Esijännitetyn betonipilarin käyttömahdollisuudet

Abstract

Esijännitettyjen betonipilareiden käytöstä ja käyttömahdollisuuksista on sekä Suomessa että kansainvälisesti vielä vähän tutkimustietoa ja niiden käyttö on yhä harvinaista. Tämän tutkielman tutkimuskysymyksenä oli esijännitettyjen betonipilareiden käyttömahdollisuudet ja käyttökohteet. Opinnäytetyö toteutettiin yhteistyössä Sweco Finland Oy:n kanssa.

Tutkimuksen aineisto muodostuu tutkimuskirjallisuudesta, laskentamenetelmistä sekä haastatteluista, joita toteutettiin yhteensä neljä kappaletta. Yhteensä haastatteluissa kuultiin kuutta henkilöä. Tutkimusmenetelmänä käytettiin aineistolähtöistä sisällönanalyysiä.

Tulokset osoittavat, että esijännitettyjen betonipilareiden käyttö on Suomessa yhä hyvin harvinaista, pääasiassa kansallisten suunnittelumääräysten ja ohjeiden puutteen vuoksi. Lisäksi jännepilareiden käytön rajoitteena on niiden huono soveltuvuus monimutkaisempiin pilarirakenteisiin. Esijännitys toimii erinomaisesti yksinkertaisissa pilareissa, jossa on vain vähän konsoleita tai ulokkeita.

Käytännön toteutuksessa esijännitetyissä betonipilareissa on kuitenkin havaittu olevan potentiaalia parempaan pilarin kapasiteettiin verrattuna perinteisiin teräsbetonipilareihin. Suurin syy esijännitettyjen betonipilareiden käyttöön on tällä hetkellä sen valmistuksen nopeus ja siten kustannustehokkuus. Esijännittämisellä voidaan myös vaikuttaa positiivisesti pilarin kestävyyteen, vähentäen halkeilua ja sen myötä lisäten jäykkyyttä poikkileikkauksessa. Esijännitys vaikuttaa lisäksi positiivisesti betonipilarin kuljetuksen ja noston aikaiseen kestävyyteen.

Tutkielman perusteella esijännitetyt betonipilarit soveltuvat hyvin hallirakennuksiin, joissa pilarit ovat korkeita ja yksinkertaisia. Esijännitettyjä betonipilareita onkin tähän mennessä hyödynnetty Suomessa korkeisiin ja avariin teollisuuskäytössä oleviin hallirakennuksiin. Työ lisäsi tietoa pilarin esijännittämisen hyödyistä rajoitteista ja käyttömahdollisuuksista.

There is still relatively little research data on the use and potential applications of prestressed concrete columns both in Finland and internationally, and their use remains rare. The study question of this engineering thesis was the potential applications and use cases of prestressed concrete columns. The thesis was carried out in collaboration with Sweco Finland Oy.

The data for the thesis consists of research literature, calculation methods, and four interviews with six individuals in total. The study method was data-driven content analysis.

The results indicate that the use of prestressed concrete columns is still very rare in Finland, mainly due to the lack of national design regulations and guidelines. In addition, the limitation of using prestressed columns is their poor suitability for more complex column structures. Prestressing works excellently in simple columns with few corbels or projections.

In practical implementation, however, prestressed concrete columns have been found to have the potential for higher column capacity compared to traditional reinforced concrete columns. The main reason for the current use of prestressed concrete columns is the speed of their manufacturing and thus cost-effectiveness. Prestressing can also positively affect the durability of the column, reducing cracking and thereby increasing stiffness in the cross-section. In addition, prestressing has a positive effect on the durability of the concrete column during transportation and lifting.

Based on the thesis, prestressed concrete columns are well suited for hall buildings where the columns are tall and simple. Prestressed concrete columns have so far been used in Finland for high and spacious industrial hall buildings. The study increased the knowledge for structural designers about the benefits, limitations, and potential applications of prestressing concrete columns.