Sideterästen mitoitustyökalu avuksi betonirakenteisten asuinkerrostalojen onnettomuusmitoitukseen

Betonin vaurioituminen

Monet erilaiset poikkeustilanteet, niin hitaat kuin nopeatkin olosuhteiden muutokset, voivat vaurioittaa rakennusta. Vaurionsietokyvyn parantamisessa päämääränä on suunnitella rakennus siten, ettei yksittäinen vaurio sorruta koko rakennusta. Rakenteiden suunnittelussa on huomioitava monia erilaisia ennakoitavia tai ennalta arvaamattomia onnettomuustilanteita.

Turun Ammattikorkeakouluun tekemässäni opinnäytetyössä käsittelen betonirunkoisten asuinkerrostalojen vaurionsietokyvyn parantamista onnettomuustilanteiden varalle. Sideterästen mitoituksen prosesseihin perehtymisen pohjalta laadin työn lopputuotoksena sideterästen mitoitustyökalun suunnittelijoiden käyttöön. Opinnäytetyöni aihe valikoitui sekä oman kiinnostuksen että Vahanen Suunnittelupalvelut Oy:n toiveiden perusteella. Onnettomuusmitoituksessa huomioitavia asioita on hyvin paljon, mutta sopivilla rajauksilla näinkin laajasta aiheesta sai luotua opinnäytetyöksi sopivan kokonaisuuden. Mielenkiintoinen aihe syvensi ymmärrystä erityisesti elementtirakentamiseen ja kuormien siirtymiseen rakenteesta toiseen poikkeuksellisissa tilanteissa.

Työssäni tarkastelen betonirunkoisia asuinkerrostaloja painottaen elementtirakenteisiin taloihin. Kantavat seinät-laatta-runko on tyypillinen asuinkerrostaloissa käytettävä betonirunkojärjestelmä. Pilari-palkki-laatta-runko taas on sellaisenaan käytössä erityisesti toimisto- ja liikerakennuksissa. Näiden kahden runkotyypin yhdistelmää nähdään tyypillisesti keskusta-alueiden kerrostaloissa, joissa alemmissa kerroksissa on pysäköinti- ja liiketiloja ja ylemmissä kerroksissa asuintiloja. Betonirakenteisten asuinkerrostalojen seuraamusluokka on tyypillisesti CC2 tai CC3, jotka jaetaan onnettomuustilanteessa alaluokkiin a ja b. Seuraamusluokka vaikuttaa vaurionsietokyvyn varmistamisen menettelytapoihin sekä suoraan sideterästen suunnittelussa tarvittaviin lähtötietoihin ja laskentakaavoihin.

Sidejärjestelmän tarkoituksena on estää laajat vauriot

Rakenne voi menettää kantavuutensa, jos sitä kuormitetaan liikaa tai siinä on jokin puute, jonka takia se ei kestäkään sille suunniteltua kuormitusta. Syntynyt paikallinen vaurio aiheuttaa kuormien uudelleen jakautumisen ympäröiville rakenteille. Sortumisen prosessi syntyy, mikäli myös nämä ympäröivät rakenteet menettävät kantavuutensa muuttuneen kuormituksen takia. Sortuminen pysähtyy vasta, kun vaurio etenee rakenteisiin, joiden kantavuus taas riittää kuormitukselle.

Sidejärjestelmän tavoite on sitoa rakenteet toisiinsa laajempien vaurioiden estämiseksi, ja se onkin menettelytapana ensisijainen lähes kaikkien monikerroksisten rakennusten vaurionsietokyvyn parantamiseksi. Betonielementtirakennuksissa sideteräkset sijoitetaan jatkuvina rakennuksen runkoon: välipohjien reunoille, laattojen väliin, pystyrakenteista vaakarakenteisiin sekä pystysuuntaisesti perustuksista yläpohjaan saakka. Näin rakennuksesta saadaan monoliittisesti kestävä kokonaisuus, joka jakaa kuormia tasaisesti eri rakenneosille ja estää rakenneosia irtoamasta toisistaan.

