Työkalu jälkijännitetyn pilarilaatan alustavaan suunnitteluun

Abstract

Insinöörityö tehtiin Ramboll Finland Oy:n toimeksiannosta. Tämä insinöörityö keskittyi suunnittelutyökalun kehittämiseen jälkijännitettyjen pilari- ja palkkilaattojen alustavan suunnittelun tueksi. Kasvava jälkijännitettyjen pilarilaattarakenteiden kysyntä pihakansi- ja pysäköintitasorakenteina toimi kannusteena vanhentuneiden Suomen rakentamismääräyskokoelman pohjalta tehtyjen suunnittelutyökalujen päivittämiseen vastaamaan Eurokoodi 2:n suunnittelunormeja.

Insinöörityön tutkimukseen sisältyi teoriaosuus, FEM-laskentaosuus sekä käsinlaskentaosuus. Tutkimuksen esivaiheissa tutustuttiin jälkijännitettyjen rakenteiden teoriaan sekä niiden mitoitusperiaatteisiin. FEM-laskentaosuus oli tutkimuksen laajin kokonaisuus, josta saatiin suurin osa tutkimuksen tavoitetuloksista. Käsinlaskentaosuus kattoi käytännössä harjateräsmäärien määrittämisen olemassa olevilla laskentapohjilla.

Tutkimuksessa analysoitiin kaikkiaan 18 erilaista rakennemallia ADAPT-Builder-ohjelmistolla. Rakenneanalyysien tavoitteena oli määrittää eritavoin kuormitettujen rakenteiden tarvittavia rakenneosien vahvuuksia sekä jännepunosmääriä, joilla rakenteen voisi toteuttaa todellisessa rakennushankkeessa. Tutkimuksessa tarkasteltiin tasavahvoja pilarilaattoja sekä laattapalkistoja.

Rakenneanalyyseistä sekä laskentapohjien laskelmista saadut materiaalimäärät koottiin materiaalimenekkikäyriin, joista lopulliset tulokset olisivat helposti tarkasteltavissa. Tuloksia verrattiin todellisten hankkeiden materiaalimenekkeihin ja todettiin määrien olevan totuudenmukaisia.

Insinöörityön varsinaiset tavoitteet, alustavan suunnittelun työkalut, ovat analyysien perusteella kootut materiaalimenekkikäyrät. Vaikka rakenteet on analysoitu todellisen tilanteen mukaisesti, ei suunnittelutyökalua tule käyttää kuin alustavan suunnittelun tukena. Varsinainen lopullinen mitoitus on aina tehtävä tapauskohtaisesti.

This study was made in collaboration with Ramboll Finland Oy. The focus of this study was to develop a designing tool for the initial design of post-tensioned flat slabs and beam reinforced slabs. Post-tensioned slabs are in high demand for parking garages and deck structures which spurred the need for a Eurocode 2 based design tool to replace the old building regulations-based tool.

The study consists of a theory part, FEM-calculation part and calculation part. First, the theory and design of post-tensioned structures was studied. The FEM-calculations consists the most substantial part of the study. The calculations included the reinforcement bar quantities and were done with the existing calculation sheets.

In this study, 18 structural models in total were analyzed with ADAPT-Builder software. The purpose for the analysis was to determine the structural component thicknesses and tendon quantities for differently loaded actual structures. This study focuses on flat slabs and beam reinforced flat slabs.

The results of the structural analysis and calculation sheets were compiled in charts, in which the results are easily examined. The resulted material amounts were compared to those of real construction projects and were found to be realistic.

The main outcome of the study the design tools for initial design, are the material quantity charts. Even if the analysis were run imitating real-life situations, this design tool should only be used for initial design. Proper design should always be done case-specifically.