BM-matalapalkin piilokonsoliliitos : Lujuuslaskenta ja koesuunnittelu

Abstract

Opinnäytetyössä tarkasteltiin uudentyyppistä elementtiliitosta, jossa matalapalkki tukeutuu pilarikonsolin varaan lovipääliitoksella. Työn toimeksiantajana oli liitoksen suunnitellut Insinööritoimisto SRT Oy, ja työn tilaajana Betonimestarit Oy. Tavoitteena oli laskea liitoksen murtokuormituskestävyys mahdollisimman tarkasti ja suunnitella liitoksen koestamiseksi tarvittava koejärjestely sekä koekappaleet. Lisäksi tarkoituksena oli suorittaa murtokuormituskokeet sekä analysoida niiden tulokset.

Liitoksen kuormituskestävyys laskettiin vertailun vuoksi sekä vanhan B4 betoninormin mukaan Runko-BES mukaisella tarkastelulla, että käyttämällä eurokoodimitoituksen mukaista ristikkomallitarkastelua. Ristikkomallitarkastelussa käytettiin apuna CAST (Computer Aided Strut- and-Tie)-ohjelmistoa. Savonia-ammattikorkeakoulun betonilaboratoriossa tapahtuvaa kuormituskoetta varten suunniteltiin tarvittavat koekappaleet, kokeen aikana tehtävät mittaukset ja itse kuormituskokeen läpivienti. Koekappaleet mitoitettiin kestämään kokeessa niihin aiheutuvat rasitukset, ja koekappaleiden suunnitelmat piirrettiin AutoCAD LT-ohjelmistolla. Joitain muutoksia alkuperäisiin piirustuksiin jouduttiin tekemään vielä koekappaleiden valmistuksen aikana.

Elementtitehtaan työtilanteen vuoksi koekappaleita ei ehditty valaa aikataulun mukaisesti, joten murtokuormituskokeiden suorittaminen ja tulosten analysointi rajautui pois tämän opinnäytetyön aihepiiristä. Liitoksen kestävyyden todettiin sekä vanhan betoninormin että eurokoodin mukaan laskettuna olevan noin 400 kN. Koska liitos on huomattavasti erilainen kuin aiemmin käytetyt, tulee käytetyistä tarkasteluista saatuihin tuloksiin suhtautua varauksin. Rakenteen lopullinen toiminta, murtokestävyys sekä käyttökelpoisuus selviävät vasta lopullisissa kuormituskokeissa.

This final project assessed the usability of a hidden concrete corbel joint between pre-stressed concrete low-beam and concrete column. The joint was designed by Insinööritoimisto SRT Oy to be used by Betonimestarit Oy in manufacturing of their BM-palkki series low-beam. The aim of this final project was to calculate the ULS load capacity of the joint, to engineer a feasible test arrangement for the load capacity testing and to design the bodies to be used in the test.

The ultimate limit state capacity of the hidden corbel joint was calculated using Eurocode strut-and-tie model approach as well as the old national B4 concrete design code used in Finland before implementing the use of Eurocodes. The calculations of the strut-and-tie approach were completed with the help of CAST (Computer Aided Strut-and-Tie)-software. The ULS load testing was designed to be conducted in the material laboratory of Savonia University of Applied Sciences. Suitable beam and column test bodies were engineered, as well as the actual execution plan for completing the tests. Test bodies were designed to withhold the stresses caused by the tests, and their drawings were created using AutoCAD LT-software. Further refinements had to be made to the drawings during manufacturing of the bodies.

Since the winter was very hectic for the precast concrete manufacturing plant, not all of the test bodies were finished on schedule. Therefore the actual ULS load capacity testing and analyses of the results were excluded from the scope of this project. According to both Eurocode and national code B4 calculations the ULS load capacity of the joint lies somewhere around 400 kN. Since the shape of the corbel joint differs greatly from anything used in the past, the capacity derived from these calculations should be treated with reserve. The actual behavior of the joint, as well as its load capacity and feasibility will only become clear after the actual testing has been done.