Document
T512905 Puurakenteet 1 5 op Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Rajatilamitoituksen periaatteet Murtorajatila Materiaalin osavarmuusluku M Kuorman keston ja kosteusvaikutuksen huomioiva lujuuden ja jäykkyyden muunnoskerroin kmod Murtorajatila, kuormien yhdistely Seuraamusluokat ja yhdistelykertoimet Käyttörajatila Käyttörajatila, kuormien yhdistely Käyttörajatila, taipuma Kuorman keston ja kosteusvaikutuksen huomioiva virumaluku kdef Rakennelaskelman ohjeellinen runko 1 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Rajatilamitoituksen periaatteet Perusvaatimukset: Puurakenteet suunnitellaan standardin SFS-EN 1990:2002 ja sitä koskevien liitteiden mukaan. Käytetään rajatilamitoitusta ja osavarmuuslukumenetelmää Täydentävät ohjeet: Jatkuva sortuma huomioidaan. Rakenteille määritellään suunniteltu käyttöikä. Kantavat rakenteet jaetaan vaativuusluokkiin AA, A, B ja C, ja niiden suunnittelijoilta vaaditaan vastaava pätevyys (koulutus ja työkokemus, huom. FISE), jonka toteaa rakennuslupakohtaisesti rakennusvalvontaviranomainen. 2 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Rajatilamitoituksen periaatteet Rajatilojen mitoitusmalleissa huomioidaan: - materiaaliominaisuudet - kuorman vaikutusaika, viruminen - kosteus ja lämpotila - sekä asennus- että käytönaikaiset mitoitusolosuhteet - kuormien yhdistely Rajatilat: 1. Murtorajatila 2. Käyttörajatila 3 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Murtorajatila (MRT) Murtorajatilassa tarkastellaan rakenteen sortumista, murtumista. Suunnittelun tavoitteena on etsiä riittävän pieni todennäköisyys murtumiselle osavarmuuslukumenetelmä: 1. kuormien osavarmuuskertoimet 2. materiaalien lujuuksien osavarmuusluvut 4 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Murtorajatila Mitoituskuorman aiheuttaman jännityksen oltava pienempi kuin materiaalin vastaava mitoituslujuus: d fd kmod fk M missä = mitoituskuorman aiheuttama d jännitys fd = materiaalin mitoituslujuus kmod = aika- ja käyttöluokan muunnoskerroin fk = materiaalin ominaislujuus = materiaalin osavarmuusluku M 5 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Materiaalin osavarmuusluku Materiaali M M Sahatavara ja pyöreä puutavara 1,4 Havusahatavara, lujuusluokka ≥C35 1,25 Liimapuu, LVL 1,2 Puulevyt 1,25 Liitokset *) Naulalevyliitokset: - tartuntalujuus - (teräs)levyn lujuus 1,25 1,1 Onnettomuusyhdistelmät 1,0 *) Liitettävän puutuotteen osavarmuuskerroin 6 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Kuorman keston ja kosteusvaikutuksen huomioiva lujuuden ja jäykkyyden muunnoskerroin kmod Esim. sahatavara, pyöreä puutavara, liimapuu, LVL ja vaneri Aikaluokka Käyttöluokka 1 2 3 Pysyvä 0,60 0,60 0,50 Pitkäaikainen 0,70 0,70 0,55 Keskipitkä 0,80 0,80 0,65 Lyhytaikainen 0,90 0,90 0,70 Hetkellinen 1,10 1,10 0,90 Yo. kertoimet ja myös muiden puulevyjen muunnoskertoimet on annettu taulukossa 3.1 RIL 205-2007 7 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Murtorajatila, kuormien yhdistely Kuormitusyhdistelmät: 1. Rakenteen kestävyys 2. Rakenteen staattinen tasapaino 3. Onnettomuustilanne 8 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Murtorajatila, kuormien yhdistely Rakenteen kestävyys: Ψ 0, iQk, i 1,15 K FI Gk, j 1,5 K FI Qk,1 1,5 K FI i 1 1,35 K FI Gk, j Gk, j on pysyvän kuorman ominaisarv o Qk,1 on määräävän muuttuvan kuorman ominaisarv o Qk, i on muun muuttuvan kuorman ominaisarv o K FI on seuraamusl uokan kuormakerr oin Ψ 0, i on muun muuttuvan kuorman yhdistelykerroin Mikäli pysyvä kuorma lisää rakenteen kestävyyttä kuormitusyhdistelyssä, niin kerroin 1,15 KFI korvataan kertoimella 0,9. 9 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Murtorajatila, kuormien yhdistely Rakenteen staattinen tasapaino: Ψ 0, iQk, i 1,1 K FI Gkj,sup 0,9 K FI Qkj,inf 1,5 K FI i 1 Gkj,sup on epäedullis en pysyvän kuorman ominaisarv o Gkj,inf on edullisen pysyvän kuorman ominaisarv o Qk,1 on määräävän muuttuvan kuorman ominaisarv o Qk, i on muun muuttuvan kuorman ominaisarv o K FI on seuraamusl uokan kuormakerr oin Ψ 0, i on muun muuttuvan kuorman yhdistelykerroin 10 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Murtorajatila, kuormien yhdistely Onnettomuustilanne: G kj Ad Ψ1,1 Qk,1 Ψ 2, iQk, i i 1 G kj on pysyvän kuorman ominaisarv o A d on onnettomuu skuorman ominaisarv o Qk,1 on lumi - , jää - tai tuulikuorm an ominaisarv o Qk, i on muun muuttuvan kuorman ominaisarv o Ψ n, i on muuttuvan kuorman yhdistelykerroin Taulukot: 