Lataa pdf versio tästä

Maanvarainen pilari- ja seinäantura   

Lyhyt kuvaus

Ohjelmalla voidaan mitoittaa suorakaiteen muotoinen maanvarainen pilari- tai seinäantura. Ohjelmalle annetaan seuraavat lähtötiedot

• Materiaali- ja ympäristötiedot
• Anturan mittatiedot
• Pysty, vaaka - ja momenttikuormat kahdessa suunnassa (pysyvä + 0-5 muuttuvaa kuormaa)
• Maaparametrit tai vaihtoehtoisesti kantokestävyys
• Raudoitustiedot

Ohjelma muodostaa annettujen kuormitustietojen perusteella EN1990-1 mukaiset kuormitusyhdistelyt murto- ja käyttörajatilatarkasteluja varten. Ohjelma tekee maapohjan kantokestävyyden tarkistuksen EN1997-1 mukaan valitulla mitoitusmenetelmällä (DA2 tai DA2*).  Teräsbetonirakenteen mitoitus tehdään EN1992-1-1 mukaisesti tarkistamalla murtorajatilan taivutus- ja leikkauskestävyydet kahdessa suunnassa sekä lävistysmurtokestävyys. Leikkauskestävyys lasketaan leikkausraudoittamattoman rakenteen mukaisesti, ilman leikkausraudoitusta. Käyttörajatilatarkastelu sisältää halkeamaleveyden laskennan ja tarkistuksen kahdessa suunnassa. Lisäksi käyttörajatilassa lasketaan maanpaineen lineaarinen jakautuminen eri kuormitusyhdistelmillä.

Ohjelma ei sisällä painuman laskentaa eikä tarkistusta.

Laskentaperusteet

Materiaalit

Materiaalien lujuusarvot lasketaan EN1992-1-1 luvun 3 mukaisesti käyttäen kansallisen liitteen mukaisia kertoimia ja osavarmuuslukuja. Käytetyt arvot näytetään ohjelman käyttöliittymässä ja laskelmaraportissa.

Kuormitukset

Anturan ja peruspilarin paino sekä anturan yläpuolella olevan täytön paino lasketaan mukaan automaattisesti. Käyttäjä antaa muun pysyvän kuorman ja 0-5 muuttuvaa kuormaa peruspilarin yläreunan keskellä.

Kuormitusyhdistelyt

Tutkittavat kuormitusyhdistelmät muodostetaan automaattisesti EN1990 lukujen 6.4 ja 6.5 mukaisesti käyttäen kansallisen liitteen mukaisia yhdistely- ja osavarmuuskertoimia. 

Kuormitusyhdistelyissä otetaan yhdistelmiin mukaan kaikki muuttuvat kuormat kuitenkin niin, että tuulikuormista vain yksi kerrallaan otetaan mukaan. Esimerkiksi kuormista ”Tuuli X” tai ”Tuuli Y” vain jompikumpi tulee mukaan samaan kuormayhdistelmään.

Rakenteen mitat

Laskenta suoritetaan annetuilla rakenteiden nimellismitoilla. Raudoituksen sijainti lasketaan annetun suojaetäisyyden ja raudoituksen nimellishalkaisijan mukaan.

Kantokestävyys (EN1997-1: 6.5.2)

Ohjelmalla voidaan laskea kantokestävyys analyyttisellä menetelmällä käyttäen EN1997-1 liitteen D mukaista menetelmää ja annettuja maaparametrien arvoja. Vaihtoehtoisesti ohjelmalle voidaan antaa erikseen laskettu, muuten määritelty tai tunnettu kantokestävyyden arvo R/A’ (kPa).

Kantokestävyyden tarkistus tehdään käyttäjän valitsemalla mitoitusmenetelmällä DA2 tai DA2* (EN1997-1 luku 2.4.7.3.4). Kuormituksen epäkeskisyyden laskenta tehdään valitun mitoitusmenetelmän mukaisesti joko käyttäen kuormituksen edustavia arvoja (F_rep) tai laskenta-arvoja (F_Ed).

Mikäli kantokestävyys lasketaan annettujen maaparametrien perusteella lasketaan anturan tehollinen ala ja kantokestävyys erikseen jokaisella kuormitusyhdistelmällä ja tarkistetaan että mitoitusehto V_d ≤ R_d  EN1997-1 (6.1) täyttyy kaikilla kyseeseen tulevilla kuormitusyhdistelmillä.

Mikäli perusmaan kantokestävyys on tunnettu eikä sitä lasketa ohjelma laskee anturan tehollisen alan ja tarkistaa ettei annetun kantokestävyyden arvoa ylitetä millään murtorajatilan kuormitusyhdistelmällä.