Uusi mitoitustyökalu tehostaa ja nopeuttaa suunnittelua

Sidejärjestelmän mitoitustyökalun suunnittelu eteni sitä mukaa, kun perehdyin laskentaan vaikuttaviin seikkoihin. Kiteytin laskennan eri vaiheet omiksi prosessikaavioikseen pohjaksi mitoitustyökalulle. Lähdekirjallisuuden esimerkkilaskelmat, laskennan soveltaminen aitoihin kohteisiin sekä kokeneen suunnittelijan palaute auttoivat luomaan mitoitustyökalusta toimivan ja käyttäjäystävällisen. Työkalua sommitellessa tuli myös huomioida sen visuaalinen tarkoituksenmukaisuus.

Lopullinen mitoitustyökalu muotoutui useiden laskentakierrosten jälkeen. Tarvittavat lähtötiedot syöttämällä mitoitustyökalua käyttävä suunnittelija saa laskennan lopputuloksena tarkasteltavien rakenteiden sidevoimat, joiden perusteella työkalu laskee teräsmäärät ja -koot sekä tarkistaa käyttöasteen. Tulostusvalmis laskelma on helppo liittää osaksi kohteen muita asiakirjoja. Yhdenmukaisuus ja ajan säästö suunnittelutyössä ovat konkreettisia hyötyjä, joita mitoitustyökalu tuo suunnittelijoille. Mitoitustyökalu toimii sellaisenaan opinnäytetyössäni rajatun mukaisiin kohteisiin, sekä lisäksi hyvänä pohjana jatkokehittämiselle.

 

   

Tilaa Vahasen blogitekstit sähköpostiisi

Turun Jaanin alueen ryhmäkorjaushankkeessa tapahtunutta (osa 7)
Jere Kotikivi / 29.04.2021

Turun Jaanin alueen ryhmäkorjaushankkeessa tapahtunutta (osa 7)

Seuraamme blogisarjassa Turun Itäharjulla sijaitsevan Jaanin alueen linjasaneeraushankkeen ja maalämpöurakan etenemistä. RTC Vahanen Turku Oy toimii..

Lue lisää
Mitä rakennuttaminen on?
Antti Huurre / 28.04.2021

Mitä rakennuttaminen on?

Jos ei muille, niin ainakin lapsilleen sitä joutunut jossakin vaiheessa selittämään, mitä tekee työkseen. Miksi hankkeessa pitää rakennuttaja tai..

Lue lisää
Urbaanin ekolentämisen tulevaisuudennäkymiä
Juha Lampi / 15.04.2021

Urbaanin ekolentämisen tulevaisuudennäkymiä

Osallistuin nyt maaliskuussa järjestettyyn kolmanteen Ecological and Electric Aviation -verkostokonferenssiin. Ensimmäisessä konferenssissa vuonna 2019..

Lue lisää
Miten hallita asuntojen ja kiinteistöjen ostamisen ja omistamisen teknisiä riskejä
Arto Toorikka / 14.04.2021

Miten hallita asuntojen ja kiinteistöjen ostamisen ja omistamisen teknisiä riskejä

Asuntoa tai kiinteistöä ostettaessa kannattaa pyrkiä selvittämään kiinteistön kunto ja korjaustarpeet sillä tarkkuudella, että sijoituksen..

Lue lisää
Turun Jaanin alueen ryhmäkorjaushankkeessa tapahtunutta (osa 6)
Jari Salonen / 08.03.2021

Turun Jaanin alueen ryhmäkorjaushankkeessa tapahtunutta (osa 6)

Seuraamme blogisarjassa Turun Itäharjulla sijaitsevan Jaanin alueen linjasaneeraushankkeen ja maalämpöurakan etenemistä. RTC Vahanen Turku Oy toimii..

Lue lisää
Saako 1970-luvun peltikasettikylpyhuoneen uudistettua tälle vuosituhannelle?
Jukka Pesonen / 26.02.2021

Saako 1970-luvun peltikasettikylpyhuoneen uudistettua tälle vuosituhannelle?

Suomessa on vielä paljon 1970- ja 1980-luvun elementtikerrostaloja, joita ei ole saneerattu vastaamaan tämän vuosituhannen vaatimuksia...

Lue lisää