Teollisen raudoituksen suunnittelu

1. Yleistä

2. Suunnitteluperiaatteet

3. Paalut

4. Anturat

5. Seinät

6. Pilarit

7. Palkit

8. Laattojen ja holvien raudoitus

1. Yleistä

Nykyisessä rakentamisprosessissa korostuu yhä useammin rakentamiseen käytetty aika ja kaikki ne tekijät joilla ajan säästämiseen voidaan järkevästi päästä. Raudoituksen suunnitteluun paneutuminen ja ja mahdollisimman pitkälle viety raudoitteiden komponentisointi säästää merkittävästi raudoituksen asennusaikaa. Monella työmaalla tehtyjen kustannuslaskelmien mukaan raudoitteiden nopea asennus voi parhaimmillaan säästää koko raudoituskustannuksen aikataulusäästön ansiosta. Hitsatut raudoite-elementit nostavat myös raudoitustyön laatua ja pysyvät paremmin paikallaan valutyön aikana. Raudoitteiden suunnitteluun uhrattu aika usein myös helpottaa raudoituksen asennustyötä kun detaljisuunnittelu on tehty tarkemmin.

Tietomallipohjaisessa suunnittelussa voidaan usein käyttää tietomallitoimittajalla olevia valmiita raudoitedetaljeja tai sitten suunnittelutoimiston itse laatimia valmiita detaljikokoelmia. Tietomallipohjaisessa suunnittelussa voidaan myös valmiiksi tuottaa sähköistä tietoa, jota raudoitetehtaan prosessi ja tehtaan automaattikoneet voivat hyödyntää raudoitteiden valmistuksessa ja toimituksissa. 

Raudoituksen komponentisoinnista voi suunnitteluvaiheessa sopia rakennuttajan tai urakoitsijan kanssa mikäli se näille osapuolille sopii. Samalla voi sopia mahdollisesta raudoitussuunnitteluun käytetystä lisäajasta tarvittavasta korvauksesta. Käytännössä varsin usein raudoitteiden komponentisointiin päädytään kohteen urakkakilpailun ratkettua jolloin urakoitsijan tahtotila määrittää raudoituksen esivalmistusasteen tarpeen. Näissä tapauksissa päädytään usein ratkaisuun jossa toimittajaksi valittu raudoitetehdas suorittaa yhteistyössä rakennesuunnittelijan kanssa raudoituksen muuntosuunnittelun raudoitekomponenteiksi.

2. Suunnitteluperiaatteet

Teollisen raudoituksen suunnittelussa on oleellista, että rakenteiden mitoituksessa ei keskitytä pelkästään teräsmäärän optimointiin vaan myös raudoituksen selkeyteen ja sen systematisointiin. Vaikka rakennusten mittasuhteet käytännössä melkoisesti vaihtelevat jokaisen rakennuksen sisältä voi löytää raudoituksen näkökulmasta toistuvia rakenneosia. Näihin rakenneosiin kannattaa suunnitella mahdollisimman tehokkaasti asennettavia raudoitteita ja hoitaa sitten muut alueet täydentävin komponentein tai irtoraudoituksin. Monissa rakenneosissa on järkevää käyttää raudoitekomponenttien ja irtotankojen yhdistelmiä, jolloin irtotankojen kiinnittäminen valmiiksi asennettuihin raudoitekomponentteihin on sujuvaa. Seuraavissa kappaleissa on tarkasteltu eri rakenneosissa käytettäviä raudoitekomponentteja ja niiden soveltuvuusalueita. Seuraavissa kappaleissa on esitetty yleisimpien rakenneosien raudoitteiden suunnitteluperiaatteet. Kattavampi valikoima erilaisten rakennedetaljien raudoiteratkaisuista on nähtävissä linkissä(Raudoitekomponentit-RT-julk)

3. Paalut

Teräsbetonisten lyöntipaalujen raudoitukseen käytetään erikoiskoneilla valmistettuja raudoite-elementtejä. Suurimmilla paaluvalmistajilla on nykyään omat koneet raudoitteiden valmistukseen.

Usein kaivinpaaluissa ja teräsputkipaaluissa tarvittava raudoitus on varsin järeä sekä pituudeltaan että läpimitaltaan. Raudoitteen asentaminen näihin paaluihin ei onnistu ilman raudoitteen esivalmistusta. Useimmiten paaluraudoite toimitetaan raudoitetehtaalta valmiiksi hitsattuna elementtinä, joskus jopa ja välikkeet valmiiksi asennettuna, jolloin raudoite voidaan nostaa työmaalla suoran muottiin. Suunnittelija mitoittaa paaluraudoitteessa tarvittavan päätanko – ja hakamäärän tankopaksuuksineen ja lisäksi raudoitteen nostamiseen ja asentamiseen tarvittavat kiinnikkeet ja tuennat.