Liukumiskestävyys (EN1997-1: 6.5.3)

Perustuksen liukumiskestävyyttä ei tarkisteta vaan oletetaan, että se on riittävä.

Taivutuskestävyys (EN1992-1-1: 6.1)

Taivutuskestävyys tarkistetaan erikseen kahdessa pääsuunnassa.

Ohjelma laskee perusanturan taivutuskestävyyden EN1992-1-1 mukaisesti annetun raudoituksen pinta-alan ja sijainnin perusteella. Betonin jännitysresultantti lasketaan suorakaiteen perusteella kohdan 3.1.7(3) mukaisesti.

Taivutusmomentin laskenta-arvo lasketaan peruspilarin reunassa erikseen jokaiselle murtotilan kuormitusyhdistelmälle, mitoitusarvona käytetään eri kuormitusyhdistelmien mukaista suurinta taivutusmomentin arvoa.

Leikkauskestävyys (EN1992-1-1:6.2.2)

Leikkauskestävyys tarkistetaan erikseen kahdessa pääsuunnassa.

Leikkauskestävyys lasketaan ilman leikkausraudoitusta olettaen, että leikkausraudoitusta ei käytetä.

Leikkausvoiman mitoitusarvona käytetään peruspilarin reunassa laskettua leikkausvoimaresultanttia joka lasketaan ja tarkistetaan erikseen jokaiselle kuormitusyhdistelmälle.

Lävistyskestävyys (EN1992-1-1: 6.4)

Suomen kansallisen liitteen mukaisesti lävistyskestävyystarkastelua ei tehdä EN1992-1-1:6.4 mukaan vaan noudatetaan RakMK B4 ohjeita.  Lävistysvoima ja sen vähennys lasketaan murtotilan mukaisen maanpainejakauman perusteella erikseen jokaiselle murtotilan kuormitusyhdistelmälle, tarkistaen ettei laskettu lävistyskestävyyden arvo ylity.

Minimiraudoituspinta-ala (EN1992-1-1:9.2)

Minimiraudoituspinta-ala lasketaan palkkirakenteen mukaisesti ja ohjelma tarkistaa, että valitun raudoituksen pinta-ala täyttää vaatimuksen

Halkeamaleveyden tarkistus (EN1992-1-1:7.3)

Halkeamaleveys lasketaan erikseen molemmissa pääsuunnissa EN1992-1-1 kohdan 7.3.4 mukaisesti käyttäen valittua raudoitusta jonka oletetaan jakautuvan tasaisesti koko anturan leveydelle.

Ohjelma tarkistaa, ettei taulukon 7.1N mukaista halkeamaleveyttä ylitetä pitkäaikaisen kuormitusyhdistelmän vallitessa.

Käyttöliittymä

Kuva 1, Käyttöliittymän pääsivu

Ohjelman käyttöliittymä jakautuu kolmeen pääosaan. 

• Yläosassa vasemmalla ovat syöttökentät kaikille mittatiedoille. Kentän vieressä olevia nuolipainikkeita käyttämällä voi helposti hakea sopivan/riittävän arvon kyseiselle mitalle koska laskenta päivittyy välittömästi arvoa muutettaessa. Vaihtoehtoisesti mitan voi syöttää lukuna normaaliin tapaan jolloin laskenta päivittyy kun painetaan   Enter   tai siirrytään seuraavaan kenttään.
• Yläosassa oikealla on yhteenveto tehtyjen mitoitustarkastelujen tilasta. Vihreä pallo tarkoittaa hyväksyttyä tarkistusta, muussa tapauksessa pallo on punainen.
• Käyttöliittymän alaosassa on seitsemän alisivua joissa voidaan antaa ja muuttaa loput lähtötiedot ja/tai katsella tarkemmat tulokset tehdyistä mitoitustarkistuksista.

Materiaalit

Tällä alisivulla voit valita käytettävän betoni- ja teräslaadun, rakenneluokan ja ympäristön rasitusluokan.

Sivulla näkyy käytettävät materiaalien lujuusarvot sekä säilyvyyden/betonipeitteen tarkistuksen tila.

Huomautus: Eurokoodi ei varsinaisesti tunne käsitettä ”rakenneluokka” vaan mahdollisuus käyttää pienempiä materiaaliosavarmuuslukuja on kytketty toteutuksen laadunvalvonnan tasoon ja toleranssiluokkaan kansallisen liitteen kohdan A.2.1 mukaan jossa viitataan RakMk rakenneluokkiin. Nämä vaatimukset tulevat muuttumaan kun uudistettu B-sarja julkaistaan.

