{"id":28824,"date":"2024-12-23T11:06:49","date_gmt":"2024-12-23T09:06:49","guid":{"rendered":"https:\/\/betoni.com\/lehti\/?p=28824"},"modified":"2025-01-10T13:36:33","modified_gmt":"2025-01-10T11:36:33","slug":"jalkijannitetyn-palkin-leikkauskestavyys","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/betoni.com\/lehti\/2024\/12\/23\/jalkijannitetyn-palkin-leikkauskestavyys\/","title":{"rendered":"J\u00e4lkij\u00e4nnitetyn palkin leikkauskest\u00e4vyys"},"content":{"rendered":"\n

Betoni ja esij\u00e4nnitetyt rakenteet<\/h3>\n\n\n\n

Betonin alhaisen vetolujuuden, mutta korkean puristuslujuuden vuoksi betoni soveltuu hyvin esij\u00e4nnitett\u00e4v\u00e4ksi. Esij\u00e4nnitt\u00e4minen parantaa betonin ominaisuuksia my\u00f6s leikkauskest\u00e4vyyden n\u00e4k\u00f6kulmasta. Erityisesti j\u00e4lkij\u00e4nnitt\u00e4minen parantaa leikkauskest\u00e4vyytt\u00e4, sill\u00e4 j\u00e4lkij\u00e4nnitt\u00e4minen mahdollistaa kaarevan j\u00e4nnegeometrian, jolloin puristusj\u00e4nnityst\u00e4 voidaan suoraan j\u00e4nnekulkuun verrattuna muodostaa enemm\u00e4n p\u00e4\u00e4vetoj\u00e4nnitysten suuntaisesti. Diplomity\u00f6ss\u00e4 tutkittiin j\u00e4lkij\u00e4nnitetyn palkin leikkauskest\u00e4vyytt\u00e4. Tavoitteena oli selkeytt\u00e4\u00e4 vastik\u00e4\u00e4n julkaistun toisen sukupolven betonieurokoodin k\u00e4ytt\u00f6\u00e4 j\u00e4lkij\u00e4nnitetyn palkin leikkausmitoituksessa sek\u00e4 verrata laskentamenetelmi\u00e4 ja tuloksia nykyisin k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 oleviin suunnitteluohjeisiin, ensimm\u00e4isen sukupolven betonieurokoodiin sek\u00e4 sen soveltamisohjeeseen NCCI2:seen.<\/p>\n\n\n\n

Taustaa:<\/h3>\n\n\n\n

Palkkien leikkauskest\u00e4vyyden m\u00e4\u00e4ritys on yksi monimutkaisimmista, mutta olennaisimmista aiheista ter\u00e4sbetonipalkkien suunnittelussa. Ilmi\u00f6n tutkimiseen saatavilla oleva data on perinteisesti koostunut yksiaukkoisten palkkien koekuormitusaineistosta ja usein on tarkasteltu ainoastaan palkin taipumaa ja kuorman suuruutta. Aineistosta saatujen havaintojen perusteella suunnitteluohjeiden laskentakaavat ovat kalibroitu, monesti empiirisin menetelmin laajoihin tietokantoihin perustuen. My\u00f6s mekaanisia malleja on ehdotettu rationaaliseksi l\u00e4hestymistavaksi leikkausmitoitukseen. Erilaisten mittaustekniikoiden, kuten digitaalisen kuvakorrelaation kehittyminen on mahdollistanut erilaisten leikkausmitoituksen mekaanisten mallien ja niiss\u00e4 esiintyvien leikkausrasitusten siirtymismekanismien tarkemman tutkimisen.<\/p>\n\n\n\n

Suomessa leikkauskest\u00e4vyyden mitoitus tehd\u00e4\u00e4n t\u00e4ll\u00e4 hetkell\u00e4 ensimm\u00e4isen sukupolven betonirakenteiden eurokoodin [4] mukaisesti. Poikkeuksena t\u00e4h\u00e4n ovat taitorakenteet, joissa noudatetaan ensisijaisesti eurokoodin betonirakenteiden soveltamisohjetta NCCI 2 [2]. Toisen sukupolven betonieurokoodi [5] on julkaistu, mutta kansallisia liitteit\u00e4 ei ole viel\u00e4 julkaistu, eik\u00e4 standardia ole viel\u00e4 otettu suunnitteluty\u00f6ss\u00e4 k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n. J\u00e4lkij\u00e4nnitetyn palkin leikkausmitoituksessa on muuttunut erityisesti leikkausraudoittamattoman palkin mitoitus, joka toisen sukupolven betonieurokoodissa perustuu uuteen mitoitusteoriaan (critical shear crack theory). Uusi mitoitusteoria perustuu mekaaniseen malliin, kun aiemmin leikkausraudoittamattoman palkin leikkausmitoitus on perustunut empiiriseen malliin. My\u00f6s leikkausraudoitetun palkin leikkauskest\u00e4vyyden laskentakaavoja on p\u00e4ivitetty, mutta mitoitus perustuu edelleen muuttuvakulmaiseen ristikkomalliin, joten muutokset eiv\u00e4t ole yht\u00e4 merkitt\u00e4vi\u00e4 kuin leikkausraudoittamattoman palkin tapauksessa.<\/p>\n\n\n\n

Ter\u00e4sbetonirakenteen leikkauskest\u00e4vyytt\u00e4 tarkastellaan yleens\u00e4 murtotilanteessa, jolloin poikkileikkaus oletetaan halkeilleeksi. Leikkausrasitukset v\u00e4littyv\u00e4t halkeilleessa betonirakenteessa monin eri tavoin: Halkeilemattoman betonin puristusvy\u00f6hykkeen v\u00e4lityksell\u00e4, runkoaineksen lukkiutumisesta, p\u00e4\u00e4raudoituksen vaarnavaikutuksella, leikkausraudoituksella ja betonin j\u00e4\u00e4nn\u00f6svetolujuuden avulla. Leikkausmitoitusmallista riippuen joidenkin v\u00e4littymismekanismien vaikutuksia ei v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4tt\u00e4 oteta huomioon.<\/p>\n\n\n\n

