Alternate load path method for managing the progressive collapse of precast concrete framed structures

摘要

Eurokoodin käyttöönotto on lisännyt vaatimuksia jatkuvan sortuman estämisen suhteen. Eurokoodissa sideraudoitukseen perustuva menetelmä on ensisijainen keino jatkuvan sortuman estämiseen alemmissa seuraamusluokissa. Eurokoodinkansallisen liitteen mukaisissa korkeammissa seuraamusluokissa 2b ja 3a jatkuvan sortuman estämiseen esitetään vaihtoehtona menetelmä, jossa rakennuksestaajatellaan poistettavaksi mikä tahansa kantavan rungon osa, jolloin rakennus ei saa menettää stabiliteettiaan eikä paikallinen vaurioituminen saa ylittää hyväksyttäväärajaa. Korkeimmassa seuraamusluokassa 3b tämä menetelmä on ainoa vaihtoehto. Jotta sortuminen voidaan tässä tapauksessa estää, tulee rakenteen kyetä muodostamaan vaihtoehtoinen kuormansiirtoreitti.Vaihtoehtoisen kuormansiirtoreitin käyttöön perustuviin tarkasteluihin ei kuitenkaan eurokoodissa anneta ohjeistusta eikä analyysin käytettäville menetelmille aseteta vaatimuksia. Työssä käsitellään jatkuvan sortuman analysointiin kehitettyjä ohjeita, analyysimenetelmiä ja arvioidaan erilaisten rakenneratkaisujen toimintaa mitoitustilanteessa, jossa rakennuksesta ajatellaanpoistettavan pilari. Työssä analysoitiin tyypillisen 9-kerroksisen elementtirakenteisen toimistorakennuksen rungon toimintaa tilanteessa, jossa alimman kerroksen pilari poistetaan äkillisesti. Analyysi suoritettiin kahdelle eri runkovaihtoehdolle, joista toisessa esijännitetyt betonipalkit ovat yksiaukkoisia ja toisessa jatkuvia. Verrattaessa palkkeihin syntyviä normaalivoimia eurokoodin mukaisiin vaatimuksiin sideraudoitukselle, olivat normaalivoimien arvot yksiaukkoisilla palkeilla moninkertaiset verrattuna sideraudoitukselle esitettyihin vaatimuksiin. Jatkuvilla palkeilla rakenne kykeni kantamaan kuormat taivutettuna rakenteena, kun rakenteeseen annettiin syntyä plastisia niveliä. Lisäksi arvioitiin välipohjalaataston vaikutusta rakenteen toimintaan. Analyysin perusteella raudoitettu pintalaatta joka toimii onnettomuustilanteessa vedettynä rakenteena, kantoi osan kuormasta ja näin pienensi palkkien rasituksia sekä rakenteentaipumaa. Analyysin perusteella yksiaukkoisista palkeista koostuvan rakenteen vaurionsietokyky on kyseenalainen ja vaurionsietokykyä pystytään tehokkaimmin parantamaan lisäämällä rakenteellista jatkuvuutta.