Teräsbetonipalkkien taivutusvahvistaminen hiilikuitutangoilla
Hyttinen, Toni; Heiskanen, Atte (2013)
Hyttinen, Toni
Heiskanen, Atte
Savonia-ammattikorkeakoulu
2013
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201304043994
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201304043994
Tiivistelmä
Insinöörityön aiheena oli tutkia teräsbetonipalkkien taivutusvahvistamista hiilikuitutangoilla. Työn tavoitteena oli saada aiheesta Suomessa tehtyjen kokeiden tutkimustuloksia sekä suomenkielistä oppimateriaalia. Työssä keskityttiin erityisesti liimattavilla hiilikuitutangoilla tehtävään vahvistamiseen ja tutkittiin myös miten vahvistamismenetelmä soveltuu esim. korjauskohteisiin. Palkkien suunnittelu ja valmistus tehtiin osana tätä opinnäytetyötä syksyn 2011 sekä kevään 2012 aikana Savonia-ammattikorkeakoulun laboratoriotiloissa. Kokeiden tuloksia raportoitiin ja analysoitiin kevään 2013 aikana.
Työssä valmistettiin kaksi samalla tavalla raudoitettua palkkia, jotka kuormitettiin murtoon saakka. Yksi palkeista oli vahvistamaton ja toinen palkki oli taivutusvahvistettu yhdellä hiilikuitutangolla palkin vetopuolelta. Vahvistamaton palkki korjattiin sekä vahvistettiin kuormituskokeessa aikaansaadun murtumisen jälkeen kahdella hiilikuitutangolla palkin vetopuolelta, jotta voitaisiin tutkia hiilikuitutangon soveltuvuutta korjausrakentamisessa. Vahvistetun palkin tapauksessa tutkittiin pelkästään kapasiteetin lisäystä suhteessa vahvistamattomaan palkkiin. Palkkien kestävyyksiä laskettiin myös käsin Euronormi 2:n mukaan. Palkit mallinnettiin ja laskettiin lisäksi tietokoneavusteisesti MCFT (Modified Compression Field Theory) -menetelmään perustuvalla Response 2000 –ohjelmalla sekä epälineaariseen FEM -laskentaan perustuvalla Abaqus -ohjelmalla. Kokeiden, käsin tehtyjen laskujen ja tietokoneohjelmien tuloksia vertailtiin keskenään.
Tuloksina saatiin, että palkin vahvistaminen yhdellä hiilikuitutangolla lisää taivutuskapasiteettia tässä tapauksessa kaksinkertaisesti sekä pienentää taipumaa noin puoleen. Teoria, joka pohjautuu Luulajan teknillisessä yliopistossa tehtyihin tutkimuksiin, vastasi koetulosten ja laskelmien välillä noin 10 %:n tarkkuudella. Lisäksi todettiin, että itse vahvistamistyö ei ole kovin vaikea toteuttaa ja se voidaan tehdä kohtuullisilla resursseilla.
Työssä valmistettiin kaksi samalla tavalla raudoitettua palkkia, jotka kuormitettiin murtoon saakka. Yksi palkeista oli vahvistamaton ja toinen palkki oli taivutusvahvistettu yhdellä hiilikuitutangolla palkin vetopuolelta. Vahvistamaton palkki korjattiin sekä vahvistettiin kuormituskokeessa aikaansaadun murtumisen jälkeen kahdella hiilikuitutangolla palkin vetopuolelta, jotta voitaisiin tutkia hiilikuitutangon soveltuvuutta korjausrakentamisessa. Vahvistetun palkin tapauksessa tutkittiin pelkästään kapasiteetin lisäystä suhteessa vahvistamattomaan palkkiin. Palkkien kestävyyksiä laskettiin myös käsin Euronormi 2:n mukaan. Palkit mallinnettiin ja laskettiin lisäksi tietokoneavusteisesti MCFT (Modified Compression Field Theory) -menetelmään perustuvalla Response 2000 –ohjelmalla sekä epälineaariseen FEM -laskentaan perustuvalla Abaqus -ohjelmalla. Kokeiden, käsin tehtyjen laskujen ja tietokoneohjelmien tuloksia vertailtiin keskenään.
Tuloksina saatiin, että palkin vahvistaminen yhdellä hiilikuitutangolla lisää taivutuskapasiteettia tässä tapauksessa kaksinkertaisesti sekä pienentää taipumaa noin puoleen. Teoria, joka pohjautuu Luulajan teknillisessä yliopistossa tehtyihin tutkimuksiin, vastasi koetulosten ja laskelmien välillä noin 10 %:n tarkkuudella. Lisäksi todettiin, että itse vahvistamistyö ei ole kovin vaikea toteuttaa ja se voidaan tehdä kohtuullisilla resursseilla.