Haat ovat useimmiten kierrehakoja, joiden nousu voi olla erilainen paalun eri kohdissa. Hakamäärä on syytä mitoittaa riittävän järeäksi myös raudoitteen kuljetusta ajatellen, koska koneellisessa valmistuksessa ei voida käyttää ns. työteräksiä paalun pääterästen sisäpuolella. Raudoitetoimittajan projekti-insinöörit voivat tarkistaa hakaraudoituksen vähimmäismäärän kuljetusta ajatellen, jolloin raudoitteita auton lavalla on päällekkäin.

                                     
 

4. Anturat

Paaluanturoissa voidaan useimmiten käyttää vakiopaaluanturajärjestelmää, jossa on valmiiksi mitoitetut anturat. Mitoitus lähtee paalujen kantokyvystä. RTT on tehnyt näoistä tehnyt suunnittelijan ohjeen. Valmiit ratkaisut on tehty 2 – 9 paalun pilarianturoille sekä seinäanturoille.

 

 

Vakiopaaluanturoiden raudoitus. ankkurointi hitsatulla poikittaistangolla tai taivutetulla koukullaOtteita RTT:n ohjeesta ”Vakiopaaluanturat suunnittel

 

Anturan raudoitus tehdään paalulta paluulle ulottuvana järeänä erikoiskaistaraudoitteena, joka ankkuroidaan päistään hitsatuin poikkitangoin. Ankkuroinnissa käytettävä hitsausliitos on oltava laadunvalvonnan piirissä ja mainittuna toimittajan raudoitesertifikaatissa. Liitosluokka on vähintään SF50 ja poikittaisen tangon halkaisija sama kuin pääteräksen. Pääterästen jako on 4 x pääteräksen halkaisija, jotta poikittaisen teräksen leimapaine betonia vasten ei ylittäisi betonin kestävyyttä. Poikittaistankoankkurointi korvaa perinteisessä raudoituksessa käytettävän koukkuankkuroinnin, mikä vähentää raudoituksen painoa luokkaa 20 %. Suurin hyöty on kuitenkin helppo ja nopea asennus.

Tällaisia anturaraudoitteita valmistetaan myös kohdekohtaisilla erikoismitoilla. Vakiopaaluanturajärjestelmän perusmitoituksesta poikkeavien raudoitteiden käyttö on siis myös mahdollista.

Myös maanvaraisissa anturoissa voidaan soveltaa samaa raudoiteperiaatetta kuin paaluanturoissa. Maanvaraisen anturan raudoitteet ovat yleensä leveämpiä kuin paaluanturan nauharaudoitteet. Vastaavaa tekniikka voidaan erilaisilla mittasuhteilla soveltaa myös maanvaraisissa seinäanturoissa, mikäli anturat ovat riittävän kookkaita.

 

5. Seinät

Seinät voidaan raudoittaa vakio- tai erikoisverkoilla. Verkot voidaan nappuloida välikkeillä suoraan muottipintaan ilman erillisiä asennustankoja. Raudoituksen jatkokset hoidetaan verkkoja limittämällä. Ohuissa seinissä verkkojen limittäminen voi olla hankalaa limityksestä aiheutuvan tankokerrostuman vuoksi. Tällöin on mahdollista käyttää ns. reunakevennettyjä verkkoja, jolloin verkon reunassa ilman poikkitankoa olevat vapaat tangot limittyvät edellisen verkon pintaan ilman kerrostumaa. Asennuksessa on huomattava, että edellisen verkon pystytangot jäävät rakenteen sisäpinnan puolelle.

Raudoitus voidaan tehdä myös kaistaraudoitteilla, jolloin pystykaistat asennetaan molemmissa muottipinnoissa ensin ja niihin sidotaan vaakakaistat, tai vaakateräksinä käytettävät irtoteräkset, jotka limitetään jatkoskohdissa. Tällä menettelyllä voidaan tarvittaessa keventää raudoite-elementtien painoa asennukseen sopivaksi. Kaistaverkkoa käyttämällä on helpompi tehdä myös yläpuolisen seinän tartuntaraudoitus.

