7. Ristiliitoksen ankkurointikestävyys
7.6 Koetulosten tarkastelu
Laskelmissa on käytetty osavarmuuskertoimena sekä kestävyydelle että materiaali
ominaisuuksille arvoa y = 1. Betoninormien mukainen ankkurointikapasiteetti on laskettu kaavan (17) mukaisella tavalla. Siinä on laskettu yhden liitoksen lujuus Fbul kaavalla (21):
Fbul = AsfydFL
ja tulokset ovat eri tankokoille seuraavat:
- 6 mm: Fbul = 4,24 kN - 8 mm: Fbul = 7,54 kN -10 mm: Fbul = 11,78 kN.
Vertailtaessa ilmakoetuloksia yhden liitoksen lujuuteen havaitaan, että 6 mm:n tan- kokoolla kaikki koetulokset ylittävät laskennallisen lujuuden, mutta 8 ja 10 mm:n tankokoilla laskennallinen lujuus ei ole kaikissa tapauksissa pienempi kuin koetu
loksen arvo.
Betoninormien mukaan yhden betonoidun ristiliitoksen lujuus saadaan kertomalla Fb :n arvo l,35:llä. Näin ollen laskennallinen ankkurointikapasiteetti Fbu on eri tan- kodimensioilla seuraava:
- 6 mm: Fbu = 5,72 kN - 8 mm: Fbu = 10,18 kN - 10 mm: Fbu = 15,90 kN.
Vertailtaessa näitä arvoja ulosvetokokeiden tuloksiin havaitaan, että koetulosten an
tamat arvot ovat selvästi laskennallisia arvoja suuremmat teippaamalla tehdyssä tartunnanpoistossa sekä myös koe-erässä kaksi, missä pitkittäistangon tartunta on poistettu muoviputkella.
Suhde F /F , vaihtelee ensimmäisessä koe-erässä välillä 1,87-2,15 riippuen tanko- koosta (suurin pienillä tankokoilla). Betonin lujuuden ei havaittu vaikuttavan mer
kittävästi koetuloksiin. Myös koe-erässä kaksi suhde on suurin pienillä tankokoilla ja arvot vaihtelevat tapauksesta riippuen välillä 1,45-1,83. Näin ollen havaittiin, että kokeen onnistuminen on suuresti riippuvainen tartunnanpoiston onnistumisesta, mikä ei ainakaan teippaamalla tapahdu. Muoviputkella tehdyssä pitkittäistangon tartunnanpoistossa taasen arvojen hajonnat ovat varsin suuret, mikä johtuu koekap
paleiden vähäisestä määrästä. Tällä ilmakoemenetelmällä näyttää siltä, että kerroin saattaa olla luokkaa 1,5. Jotta saataisiin tehtyä luotettavampia johtopäätöksiä, tulisi kokeita suorittaa paljon enemmän.
Koetulosten perusteella voidaan sanoa, että ristiliitosankkuroinnin käyttö rakentees
sa on pitkälti riippuvainen ristiliitoksen liitoslujuudesta. Liitoslujuus määräytyy puolestaan pitkälti valmistuksen aikaisen hitsauksen onnistumisesta. Ristiliitoksen liitoslujuuden luotettavuutta heikentää suuri vaihtelu liitoslujuudessa saman liitos- tyypin eri koekappaleissa.
8. Yhteenveto
Tämän työn tarkoituksena oli tutkia betoniraudoituksen ankkurointimitoitusta muutamissa erikoistapauksissa ja vertailla Suomen Betoninormien mukaisia mitoi
tusmenetelmiä muiden maiden normien mukaisiin menetelmiin. Työssä keskityttiin erityisesti ankkurointitarpeen ja -kapasiteetin tutkimiseen ja vähemmälle huomiolle jätettiin ankkurointipituuden laskenta. Työ koostui kirjallisuustutkimuksesta, las- kentaesimerkeistä ja kokeellisesta tutkimuksesta.
Kirjallisuustutkimuksessa tarkasteltiin teräksen ja betonin välisen tartunnan perus
teita sekä raudoituksen ankkurointikapasiteetin laskentaa Eurocoden ja Betoninor
mien mukaan suoralle tangolle ja myös muille ankkurointitavoille. Taman Iisaksi ristiliitoksen kapasiteetin mitoitusta tarkasteltiin myös eräiden muiden normien mukaan. Lisäksi tutkittiin ankkurointitarpeen mitoitusta tuille en maiden normien (Betoninormit, Eurocode, CEB-FIP, BSI, ACI, Din, BBK, Ns) mukaan raudoituksen suunnittelun osalta sekä selvitettiin tuille vietävää taivutusraudoitusmaaraa eri maissa laatoissa ja palkeissa. Määrän havaittiin vaihtelevan en normeissa mutta palkeissa määrien vaihtelut olivat melko pienet: tuille vietiin yleensä 25-33/o maksimikenttäraudoitusmäärästä. Laatoissa vaihtelut olivat paljon suuremma . tuille vietävä kenttäraudoitusmäärä vaihteli välillä 25-50% maksimikenttarau- doitusmäärästä. Tuille ankkuroitavalle voimalle eivät eri normit esitä mitään yhtä
läistä kaavaa eikä kaikissa normeissa oltu edes annettu laskentakaavaa ko. voimalle.