Ter\u00e4sbetonirakenteella leikkauskest\u00e4vyyden laskennassa k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n eri laskentamallia riippuen siit\u00e4, onko rakenne leikkausraudoitettu vai leikkausraudoittamaton. Ter\u00e4sbetonipalkeilla leikkausraudoittamattomaksi k\u00e4sitet\u00e4\u00e4n rakenne, johon on sijoitettu v\u00e4himm\u00e4isleikkausraudoitus. Vastaavasti leikkausraudoitetussa rakenteessa leikkausraudoituksen m\u00e4\u00e4r\u00e4 on t\u00e4t\u00e4 suurempi. Leikkausraudoitetussa rakenteessa leikkausmurron otaksutaan tapahtuvan leikkausraudoituksen venym\u00e4n,
betonin kaltevan puristuskent\u00e4n murtumisen tai n\u00e4iden yhteisvaikutuksen seurauksena. T\u00e4ll\u00f6in halkeilu on jakaantunutta ja rakenteella on muodonmuutoskyky\u00e4. Leikkausraudoittamattomissa rakenteissa sen sijaan leikkausmurron otaksutaan tapahtuvan, kun venym\u00e4 keskittyy paikallisesti kriittiseen leikkaushalkeamaan, jolloin muodonmuutoskyky on hyvin rajallinen.<\/p>\n\n\n\n

Toisen sukupolven betonieurokoodin leikkausraudoittamattoman palkin mitoitusmenettely perustuu \u201dCritical Shear Crack\u201d -teoriaan. Teorian p\u00e4\u00e4otaksuma on, ett\u00e4 leikkauskest\u00e4vyyden m\u00e4\u00e4ritt\u00e4\u00e4 kriittisen leikkaushalkeaman kehittyminen, joka h\u00e4iritsee leikkausrasitusten v\u00e4littymist\u00e4 betonissa. Leikkauskest\u00e4vyys n\u00e4in ollen riippuu kriittisen leikkaushalkeaman avaumasta ja karheudesta sek\u00e4 betonin puristuslujuudesta. Mit\u00e4 suurempi halkeaman avauma on, sit\u00e4 pienempi on rakenneosan leikkauskest\u00e4vyys. Tyypillisesti halkeama alkaa kehitty\u00e4 vetoalueelta taivutushalkeamasta. Palkin kuormitustason edelleen kasvaessa, halkeama alkaa kehitty\u00e4 palkin pituussuuntaan, jolloin pystysuuntaisen halkeaman eri pinnat liukuvat toisiinsa n\u00e4hden kuvan 1 mukaisesti. Teorian mekaanisen mallin perusolettama on, ett\u00e4 kriittisen leikkaushalkeaman leveys w on suoraan verrannollinen kontrollisyvyyden pituussuuntaisen muodonmuutoksen \u03b5ref ja rakenneosan tehollisen korkeuden d tuloon kaavan (1) mukaisesti.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

T\u00e4m\u00e4n olettaman pohjalta on muodostettu yksinkertainen analyyttinen muoto murtokriteerille, joka voidaan esitt\u00e4\u00e4 hyperbolisena funktiona kaavan (2) mukaan.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

jossa
fc<\/sub> = betonin puristuslujuus
b = rakenneosan leveys
dgo<\/sub> = betonin runkoaineskoon vertailuarvo (16 mm)
dg<\/sub> = runkoaineskoon enimm\u00e4isarvo<\/p>\n\n\n\n

Parametri \u03b5ref<\/sub> tarkoittaa pituussuuntaista muodonmuutosta et\u00e4isyydell\u00e4 0,6 \u00b7 d puristetusta pinnasta, joka on johdettu poikkileikkausanalyysist\u00e4 olettaen lineaarielastinen materiaalimalli ja j\u00e4tt\u00e4en betonin vetolujuuskapasiteetti huomioimatta. Toisen sukupolven betonirakenteiden eurokoodiin laskentakaava on viel\u00e4 kalibroitu ja johdettu edelleen helpommin k\u00e4ytett\u00e4v\u00e4\u00e4n muotoon, jolloin poikkileikkaussuureiden sek\u00e4 poikkileikkauksessa vaikuttavien voimasuureiden avulla voidaan m\u00e4\u00e4ritt\u00e4\u00e4 leikkauskest\u00e4vyys kaavan (3) mukaan.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

jossa
\u03b3V = leikkausmitoituksen osavarmuuskerroin
\u03c1l = raudoitussuhde
ddg<\/sub> = kokovaikutus, joka kuvaa halkeaman ja murtopinnan karheutta, huomioiden betonityypin ja sen runkoaineksen ominaisuudet
kvp = aksiaalisen voiman huomioon ottava kerroin
av<\/sub> = mekaaninen leikkausj\u00e4nne<\/p>\n\n\n\n

Kaavan sulkulausekkeen sis\u00e4ll\u00e4 oleva osa \"\"sis\u00e4lt\u00e4\u00e4 kaksi ter\u00e4sbetonisen palkin leikkauskest\u00e4vyyteen merkitt\u00e4v\u00e4sti vaikuttavaa tekij\u00e4\u00e4: Leikkausj\u00e4nteen vaikutuksen ja kokovaikutuksen.<\/p>\n\n\n\n

