Siporex teräspalkkien suunnitteluohje

H+H Siporex Oy Helsingin konttori Teikankaantie 256 Puhelin 0207 524 200 Eskolantie 1 Puhelin 0207 524 270 [email protected] 39500 Ikaalinen Faksi 0207 524 222 00720 Helsinki Faksi 0207 524 277 www.siporex.fi

SIPOREX-HARKKOSEINÄÄN TUKEUTUVIEN TERÄSPALKKIEN SUUNNITTELUOHJE

21.10.2006 Tämä päivitetty ohje perustuu aiempiin versioihin: 18.3.1988 AKN 13.5.1999 AKN/ks SISÄLLYS: 1. Yleistä............................................................................................................................ 2 2. Mitoitusperusteet ........................................................................................................... 2

2.1. Kuormat ................................................................................................................. 2 2.2. Taivutuskestävyys.................................................................................................. 2 2.3. Taipumatarkastelu ................................................................................................. 3 2.4. Jäykkyystarkastelu................................................................................................. 3 2.5. Tukipaine ............................................................................................................... 4 2.6. Tukipinnan pituus................................................................................................... 5

3. Lähteet .......................................................................................................................... 6 LIITTEET: Liite I Paikallinen puristuskestävyys (RakMk B5) 1 s. Liite II Palkin tuenta 2 s. Liite III Mitoitustaulukot 4 s. 21.10.2006 PKä

21.10.2006 Siporex-harkkoseinään tukeutuvien teräspalkkien suunnitteluohje PKä 2 (13)

1. Yleistä Ohje perustuu siporex-tukipintakokeisiin (1987 ja 1988, AKN). Tulokset kokeista on esitetty koekuormitusyhteenvedossa (AKN, 24.2.1988). Lisäksi osa teräsprofiileista on mallinnettu ja kuormituskestävyys tarkistettu FEM-ohjelmistolla Finnmap Consulting Oy:ssä 5/2005. Mitoitustaulukot soveltuvat perustapausten mitoitukseen. Mikäli rakenteissa on suurta epä-keskisyyttä, vääntöä tai palkissa on olemassa kiepahdusmahdollisuus – on mitoitus suoritet-tava tarkemmilla menetelmillä. Teräspalkki mitoitetaan RakMk B7 (1996) ohjeiden mukaisesti. Siporexin osalta mitoitus ta-pahtuu RakMk B5 (1987) mukaisten ohjeiden mukaan. Rakenteiden kuormitukset lasketaan RakMk B1 (1998) mukaisesti.

2. Mitoitusperusteet

2.1. Kuormat

Tässä ohjeessa esitettyjen kuormaluokkien arvot vastaavat käyttörajatilakuormia (ominais-kuormia). Teräspalkkien mitoituksessa käytetty murtorajatilakuorma on saatu kertomalla käyttörajatilakuorma varmuuskertoimella 1,6, jolloin koko kuormitus on oletettu muuttuvaksi kuormaksi. Tarkemmassa laskennassa voidaan pysyvä ja muuttuva kuorma erottaa toisis-taan, jolloin kokonaisvarmuuskerroin on yleensä hivenen pienempi.

2.2. Taivutuskestävyys

Teräspalkin taivutuskestävyys MR, kun kiepahdus ei ole määräävä, lasketaan kaavasta:

Wf �M dR = (1)

missä W on kimmoinen taivutusvastus

η on 1,0 poikkileikkausluokassa 3 (hoikissa poikkileikkauksissa laskettava tar-kemmin)

fd on myötörajan laskenta-arvo Taulukko 1. Teräslaatujen myötörajan ominaisarvot

Lujuusluokka fy [N/mm2]

S235 (Fe 360) 235

S275 (Fe 430) 275

S355 (Fe 510) 355

Staattisesti kuormitetuille teräsrakenteille aineosavarmuuskerroin γm = 1,0 murto- ja käyttöra-jatiloissa sekä palomitoituksessa.


2.3. Taipumatarkastelu

Taipumatarkastelu suoritetaan käyttörajatilakuormilla. Siporex-rakenteisiin tukeutuvien teräs-palkkien tulee täyttää seuraava ehto:

400L

v ≤ (2)

missä L = 1,05 x L0

L on jänneväli L0 on palkin vapaa-aukko

Suunnittelijan on tapauskohtaisesti harkittava, onko aihetta tiukempien vaatimusten käyttöön. Yksiaukkoisen palkin taipuman laskenta:

IE48LM5

IE384Lq5

v2

0k

4

0k == (3)

missä qk on käyttörajatilakuorma

L0 on palkin vapaa-aukko E on teräspalkin kimmomoduuli (210000 MPa)

I on teräspalkin jäyhyysmomentti Mk on käyttörajatilaa vastaava momentti RakMk B7 mukaan teräspalkin alkukäyryyden (fp) tulee olla ≤ L/650, kuitenkin enintään 40 mm. Alkukäyryys voidaan jättää huomioimatta, jos siitä ei katsota olevan haittaa rakenteiden toiminnalle eivätkä valmistustoleranssit ylitä sallittua alkukäyryyttä. Tämän ohjeen mitoitus-taulukoissa alkukäyryyttä ei ole huomioitu.