Laskentaesimerkissä tutkittiin yksiaukkoisen laatan ankkuromtitarvetta Eurocoden ja Betoninormien mukaisilla laskentamenetelmillä. Esimerkissä havaittiin, että lei - kausraudoittamattomassa laatassa tuen reunassa ankkuroitava voima on Betoninor
meissa 1,5 kertaa Eurocoden mukaan laskettu. Lisäksi tuen reunassa vaikuttava te- räsjännitys on näin ollen Betoninormeissa 2,5 kertaa Eurocoden mukaan laskettu.
Tuelle vietävä ankkurointipituus tuli mm. näistä syistä johtuen Betoninormeissa sel
västi suuremmaksi tässä esimerkkitapauksessa, mutta huomioitavaa on, että Betoni- normeissa tuelle tarvitsee viedä vain 30% maksimikenttaraudoitusmaarasta kun taas Eurocodessa määrä on 50%.
Toisessa laskentaesimerkissä tutkittiin kirjallisuuteen nojautuen vinohalkeaman suuntaa leikkausraudoittamattomassa laatassa, sillä ko. suunta vaikuttaa ankkurom- titarpeeseen. Lisäksi tutkittiin kirjallisuudesta leikkausraudoitetun palkin ja laatan vinohalkeamien suuntaa. Näihin tietoihin pohjautuen tutkittiin leikkausraudoituk- sen vaikutusta pääraudoituksen vetovoimaan keräten tietoja myös kirjallisuudesta.
Tuloksista voitiin havaita Betoninormien pitävän paikkansa tuelle ankkuroitavan voiman suhteen leikkausraudoitetussa rakenteessa, mutta leikkausraudoittamatto
massa rakenteessa kerroin ka lienee Betoninormeissa liian pieni, silla laskentamallin mukaan saatiin sille teoreettinen arvo, joka on noin 2,0. Tosin muissa normeissa vas
taava arvo oli vieläkin pienempi kuin Betoninormien 1,5.
Maanvaraisen anturan raudoituksen ankkuroimista ei monista normeista löytynyt mitään erityismainintaa. Laajimmin ko. ankkurointitapausta oli käsitelty Eurocoden uudessa liitteessä, missä tarkasteltiin anturan reunan kestävyyttä.
Mitoitusesimer-kin perusteella voitiin havaita ko. menetelmän antavan oikeansuuntaisia tuloksia ankkurointitarpeen mitoituksessa.
Ristiliitoksen ankkurointikestävyyttä tutkittiin eri maiden normien mukaisilla las
kentamenetelmillä sekä kokeellisella tutkimuksella. Pyrkimyksenä oli tutkia, oliko Betoninormien ristiliitoksen ankkurointikapasiteetin mitoituskaavan kerroin kbr = 1,35 lähelläkään kokeellisessa tutkimuksessa saatavia arvoja. Ristiliitoksen kestä
vyyttä tutkittiin sitä varten ilmakokeissa ja ulosvetokokeissa koekappaleista käyt
täen 6-10 mm:n kylmämuokattua betoniteräsverkkoa. Ilmakokeessa ei käytetty stan
dardin mukaista koestustapaa, vaan pitkittäistangon vapaan pään taipumista ja poi- kittaistangon kiertymistä ei estetty.
Kokeissa havaittiin, että suhde Fmax/Filma vaihteli ensimmäisessä koe-erässä, jossa pit
kittäistangon tartunta oli poistettu teippauksella, välillä 1,87-2,15 riippuen tanko- koosta. Toisessa koe-erässä, jossa tartunta oli poistettu muoviputkella, vastaavat ar
vot vaihtelivat välillä 1,45-1,83. Suurimmat arvot saatiin pienimmillä tankokoilla, mutta betonilujuuden ei havaittu vaikuttavan merkittävästi murtokuormaan. Lisäk
si voitiin havaita, että ulosvetokokeen onnistuminen on suuresti riippuvainen oikeasta tartunnanpoistotavasta, sillä teippaus ei poistanut tartuntaa täydellisesti.
Tämän lisäksi kokeiden tulokset vaihtelivat erittäin paljon, minkä perusteella voitiin todeta ristiliitosankkuroinnin käytön rakenteessa olevan pitkälti riippuvainen risti- liitoksen liitoslujuudesta eli hitsauksen onnistumisesta. Joka tapauksessa ko. aihe vaatisi selvästi laajemman koesarjan, jotta kertoimelle kbr saataisiin määritettyä luo
tettava arvo. Lisäksi sille pitäisi ilmeisesti määrittää oma arvo jokaiselle tankokoolle, jotta päästäisiin lähelle oikeita tuloksia. Näiden kokeiden perusteella vaikutti kui
tenkin siltä, että ko. arvo saattaa olla luokkaa 1,5.