Leikkausj\u00e4nteen arvo riippuu palkin kuormitusasennosta. Yleist\u00e4en esimerkiksi pistekuormalla kuormitetulla yksiaukkoisella palkilla leikkausj\u00e4nteen suuruus on sama kuin kuorman et\u00e4isyys tuelta. Kun kuorma on l\u00e4hell\u00e4 tukea, taivutushalkeamat eiv\u00e4t ulotu betonin sis\u00e4iseen kaltevaan puristussauvaan, jolloin vetoraudoitus my\u00f6t\u00e4\u00e4 ja t\u00e4ysi plastinen kest\u00e4vyys saavutetaan. Kun kuormaa vied\u00e4\u00e4n pidemm\u00e4lle tuelta betonin sis\u00e4isen kalteva puristussauva alkaa taittua taivutushalkeilun ulottuessa yh\u00e4 enemm\u00e4n puristusvy\u00f6hykkeelle. T\u00e4ll\u00f6in vetoraudoitus ei my\u00f6t\u00e4\u00e4 ja plastinen kest\u00e4vyys yliarvioi palkin kest\u00e4vyyden. Edelleen kuorman siirtyess\u00e4 kauemmas tuelta vetoraudoitus my\u00f6t\u00e4\u00e4 j\u00e4lleen ja plastinen kest\u00e4vyys saavutetaan. Yleist\u00e4en voidaan siis sanoa, ett\u00e4 hyvin pienell\u00e4 tai riitt\u00e4v\u00e4n suurella leikkausj\u00e4nteell\u00e4 saavutetaan t\u00e4ysi leikkauskapasiteetti. T\u00e4ss\u00e4 ty\u00f6ss\u00e4 ei tarkastella tilannetta, jossa leikkausj\u00e4nne on hyvin pieni.<\/p>\n\n\n\n

Kokovaikutus tarkoittaa sit\u00e4, kun ter\u00e4sbetonirakenteen tehollisen korkeuden kasvaessa my\u00f6s kaltevan halkeaman leveys kasvaa, jolloin runkoaineksen lukkiutumisen avulla halkeaman yli v\u00e4littyy v\u00e4hemm\u00e4n leikkausrasitusta eli rakenneosan normalisoitu leikkauskest\u00e4vyys pienenee. Kokovaikutus on riippuvainen my\u00f6s raudoitussuhteesta sek\u00e4 leikkausj\u00e4nteest\u00e4, johon vaikuttaa rakenneosan aksiaalinen voima. Kokovaikutus ei ole yht\u00e4 merkitt\u00e4v\u00e4 leikkausraudoitetulla rakenteella, sill\u00e4 raudoitus est\u00e4\u00e4 halkeamien avautumista. Toisin sanoen leikkausraudoitus sitoo halkeamapintoja yhteen, jolloin runkoaineksen lukkiuma s\u00e4ilyy leikkausraudoitetulla rakenteella paremmin verrattuna leikkausraudoittamattomaan rakenteeseen.<\/p>\n\n\n\n

Kuvassa (2) on esitetty toisen sukupolven eurokoodin mukaisia leikkausraudoittamattoman aksiaalisesti puristetun palkin leikkauskest\u00e4vyyden tuloksia raudoitussuhteen funktiona, varioiden mekaanista leikkausj\u00e4nnett\u00e4 av sek\u00e4 aksiaalisen voiman huomioon ottava kerrointa kvp. Mekaaninen leikkausj\u00e4nne voi saada arvoja v\u00e4lill\u00e4 0,5\u2219\ud835\udc51\u20261,0\u2219\ud835\udc51 ja aksiaalisen voiman huomioon ottava kerroin 0,1\u20261,0. Mit\u00e4 pienemm\u00e4t arvot ovat, sit\u00e4 suurempi leikkauskest\u00e4vyys saavutetaan, mik\u00e4 voidaan n\u00e4hd\u00e4 my\u00f6s kuvaajasta.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Kuva 1: Yksinkertaistus \u201dCritical Shear Crack\u201d -teorian mukaisen mallin toiminnasta kuormitustason ollessa korkea.Halkeama kehittyy aluksi avautumalla, kunnes lopulta halkeama alkaa kehitty\u00e4 palkin pituusakselin suuntaisesti, jolloin pystysuuntaisessa halkeamassa alkaa muodostua pintojen v\u00e4list\u00e4 liukumaa. Kuva on muokattu alun perin Aurelio Muttonin esitt\u00e4m\u00e4st\u00e4 mallista [3].<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"\"
Kuva 2: Leikkausraudoittamattoman aksiaalisesti puristetun palkin leikkauskest\u00e4vyys raudoitussuhteen funktiona eri mekaanisen leikkausj\u00e4nteen av ja aksiaalisen voiman huomioon ottavan kertoimen kvp arvoilla toisen sukupolven betonieurokoodin mukaisesti. Laskenta on tehty seuraavilla l\u00e4ht\u00f6arvoilla: d = 850 mm, fck = 35 MPa, Dlower = 16 mm, \u03b3V = 1,4 ja fyd = 500 MPa \/ 1,15.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Tutkimusasetelmat:<\/h3>\n\n\n\n

