Teräskuitubetonin hyödyntäminen maanvaraisissa anturoissa

Teräskuitubetonin käyttö rakentamisessa on vahvassa kasvussa. Teräskuitubetonin hyödyntäminen kantavissa rakenteissa on kuitenkin jäänyt hyvin vähäiseksi, vaikkakin kuitujen käytön hyödyistä on olemassa jo paljon tutkimustietoa. Suurimpina haasteina teräskuitubetonin käytön yleistymiselle on tunnistettavissa erityisesti kaksi tekijää; osaavien rakennesuunnittelijoiden ja erityisesti Suomen tapauksessa virallisen standarditason laskentaohjeistuksen puuttuminen. Nykyisessä markkinatilanteessa teräskuitubetonin mitoituksesta vastaaminen painottuu lähinnä yksittäisten kuitutoimittajien erikoissuunnittelijoiden vastuulle. Teräskuitubetonirakenteiden mitoitusosaaminen rakennesuunnittelusta vastaavien toimijoiden parissa onkin vastaavasti harvinaisempaa. Tällöin myös teräskuitubetonin käytölle otollisten, mutta epätyypillisempien rakenteiden toteutus teräskuitubetonilla on harvinaisempaa. Tässä diplomityössä tutkitaan teräskuitubetonin soveltuvuutta maanvaraisten anturoiden rakenteeksi yhdessä tavanomaisen harjateräsraudoituksen kanssa niin kutsuttuna hybridiraudoituksena, että yksinään pelkkänä teräskuitubetonina. Työ on toteutettu pääosin kirjallisuustutkimuksena, mutta myös jo toteutuneista rakenteista karttunutta kokemusta ja tietoja on sisällytetty työhön. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että teräskuidut soveltuvat hyvin anturarakentamiseen. Erityistä hyötyä kuiduista on tilanteissa, missä anturan korkeus halutaan pitää mahdollisimman matalana, sillä toisin kuin vain vetoteräksillä raudoitetuissa tavanomaisissa anturoissa, toimivat kuidut myös leikkaus- ja lävistysraudoituksena. Tämä kasvattaa ohuenkin anturan kuormituskestävyyttä merkittävästi. Lisäksi kuidut auttavat tehokkaasti halkeilun hallinnassa, kun niitä käytetään yhdessä tavanomaisen raudoituksen kanssa. Vaihtoehtojen ei tulekaan olla teräsbetonirakenne tai teräskuitubetonirakenne, vaan hybridiraudoitus on usein tehokkain ratkaisu. Hybridiraudoituksen etuina ovatkin usein ohuempi rakennepaksuus ja tanko- tai erikoisverkkoraudoituksen sijaan varastokokoisten verkkojen käyttömahdollisuus. Teräskuidut eivät kuitenkaan merkittävästi kasvata rakenteen taivutuskapasiteettia ja pelkillä teräskuiduilla raudoitetut anturat ovatkin kilpailukykyisiä tavanomaiseen raudoitukseen verrattuna lähinnä vain matalasti kuormitetuissa pilarianturoissa.Utilization of steel fiber reinforced concrete, commonly referred to as SFRC, in construction is growing steadily. However, its use in load-bearing structures has remained limited, although there is already plenty of research information about the benefits of using fibers to reinforced concrete. Two factors can be identified as the biggest challenges for the widespread use of SFRC; skilled structural designers and, especially in the case of Finland, the lack of official standards for calculation guidelines. In the current market, responsibility for structural calculations of SFRC structures lies mainly on specialized designers under individual fiber suppliers. However, structural design know-how about SFRC structures is rare in companies that are responsible for principal structural designs. Due to these factors the use of SFRC in more untypical structures remains uncommon. Still, many of these structures such as footings could benefit greatly from the utilization of SFRC. In this master's thesis, the suitability of SFRC for ground bearing foorings is reviewed together with conventional rebar reinforcement as a so-called hybrid reinforcement, and without as SFRC only solution. The research has mainly been conducted as a literature study, but experience and information gained from already implemented structures has also been included in the thesis. Based on the research, it can be concluded that steel fibers are well suited for footing reinforcement. Fibers are particularly useful in situations where the height of the footing must be kept as low as possible. Unlike conventional footings reinforced only with two-way rebar, the fibers also serve as shear and punching reinforcement. This significantly increases the load carrying capacity of even a thin cross section. In addition, the fibers effectively help in crack control when used in conjunction with conventional reinforcement. The alternatives for footing construction should therefore not be just conventionally reinforced concrete or steel fiber reinforced concrete but hybrid reinforcement is often the most effective solution. The advantages of hybrid reinforcement are thinner cross section and the ability to use standard sized mesh reinforcement instead of bar reinforcement or special mesh sizes. However, steel fibers do not significantly increase the bending capacity of the structure. Thus, footings reinforced with steel fibers are the only competitive alternative to conventional reinforcement in lightly loaded pad footings