Lähdeluettelo
/1 / American Concrete Institute. ACI. Building Code for Requirements for Rein
forced Concrete. Detroit, Michigan 1992. Osittain.
HI British Standars Institution. BSI 8110. Structural use of concrete. Part 1. Code of practice for design and construction. London 1985. Osittain.
/3/ CEB-FIP. Bulletin D'Information No 180. Shear in Prestressed Concrete Members by J.C.Walraven. Lausanne 1987. s. 24-25.
/4/ CEB-FIP Model Code for Concrete Structures. Comité Euro-International du Béton. Paris 1978. 471 s.
/5/ CEB-FIP Model Code 1990. First Predraft 1988. Bulletin D'Information No 190b. Juillet 1988. Osittain.
/6/ Din Deutsches Institut fiir Normung e.V. Din 1045. Beton und Stahlbeton.
Bemessung und Ausfiihrung. Berlin 1978. Osittain.
/7/ ENV 1992-3: Eurocode 2: Design of concrete structures. Part 3: Concrete foundations. CEN/TC 250/SC2 N199. Berlin 1996. 36 s.
/8/ Jokela, J. Betonin ja raudoituksen yhteistoiminta ja suomalaisten betoniteräs-tankojen tartuntaominaisuudet. VTT, Betonitekniikan laboratorio. Tiedonan
to 52. Espoo 1979.180 s.
/9/ Jokela, J. Betonoidun pistehitsatun ristiliitoksen toiminta. VTT, Betoni- ja si- likaattitekniikan laboratorio. Tiedonanto 75. Espoo 1980.105 s.
/10/ Kemppainen, P., Nykyri P. Järeitten betoniterästen ristiliitosten ankkurointi.
Oulun yliopisto, Rakennetekniikan laboratorio. Julkaisu 51. Oulu 1996. 95 s.
/Il/ Leonhardt, F. Schub bei Stahlbeton und Spannbeton - Grundlagen der neue- ren Schubbemessung. Beton- und Stahlbetonbau 72 (1977) 11 s. 270-276 ja 72 (1977) 12 s. 295-302.
/12/ Lumme, P. Harjatangon A500H käyttö teräsbetonirakenteissa. Teknillinen korkeakoulu, Rakennusinsinööriosasto. Lisensiaattityö. Espoo 1982. 99 s.
/13/ Nilson, A., Winter, G. Design of Concrete Structures. Tenth Edition, s. 158- 194.
/14/ Ns 3473. Projektering av betongkonstruksjoner. Beregnings- og konstruk- sjonsregler. 3. utgåva. Oslo 1989. Osittain.
/15/ Nykyri, P. Betoniraudoituksen ankkurointi. VTT, Rakennetekniikan labora
torio. Tutkimuksia 693. Espoo 1990. 96 s.
/16/ Nykyri, P. Raudoituksen liukuman ja jännityksen määrittäminen halkeamas
sa tartunta-liukumariippuvuuden perusteella. VTT, Rakennetekniikan labo
ratorio. Tutkimuksia 419. Espoo 1986. 62 s.
/17/ Pukki, E. Harjatangon pintakuvioinnin vaikutus teräksen tartuntaan ja hal- kaisuominaisuuksiin betonissa. Teknillinen korkeakoulu, Rakennusinsinöö- riosasto. Diplomityö. Espoo 1982. 78 s.
/18/ Sarja, A., Nykyri, P. Rotational model for the determination of the shear ca
pacity of reinforced and prestressed concrete structures. VTT, Rakennetek
niikan laboratorio. Tutkimuksia 76. Espoo 1982.19 s.
/19/ SFS-ENV 1992-1-1. Eurocode 2. Betonirakenteiden suunnittelu. Osa 1: Ylei
set säännöt ja rakennuksia koskevat säännöt. Suomen Standardisoimisliitto SFS. Helsinki 1994. 253 s.
/20/ SFS 1201. Betoniteräkset ja raudoitteet. Näytteenotto, testaus ja laadunval
vonta. Suomen Standardisoimisliitto SFS. 1989. 24 s.
/21 / SFS 1251. Raudoitteiden hitsausliitosten luokitus. Suomen Standardisoimis
liitto SFS. 1982.1 s.
/22/ Statens Betongkommitté. BBK 79. Bestämmelser för betongkonstruktioner.
Utgåva 2. Band 1, Konstruktion. Stockholm 1988. Osittain.
/23/ Suomen Betoniyhdistys r.y. Betoninormikortti 2: Hitsatut poikittaistangot.
Betoninormikortisto. Helsinki 1989.15 s.
/24/ Suomen Betoniyhdistys r.y. By 15. Betoninormit RakMK B4 ja korkealujuuk- sisten betonien lisäohjeet. Helsinki 1993.170 s.
/25/ Suomen Betoniyhdistys r.y. By 202. Betonirakenteiden suunnittelun oppikir
ja. Osa 1. Jyväskylä 1982. 242 s.
/26/ Tanskanen, K. Teräsbetonisten palkkielementtien raudoittaminen. VTT, Ra
kennetekniikan laboratorio. Tutkimuksia 450. Espoo 1986.101 s.