Mikäli seinäraudoitus on tavanomaista järeämpi (esim. infra-ja teollisuuskohteissa) se voidaan toteuttaa mattoraudoitteilla. Tässä menettelyssä työmaalla tarvitaan vaakatasossa oleva alusta, jonka päällä avataan mattoraudoitteet molempiin suuntiin ja hitsataan kiinni toisiinsa asennushitsein. Mattokerrosten väliin asennetaan tukipukit, joiden avulla molempien seinäpintojen raudoituksen keskinäinen etäisyys saadaan sopivaksi.  Tällaisen raudoitepatjan koko määräytyy painon ja käsiteltävyyden perusteella. Raudoitteen nostossa käytettävien hitsien lujuus on osoitettava laskelmin tai koestamalla.

 

                           

 

6. Pilarit

Pilareiden raudoitus voidaan tehdä automaattikoneilla tai järeiden raudoitusten osalta ainakin osin käsin hitsaamalla asennusvalmiiksi raudoite-elementeiksi. Automaattikoneiden valmistamien raudoitteiden kokorajoitukset kannattaa tiedustella raudoitetehtaalta.

Pilariraudoituksen jatkokset voi suunnitella erillisenä raudoitehäkkinä, joka asennetaan pilariraudoitteen sisäpuolelle. Tämä helpottaa huomattavasti ylemmän pilarin raudoituksen asentamista paikoilleen.

 

 

 

 

 

 

             

7. Palkit

Palkkien raudoitteista kannattaa yleensä komponentisoida leikkausraudoitus. Nämä raudoitteet tehdään palkin jänteelle sopivan mittaisina pätkinä. Mikäli haat voidaan suunnitella ylhäältä avoimiksi, helpottuu pääraudoituksen asennus huomattavasti.

Tällaisia hakakoreja voi tehdä ns. 3-lankakoneella, jossa irtohaat hitsaamalla kiinnitetään kolmeen rakenteen pituussuuntaiseen työlankaan. Tällaiset korit voidaan pakata limittäin, jolloin ne eivät vie paljon tilaa varastoinnissa ja kuljetuksessa.

Voi myös käyttää erikoisverkoista taivuttamalla tehtyjä hakakoreja. U- muotoiset haat voidaan ankkuroida hakaverkossa olevien hitsattujen poikittaistankojen avulla. Jos ankkurointimatkaa jää liian pieneksi voidaan hakaraudoitus sulkea ylhäältä päin asennettavalla U:n muotoisella ns. hattuhaalla, joka valmistetaan myös verkosta taivuttamalla. Tällöin hakaraudoite tulee ankkuroiduksi limijatkoksella.

 

 

   

 

       

 

 

 

 

 

 

 

Palkin pääraudoitus on yleensä niin järeä, ettei sitä välttämättä kannata komponentisoida, mutta tarvittaessa voi käyttää nauharaudoitteita ja ankkuroinnissa voi hyödyntää voimaristiliitoksia.

8. Laattojen ja holvien raudoitus

Laattojen ja laatastojen raudoittamiseen on olemassa useampia teollisia toteutusvaihtoehtoja, kuten aukirullattavat mattoraudoitteet, kaistaraudoitteet. Tapauskohtaisesti voi myös käyttää verkkoraudoitteita, jos näiden tapauksessa tulevat limitysten kerrostumat mahtuvat rakenteeseen (keskeisesti raudoitetut maanvaraiset laatat). Tarvittaessa teollinen ratkaisu voidaan täydentää irtotangoilla, esimerkiksi pistemäisten tukien kohdalla laatan yläpinnassa. Laattojen raudoitusten suunnittelussa on syytä ottaa huomioon, että raudoituksen täytyy kestää valunaikaiset kuormat. Yleensä työmiehet käytännössä joutuvat valuvaiheessa kävelemään raudoituksen päällä.

Mattoraudoitteilla saavutetaan suurin asennusteho. Yksittäinen raudoitusmatto koostuu samansuuntaisista betoniteräksistä, jotka erikoiskoneella on hitsattu noin 1,5 m jaolla oleviin ohuisiin teräsvanteisiin siten, että terästen sijainti ja jako ovat raudoitussuunnitelman mukaiset.

Mattoraudoite räätälöidään kohteen mukaan. Teräsmäärä voi olla erilainen maton eri kohdissa. Laatan muodot ja aukot huomioidaan maton valmistuksessa, jotta työmaalla tehtävä työ olisi mahdollisimman vähäinen. Pienet aukot voidaan myös leikata työmaalla maton asennuksen jälkeen.