2.4. Jäykkyystarkastelu

Teräspalkin tukeutuessa siporex-harkkoseinän päälle, on tarkistettava, että teräspalkki on riittävän jäykkä suhteessa jänneväliin. Jäykkyys on riittävä, kun seuraava ehto toteutuu:

kN200LEI

20

≥ (4)

missä E on teräspalkin kimmomoduuli (210000 MPa) I on teräspalkin jäyhyysmomentti L0 on palkin vapaa-aukko


2.5. Tukipaine

Paikallisen puristuskapasiteetin (leimapaineen) tarkistamiseksi on seuraavan ehdon oltava voimassa:

cdmax fk� ≤ (5)

missä δmax on maksimi puristusjännitys kuormitetussa tukipinnassa murtorajatilassa fcd on siporex-harkkoseinän puristuslujuuden laskenta-arvo Taulukko 2. Tukipinnan pituudesta riippuva kerroin k. Väliarvot voidaan tarvittaessa interpoloida

suoraviivaisesti.

Jäykkyysehto Tukipinnan pituus [mm] k [-]

150…200 1 EI/L0

2 ≥ 200 kN > 200 0,8

EI/L02 ≥ 300 kN ≤ 300 1

Taulukko 3. Siporex-harkkoseinän puristuslujuudet (RakMk B5)

Massan tiheys [kg/m3]

Ominaislujuus fck [MPa] Laskentalujuus fcd

[MPa]

400 1,19 0,595

450 1,61 0,805

500 2,1 1,05

Teräspalkin ollessa merkittävästi vääntörasitettu tai väännön rasittaessa eniten harkkoseinän reuna-aluetta (kuva 1), tulee väännön aiheuttamat jännitykset ottaa huomioon maksimipuris-tusjännitystä (δmax) määrättäessä (kaava 6). Laskelmissa tukipinnan maksimipituus saa enin-tään olla 300 mm.

��

��

� ++= 2d

max he6

h1

bF

� (6)

missä δmax on maksimi puristusjännitys kuormitetussa tukipinnassa murtorajatilassa Fd on palkin tukireaktio b on kuormituspinnan pituus h on kuormituspinnan leveys e on kuormituksen epäkeskisyys


Kuva 1. Vääntörasitus tukipinnassa. RakMk B5 kaavan 3.17 mukaista korotettua puristuslujuuden laskenta-arvoa (1…1,5 x f cd) voidaan käyttää liitteessä 1 esitetyissä tapauksissa. Mikäli puristuskapasiteetti tulee rajoittavaksi, voidaan sitä parantaa käyttämällä kuormitusta jakavia teräslevyjä, betonia yms. Tällöin laskenta on suoritettava erikseen.

2.6. Tukipinnan pituus

Suositeltava tukipinnan pituus on 300 mm, kuitenkin vähintään 200 mm. Pitkä tukipinta antaa lisävarmuutta tuelle syntyvän tukimomentin ansiosta. Lyhyempää tukipinnan pituutta voidaan käyttää kuvassa 2 esitetyssä tapauksessa.

Kuva 2. Lyhyen, ≥ 150 mm pitkän tukipinnan käyttö.

PALKKI

TUKIPINTA

≥ 150

≥ 100

b

PALKKI e

Fd

h


3. Lähteet /1/ Suomen rakentamismääräyskokoelma osat B1 (1998), B5 (1987) ja B7 (1996).

/2/ Siporex Suunnittelijan käsikirja, 2004.

/3/ Teräsrakenteiden suunnittelu. Kinnunen, J. et al. Teräsrakenneyhdistys r.y. Vam-

mala 1989. 183 s.

/4/ Rakentajain kalenteri 1994.

/5/ Rautaruukin putkipalkkikäsikirja. Kerava 2000.

/6/ Varastoluettelo Kontino

20.10.2006 Siporex-harkkoseinään tukeutuvien teräspalkkien suunnitteluohje PKä Liite I 1/1

Paikallinen puristuskestävyys (RakMk B5)

��

≥ ��≥ ��

≥��

≥��

α α��α � ��

��

≥ ��

��

α α

��α � ��

�� !��" ��#��$�%�&

�� '!��(�� '" ��#��$�%#&

Kun puristusrasitus kohdistuu vain osalle siporex-pinnasta, voidaan puristuslujuuden lasken-ta-arvona käyttää korotettua arvoa. Edellä esitetyissä tapauksissa paikallinen puristuskestä-vyys Nu lasketaan RakMk B5 (1987) kaavan 3.17 mukaan

cdco3

co

clcdcou fA1,5

AA

fAN ≤= , (7)

missä fcd on siporex -harkkoseinän puristuslujuuden laskenta-arvo.