1. Seuraamusluokat ja KFI-kertoimet 2. Yhdistelykertoimet 11 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Seuraamusluokat ja KFI-kertoimet 12 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Yhdistelykertoimet i 13 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Käyttörajatila (KRT) Käyttörajatilassa tarkastellaan kuormien tai kosteuden aiheuttamaa rakenteen taipumaa (w) tai muodonmuutosta (u) (esim. palkin taipumaa tai lattian värähtelyä) tai rakenteen säilyvyyttä (esim. halkeilua). Suunnittelun tavoitteena on rajoittaa rakenteen muodonmuutos tai halkeilu riittävän pieneksi, ettei se aiheuta vahinkoa pintamateriaaleille, katoille, lattioille ym. tai toiminnalle tai ulkonäölle. EC5:ssa taipuman ja värähtelyn rajoitukset ovat suosituksia (eivät vaikuta turvallisuuteen tai terveyteen). Mikäli tuulikuorma ei ole määräävä muuttuva kuorma, niin sitä ei huomioida käyttörajatilatarkastelussa. 14 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Käyttörajatila, kuormien yhdistely Hetkellisen taipuman winst tai muodonmuutostilan uinst laskennassa käytettävä kuorma: Ψ 0, iQk, i Gk, j Qk,1 i 1 Gk, j on pysyvän kuorman ominaisarv o Qk,1 on määräävän muuttuvan kuorman ominaisarv o Qk, i on muun muuttuvan kuorman ominaisarv o Ψ 0, i on muun muuttuvan kuorman yhdistelykerroin Materiaaliominaisuuksille käytetään kimmo-, liuku- ja siirtymäkertoimien tilastollisia keskiarvoja. 15 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Käyttörajatila, taipumarajat Taipumarajoitukset (enimmäisarvot): hetkellinen winst ja lopputilan kokonaistaipuma wnet,fin (wfin). Rakenne Winst 1) Wnet,fin 2) Wfin 3) Pääkannattimet L/400 L/300 L/200 Orret ja muut toisiokannattimet L/200 L/150 Rakennuksen vaakasiirtymä H/300 1) Koskee pelkästään lattioita 2) Ei koske tukipisteiden välillä kaarevia tai taitteellisia rakenteita/rakenneosia 3) Koskee esikorotettuja sekä tukipisteiden välillä kaarevia tai taitteellisia rakenteita 16 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Käyttörajatila, taipuman laskenta Hetkellinen taipuma winst voidaan laskea eri kuormille (Gk,Qk) yksikkökuorman (pref=1kN/m tai Fref=1 kN) aiheuttaman vertailutaipuman wref avulla: winst,G Gk wref winst,Q Qk wref winst winst,G winst,Q missä: gk = pysyvä kuorma qk = muuttuva kuorma wref = esimerkiksi: wref wref 5 pref L4 3 pref L2 384E0,mean I 20Gmean A Fref L3 3Fref L 48E0,mean I 10Gmean A tai 17 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Käyttörajatila, taipuman laskenta Kokonaistaipuma wnet,fin: w net,fin w fin,G w fin,Q,1 w fin,Q,i missä w fin,G w inst,G (1 k def ) w fin,Q,1 w inst,Q,1 (1 ψ2,1k def ) w fin,Q,i w inst,Q,i (ψ0,i ψ2,ik def ) k def on virumaluku Ψ 0,_ ja Ψ 2,_ ovat muuttuvan kuorman Q yhdistelykertoimia 18 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Käyttörajatila, taipuman osat Taipuman komponentit: wc = esikorotus (jos tarpeen) winst= hetkellinen taipuma wcreep = viruman aiheuttama lisätaipuma wfin= kokonaistaipuma wnet,fin= lopputaipuma winst wcreep wc wnet,fin wfin Lopputaipuma wfin (tukitason alapuolelle): wfin = winst+ wcreep - wc 19 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Käyttörajatila, taipuman laskenta Taipumia laskettaessa huomioidaan lisäksi: - massiivisissa palkeissa leikkausmuodonmuutosten aiheuttama lisätaipuma silloin kun L/h 12 (15) - ohutuumaisissa palkeissa aina uuman leikkausmuodonmuutosten aiheuttama lisätaipuma - ristikkorakenteissa liitosten muodonmuutokset - kosteuden aiheuttamat muodonmuutokset 20 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Kuorman keston ja kosteusvaikutuksen huomioiva virumaluku kdef Aikaluokka Käyttöluokka 1 2 3 Sahatavara, pyöreä puutavara, liimapuu ja LVL 0,60 0,80 2,00 Vaneri, KERTO-Q (lappeella) 0,80 1,00 2,50 Lastulevy EN 312-4, -5 Lastulevy EN 312-6, -7 2,25 1,50 3,00 2,25 - Kova kuitulevy 2,25 3,00 - Puolikova kuitulevy 3,00 4,00 - MDF-levy 2,25 3,00 - Yo. kertoimet ja myös OSB-levyjen muunnoskertoimet on annettu taulukossa 3.2 RIL 205-2007 21 Kantavat puurakenteet Mitoitusmenetelmät Rajatilamitoitus ja osavarmuuslukumenetelmä Rakennelaskelman ohjeellinen runko 1. Lähtöarvot Rakenteen luonne ja sijainti Päämitat 2. Kuormitustekijät Kuormat Kuormitukset, -yhdistelmät Aikaluokat 3. Voimasuureet Staattinen käsittely => Momentit, leikkaus- ja normaalivoimat murto- ja käyttörajatiloissa 4. Materiaalit Ominaislujuudet taulukoista Huomioi tarvittavat korjauskertoimet aika- ja käyttöluokan mukaan 5. Mitoitus 22
© Copyright 2024