Tausta
Raskaasti kuormitetut pihakansirakenteet ja haastavat työmaaolosuhteet ovat viime vuosina yleistyneet Suomessa voimakkaasti. Yhä useammin päädytään tilanteeseen, että tavanomaisten esijännitettyjen betoniliittopalkkien kapasiteetti ei ole riittävä verrattuna vaadittuun ja rakenteen toteutus elementtirakenteisesti ei ole mahdollista.
Esijännitettyjen elementtirakenteiden käyttömahdollisuuksia on kansainvälisissä siltahankkeissa kasvatettu kytkemällä esijännitetyt elementtipalkit toisiinsa työmaaolosuhteissa. Tällaisessa rakenteessa omapaino kuormittaa tavanomaista yksiaukkoista esijännitettyjä palkkia. Elementtien yhteen kytkemisen jälkeen rakenteeseen kohdistuvat muut ulkoiset kuormat, rasittavat jatkuvaksi kytkettyjen liittopalkkien sarjaa. Yhteen kytkeminen tavallisesti toteutetaan sijoittamalla pitkittäistä harjaterästä liittopoikkileikkauksen laattaosaan toimimaan liitoksessa yläpinnan raudoituksena. Tämän jatkuvan rakenneratkaisun ansiosta rakenteen rasitukset jakaantuvat tasaisemmin ja momentin uudelleenjakaantuminen murtorajatilassa mahdollistuu.
Esijännitettyjen elementtipalkkien yhteen kytkemisen hyödyntäminen on Suomessa harvinaista ja siltarakenteita lukuun ottamatta kyseisestä rakennetyypistä löytyy vähän kansainvälistä tutkimustietoa.
Tutkimuksen vaiheet
Kutistuman ja viruman aiheuttamat pakkovoimat
Jatkuvaksi kytketyn liittopoikkileikkauksen muodonmuutokset on estetty välituella. Tutkimusprojektin ensimmäisessä vaiheessa keskitytään ko. ilmiöstä aiheutuviin pakkovoimiin. Aiemmat tutkimukset osoittavat, että laskennallisesti saatavien pakkovoimien suuruus on herkkä käytetyille materiaalimalleille. Tutkimuksessa tehtiin suomalaisessa pihakansirakentamisessa tyypillisesti käytettäville betoneille 6kk kestävä viruma- ja kutistumatestaus yliopiston laboratoriossa. Mittaustulosten avulla pystyttiin määrittämään jatkuvaksi kytkettyyn rakenteeseen muodostuvat pakkovoimat ja tuloksia voitiin verrata eurokoodin mukaan laskettuihin arvoihin.
Tieteellinen artikkeli NRC 59 – ISSUE 2/2018
Tukialueen negatiivinen momenttikestävyys
Esijännitetyn elementtipalkin alareunassa vaikuttaa ulkoisten kuormien sekä jännevoiman ansiosta korkea puristusjännitys välituen läheisyydessä. Puristusjännityksen ollessa suuri nousee esiin kysymys betonin kapasiteetin riittävyydestä sekä liitoksen sitkeydestä. Pihakansirakenteissa ulkoisista kuormista (maa, liikennekuormat…) välituelle kohdistuvat rasitukset ovat suuria ja täten liitoksessa tarvittava yläpinnan raudoitustarvekin nousee korkeaksi, mikä tekee rakenteesta erilaisen verrattuna kansainvälisesti tutkittuihin siltarakenteisiin, joissa yläpinnan teräsmäärät maltillisia. Tutkimuksen seuraavassa vaiheessa välituen liitokselle tehdään kuormituskokeita, joiden perusteella selvitetään liitoksen negatiivista momenttikapasiteettia ja tutkittavan rakenteen käyttäytymistä murtorajatilassa.
Diplomityö: Kujala, J., Esijännitettyjen betonielementtien jatkuvuus – Jatkoskoe
Tulevat palkkikokeet
Tutkimuksen viimeisessä vaiheessa tullaan toteuttamaan kuormituskokeet jatkuvalle rakenteelle.
Tavoite
Tutkimushankkeen tavoitteena selvittää jatkuvaksi kytkettyjen jännitettyjen elementtipalkkien rakenteellista toimintaa, kehittää rakenteen toteutukseen ratkaisuja ja lopulta edistää rakenteen käyttöä Suomessa
