Matalapalkit

Ontelolaatan tukeutuessa palkkiin palkki ja laatta toimivat enemmän tai vähemmän yhdessä liittorakenteena. Palkin ja laatan välisestä yhteistoiminnasta aiheutuu ontelolaatan pystykannaksiin lisärasituksia, jotka heikentävät laatan leikkauskestävyyttä. Ontelolaattastandardin SFS-EN 1168 mukaan nämä lisärasitukset tulee ottaa huomioon laatan leikkauskestävyyttä laskettaessa. Em. standardiin liittyvän kansallisen soveltamisstandardin SFS 7016 mukaan palkkiin tuetun ontelolaatan ja palkin yhteistoiminta otetaan Suomessa huomioon Betoninormikortin n:o 18 mukaan.

Seuraavassa kuvassa on esitetty tyypillisiä betoninormikortti n:o 18 soveltamisalaan kuuluvia matalapalkkirakenteita.

Taulukko 1.  Normikortin  n:o 18 soveltamisalueeseen kuuluvat palkkityypit

Ontelolaattojen yhteydessä käytettävä palkki voi olla joko palkki ilman liittovaikutusta tai liittopalkki,  joka on suunniteltu toimimaan liittorakenteena yhdessä laataston kanssa. Vaikka palkkia ei olisikaan suunniteltu toimivaksi liittorakenteena, niin ontelolaatan pään ja palkin välinen sauma estää laatan ja palkin välistä liukumaa, jolloin syntyy jonkinasteista liittovaikutusta ja sen seurauksena ontelolaatalle lisärasituksia.  Palkin ja ontelolaatan välisen sauman ominaisuudet yhteistoiminnasta laatalle syntyviin rasituksiin. Jos palkin ja laatan välinen liitos estää huonosti osien välistä liukumaa, kuten WQ-palkin tapauksessa, on liittovaikutus vähäistä. Käytettäessä betonileukapalkkia, jonka uuma on vaarnattu, niin palkin ja laatan liittovaikutus ja laatalle tulevat rasitukset ovat suurempia. Vaarnaamattomalla leukapalkilla liittovaikutus ja laatalle yhteistoiminnasta tulevat rasitukset jäävät pienemmiksi kuin palkilla, jossa uuma on vaarnattu. Liittopalkeilla, kuten Delta-palkilla,  liittovaikutus on yleensä edellä mainittujen tapausten väliltä.

Palkin ja laatan välisestä liittovaikutuksesta ontelolaatan pystykannaksille tuleviin rasituksiin vaikuttaa myös se, mitä kautta voimat siirtyvät laatalta palkille. Jos palkin ja laatan välinen liitos siirtää hyvin leikkausta sauman yläosassa, kuten raudoitettu pintabetoni tai vaarnaus uuman yläosassa, niin ontelolaatan pystykannasten rasitukset pienenevät. Ontelolaatan leikkauskestävyyttä voidaan parantaa myös onteloiden umpeenvalulla.

Liittovaikutuksesta laatalle tulee rasituksia vain saumauksen jälkeen tulevista kuormista.  Useimmat matalapalkkityypit vaativat asennusaikaista tuentaa vääntörasitusten hoitamiseksi. Jos palkki tuetaan tukien väliltä laattojen asennuksen ja saumauksen ajaksi, niin asennusaikaisten tukien poiston jälkeen liittovaikutuksesta syntyy myös laatan omasta painosta laatalle rasituksia. Tämän eliminoimiseksi asennusaikainen vääntötuenta sijoitetaan palkin tukien lähelle.  Palkkisuunnittelijan tulee antaa palkin asennusaikaisesta tuennasta riittävät ohjeet (tuentapaikat ja tukivoimat) vastaavalle rakennesuunnittelijalle, joka vastaa siitä, että ohjeet siirtyvät asennussuunnitelmaan. 

Palkki voidaan mitoittaa palkkityypistä riippuen joko liittorakenteena kimmoteorian mukaan siten, että vetopuolella teräsjännitys ei ylitä myötörajaa fyd eikä betonin jännitys puristuspuolella puristuslujuutta fcd tai plastisuusteorian mukaan ilman liittovaikutusta palkin ja ontelolaataston välillä.  Plastisuusteorian mukaista palkin taivutuskestävyyttä laskettaessa käyristymä rajoitetaan arvoon 2,7 %/m. Palkin käyristymää rajoittamalla pyritään vähentämään palkin taipumasta ja taipumaerosta ontelolaatalle syntyvää vääntöä esim. tapauksessa, jossa laatan toinen pää tukeutuu seinään ja toinen pää palkkiin. Lisäksi suositellaan, että palkin taipuma rajoitetaan käyttötilassa saumavalujen jälkeen tulevista kuormista tavallisella kuormitusyhdistelmällä arvoon L/600…L/1000.  Palkeille suositellaan tehtäväksi pysyvän kuorman taipumaa vastaava esikorotus. Palkkia ei kannata mitoittaa liian tiukalle ainakaan alustavassa mitoituksessa eikä optimoida ottamatta huomioon eri kuormitustilanteita ja laataston kantokykyä. Palkin alustavassa mitoituksessa pyritään välttämään maksimipunostettuja laattoja. Kantokyvyn tarkistuksessa voi käyttää Flexible- ohjelmaa.

