Betoniteräksen suhteellisen harjapinta-alan vaikutus taivutetun rakenteen halkeamaleveyteen
Kuusela, Antti (2009)
Kuusela, Antti
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2009
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-200906043680
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-200906043680
Tiivistelmä
Tämä insinöörityö tehtiiin Celsa Steel Service Oy:lle. Työn tavoitteena oli tutkia betoniteräksen suhteellisen harjapinta-alan vaikutusta taivutetun teräsbetonirakenteen halkeamaleveyteen.
Tutkimus toteutettiin taivutuskokein, joissa kuormitettiin identtisesti raudoitettuja teräsbetonisia laattasuikaleita. Raudoitteet valmistettiin kahden eri teräsluokan harjateräksistä kahta eri raudoitusastetta käyttäen.
Taivutuskokeissa koekappaleita esikuormitettiin ensin lähelle sallittua taipuma-arvoa, jonka jälkeen kuormitusta toistettiin 300 MPa:n teräsjännitystä vastaavalla voimalla, kunnes taipuma ei enää oleellisesti suurentunut. Tällä tavoin pyrittiin saamaan aikaiseksi koetilanne, joka vastaisi käyttörajatilan olosuhteita ilman pitkäaikaista kuormitusta.
Esikuormituksen jälkeen koekappaleita kuormitettiin vaiheittain kolmella eri voimalla, jotka aiheuttivat 250, 300 ja 350 MPa:n teräsjännityksen. Halkeamaleveydet mitattiin jokaisella kuormitustasolla. Halkeamamittausten ajan voimat pidettiin vakioina. Halkeamamittauksia tehtiin kokeiden aikana n. 2000 kpl yhteensä 12:sta koekappaleesta. Niiden tuloksia verrattiin toisiinsa sekä normeihin RakMk B4 ja EN 1992-1-1.
Tutkimuksen tulokset osoittivat, että betoniteräksen suhteellisella harjapinta-alalla on merkittävä vaikutus taivutettuun teräsbetonirakenteeseen syntyvien halkeamien suuruuteen. Vaikutus oli selkeästi suurempi alhaisemmalla raudoitusasteella, mutta ei kuitenkaan aivan odotetun suuruinen, koska esikuormituksen aikana erityisesti suuremman harjapinta-alan omaavissa teräksissä oli tapahtunut myötäämistä. Korkeammalla raudoitusasteella myötäämistä ei esiintynyt ja suhteellisen harjapinta-alan vaikutus oli odotetun suuruinen.
Tutkimuksen tulokset ja johtopäätökset pyritään esittämään tässä raportissa lyhyesti ja havainnollisesti grafiikkaa ja taulukoita hyödyntäen.
Tutkimuksen perusteella voidaan todeta lisä- ja jatkotutkimuksiin olevan tarvetta.
Tutkimus toteutettiin taivutuskokein, joissa kuormitettiin identtisesti raudoitettuja teräsbetonisia laattasuikaleita. Raudoitteet valmistettiin kahden eri teräsluokan harjateräksistä kahta eri raudoitusastetta käyttäen.
Taivutuskokeissa koekappaleita esikuormitettiin ensin lähelle sallittua taipuma-arvoa, jonka jälkeen kuormitusta toistettiin 300 MPa:n teräsjännitystä vastaavalla voimalla, kunnes taipuma ei enää oleellisesti suurentunut. Tällä tavoin pyrittiin saamaan aikaiseksi koetilanne, joka vastaisi käyttörajatilan olosuhteita ilman pitkäaikaista kuormitusta.
Esikuormituksen jälkeen koekappaleita kuormitettiin vaiheittain kolmella eri voimalla, jotka aiheuttivat 250, 300 ja 350 MPa:n teräsjännityksen. Halkeamaleveydet mitattiin jokaisella kuormitustasolla. Halkeamamittausten ajan voimat pidettiin vakioina. Halkeamamittauksia tehtiin kokeiden aikana n. 2000 kpl yhteensä 12:sta koekappaleesta. Niiden tuloksia verrattiin toisiinsa sekä normeihin RakMk B4 ja EN 1992-1-1.
Tutkimuksen tulokset osoittivat, että betoniteräksen suhteellisella harjapinta-alalla on merkittävä vaikutus taivutettuun teräsbetonirakenteeseen syntyvien halkeamien suuruuteen. Vaikutus oli selkeästi suurempi alhaisemmalla raudoitusasteella, mutta ei kuitenkaan aivan odotetun suuruinen, koska esikuormituksen aikana erityisesti suuremman harjapinta-alan omaavissa teräksissä oli tapahtunut myötäämistä. Korkeammalla raudoitusasteella myötäämistä ei esiintynyt ja suhteellisen harjapinta-alan vaikutus oli odotetun suuruinen.
Tutkimuksen tulokset ja johtopäätökset pyritään esittämään tässä raportissa lyhyesti ja havainnollisesti grafiikkaa ja taulukoita hyödyntäen.
Tutkimuksen perusteella voidaan todeta lisä- ja jatkotutkimuksiin olevan tarvetta.