Kuormitukset

Kuva 2, Alisivu ”Kuormitukset”

Tällä alisivulla annetaan kuormitukset taulukossa Kuormat.  Kuorma-arvot annetaan peruspilarin yläreunan tasolla josta ohjelma ”siirtää” ne perustustasoon. Huomaa, että normaalitilanteessa arvot Hx ja My ovat erimerkkisiä vaikuttaakseen ”samaan suuntaan”.

Painikkeella   Lisää   voidaan lisätä uusi muuttuva kuorma ja vastaavasti painikkeella   Poista   voidaan poistaa (valittu rivi) kuorma.

Sivun alempi taulukko sisältää automaattisesti muodostetut kuormitusyhdistelyt murtorajatilassa ja käyttörajatilassa. Huomaa, että kun kuorman luokka on Tuuli useammalla kuormituksella, ei näitä kuormia sisällytetä yhtäaikaisesti samaan yhdistelmään.

Taulukossa näytetään erikseen yhdistelmän voimasuureiden edustavat arvot (F_rep=Σψ_iF_i) ja mitoitusarvot (F_Ed=Σγ_iψ_iF_i).

Kantokestävyys (GEO)

Kuva 3, Alisivu "Kantokestävyys"

Alisivulla tehdään valinta lasketaanko kantokestävyys maaparametrien perusteella vai käytetäänkö valmiiksi määriteltyä ja siten tunnettua kantokestävyyden arvoa.  Jälkimmäinen vaihtoehto mahdollistaa esimerkiksi kallionvaraisen anturan mitoituksen.

Mikäli halutaan laskea kantokestävyyden arvo, annetaan sitä varten vallitsevat perustamisolosuhteet ja tarvittavat maaparametrit.

Alinna oleva taulukko sisältää kaikki lasketut välisuuret eri kuormitusyhdistelmillä, kun kaikilla yhdistelmillä käyttöaste V_d / R_d < 1.0 on kantokestävyys riittävä. Taulukossa näytetään myös kantokestävyyden laskemisessa tarvittavat kantavuus-, muoto- ja muut kertoimet (ei näkyvissä kuvassa).

Sivulla on myös kaaviokuva joka näyttää tehollisen alan ja kuormituksen sijainnin taulukossa valittuna olevan kuormitusyhdistelmän vallitessa.

Taivutuskestävyys (STR)

Kuva 4, Alisivu "Taivutuskestävyys"

Alisivu sisältää taivutuskestävyyden laskennassa käytetyt alku- ja väliarvot sekä lopputuloksen, laskennan tulokset näytetään kahdessa pääsuunnassa. Momentin mitoitusarvo on kaikkien murtotilan kuormitusyhdistelmien mukainen taivutusmomentin maksimiarvo.

Tällä sivulla annetaan myös valittu raudoitus erikseen kummassakin suunnassa.

Painiketta    painettaessa ohjelma ehdottaa automaattisesti yhtä raudoitusvaihtoehtoa jolla saavutetaan riittävä kestävyys ja jolla minimiraudoitusalan vaatimus toteutuu.

Leikkauskestävyys (STR)

Kuva 5, Alisivu "Leikkauskestävyys"

Alisivu sisältää leikkausraudoittamattoman rakenteen leikkauskestävyyden laskennassa käytetyt alku- ja väliarvot sekä lopputuloksen, laskennan tulokset näytetään kahdessa pääsuunnassa.

Leikkausvoiman mitoitusarvo on maksimiarvo kaikkien murtotilan kuormitusyhdistelmien mukaisista leikkausvoimista.

Lävistyskestävyys (STR)

Kuva 6, Alisivu "Lävistyskestävyys"

Alisivu sisältää lävistyskestävyyden laskennassa käytetyt alku- ja väliarvot sekä lopputuloksen.  

Tulokset näytetään kuormitusyhdistelmälle jonka vallitessa lävistyskestävyyden käyttöaste (V_Ed – ΔV_Ed) / V_c saa maksimiarvon.

Käyttörajatila

Kuva 7, Alisivu "Käyttörajatila"

Alisivulla näytetään halkeamatarkastelun väli- ja lopputulokset molemmissa pääsuunnissa pitkäaikaisella kuormitusyhdistelmällä.

Alempi taulukko sisältää pystykuormituksen resultantin ja epäkeskisyydet sekä pohjapaineen keskiarvon q_k(k.a), että suurimman arvon q_k(max) kaikilla käyttötilan kuormitusyhdistelmillä.

Alisivulla näytetään myös kaaviokuva jossa nähdään pohjapaineen jakautuminen eri kuormitusyhdistelmillä. Klikkaamalla ja valitsemalla taulukon yhden rivin saa kaavion näyttämään painejakautuman vastaavalla kuormitusyhdistelmällä. Pistekatkoviiva näyttää neutraaliakselin paikan ja suunnan.