Raskaasti kuormitetut maanvaraiset betonilattiat

Abstract

Insinöörityössä tutkittiin raskaasti kuormitettujen betonilattioiden toimivuutta, erityisesti halkeilun osalta. Tavoitteena oli tutkia, halkeileeko laatta vai ei, sekä selvittää, mikä aiheuttaa mahdollisen laatan halkeilun. Työssä huomioitiin lattiarakenteiden halkeiluun liittyvien eri tekijöiden vaikutus laatan kestävyyteen ja mitoitukseen. Halkeiluun ja laatan kestävyyteen liittyviä tekijöitä ovat esimerkiksi betonimassa, raudoitus, alustan kantavuus ja kuormitustapa. Työ toteutettiin kansainväliselle suunnittelu- ja konsultointiyritykselle, Pöyry Finland Oy:lle.

Maanvaraisten betonilattioiden ongelmana on halkeilu, joka johtuu usein puutteellisesta suunnittelusta ja toteutuksesta. Betonilattiaan saattaa syntyä halkeamia heti valun jälkeen tai vasta vuosien kuluttua. Raskaasti kuormitetuille lattioille on erityisen tärkeää valita riittävän kantava alusta ja laadultaan oikeanlainen betonimassa. Lisäksi on huomioitava, että saumat ovat lattian heikoin kohta, joten saumajakoon kannattaa kiinnittää erityistä huomiota. Raskaasti kuormitetuissa tiloissa suositaan yleensä saumattomia lattioita. Saumattomat lattiat mahdollistavat vapaamman hyllyjen sijoittelun ja helpottavat ajoneuvojen käyttämistä lattialla. Toteutuksen aikana on tärkeää huomioida valuolosuhteet ja riittävä jälkihoito.

Insinöörityö toteutettiin kirjallisuustutkimuksena, jossa hyödynnettiin kirjallisuuslähteitä ja Internetiä. Projektin aikana käytiin tutustumassa Sipoon Logistiikkakeskukseen, jossa on 56 000 m2 maanvaraista lattiaa. Lisäksi laatan kestävyyttä tutkittiin laskennallisesti. Laskennassa huomioitiin erilaisien alustojen ja laatan paksuuden vaikutus laatan kestävyyteen. Saumattomien lattioiden raudoituksen määrää tutkittiin laskennallisesti eri paksuisilla laatoilla.

Tutkimuksen tuloksena huomattiin, että on lähes mahdoton toteuttaa halkeilematon betonilattia. Kutistuminen kuuluu betonin perusominaisuuksiin ja halkeamia pääsee muodostumaan, jos betonin kutistuma on estetty. Halkeilua voidaan kuitenkin hallita esimerkiksi raudoituksen ja alustan avulla sekä betonin lujuudella ja siihen lisättävillä lisäaineilla. Lisäksi tutkimuksen tuloksena huomattiin, että valuvaiheessa halkeilemattomat lattiat saattavat halkeilla vasta vuosien kuluttua.

This thesis studies heavy-duty ground concrete slabs focusing on their tendency to crack. The aim was to find out whether slabs crack and what causes cracking. The work concentrated on identifying factors that cause cracking in concrete floor structures and the way in which they relate to the durability and dimensioning of the slab. Factors that influence cracking are, for example, the concrete mix preparation, quantity and position of reinforcement, coefficient of subgrade reaction and the way in which the slab is laid and loaded. The study was commissioned by Pöyry Finland Oy which is an international consulting and engineering company.

Often concrete slabs crack due to problems in planning and construction. Cracks can occur at any time, either just after casting or years later. It is particularly important that the type of concrete slab chosen suits the purpose for which it will be used this heavy-duty slabs should be used for heavy-duty purposes. The weakest point in the slabs are gaps between concrete slabs, hence the gaps should be evenly spaced. A continuous concrete floor is recommended for heavy-duty needs. Such floors allow for the movement of shelves, and make it easier to use vehicles. It is, however, most important that the concrete is given enough time to set, and is property maintained afterwards.

The background information for my thesis was obtained from research literature and the Internet. As part of the project, I visited the Logistics Center in Sipoo, where they have 56.000 square meters of ground concrete slabs. The durability of the concrete slabs was also using mathematical models. These calculations studied how different ground materials and the density of the slab affect its durability. The reinforcement within a continuous concrete floor was mathematically studied for different slab thicknesses.

The main finding was that it seems almost impossible to completely avoid the cracking of ground slabs. Shrinkage is a basic property of concrete and cracking will occur if the concrete is prevented from shrinking. The possibility of cracking can be minimized by, for example, paying attention to the properties of the base material, and reinforcement, the correct strength of concrete and the right kind of additives. Even then, it is possible that a ground slab cracks after several years of use.