Tutkimus koostuu teoriaosuudesta sek\u00e4 laskentatarkasteluista. Laskentatarkasteluissa tarkasteltiin j\u00e4lkij\u00e4nnitettyjen palkkien leikkauskest\u00e4vyytt\u00e4 sek\u00e4 leikkausrasituksesta aiheutuvaa lis\u00e4vetovoimaa 12:lla eri j\u00e4lkij\u00e4nnitetty\u00e4 kaksipalkkista palkkisiltaa (kuva 3) j\u00e4ljittelev\u00e4ll\u00e4 palkkimallilla. Laskentatapauksista 6 on kaksiaukkoisia ja 6 kolmiaukkoisia palkkeja. Palkkeihin vaikuttivat NCCI 1 [1] mukaiset tieliikenteen siltojen kuormat. Malleja analysoitiin koko palkin pituudelta ja tuloksia vertailtiin suunnitteluohjeiden betonirakenteiden eurokoodin ensimm\u00e4isen ja toisen sukupolven sek\u00e4 soveltamisohjeen NCCI 2 v\u00e4lill\u00e4 (kuvat 4 ja 5). Kriittisiss\u00e4 poikkileikkauksissa, eli tehollisen korkeuden p\u00e4\u00e4ss\u00e4 tuilta, laskentatulokset taulukoitiin numeroarvoina. Lis\u00e4ksi tehtiin yksitt\u00e4isi\u00e4 laskentatarkasteluja, joissa tutkittiin eri yksitt\u00e4isten tekij\u00f6iden vaikutusta j\u00e4lkij\u00e4nnitettyjen palkkien leikkauskest\u00e4vyyteen. Yksitt\u00e4isiss\u00e4 laskentatarkasteluissa laskentatapaukset valikoitiin edell\u00e4 mainituista 12 laskentatapauksesta, mutta j\u00e4nnevoima sek\u00e4 j\u00e4nnitysh\u00e4vi\u00f6t m\u00e4\u00e4ritettiin tarkasti.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Kuva 3: Todellinen sillan poikkileikkaus, joka laskentatarkastelussa kuvattiin arina- ja palkkimallin avulla.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"\"
Kuva 4: Leikkausraudoitetun ankkurij\u00e4nnemenetelm\u00e4ll\u00e4 j\u00e4lkij\u00e4nnitetyn palkin leikkausmitoituksen laskentamalli ep\u00e4symmetriselle poikkileikkaukselle, jossa j\u00e4nnevoima Fpd on otettu huomioon omana komponenttinaan. Kuvassa esitet\u00e4\u00e4n voimaresultanttien sijainti poikkileikkauksessa, joiden avulla voidaan muodostaa vapaakappalekuva ja vapaakappalekuvan perusteella m\u00e4\u00e4ritt\u00e4\u00e4 vetopaarteen Ftd ja puristuspaarteen Fcd voimat. Muut termit: \u0394e on neutraaliakselin et\u00e4isyys poikkileikkauksen korkeuden puoliv\u00e4list\u00e4, MEd ja Ned ovat taivutusmomentti ja normaalivoima ilman j\u00e4nnevoiman vaikutusta, VEd* on leikkausvoima j\u00e4nnevoiman vaikutukset huomioiden, \u03d1 on puristuskent\u00e4n kulma ja NVd on koko poikkileikkauksen leikkauksesta aiheutuva lis\u00e4vetovoima.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"\"
Kuva 5: Er\u00e4\u00e4n laskentatapauksen (silta 7) leikkauskest\u00e4vyyden tulokset leikkausraudoitettuna minimileikkausraudoituksella koko palkin pituudella ensimm\u00e4isen ja toisen sukupolven betonieurokoodien sek\u00e4 soveltamisohjeen NCCI 2 mukaisesti. Laskentatuloksia tarkasteltiin sek\u00e4 \u201dpainotetulla\u201d sis\u00e4isell\u00e4 momenttivarrella zs+p, ett\u00e4 ainoastaan tavanomaisen vetoraudoituksen huomioivalla sis\u00e4isell\u00e4 momenttivarrella zs. Pystysuorat viivat ovat et\u00e4isyydet tehollisen korkeuden d p\u00e4\u00e4ss\u00e4 tuelta. Palkin laskentatuloksista voidaan n\u00e4hd\u00e4, ett\u00e4 leikkauskest\u00e4vyys ei olisi riitt\u00e4v\u00e4 mink\u00e4\u00e4n laskentamenetelm\u00e4n mukaan, mutta NCCI 2 mukaisesti saavutetaan suurin leikkauskest\u00e4vyys.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Ter\u00e4sbetonirakenteen toiminta leikkausrasituksessa voidaan jakaa kolmeen alakohtaan:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Halkeilemattoman betonirakenteen toiminta<\/li>\n\n\n\n
  2. Halkeilleen leikkausraudoittamattoman betonirakenteen toiminta<\/li>\n\n\n\n
  3. Halkeilleen leikkausraudoitetun betonirakenteen toiminta<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    N\u00e4ist\u00e4 kohdan 1. rakenteiden oletetaan toimivan homogeenisen rakenteen tavoin ja mitoitus tehd\u00e4\u00e4n p\u00e4\u00e4j\u00e4nnityksi\u00e4 tarkastelemalla. Ty\u00f6ss\u00e4 tarkasteltiin rakenteita vain kohtien 2. ja 3. mukaisesti, sill\u00e4 toisen sukupolven betonieurokoodin mitoitusmallit otaksuvat halkeilleen poikkileikkauksen. Tutkimuksessa leikkausraudoittamattomalla palkilla tarkoitetaan siis palkkia, johon on sijoitettu v\u00e4himm\u00e4isleikkausraudoitus. T\u00e4ysin raudoittamattomat matalat palkit rajattiin tutkimuksen ulkopuolelle. Laskentatarkasteluissa leikkausraudoitettuihin palkkeihin oli sijoitettu ainoastaan eurokoodin mukainen v\u00e4himm\u00e4isleikkausraudoitus.<\/p>\n\n\n\n

    Tutkimuksen tavoitteena oli selkeytt\u00e4\u00e4 toisen sukupolven betonirakenteiden eurokoodin k\u00e4ytt\u00f6\u00e4 leikkausmitoituksessa sek\u00e4 l\u00f6yt\u00e4\u00e4 hyvi\u00e4 k\u00e4yt\u00e4nt\u00f6j\u00e4 j\u00e4lkij\u00e4nnitettyjen palkkien suunnitteluun toisen sukupolven eurokoodin mukaisesti. Leikkausraudoittamattoman sek\u00e4 leikkausraudoitetun rakenteen mitoitukseen ja lis\u00e4vetovoiman m\u00e4\u00e4ritykseen pyrittiin l\u00f6yt\u00e4m\u00e4\u00e4n suunnittelun kannalta k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6llisi\u00e4 ratkaisuja. Laskentatarkastelujen tavoitteena oli vertailla eroja leikkauskest\u00e4vyydess\u00e4 ensimm\u00e4isen ja toisen sukupolven betonieurokoodin sek\u00e4 eurokoodin soveltamisohjeen NCCI 2 v\u00e4lill\u00e4, sek\u00e4 selvitt\u00e4\u00e4 eri laskentatapauksilla eroja leikkauskest\u00e4vyydess\u00e4 leikkausraudoitettuna minimileikkausraudoituksella ja leikkausraudoittamattomana eurokoodin toisen sukupolven eurokoodin mukaisesti.<\/p>\n\n\n\n

    Toisen sukupolven betonirakenteiden eurokoodissa rakenteen leikkauskest\u00e4vyys m\u00e4\u00e4ritet\u00e4\u00e4n k\u00e4ytt\u00e4en j\u00e4nnityksi\u00e4. T\u00e4ll\u00f6in leikkauskest\u00e4vyyden suuruusluokan arviointi on helpompaa poikkileikkauksesta riippumatta, verraten leikkauskest\u00e4vyyden tarkasteluun voimana. Ty\u00f6ss\u00e4 kuitenkin leikkauskest\u00e4vyytt\u00e4 tarkasteltiin voimana, jolloin vertailu eri suunnitteluohjeiden laskentakaavoihin sek\u00e4 laskentatuloksiin oli helpompaa.<\/p>\n\n\n\n

