Jälkijännitetyn betonilaataston värähtelymitoitus

Tiivistelmä. Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia erilaisia värähtelymitoituksen suunnittelunormeja ja -ohjeita sekä niiden soveltuvuutta jälkijännitetylle betonilaatastoille. Lisäksi haluttiin selvittää laataston värähtelyyn vaikuttavia tekijöitä ja erilaisten herätteiden merkityksellisyyttä rakennusten värähtelymitoituksessa. Lattioiden värähtely luokitellaan käyttörajatilaongelmaksi, ja niiden raja-arvot määrittyvät ihmisten mukavuuskriteerien mukaisesti. Värähtelymitoituksen suorittaminen on kuitenkin normeissa ja ohjeissa puutteellisesti esitetty. Lisäksi eri lähteistä löytyvät mitoitusohjeet poikkeavat toisistaan. Työn teoriaosuudessa käydään läpi keskeisimmät värähtelyn teoriaan liittyvät asiat. Lisäksi kerrotaan jälkijännitettyjen laatastojen rakenteelliset periaatteet ja tyypillisimmät käyttökohteet. Tähän työhön on valittu kirjallisuudesta muutama menetelmä värähtelymitoituksen suorittamiseksi, ja tuloksia on verrattu FEM-ohjelmistolla laskettuihin tuloksiin. Yhteistä kaikille ohjeille on, että ne jakavat lattiat alimman ominaistaajuuden perusteella matala- ja korkeataajuuksisiin. Tässä työssä keskitytään matalataajuuksisten lattioiden värähtelykäyttäytymisen tutkimiseen, sillä pitkäjänteiset massiiviset laattakentät ovat aina matalataajuuksisia. Työn tutkimusosuudessa tutkittiin kolmiaukkoisen jälkijännitetyn laataston värähtelyominaisuuksia eri laskentamenetelmillä. Lattian värähtelyvasteen laskennassa käytettiin kävely- juoksu ja aerobicherätteitä. Lisäksi kiihtyvyysvasteen laskentaan käytettiin Robot Autodesk-laskentaohjelmistoa, johon on sisäänrakennettuna työssä käytettyjen AISC:n ja The Concrete Centren kiihtyvyysvasteen laskentamenetelmät. Työn lopussa suoritettiin herkkyysanalyysi, jolla selvitettiin muutamien värähtelymitoituksessa käytettyjen epävarmojen parametrien vaikutusta laskentatuloksiin. Laskentatulosten perusteella tutkimuskohteena ollut laatasto sopi hyvin kävely- ja juoksuherätteille. Sen sijaan aerobicheräte aiheutti lattialle moninkertaisesti raja-arvot ylittäviä kiihtyvyyksiä, eikä lattian siis voida katsoa sopivan liikuntatilaksi. Työssä todettiin käsinlaskumenetelmien soveltuvan yksinkertaisille suorakaiteen muotoisille lattioille. Kuitenkin FEM-ohjelmien käytön helppouden ansiosta voidaan todeta, että värähtelyjen ominaisarvojen laskenta on helpompaa ja nopeampaa suorittaa laskentaohjelmistolla kuin käsin. Lisäksi laskentaohjelmistoilla saadaan laskettua monimutkaisempia rakenteita ja ohjelmistoissa voidaan ottaa huomioon muiden rakenneosien, kuten seinien, portaiden, aukkojen ja pilareiden vaikutukset värähtelyyn. Lattioiden värähtelymitoituksen ohjeistukseen kaivattaisiin yhtenäistä linjaa. Etenkin liikuntatilojen ohjeistus on hyvin puutteellinen, vaikka juuri kyseisissä tiloissa syntyy helposti raja-arvoja ylittäviä värähtelyjä