Teräskuitubetonin ja poimulevyn muodostaman liittolaatan rakenteellinen analysointi

Tutkimuksessa perehdyttiin teräskuitubetonin ominaisuuksiin sekä edellytyksiin käyttää teräskuitubetonia jatkuvassa liittolaatassa. Rakenteen etuja, liittolaattarakenteen analysointimenetelmiä sekä teräskuitubetonilta vaadittuja ominaisuuksia selvitettiin kirjallisen, laskennallisen ja kokeellisen tarkastelun avulla. Kirjallisuustutkimuksen myötä todettiin teräskuitubetonin tärkeimmiksi ominaisuuksiksi raudoittamattomaan betoniin verrattuna materiaalin sitkeys, energian absorptiokyky sekä halkeilun jälkeinen vetolujuus, kun ominaisuuksia tarkastellaan tutkimuksen kohteena olevan rakenteen näkökulmasta. Laskennallinen osuus painottui jatkuvan rakenteen keskituen taivutuskapasiteetin määrittämiseen. Taivutuskapasiteetin määrittämistä varten kehitettiin tämän tutkimuksen yhteydessä jännitysjakauma, jonka johto on esitetty tutkimuksessa perusteellisesti. Jännitysjakauma pohjautuu lineaariseen muodonmuutosjakaumaan. Peruslähtökohtana on, että materiaali käyttäytyy kimmoisesti betonin vetolujuuden ylittymiseen saakka. Tämän jälkeen vetojännitysjakauma on halkeamaleveydestä ja -korkeudesta riippuva. Työssä on lisäksi esitetty kolme aiemmissa tutkimuksissa johdettua jännitysjakaumaa. Kaikki tutkimuksessa esitetyt jakaumat ovat sovellettavissa kuitubetonista valmistetun tasorakenteen analysointiin, eikä menetelmiä ole täsmennetty erityisesti liittolaattarakenteelle. Tutkimuksen kokeellinen osuus muodostui kahden täysimittaisen teräskuitubetonin ja poimulevyn muodostaman liittolaatan koestuksen lisäksi materiaalin lujuuskokeista. Lujuuskokeissa saavutettiin hieman oletettua pienempiä lujuusarvoja. Täysimittaisen koelaatan KL-1 koestuksessa saavutettiin tavoitehyötykuorma 2,5 kN/m2 ilman murtumisen merkkejä rakenteessa. Halkeamaleveydet keskituella ja taipuma kentässä pysyivät sallituissa rajoissa. Koelaatan KL-2 kuormituksessa mitattiin keskituella halkeamaleveyksiä, jotka ylittivät toimistotaloissa sallitun raja-arvon 0,3 mm. Rakenteiden analysointia vaikeutti koelaattojen epätasaisuus, sillä kumpikin laatoista oli kuivumisen aikana kiertynyt voimakkaasti. Voimakkaan epätasaisuuden sekä kuivumisen seurauksena rakenteisiin oli syntynyt huomattavia halkeamia jo ennen koestusta. Epätasaisuuden ja halkeilun lisäksi teräskuitubetonissa todettiin laadullisia virheitä, jotka olivat oletettavasti syntyneet valutyön aikana. Puutteista huolimatta arvioitiin kokeellisesti määritetyn taivutuskapasiteetin olleen lähes kaksinkertainen laskennalliseen taivutuskapasiteettiin nähden. Tutkimuksen perusteella todettiin rakenteen eduiksi suunnittelun ja toteuttamisen helppous. Muita kirjallisuudessa esitettyjä etuja rakenteelle ovat aikataulusta, työvoimatarpeesta ja keveydestä aiheutuvat taloudelliset säästöt. Tutkimuksen perusteella rakennetta suositellaan käytettäväksi kohteissa, joissa jännevälit ovat pieniä. Tällöin saavutetaan rakenteelle sitkeä ja turvallinen käyttäytyminen, kun rakenteen kantavuus on varmistettu poimulevyn kantavuuden avulla. Rakenne vaatii perusteellista jatkotutkimusta, jolle tämä selvitys antaa lähtökohdan