    Laskentatulosten tarkastelu:<\/h2>\n\n\n\n

    Leikkausmitoituksessa palkin sis\u00e4inen momenttivarsi lasketaan yksinkertaistettuna kaavalla z = 0,9\u2219d, jossa d on tehollinen korkeus. Toisen sukupolven eurokoodin mukaisessa leikkauskest\u00e4vyyden laskennassa tulee l\u00e4ht\u00f6kohtaisesti k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 j\u00e4nneraudoituksen ja tavanomaisen vetoraudoituksen poikkileikkausalalla painotettua tehollista korkeutta (kaava 4), ellei pelkk\u00e4 tavanomainen raudoitus pysty vastaanottamaan poikkileikkauksessa vaikuttavaa vetovoimaa. Tehollisen korkeuden lis\u00e4ksi j\u00e4nneraudoite huomioidaan vastaavasti my\u00f6s raudoitussuhteen laskennassa (kaava 5).<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    jossa
    ds<\/sub> = tavanomaisen raudoituksen tehollinen korkeus
    dp<\/sub> = j\u00e4nneraudoituksen tehollinen korkeus
    As<\/sub> = tavanomaisen raudoituksen poikkileikkausala
    Ap<\/sub> = j\u00e4nneraudoituksen poikkileikkausala<\/p>\n\n\n\n

    Laskentatuloksista havaittiin, ett\u00e4 toisen sukupolven eurokoodin mukainen leikkausraudoittamattoman j\u00e4lkij\u00e4nnitetyn palkin leikkauskest\u00e4vyys oli parempi, kun palkin teholliselle korkeudelle ja raudoitussuhteelle k\u00e4ytettiin j\u00e4nneraudoitteen poikkileikkausalan huomioivia arvoja. Vaikka j\u00e4nneraudoite yleisesti on tavanomaisen vetoraudoituksen sis\u00e4puolella poikkileikkauksessa ja n\u00e4in ollen v\u00e4hent\u00e4\u00e4 tehollisen korkeuden arvoa, joka johtaa leikkauskest\u00e4vyyden v\u00e4henemiseen, niin toisaalta j\u00e4nneraudoite nostaa merkitt\u00e4v\u00e4sti raudoitussuhdetta, joka puolestaan parantaa leikkauskest\u00e4vyytt\u00e4. Kokonaisvaikutukseltaan j\u00e4nneraudoituksella havaittiin olevan leikkauskest\u00e4vyytt\u00e4 lis\u00e4\u00e4v\u00e4 vaikutus. T\u00e4m\u00e4 todennettiin viel\u00e4 tarkastelemalla yht\u00e4 laskentatapausta varioimalla p\u00e4\u00e4raudoitussuhdetta v\u00e4lill\u00e4 0,4 %\u20262,0 %. Havainnon todettiin helpottavan leikkausraudoittamattoman rakenteen mitoitusta, sill\u00e4 ei erikseen tarvitse tarkastella pystyyk\u00f6 tavanomainen vetoraudoitus vastaanottamaan poikkileikkauksessa vaikuttavan vetovoiman, vaan j\u00e4nneraudoite voidaan ottaa aina laskennassa huomioon, kun m\u00e4\u00e4ritet\u00e4\u00e4n leikkausmitoituksessa k\u00e4ytett\u00e4v\u00e4\u00e4 sis\u00e4ist\u00e4 momenttivartta ja raudoitussuhdetta.<\/p>\n\n\n\n

    Leikkausraudoitettuna mitoitetulla j\u00e4lkij\u00e4nnitetyll\u00e4 palkilla sen sijaan ns. painotetun tehollisen korkeuden mukaan laskettu leikkauskest\u00e4vyyden arvo on luonnollisesti pienempi kuin k\u00e4ytett\u00e4ess\u00e4 pelk\u00e4n tavanomaisen vetoraudoituksen tehollista korkeutta, mik\u00e4li j\u00e4nneraudoite sijaitsee tavanomaisen raudoitteen sis\u00e4puolella poikkileikkauksessa. Tutkimuksessa kuitenkin todettiin, ett\u00e4 mik\u00e4li leikkausrasituksesta aiheutuva lis\u00e4vetovoima otetaan laskennassa huomioon leikkausmitoitusmallin mukaisesti (kuva 6), voidaan leikkausraudoitetun palkin leikkausmitoituksessa k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 aina tavanomaisen vetoraudoituksen mukaista tehollisen korkeuden arvoa.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Kuva 6: Er\u00e4\u00e4n laskentatapauksen (silta 2) leikkauskest\u00e4vyyden tulokset leikkausraudoittamattomana koko palkin pituudella ensimm\u00e4isen ja toisen sukupolven betonieurokoodien sek\u00e4 soveltamisohjeen NCCI 2 mukaisesti. Laskentatuloksia tarkasteltiin sek\u00e4 \u201dpainotetulla\u201d sis\u00e4isell\u00e4 momenttivarrella zs+p, ett\u00e4 ainoastaan tavanomaisen vetoraudoituksen huomioivalla sis\u00e4isell\u00e4 momenttivarrella zs. GM tarkoittaa toisen sukupolven betonieurokoodin yleist\u00e4 menetelm\u00e4\u00e4 (General Model) ja LA tarkoittaa lineaarista menetelm\u00e4\u00e4 (Linear Approach). Pystysuorat viivat ovat et\u00e4isyydet tehollisen korkeuden d p\u00e4\u00e4ss\u00e4 tuelta. Palkin laskentatuloksista voidaan n\u00e4hd\u00e4, ett\u00e4 suurin leikkauskest\u00e4vyys saavutetaan toisen sukupolven betonieurokoodin mukaisilla laskentamenetelmill\u00e4. Tulosk\u00e4yrist\u00e4 havaitaan my\u00f6s momentin nollakohdan vaikutus laskentatuloksiin v\u00e4litukialueen vasemmalla puolella. Kun vedetty pinta vaihtuu ja n\u00e4in ollen tehollinen korkeus muuttuu, leikkauskest\u00e4vyys v\u00e4henee nopeasti, mutta nousee uudelleen v\u00e4litukialueelle ment\u00e4ess\u00e4.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Toisen sukupolven betonieurokoodissa leikkausraudoitetun palkin leikkausmitoitusmallin puristuskent\u00e4n kulma voidaan valita tavanomaisilla betonirakenteilla v\u00e4lilt\u00e4 n. 21,8\u202645\u00b0. Poikkileikkauksen ollessa puristettu keskim\u00e4\u00e4rin v\u00e4hint\u00e4\u00e4n 3 MPa, voidaan puristuskent\u00e4n kulmaksi valita loivimmillaan n. 18,4\u00b0. Laskentatarkasteluissa k\u00e4ytettiin loivinta mahdollista kulmaa, jolloin saavutettiin suurin mahdollinen leikkauskest\u00e4vyys. Useimpien laskentatapausten leikkauskest\u00e4vyys oli suurempi leikkausraudoitettuna minimileikkausraudoituksella kuin leikkausraudoittamattomana toisen sukupolven eurokoodin mukaan laskettaessa.<\/p>\n\n\n\n

