Betonilaatan pakkovoimista aiheutuvan halkeilun hallinta

Abstract

Opinnäytetyössä tarkasteltiin maanvaraisen betonilaatan pakkovoimista aiheutuvaa halkeilua ja sen hallintaa. Kutistuman tai lämpöliikkeiden aiheuttamat liikkeet laatassa aiheuttavat laattaan pakkovoimia, kun liike on jostakin syystä kokonaan tai osittain estetty. Maanvaraisissa laatoissa laatan ja alustan välinen kitka on tyypillinen esimerkki osittain estetystä liikkeestä.

Opinnäytetyön tavoitteena oli tehdä laskentapohja, jolla voidaan laskea pakkovoimista aiheutuvat rasitukset ja niistä aiheutuva halkeamaleveys laatassa. Lisäksi opinnäytetyössä perehdyttiin betoniin syntyvien pakkovoimien ja kutistuman syntyyn sekä selvittää, miten niitä voidaan huomioida suunnittelun näkökulmasta.

Työssä perehdyttiin betonirakenteiden mitoitusta käsitteleviin standardeihin, määräyksiin ja saatavilla olevaan kirjallisuuteen. Työ toteutettiin suurimmalta osin Suomen betoniyhdistyksen julkaisemiin teoksiin ja eurokoodiin perustuen. Työssä tehty laskentapohja toteutettiin Mathcad 15 –ohjelmalla. Opinnäytetyön raporttiosuudessa käytiin läpi betonin yleisimmät kutistumalajit, halkeilutyypit ja teräsbetonirakenteen halkeilumekanismi. Raportissa esiteltiin myös kutistuman laskentaperusteet eurokoodin mukaan. Lopuksi käsiteltiin betonilaattaan syntyvien pakkovoimien ja halkeamaleveyden laskentaa betoniraketeissa.

Työssä saatiin tuotettua selkeä laskentapohja, jolla voidaan mitoittaa monipuolisesti erilaisten maanvaraisien betonilaattojen kutistumaraudoitus. Laskentapohja tulee työn tilaajan Pöyry Finland Oy:n yrityksen rakennesuunnittelijoiden käyttöön.

The thesis investigates cracking of the ground-bearing concrete slab caused by the frictional forces and the controlling of the cracking. The movements caused by shrinkages or thermal motion produce frictional forces into the slab, when the movements have been partially or completely blocked. When considering ground-bearing slabs, the friction between the slab and the ground is a typical example of a partially blocked motion

The goal of the thesis was to create a sheet for calculating the stresses caused by the frictional forces and the resulting crack width in the slab. In addition, the thesis focused on the emergence of frictional forces and shrinkage in concrete, as well as how to consider them in design.

The thesis focused on standards, regulations and available material on the design of concrete structures. The thesis was mostly based on the publications of the Finnish concrete association and on the Eurocode. The calculation sheet was made with Mathcad 15 –program. The report section of the thesis examines the most common types of shrinkages and cracks and the cracking mechanism of the steel bar reinforced concrete structure. The basis for the calculation of the shrinkage according to the Eurocode is presented in the report as well. Finally, the calculation of the frictional forces and the widths of cracks in concrete structures is discussed.

The outcome of the thesis was a distinct calculation sheet to help in the calculation and design of the shrinkage rebar of the concrete slab. The calculation sheet will be used by the civil engineers of Pöyry Finland Oy, the customer of the thesis work.