Vinon raudoituksen huomiointi teräsbetonilaatan taivutusmitoituksessa
Eriksson, Markus (2025)
2025
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025052615878
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025052615878
Tiivistelmä
Siltojen teräsbetonisten kansilaattojen taivutusraudoituksen mitoittaminen on rakennuksissa käytettyihin teräsbetonilaattoihin verrattuna monimutkaisempi tehtävä, koska suurimmat taivutusmomentit esiintyvät harvoin raudoitusten suunnissa. Insinöörin on tärkeä ymmärtää, että jos laatan raudoitus mitoitetaan vain tarkastelemalla raudoitusten suunnissa esiintyviä rasituksia, rakenteen kestävyys ei välttämättä ole riittävä, koska taivutusmurto voi tapahtua missä tahansa suunnassa.
Tämän opinnäytetyön aiheena oli vinon raudoituksen huomioiminen teräsbetonilaatan taivutusmitoituksessa. Työn tavoitteena oli esitellä menetelmiä, joilla voidaan laskea mitoitusvoimasuureet vinolle raudoitukselle sekä tilanteissa, joissa suurimmat taivutusmomentit eivät esiinny raudoitusten suunnissa. Lisäksi tavoitteena oli selvittää, miten poikittaisen raudoituksen suunta vaikuttaa kokonaisraudoitusmääriin vinon sillan kansilaattaa kuvaavassa teräsbetonilaatassa.
Opinnäytetyön teoriaosuudessa perehdyttiin teräsbetonilaatassa esiintyviin voimasuureisiin ja niiden vaikutuksiin teräsbetonilaatassa. Teoriaosuudessa esitettiin raudoituksen mitoitusvoimasuureiden laskentaan Wood-Armer-menetelmä ja Eurokoodin laskentamenetelmät sekä niiden sovellutukset. Teräsbetonilaatan kapasiteetin arviointiin esitettiin Denton-Burgoyne-menetelmä.
Opinnäytetyön laskentaosuudessa tehtiin rakenneanalyysiä yksiaukkoiselle nivelellisesti ja viivamaisesti päistään tuetulle suunnikkaan muotoiselle teräsbetonilaatalle, jossa pidemmät sivut ovat vapaita reunoja. Työssä tutkittiin kolmea eri raudoitusjärjestelmää, joissa erona toisiinsa oli poikittaisen raudoituksen suunta. Esimerkkilaatta mitoitettiin murtorajatilassa taivutukselle raudoitusjärjestelmäkohtaisesti laskettujen mitoitusvoimasuureiden perusteella kullekin tapaukselle. Mitoitetun poikkileikkauksen taivutuskestävyyttä verrattiin laatassa esiintyvään normaalimomenttikenttään Denton-Burgoyne-menetelmällä.
Esimerkkilaatassa vinon raudoituksen käyttämisen havaittiin lisäävän kokonaisraudoitemäärää, kun poikittainen raudoitus oli laatan vinojen sivujen suuntainen. Kokonaisraudoitemäärän havaittiin pienenevän edellä mainittuun tapaukseen nähden, kun käytettiin ortogonaalista raudoitusta. Pienin kokonaisraudoitemäärä saatiin vinolla raudoituksella, jossa poikittainen raudoitus oli vinossa enemmän suurimman päävetojännityksen suuntaan.
Tämän opinnäytetyön aiheena oli vinon raudoituksen huomioiminen teräsbetonilaatan taivutusmitoituksessa. Työn tavoitteena oli esitellä menetelmiä, joilla voidaan laskea mitoitusvoimasuureet vinolle raudoitukselle sekä tilanteissa, joissa suurimmat taivutusmomentit eivät esiinny raudoitusten suunnissa. Lisäksi tavoitteena oli selvittää, miten poikittaisen raudoituksen suunta vaikuttaa kokonaisraudoitusmääriin vinon sillan kansilaattaa kuvaavassa teräsbetonilaatassa.
Opinnäytetyön teoriaosuudessa perehdyttiin teräsbetonilaatassa esiintyviin voimasuureisiin ja niiden vaikutuksiin teräsbetonilaatassa. Teoriaosuudessa esitettiin raudoituksen mitoitusvoimasuureiden laskentaan Wood-Armer-menetelmä ja Eurokoodin laskentamenetelmät sekä niiden sovellutukset. Teräsbetonilaatan kapasiteetin arviointiin esitettiin Denton-Burgoyne-menetelmä.
Opinnäytetyön laskentaosuudessa tehtiin rakenneanalyysiä yksiaukkoiselle nivelellisesti ja viivamaisesti päistään tuetulle suunnikkaan muotoiselle teräsbetonilaatalle, jossa pidemmät sivut ovat vapaita reunoja. Työssä tutkittiin kolmea eri raudoitusjärjestelmää, joissa erona toisiinsa oli poikittaisen raudoituksen suunta. Esimerkkilaatta mitoitettiin murtorajatilassa taivutukselle raudoitusjärjestelmäkohtaisesti laskettujen mitoitusvoimasuureiden perusteella kullekin tapaukselle. Mitoitetun poikkileikkauksen taivutuskestävyyttä verrattiin laatassa esiintyvään normaalimomenttikenttään Denton-Burgoyne-menetelmällä.
Esimerkkilaatassa vinon raudoituksen käyttämisen havaittiin lisäävän kokonaisraudoitemäärää, kun poikittainen raudoitus oli laatan vinojen sivujen suuntainen. Kokonaisraudoitemäärän havaittiin pienenevän edellä mainittuun tapaukseen nähden, kun käytettiin ortogonaalista raudoitusta. Pienin kokonaisraudoitemäärä saatiin vinolla raudoituksella, jossa poikittainen raudoitus oli vinossa enemmän suurimman päävetojännityksen suuntaan.