Betonipalapalkin saumojen ja halkeamien aiheuttaman häiriötilan kokeellinen tutkimus

Abstract

Työ kuuluu osana TTKK:n rakennusstatiikan laitoksella suoritettaviin ei-monoliittisten rakenteiden statiikkaa käsitteleviin tutkimuksiin. Työn tarkoituksena oli selvittää kokeellisesti betonipalapalkkien halkeamien aiheuttama häiriötila. Ei-monoliittisten rakenteiden teorian mukaan sauvarakenteen häiriötila voidaan määrittää ns. siirtymäparametrien avulla. Siirtymäparametrien suuruuteen vaikuttavat rakenteen poikkileikkausmuoto, materiaalin kimmokerroin, poikkileikkauksen puristusresultantin suuruus ja sijainti. Oleellinen vaikutus siirtymäparametrien suuruuteen on myös halkeamavälillä. Kokeellisten siirtymäparametrien selvittämiseksi valmistettiin neljä poikkileikkaukseltaan suorakaiteen muotoista kahdesta osasta toisiinsa jännittämällä liitettyä palapalkkia. Osien välissä ei käytetty väliainetta, vaan palat liittyivät toisiinsa kontaktisauman välityksellä. Jänneterästen tartunnan vaikutuksen selvittämiseksi injektoitiin kaksi palkkia. Suoritetut kokeet olivat kaksivaiheiset siten, että ensimmäisessä vaiheessa mitattiin noin kahdeksan kuukauden aikana tapahtuneet pitkäaikaismuodonmuutokset. Toinen vaihe sisälsi koepalkkien taivutuskokeet. Kokeissa mitattiin palkkien taipumat, päätypintojen vaakasiirtymät, betonivenymät palkin ylä- ja alapinnasta, jänneterästen venymät, keskisauman halkeamuoto, betonihalkeamien halkeamaväli ja kuormituksen suuruus. Taivutuskoneiden halkeamatilaa tarkasteltaessa voitiin todeta, että injektoidut palkit halkeilivat vähemmän kuin vastaavat injektoimattomat palkit. Vetoa kestämättömän keskisauman halkeama oli korkeampi kuin varsinaiset betonihalkeamat. Saumahalkeaman ja sen viereen syntyneen betonihalkeaman keskinäinen väli oli selvästi suurempi kuin betonihalkeamien keskinäiset välit keskimäärin. Injektoitujen palkkien murtomomentit olivat huomattavasti suuremmat kuin vastaavien injektoimattomien palkkien murtomomentit. Kokeet osoittivat myös, että kontaktivalulla tehty yksi,täysin vetoa kestämätön sauma ei heikentänyt palkkien taivutuskapasiteettia. Siirtymäparametrien arvot pystyttiin määrittämään luotettavasti injektoimattomille palkeille. Koetuloksista määritetyt siirtymäparametrien arvot olivat hieman teoreettisia arvoja suurempia. Todellinen häiriötila oli siis teoreettista ratkaisua voimakkaampi. Siirtymäparametrien arvoihin suurin virhettä aiheuttanut tekijä oli betonin kimmomoduuli, sillä betoni materiaalina poikkeaa teorian perusotaksumasta täysin kimmoisesta aineesta. Suoritettujen kokeiden mukaan betonipalapalkkien käyttäytyminen vastasi hyvin pitkälle työn perustana ollutta ei-monoliittistenrakenteiden teoreettista mallia. /Kir09