Eurokoodien vaikutukset teräsbetonisillan kansirakenteen mitoitukseen

Abstract

Opinnäytetyössä tutkittiin eurooppalaisten suunnittelustandardien, eli eurokoodien voimaantulon vaikutuksia betonisiltojen mitoituksessa. Kohteessa mitoitettiin betonisillan rakenteet eurokoodin sekä Suomen rakennusmääräyskokoelman mukaisten mitoitusperusteiden mukaan tavoitteena kehittää kansallisia sovellusohjeita ja tuottaa tietoa uusista normeista. Vertailulaskelmiin pohjautuvassa työssä keskitytään ohjemuutoksen tuomiin keskeisiin muutoksiin sillan pääkannakkeessa kuormitusten, suunnittelumenetelmien ja lopullisten teräsmäärien suhteen. Tutkimuksen vertailut ovat osa Liikenneviraston hallinnoimaa hanketta, jonka tuloksena julkaistaan eurokoodien sovellusohje sillansuunnittelussa. Esimerkkikohde on valtatie 4:lle vuonna 2010 valmistuva 80 metriä pitkä neliaukkoinen jatkuva betonipalkkisilta. Tutkimuksessa keskityttiin sillan pääkannakkeen mitoitukseen, jossa muodostettiin eurokoodin mukaan vaadittavat kuormaryhmät sekä laskettiin niiden aiheuttamat rasitukset, joita verrattiin vanhojen ohjeiden mukaisiin tuloksiin. Tulokset kertovat mitoitusmenetelmien keskeisistä muutoksista, niiden vaikutuksista suunnitteluun ja rakenteen lopullisista teräsmääristä. Merkittävimmät eroavaisuudet eurokoodilla ovat kuormien yhdistely ryhmittäin ja ristikkoanalogian käyttäminen leikkausmitoituksessa, jolloin betonin leikkauslujuus jätetään huomioimatta ja kaikki voimat otetaan vastaan teräksillä. Halkeamaleveyden laskenta on myös kokenut muutoksia, jolloin käyttörajatilan mitoittavuus saattaa joissakin tapauksissa laskea. Tarkastelut toivat molemmilla normeille hyvin samansuuruisia tuloksia eurokoodin vaatiessa hieman kevyempää raudoitusta kuin edeltäjänsä betoninormi. Uudistuneet suunnitteluperusteet antavat paljon mahdollisuuksia, mutta tuovat myös mukanaan haasteita. Menetelmiä tutkimalla ja ohjeita kehittämällä saadaan aikaan toimivat työkalut sillansuunnitteluun myös eurokoodien aikakaudella.

This thesis researched how the enactment of European standards will effect on bridge engineering. As an example, a reinforced concrete bridge was designed in accordance with eurocode and Finnish national standards in order to develop engineering instructions and to gain knowledge about these new provisions. The study focused on the focal changes of loads, structural guidelines and the amounts of reinforcing used on the main beam of the bridge. The comparison was a part of Finnish traffic bureau's project developing a national bridge engineering guide. The example bridge is 80 meters long, four span concrete beam bridge, which is built to one of Finland's most vital highways in the beginning of year 2010. The main beam was divided into several points for the analysis. The thesis focused on how the material properties and engineering instructions will effect on the structure and what are the main changes compared to the previous regulations. Results of this study will give a general view of new regulations and their impact on the structure and the amounts of concrete reinforcing. The most remarkable changes are in shear force and crack analysis, which was also an essential part of the research. On the main beam, both of the regulations came out with very alike outcome, although eurocode required slightly less concrete reinforcing than Finnish national standards. New guidelines in bridge engineering come with challenges, but it also makes it possible to create structures that are technically more developed. By researching and improving these regulations the tools for bridge engineering can be developed for the eurocode era.