Palkin ontelolaattoja tukeva leuka tai laippa tulee suunnitella palkkityypin mitoitusohjeiden mukaan riittävän kantavaksi ottaen huomioon sekä palkin suuntaiset että poikittaiset rasitukset. Suunnittelijan tulee varmistua siitä, että leuan kantokyky on riittävä tasaisen kuorman lisäksi myös mahdollisille suuremmille pistekuormille, kuten pelastusajoneuvojen aiheuttamille kansikuormille. Ontelolaatan tukipinnan tulisi olla vähintään 20 mm suurempi kuin ontelolaatan pienin sallittu tukipinta myös laipan taipuessa laatan tukireaktiosta. Mikäli tämä ei toteudu, niin laatan leikkauskestävyys lasketaan käyttäen laskennallisena tukipituutena arvoa 0.  

Ontelolaatat ovat standardin SFS-EN 1168 mukaan CE- merkittyjä. CE- merkittävät ontelolaatat suositellaan mitoitettavaksi Eurokoodin mukaan myös palkin ja laatan yhteistoiminnasta aiheutuvan lisärasituksen osalta. 

Jotta Eurokoodin mukaan laskettaessa saataisiin samat tulokset kuin matalapalkki-ontelolaattayhdistelmälle tehdyissä laatastokokeissa, on ontelolaattojen Eurokoodin mukaista mitoitusta varten määritetty tehollisen leveyden kertoimet kcd. Eurokoodin mukaiset kcd-kertoimet eri palkki-laattayhdistelmille on esitetty taulukossa 2.

Ontelolaatan leikkauskestävyys laatan tukeutuessa palkkiin voidaan tarkistaa Flexibl-mitoitusohjelmalla. Ohjelma on ladattavissa Suunnitteluohjelmat-sivulta

Vastaava rakennesuunnittelija vastaa rakenteen kokonaistoiminnasta ja siitä, että eri osapuolten, kuten palkkisuunnittelijan ja laatttasuunnittelijan, laatimat rakennesuunnitelmat muodostavat keskenään toimivan kokonaisuuden. Vastaavan rakennesuunnittelijan tulee huolehtia siitä, että palkin ja laatan yhteistoiminta on otettu asianmukaisesti huomioon sekä palkin että ontelolaatan suunnitelmissa. Vastaavan rakennesuunnittelijan on huolehdittava siitä, että laattasuunnittelija saa tiedot palkin poikkileikkauksesta.

Jännitetyt matalapalkit

Jännitettyjä matalapalkkeja käytetään yleisimmin julkisten-, toimisto-, liike- ja pysäköintirakennusten välipohjissa, joissa vaaditaan pitempiä jännevälejä matalilla palkkikorkeuksilla. Matalan leuan ansiosta putkistot voidaan sijoittaa välipohjan alapuolelle ilman palkkien rei’ittämistä. Jännitetyt matalat betonipalkit valmistetaan yleensä korkealujuusbetonista, lujuus C50-C90.

Toimistorakennuksia varten on kehitetty matalapalkki, jota voidaan käyttää 320mm korkean ontelolaatan yhteydessä laataston sisäisenä palkkina. Palkkityyppejä on kaksi, joissa leuan korkeus ja palkin kokonaiskorkeus vaihtelevat vaadittavan palonkestoajan mukaan (Kuva 5.6). Leuan korkeus voi olla 80mm (R60) tai 130mm (R120). Vastaavat palkkikorkeudet ovat 410mm (R60) tai 460mm (R120). Leuan vakiopituus on 120mm ja leuan päälle, ontelolaatan tukialueelle asennetaan tehtaalla neopren-nauha 5x80mm².

Ontelolaataston tuenta matalapalkin varaan

Ontelolaataston yhteydessä on aina tarkistettava laataston kantokyky yhdessä matalan palkin kanssa, koska taipuisalla tuella olevan ontelolaatan leikkauskestävyys on pienempi verrattuna taipumattomaan tuentaan. Mitoitus tehdään betoninormikortin 18 mukaisesti. Leikkauskestävyyden pienenemiseen vaikuttaa palkin jäykkyys, liittovaikutusaste ja kuormitustapa. Erityisesti leikkauskestävyys on heikompi suurilla hyötykuorman arvoilla. Kuvassa 5.7 on esitetty ontelolaatan tuenta leukapalkin leuan varaan.