20.10.2006 Siporex-harkkoseinään tukeutuvien teräspalkkien suunnitteluohje PKä Liite II 1/2

Palkin tuenta; TUENTATAPA A:

��

≥�)��

��

α α

≥ ��

!* +�,

≥��

!* +�,

-.

-.

+

��

Seuraavien ehtojen tulee täyttyä:

a1 ≥ 100 a2 ≥ 100

a1 + a2 ≥ 2,4 x h

20.10.2006 Siporex-harkkoseinään tukeutuvien teräspalkkien suunnitteluohje PKä Liite III 2/4

Palkin tuenta; TUENTATAPA B:

��

≥�)��

��!* +�,-.

Palkin tuenta; TUENTATAPA C:

-.

��

≥�)��

��

α α

≥��

-.

+

��

Seuraavien ehtojen tulee täyttyä:

a1 ≥ 100 a2 ≥ 100

a1 + a2 ≥ 2,4 x h


MITOITUSTAULUKOT

Taulukko 1 L-profiili, siporex-harkkoseinän tukipintakriteeri mukana Taulukko 2 T-profiili, siporex-harkkoseinän tukipintakriteeri mukana Taulukko 3 L- ja T-profiili, ei kriteeriä siporex-harkkoseinästä

• Taulukot ovat viitteellisiä. Mitoitus on tehty perustapauksille.

• Mitoituksessa ei ole huomioitu tapauksia, joissa voi käyttää paikallisen puristus-kestävyyden korotettua arvoa.

• Teräksen myötörajan ominaisarvona on käytetty arvoa 235 N/mm2

• Teräspalkkien mitoituksessa käytetty murtorajatilakuorma on saatu kertomalla

käyttörajatilakuorma varmuuskertoimella 1,6, jolloin koko kuormitus on oletettu muuttuvaksi kuormaksi.

• On suositeltavaa käyttää pienintä (kevyintä) mahdollista profiilia

• Taulukoiden kuormaluokka (KL) on käyttörajatilassa oleva viivakuorma (kN/m).


Maksimi vapaa-aukko (L0), L-profiiliTukipintakriteeri mukana

Siporex 400 kg/m3

KL 12 KL 15 KL 25 KL 12 KL 15 KL 25

�� 900 - - - - -

�� 1000 900 - - - -

�� 1200 900 - - - -

�� 1200 900 - - - -

�� 1200 900 - - - -

�� 2100 1600 - 1200 1000 -

Siporex 450 kg/m3

KL 12 KL 15 KL 25 KL 12 KL 15 KL 25

�� 1000 900 - - - -

�� 1300 1100 - - - -

�� 1800 1400 - 900 - -

�� 1800 1400 - 900 - -

�� 1900 1400 - 900 - -

�� 2500 2400 1200 2100 1500 -

Siporex 500 kg/m3

KL 12 KL 15 KL 25 KL 12 KL 15 KL 25

�� 1000 1000 - 900 - -

�� 1300 1300 900 1100 1000 -

�� 2000 1900 900 1200 1000 -

�� 2600 1900 900 1300 1000 -

�� 2600 2000 900 1300 1000 -

�� 2700 2400 1700 2500 2100 1000

TUENTATAPA A TUENTATAPA B




Maksimi vapaa-aukko (L0), T-teräs (2xL yhteenhitsattuna)

Tukipintakriteeri mukana

Siporex 400 kg/m3

KL 12 KL 15 KL 25

�� 1500 1500 1000

�� 1900 1800 1200

�� 2700 2300 1200

�� 3000 2400 1200

�� 3000 2400 1200

Siporex 450 kg/m3

KL 12 KL 15 KL 25

�� 1500 1500 1200

�� 1900 1800 1400

�� 3000 2700 1800

�� 4000 3300 1800

�� 4000 3300 1800

Siporex 500 kg/m3

KL 12 KL 15 KL 25

�� 1500 1500 1200

�� 1900 1800 1400

�� 3000 2700 2100

�� 4000 3600 2500

�� 4300 3900 2500

TUENTATAPA C

TUENTATAPA C

TUENTATAPA C


Maksimi vapaa-aukko (L0)

Ei kriteeriä siporex-harkkoseinästä

Mitoitus teräksen lujuuden perusteella

KL 12 KL 15 KL 25

�� 1100 1000 -

�� 1300 1300 1000

�� 2100 1900 1500

�� 2800 2500 1900

�� 3100 2800 2100

�� 2700 2400 1800

�� 1500 1500 1200

�� 1900 1800 1400

�� 3000 2700 2100

�� 4000 3600 2800

�� 4300 3900 3000

Documents

Siporex teräspalkkien suunnitteluohje