hand calculation.
Description
Supervisor
Niiranen, Jarkko
Thesis advisor
Hietala, Jari
Keywords
betoni, vahvistaminen, rajapinta, koheesio, kitka, vaarnavaikutus
Other note
Citation