    Huomioitavaa kuitenkin on, ett\u00e4 ty\u00f6ss\u00e4 ei tarkasteltu k\u00e4ytt\u00f6rajatilan ilmi\u00f6it\u00e4, kuten uuman halkeilua. Loivan puristuskent\u00e4n kulman k\u00e4ytt\u00f6 vaatii suurempia venymi\u00e4 leikkausraudoitukselta ja v\u00e4hent\u00e4\u00e4 kaltevan puristuskent\u00e4n kest\u00e4vyytt\u00e4 sek\u00e4 n\u00e4in ollen aiheuttaa uuman halkeilua. Ilmi\u00f6t\u00e4 olisi mahdollista tarkastella toisen sukupolven betonieurokoodin liitteen G mukaisesti tasomuodonmuutostilan avulla.<\/p>\n\n\n\n

    Laskentatulosten vertailussa ensimm\u00e4isen ja toisen sukupolven eurokoodin ja NCCI 2 v\u00e4lill\u00e4 havaittiin, ett\u00e4 suurin leikkauskest\u00e4vyys leikkausraudoittamattomana saavutettiin toisen sukupolven eurokoodin laskentamenetelmill\u00e4. Leikkausraudoitetulla palkilla laskenta on l\u00e4hes vastaava eri eurokoodiversioiden kesken, joten ero niiden v\u00e4lill\u00e4 johtui ainoastaan toisen sukupolven eurokoodin sallimasta loivemmasta puristuskent\u00e4n kulmasta. Kuitenkin NCCI 2 mukaan laskettu minimileikkausraudoituksella leikkausraudoitetun palkin leikkauskest\u00e4vyys oli suurempi kuin kummankaan eurokoodiversion mukaan laskettu. NCCI 2 mukaista parempaa leikkauskest\u00e4vyytt\u00e4 selitt\u00e4\u00e4 se, ett\u00e4 NCCI 2 mukaisessa laskentatavassa leikkausraudoitetulla rakenteella leikkauskest\u00e4vyydess\u00e4 voidaan huomioida my\u00f6s betonin osuus, jota lis\u00e4ksi voidaan korottaa palkin ollessa puristettu.<\/p>\n\n\n\n

    J\u00e4lkij\u00e4nnitetyn palkin leikkauskest\u00e4vyyteen vaikuttavat tekij\u00e4t:<\/h3>\n\n\n\n

    Kaarevalla j\u00e4nnegeometrialla j\u00e4nnevoima yleens\u00e4 aiheuttaa leikkausvoimaa n\u00e4hden vastakkaissuuntaisen komponentin, joka luonnollisesti v\u00e4hent\u00e4\u00e4 betonirakenteeseen kohdistuvaa leikkausrasitusta sek\u00e4 leikkausraudoittamattomalla, ett\u00e4 leikkausraudoitetulla palkilla. Leikkausraudoitettuna mitoitetulla j\u00e4lkij\u00e4nnitetyll\u00e4 palkilla leikkauskest\u00e4vyyteen vaikuttavat tekij\u00e4t voidaan helposti m\u00e4\u00e4ritt\u00e4\u00e4 ja niiden vaikutukset leikkauskest\u00e4vyyteen ovat selkeit\u00e4. N\u00e4it\u00e4 tekij\u00f6it\u00e4 ovat leikkausraudoitussuhde, puristuskent\u00e4n kaltevuus sek\u00e4 leikkauspaneelin poikkileikkauksen pinta-ala, mik\u00e4 riippuu sis\u00e4isen momenttivarren korkeudesta sek\u00e4 leikkaukselle toimivan poikkileikkauksen leveydest\u00e4. Lis\u00e4ksi poikkileikkauksen ollessa puristettu, voidaan puristuskent\u00e4n kulmaa loiventaa, mutta vaikutus kest\u00e4vyyteen on enint\u00e4\u00e4n 20 % suurempi tavanomaiseen ter\u00e4sbetonipalkkiin verrattuna.<\/p>\n\n\n\n

    Leikkausraudoittamattomalla palkilla esij\u00e4nnityksen vaikutus leikkauskest\u00e4vyyteen on suurempi. Leikkausraudoittamattomalla palkilla leikkauskest\u00e4vyyteen vaikuttaa merkitt\u00e4v\u00e4sti kokovaikutus, leikkausj\u00e4nne, j\u00e4nnegeometria ja aksiaalinen rasitus sek\u00e4 raudoitussuhde. N\u00e4ist\u00e4 esij\u00e4nnitys vaikuttaa my\u00f6s leikkausj\u00e4nteeseen tavallisesti pienent\u00e4en sen arvoa, jolloin leikkauskest\u00e4vyys paranee.<\/p>\n\n\n\n