Mattoraudoitteen käyttö on yleistynyt viimeisen kymmenen vuoden aikana merkittävästi. Mattoraudoite koostuu samansuuntaisista betoniteräksistä, jotka on erikoiskoneella hitsattu noin 1,5 m jaolla oleviin ohuisiin teräsvanteisiin siten, että  betoniterästen väli ja sijainti ovat raudoitussuunnitelman mukaiset.

Mattoraudoitteen enimmäispaino on noin 1,5 tonnia.  Asennuksessa matto nostetaan laatan reunalle asennusvälikkeiden/tukien päälle, avataan pakkaussiteet, kohdistetaan ja suunnataan matto sekä rullataan auki tavallisesti jalkavoimia käyttäen. Yhden maton asennus kestää noin 10 minuuttia maton koosta ja muista ominaisuuksista riippuen.  Kokemukset ovat osoittaneet, että kolmen miehen ryhmä asentaa n. 20-30 tn mattoja päivässä. Mattojen nostamiseen tarvitaan koneellinen nostoapu. Mattoraudoitteet tehdään kuumavalssatuista teräksistä, kuten B500B-X. (Linkki Celsa)

 

    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Seuraavaksi tehokkain laatastojen raudoitusjärjestelmä perustuu kaistaraudoitteisiin. Niiden pituus voidaan valita rakenteen mittoihin sopivaksi ja leveys painon ja asennettavuuden kannalta sopivaksi.

Kaistaraudoitteiden poikittaiset työteräkset ovat harvassa ja riittävän kaukana raudoitteen päistä, jolloin pääterästen limijatkokset eivät aiheuta tankokerrostumia kuten tavallisilla verkkoraudoitteilla.

Rakenteissa, joissa rasitukset vaihtelevat merkittävästi eri osissa laattaa voidaan tarvittaessa käyttää irtotankojen ja kaistaraudoitteiden yhdistelmää. Tällä menettelyllä kaistaraudoitteiden tuotantosarjat saadaan pitkiksi ja myös raudoitemäärän optimointi on helpompaa. Kaistaraudoitteet toimivat samalla irtotankojen asennusalustana ja tangot voidaan sitoa niihin kiinni.

 

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jos laatta raudoittaa varastoverkoilla, on otettava huomioon verkkojen limitysalueilla syntyvät raudoitekerrostumat ja niiden vaikutus raudoituksen teholliseen korkeusasemaan. Tämä on usein aika hankala asia ratkaista. Lähinnä vähemmän rasitetuissa laatoissa, ja maanvaraisissa erityisesti keskeisesti raudoitetuissa sellaisissa saadaan suhteellisen helposti tyydyttävä tulos.

 

 

Eräs mahdollisuus on käyttää erikoisverkoja, joilla on kahdella reunalla limijatkospituuden verran leveä kaista ilman poikkiteräksiä.  Tällöin limitysalueiden kerrostumat vältetään, mutta kuljetuksen takia verkot ovat toisessa suunnassa aika kapeita, jolloin limijatkoksia tulee suuteellisen suuri määrä. Tässä tapauksessa kyseessä ei ole enää varastoverkko vaan räätälöity erikoisverkko.

Vakiovarastoverkkojen levykoko 2350 x 5000 mm. Lisäksi varastoidaan muutamia pienempiä levykokoja. Varastoverkkojen tankojako on 150 tai 200 mm. Tankohalkaisijat ovat 4, 5, 6, 8, 10, 12 mm, teräslaadulla B500A/B500K. Varastoverkkoja valmistetaan myös ruostumattomana, teräslaadulla B600XA/B600KX lankavahvuuksilla 4, 5, 7, 9 ja 11 mm.

Kohteeseen räätälöitävät ns. erikoisverkot ovat leveydeltään yleensä 1000 – 2400 mm ja pituudeltaan 2000 – 6000 mm.  Verkkojen pitkittäinen tankoväli on yleensä 150 tai 200 mm ja poikittainen nx50 mm. Portaattomiakin välejä on saatavissa.

Verkkojen ankkuroinnissa tarvittavan hitsiliitoksen lujuusluokat ovat SF35 (FL20) tai SF55 (FL30). Verkkojen hitsiliitoksen lujuutta voidaan käyttää hyväksi verkkotankojen ankkurointiin ja limityksiin. Kahdella poikkiteräksellä saadaan täysi ankkurointi, kun valitaan liitosluokaksi SF55.