| الوصف: |
Tässä työssä tutkittiin, millainen on liittopilarin suunnitteluprosessi korkeassa rakentamisessa. Työssä perehdyttiin murtorajatilamitoitukseen ja kokoonpuristumiseen. Murtorajatilamitoituksessa käsitellään eurokoodin yksinkertaistettua suunnittelumenetelmää, joka käsittää 6 erilaista liittopilaripoikkileikkausta. Nämä poikkileikkaukset ovat täysin tai osittain betonilla ympäröityjä teräsprofiileja tai betonilla täytettyjä putkiprofiileja, joissa voi olla lisäksi sisäinen profiili. Kokoonpuristumien laskennassa betoni oletetaan halkeilemattomaksi sekä teräksen, raudoituksen ja betonin välinen yhteistoiminta täydelliseksi. Betonin ajasta riippuvat ominaisuudet määritetään eurokoodin mukaisesti, ja betonin lämpötilasta aiheutuvia muodonmuutoksia ei huomioida. Työssä selvitetään, mitä kaikkea liittopilarin kestävyyslaskentaan liittyy, mitä rajoituksia yksinkertaistettu suunnittelumenetelmä asettaa sekä miten murtorajatilamitoitus suoritetaan. Kokoonpuristumisen osalta esitetään mistä se aiheutuu, mihin se vaikuttaa, miten sitä voi ehkäistä ja mitä kaikkea sen laskennassa tulee huomioida. Laskennassa huomioitavat kaavat käydään läpi ja betonin muodonmuutosten laskenta esitetään jatkuvasti muuttavan jännityksen vaikuttaessa. Työssä vertailtiin eri tapoja muodostaa yhteisvaikutuskuvaaja, eri tapoja laskea toisen kertaluvun vaikutuksia sekä näiden yhdistelmiä. Lisäksi kehitettiin Rhinoceros-ohjelmiston Grasshopper-työkalua käyttäen sovellus, jolla voidaan mitoittaa eurokoodin yksinkertaistetun menetelmän piirissä olevia liittopilaripoikkileikkauksia. Mitoitussovelluksen avulla selvitettiin vielä eri poikkileikkaustyyppien yhteisvaikutuskuvaajien muoto sekä miten betonilaatu ja teräslaji vaikuttavat niihin. Kokoonpuristumisen osalta lasketaan 60 kerroksisen esimerkkikohteen reunapilarin, nurkkapilarin ja seinän kokoonpuristuma ETABS-ohjelmistolla sekä esitetään näiden rakenteiden väliset erisuuruiset kokoonpuristumat. Tutkimusten pohjalta todetaan, että yksinkertaistettua yhteisvaikutuskuvaajaa käytettäessä, tulee suunnittelijan tiedostaa, milloin yhteisvaikutuskuvaajan ACDB-yksinkertaistus on liian konservatiivinen ja milloin tulee etsiä lisäpiste E. Toisen kertaluvun vaikutuksien osalta todetaan, että tarkan ja yksinkertaistetun menetelmän erot ovat suhteellisen vähäisiä. Betonilaadulla kannattaa ensisijaisesti parantaa poikkileikkauksen puristuskestävyyttä. Korkealujuusterästen käyttöä kannattaa harkita, koska pienemmillä normaalivoiman arvoilla korkealujuusteräksellä taivutuskestävyys on sama tai jopa pienempi kuin normaalilujuisella teräslajilla. Kirjallisuustutkimuksen ja laskentaesimerkin perusteella todetaan, että rakentamistavan huomioiva aikahistoria-analyysi on ainoa oikea tapa laskea pilareiden kokoonpuristumaa. Betonin ajasta riippuvat materiaaliominaisuudet on huomioitava suunnittelussa. Betonia sisältävän pilarin kokonaismuodonmuutos voidaan laskea tarkasti vain työssä esitetyllä integrointikaavalla (5.13). Pilareiden väliset erot kokoonpuristumassa jäävät pieniksi. Suurimmat erot rakenteiden kokoonpuristumien välillä esiintyvät pilareiden ja seinien välillä. Lopuksi esitetään, että käytännön suunnittelussa pilarin kestävyys varmistetaan ennen tarkempaa kokoonpuristumien analyysiä. Tällöin alustavassa mitoituksessa on suositeltavaa varautua mahdolliseen lisäraudoitukseen siltä varalta, että erot rakenteiden kokoonpuristumissa osoittautuvat myöhäisemmässä vaiheessa liian suuriksi. |