    Toisen sukupolven betonieurokoodin erityispiirteet leikkausmitoituksessa:<\/h3>\n\n\n\n

    Toisen sukupolven betonieurokoodin mukaisessa j\u00e4lkij\u00e4nnitetyn palkin leikkausmitoituksessa havaittiin muutamia erityispiirteit\u00e4. L\u00e4ht\u00f6kohtaisesti leikkausmitoituksessa j\u00e4nnevoima otetaan voimasuureissa huomioon. T\u00e4m\u00e4 ei kuitenkaan ole v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4tt\u00e4 selv\u00e4\u00e4 eurokoodia k\u00e4ytett\u00e4ess\u00e4, sill\u00e4 voimasuureiden merkinn\u00e4t ovat samoja j\u00e4nnevoima huomioituna voimasuureissa tai pelkill\u00e4 ulkoisilla voimasuureilla. T\u00e4m\u00e4n takia ty\u00f6ss\u00e4 k\u00e4ytettiin eri merkint\u00e4\u00e4 voimasuureille, joissa j\u00e4nnevoiman vaikutus on mukana. My\u00f6sk\u00e4\u00e4n k\u00e4ytett\u00e4v\u00e4n uuman leikkauspaneelin korkeuden eli sis\u00e4isen momenttivarren korkeuden m\u00e4\u00e4ritys ei ole laskennassa aina selv\u00e4\u00e4. Tutkimuksessa todettiin, ett\u00e4 suurimman leikkauskest\u00e4vyyden leikkausraudoittamattomana saa k\u00e4ytt\u00e4en j\u00e4nneraudoitteen huomioivaa sis\u00e4ist\u00e4 momenttivartta ja leikkausraudoitettuna k\u00e4ytt\u00e4en ainoastaan tavanomaisen vetoraudoituksen mukaista sis\u00e4ist\u00e4 momenttivartta. Lis\u00e4ksi laskentakaavat voivat olla vaikeasti tulkittavia j\u00e4lkij\u00e4nnitetyn rakenteen tapauksessa ja erityisesti mik\u00e4li k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n ep\u00e4symmetrist\u00e4 poikkileikkausta. Esimerkiksi leikkausraudoitetun palkin mitoituksessa laskentakaavat esitet\u00e4\u00e4n suorakaidepoikkileikkaukselle ja ep\u00e4symmetrisen poikkileikkauksen tapauksessa voimasuureet tulee muuttaa niin, kuin ne vaikuttaisivat leikkausmitoituksessa k\u00e4ytett\u00e4v\u00e4n sis\u00e4isen momenttivarren korkeuden puoliv\u00e4liss\u00e4. J\u00e4lkij\u00e4nnitetylle palkille lis\u00e4vetovoiman huomioon ottamista mitoituksessa ei toisen sukupolven eurokoodissa ole yksityiskohtaisesti ohjeistettu.<\/p>\n\n\n\n

    Yleisesti leikkauskest\u00e4vyyden tarkastelu voidaan tehd\u00e4 kahdella tavalla: Joko laskemalla aluksi kapasiteetti ja sen j\u00e4lkeen vertaamalla sit\u00e4 vaikuttaviin leikkausrasituksiin tai toisinp\u00e4in. Leikkauskapasiteetin laskentaa leikkausraudoittamattomana ennen voimasuureiden laskemista siltarakenteissa ei voida tehd\u00e4 tarkasti, sill\u00e4 leikkausj\u00e4nnett\u00e4 ei tiedet\u00e4 ennen voimasuureiden laskentaa, johtuen liikkuvasta kuormasta. Mik\u00e4li esij\u00e4nnitysvoima, poikkileikkaus ja rakenteen kuormitusasento on tiedossa, on my\u00f6s leikkauskapasiteetti leikkausraudoittamattomana mahdollista m\u00e4\u00e4ritt\u00e4\u00e4 ilman iteraatiota. T\u00e4m\u00e4n vuoksi siltarakenteilla leikkausmitoitus leikkausraudoittamattomana on suositeltavaa tehd\u00e4 vasta voimasuureiden m\u00e4\u00e4rityksen j\u00e4lkeen. Leikkauskapasiteetin m\u00e4\u00e4ritys puolestaan leikkausraudoitetulla palkilla voidaan tehd\u00e4, sill\u00e4 voimasuureiden ei tarvitse olla tiedossa leikkauskest\u00e4vyyden m\u00e4\u00e4rityst\u00e4 varten.<\/p>\n\n\n\n

    Yhteenveto:<\/h3>\n\n\n\n

    Ty\u00f6ss\u00e4 tutkittiin j\u00e4lkij\u00e4nnitetyn palkin leikkauskest\u00e4vyytt\u00e4 kirjallisuusselvityksen\u00e4, ett\u00e4 laskennallisin tarkasteluin. Teoriaosassa koottiin yhteen t\u00e4m\u00e4nhetkinen teoria j\u00e4lkij\u00e4nnitettyjen palkkien leikkauskest\u00e4vyydest\u00e4. Laskentatarkasteluissa keskityttiin erityisesti toisen sukupolven betonieurokoodin mukaiseen laskentaan ja vertailulaskentaa tehtiin my\u00f6s ensimm\u00e4isen sukupolven betonieurokoodin sek\u00e4 eurokoodin soveltamisohjeen NCCI 2 mukaan.<\/p>\n\n\n\n

    Laskentatuloksia tarkasteltiin 12 eri j\u00e4lkij\u00e4nnitetty\u00e4 palkkisiltaa j\u00e4ljittelev\u00e4ll\u00e4 palkkiallilla ja tulokset analysoitiin verraten muihin laskentamenetelmiin. Tulokseksi saatiin esimerkinomaiset prosessikaaviot toisen sukupolven betonieurokoodin mukaisesta leikkausmitoituksesta sek\u00e4 leikkausraudoitettuna, ett\u00e4 leikkausraudoittamattomana. Lis\u00e4ksi avattiin haastavia kohtia toisen sukupolven eurokoodin mitoitusmenettelyss\u00e4 ja annettiin suosituksia laskentaan. Tuloksia voidaan hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 my\u00f6hemmin eurokoodin kansallisen liitteen ja soveltamisohjeen p\u00e4ivitysty\u00f6ss\u00e4.<\/p>\n\n\n<\/div>\n

