Asuinkerrostalojen massiivilaattojen haasteellisten kuormitustapausten FEM-laskenta

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Parma Oy:n toimeksiannosta. Työssä tehtiin Parmalle massiivilaattojen mallinnusohje RFEM-ohjelmaan tutkien kahta erilaista haasteellista massiivilaattojen kuormitustapausta. Työssä tutkittiin miten RFEMin antamia rasituksia voitaisiin käyttää massiivilaattojen raudoitussuunnittelussa. Lisäksi työssä suunniteltiin esimerkkitapausten massiivilaattojen raudoitukset.

Ensimmäisestä kuormitustapauksesta haastavan tekee laattaan kahdesta porraselementistä kohdistuvat kuormat ja laattojen välinen leukaliitos. Toisesta kuormitustapauksesta haastavan tekee laatan monimutkainen geometria ja katkeavat tuet sekä porraselementistä tuleva viivakuorma.

Opinnäytetyössä käsitellään elementtimenetelmää, RFEM-ohjelmaa yleisellä tasolla sekä yleisiä massiivilaattaan kohdistuvia rasituksia. Työssä kerrotaan, mitä kaikkea pitää ottaa huomioon massiivilaatan laskentamallia luodessa ja ohjeistetaan, miten esimerkkitapaukset tulisi mallintaa. Ohjeet tehdään siten, että niiden antamat tulokset ovat laskennallisesti varmemmalla puolella.

Opinnäytetyön tuloksena luotiin mallinnusohje massiivilaatoille. Ohjeessa kerrotaan tarkasti, mitä kaikkea pitää ottaa huomioon mallin luomisessa ja miten RFEMin tuloksia tulkitaan. Massiivilaattoihin määriteltiin raudoitukseksi ylä- ja alapintoihin ∅10 mm harjateräsverkot 150 mm jaolla. Leikkaushakoja ei tarvita, koska laatta kestää leikkausrasitukset ilman erillisiä leikkausraudoitteita.

RFEMin antamista tuloksista huomattiin, että ohjelman antamat taivutus- ja leikkausrasitusjakaumat voivat antaa huomattavasti suurempia tuloksia kuin ne todellisuudessa ovat. Tämä johtuu singulariteettipisteongelmasta ja laatan ulkomuodosta. Tämän vuoksi tulospalkin käyttäminen on hyvä ratkaisu, kun halutaan löytää mitoittavat rasitukset. Tulospalkki antaa mitoittavat rasitukset helposti luettavassa muodossa. Opinnäytetyön tuloksista todettiin, että RFEM on tehokas ohjelma laskemaan hankalien kuormitustapausten rasitukset.

The purpose of this thesis was to develop a modelling guide for solid concrete slabs in RFEM-programme and provide instructions on how to utilize the results in reinforcement design. The modelling guide was developed by modelling two different challenging load cases. In the example cases the solid concrete slabs are subjected to loads from staircase units and in the second case the supports of the slab are discontinuous. This thesis was commissioned by Parma Oy.

In this thesis, the instructions for concrete slab models were collected from different studies, the RFEM online manual, and different experts. The theoretical part of the text addresses the basic stresses of solid concrete slab, the prefabricated unit method, and the basics of modelling concrete slabs.

The result of this thesis is a modelling guide for concrete slabs. The guide covers how the model is created, which design parameters are used, how the load cases are created and how to analyse the results. In addition, the main reinforcement of the concrete slab is defined ∅10 steel mesh with a 150 mm spacing.

In general, the stress distributions which RFEM provides are usually higher than they would be in reality. The usual reason for high stresses are the singularity points. Therefore the result beam is the most efficient way to get results. The results from result beam are easily readable and quickly understandable. The study indicates that RFEM is an efficient and reliable program for calculating the stresses for challenging structures.