Teräsbetonirakenteiden halkeamaleveyden mitoitus

Abstract

Opinnäytetyön toimeksiantajana toimi Sweco Rakennetekniikka Oy.

Halkeilu on betonirakenteille ominaista ja sen rajoittamisesta huolehditaan hyvällä suunnittelulla ja työmaatoimilla. Halkeamien ehkäisyn laiminlyönti voi johtaa vakaviin säilyvyysongelmiin tai jopa rakenteiden kantokyvyn heikkenemiseen. Opinnäytetyön tavoitteena oli luoda selkeä kuvaus teräsbetonirakenteiden halkeilumekanismista ja esittää halkeiluun vaikuttavat tekijät sekä tuoda esille syitä halkeilun rajoittamiselle.

Työssä tutustuttiin halkeamien rakenteelliseen merkitykseen. Halkeilu johtaa taivutusjäykkyyden alenemiseen ja taivutusmomenttien uudelleen jakautumiseen staattisesti määräämättömissä rakenteissa, mitä voidaan tutkia harvoin tavanomaisissa suunnittelutehtävissä käytettävällä epälineaarisella rakenneanalyysillä. Suurin osa rakenteista mitoitetaankin lineaarisen teorian mukaisille voimasuureille. Työssä käsiteltiin myös pakkovoimien merkitystä halkeamien muodostumiseen.

Suomessa siirryttiin kokonaan käyttämään eurokoodia kantavien rakenteiden suunnittelussa syksyllä 2014, minkä myötä myös halkeamatarkasteluihin tuli muutoksia. Työssä verrattiin eurokoodin ja rakentamismääräyskokoelman mukaisia laskentateorioita ja raja-arvoja halkeamille. Vertailujen tueksi laskettiin molempien suunnittelustandardien mukaisia halkeamaleveyden arvoja.

Eurokoodin ja rakentamismääräyskokoelman halkeamaleveyksien laskentamallien huomattiin perustuvan samaan teoriaan. Laskelmien perusteella todettiin eurokoodin antavan kapeampia halkeamaleveyksiä verrattaessa rakentamismääräyskokoelmaan.

The thesis was commissioned by Sweco Rakennetekniikka Oy.

Cracking is typical for reinforced concrete structures and it is important to minimize it by appropriate precautions in design and construction practices. Neglecting the prevention of cracking can cause significant loss of service life and structural stability. The aim of the thesis was to create a description of cracking phenomena and present the causes of cracking and find out the reasons for crack control.

A brief introduction to the nonlinear behaviour of reinforced concrete was presented in the thesis. Flexural rigidity decreases because of cracking which causes moment redistribution in statically indeterminate structures. The effect of imposed actions on concrete cracking was also studied in the thesis.

In fall 2014 Eurocode fully replaced The National Building Code of Finland for designing load-bearing structures which also updated crack width design. Crack width formulas and limitations were compared between Eurocode and The National Building Code of Finland. Examples were calculated with both standards.

Crack width formulas of Eurocode and The National Building Code of Finland are based on the same kind of theory. Calculations of crack widths on a sample structure were carried out according to Eurocode and The National Building Code of Finland in the thesis. Based on the calculations Eurocode crack widths were narrower.