    \n
    \n
    \n
    \n

    Atte Kurko, Tampereen yliopisto, diplomity\u00f6<\/strong><\/p>\n

    J\u00e4lkij\u00e4nnitetyn palkin leikkauskest\u00e4vyys <\/h3>\n
    \n

    \u201dTy\u00f6n tuloksena on esitetty viimeisimm\u00e4n teoriatiedon mukaiset rakenteen analysointimenetelm\u00e4t. Menetelm\u00e4t on tiivistetty k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 sovellettavaan muotoon. Ty\u00f6n tulokset tulevat vaikuttamaan l\u00e4hes kaikkien esij\u00e4nnitettyjen rakenteiden suunnitteluun l\u00e4hitulevaisuudessa. Ty\u00f6 selkeytt\u00e4\u00e4 hyvin vaikean aihepiirin. Diplomity\u00f6n aihe onkin uusien rakenteiden p\u00e4\u00e4st\u00f6jen v\u00e4hennystarpeiden ja olemassa olevien rakenteiden k\u00e4ytt\u00f6i\u00e4n jatkamisen kannalta hyvin olennainen. Ty\u00f6 vaikuttaa merkitt\u00e4v\u00e4sti suunnitteluty\u00f6n ja rakenteiden laatuun. Ty\u00f6 on luonut perustan, jolla rakenteiden suunnitteluohjeet tullaan t\u00e4m\u00e4n aiheen osalta p\u00e4ivitt\u00e4m\u00e4\u00e4n. Ty\u00f6 on ohessa my\u00f6s tuottanut uusimman teoriatiedon mukaista ajantasaista suomenkielist\u00e4 kirjallisuutta.\u201d<\/p>\n

    – Anssi Laaksonen, professori, Tampereen Yliopisto<\/p>\n

    Ty\u00f6skentely osana Tampereen yliopiston betoni- ja siltarakenteiden tutkimusryhm\u00e4\u00e4<\/h3>\n

    ”Aloitin ty\u00f6skentelyn tutkimusryhm\u00e4ss\u00e4 tammikuussa 2024. Ennen diplomity\u00f6n aloitusta olin kysellyt vastuuohjaaja Anssi Laaksoselta mahdollista aihetta ja kun kerroin omat mielenkiinnon kohteeni eli rakenteiden mitoittamisen ja betonirakenteet, niin oli hienoa, ett\u00e4 sain juuri n\u00e4ihin liittyv\u00e4n aiheen. P\u00e4\u00e4sin hy\u00f6dynt\u00e4m\u00e4\u00e4n ty\u00f6ss\u00e4ni omaa osaamistani ja olin silloin sek\u00e4 olen viel\u00e4kin hyvin kiinnostunut diplomity\u00f6n aiheesta, mik\u00e4 varmasti oli yksi merkitt\u00e4vimmist\u00e4 tekij\u00f6ist\u00e4 ty\u00f6n onnistumisessa. Olin jo aiemmin muuttanut toiselle paikkakunnalle kesken opiskelujen, mutta ty\u00f6n tekeminen oli joustavaa ja sopi hyvin omaan tilanteeseeni. Tein ty\u00f6t\u00e4 et\u00e4n\u00e4, mutta k\u00e4vin my\u00f6s aktiivisesti paikan p\u00e4\u00e4ll\u00e4 ty\u00f6skentelem\u00e4ss\u00e4, sill\u00e4 koen ett\u00e4 paikan p\u00e4\u00e4ll\u00e4 k\u00e4ydyiss\u00e4 keskusteluissa sain paljon sellaisia uusia ajatuksia, joita ei muuten olisi her\u00e4nnyt. Yll\u00e4tyin kuitenkin positiivisesti siit\u00e4, ett\u00e4 diplomity\u00f6n tekemist\u00e4 selv\u00e4sti arvostettiin ja ty\u00f6n sis\u00e4ll\u00f6st\u00e4 sek\u00e4 sen etenemisest\u00e4 oltiin kiinnostuneita. Ohjausta koin saavani juuri niin paljon kuin oli tarpeen.<\/p>\n

    Ohjauksesta oli suuri apu siin\u00e4, ettei ty\u00f6 l\u00e4htenyt paisumaan liikaa ty\u00f6t\u00e4 tehdess\u00e4, mik\u00e4 ty\u00f6n alussa tuntui enemm\u00e4n kuin todenn\u00e4k\u00f6iselt\u00e4. M\u00e4\u00e4r\u00e4aika antoi my\u00f6s selke\u00e4t raamit ty\u00f6n edistymiselle. Uskoisin, ett\u00e4 ilman samanlaista ohjausta, ty\u00f6 ei olisi valmistunut yht\u00e4 joutuisasti.<\/p>\n

    Diplomity\u00f6n ohessa p\u00e4\u00e4si my\u00f6s seuraamaan muun tutkimusryhm\u00e4n ty\u00f6skentely\u00e4. Oli mielenkiintoista n\u00e4hd\u00e4 koekuormituksen valmistelua ja toteutusta. Kaiken kaikkiaan ainakin itselle muodostui uudenlainen kuva positiivisessa mieless\u00e4 tutkimusryhm\u00e4ss\u00e4 ty\u00f6skentelyst\u00e4 ja suosittelen diplomity\u00f6n tekemist\u00e4 tutkimusryhm\u00e4ss\u00e4, hyv\u00e4 ohjaus on yksi osa onnistunutta diplomity\u00f6t\u00e4.”<\/p>\n

    –\u00a0 Atte Kurko, dipl.ins., Sitowise Oy, suunnittelija, Sillat ja korjaussuunnittelu<\/p>\n

    Tutustu Atte Kurkon diplomity\u00f6h\u00f6n t\u00e4\u00e4lt\u00e4:
    \nhttps:\/\/urn.fi\/URN:NBN:fi:tuni-202407197677<\/a><\/p>\n <\/div>\n

    \n

    \"\"<\/p>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n