Jatkuvan sortuman estämisen periaate

Sattuneet onnettomuudet ovat osoittaneet, että jatkuvan sortuman taustalla voi olla sekä suunnittelu että toteutusvirhe tai puutteita rakennuttamisprosessissa. Esimerkiksi joulukuussa 2017 tapahtunut onnettomuus ilmanvaihtoputken pudotessa yleisön sekaan Vaasan jäähallissa kesken konsertin keräsi paljon julkisuutta. Taustalla onnettomuudessa olivat muutostyöt, joiden aikana 800mm ilmastointikanava piti osittain kiinnittää uudelleen hallin kattoon. Kyseessä oli kohtuullisen vähäinen asennustyö, jollaisiin ei haeta tai vaadita rakennuslupaa. Työn ”yksinkertaisuuden” vuoksi suunnittelijaa, joka olisi suunnitellut putkiripustukset ei käytetty ja työ jäi asentajien sekä työnjohdon osaamisen varaan.

Viime vuosina asiaan on kuitenkin havahduttu ja tekniikkakannatuksien suunnitteluun ja toteutukseen on kiinnitetty paljon huomiota. Rakennusalalla on tehty useita toimenpiteitä halutun turvallisuustason ja säädöstenmukaisen toteutuksen edistämiseksi. Esimerkiksi toimiala järjestö SKOL Ry julkaisi vuonna 2022 dokumentin ”Talonrakentamisen alakattojen ja tekniikkakannatusten suunnittelu-, toteutus- ja tarkastusohje”. Dokumenttipaketin tarkoituksena on helpottaa kannatussuunnitelman tekoa ja ohjata oikeaoppiseen toteutukseen säädösten edellyttämällä tavalla. Ohjeistuksen mukaan tekniikkakannatukset ja niiden kiinnikkeet suunnitellaan aina siten, että yhden yksittäisen kannakkeen mahdollinen pettäminen ei johda jatkuvaan sortumaan koko kannatuslinjalla tai että vaurio rajautuu riittävän pienelle alueelle. Käytännössä tämä tarkoittaa, että yhden ankkurin pettämisestä syntyvä lisäkuormitus voidaan siirtää viereisille kiinnityspisteille ilman merkittäviä seurauksia kiinnitetylle elementille. 

Tyypillisesti jatkuva sortuma huomioidaan massiivibetonissa mitoittamalla kuorma kahdelle ankkurille. Haaste onkin, mikäli alusmateriaalin paksuus on alle 100mm tai kiinnitykset tehdään ontelolaattaan. Ontelolaatassa kiinnitykset tulevat aina ontelon kohdalle, jossa betonikannaksen paksuus vaihtelee tyypillisesti 25mm:stä 45mm:iin. Betonin määrä vaikuttaa suoraan ankkurin kapasiteetteihin ja helposti kuorma ankkuria kohden kasvaa liian suureksi.

Betonikiinnitykset voidaan suunnitella eri suunnittelumenetelmillä

Rakenteelliset kiinnitykset betoniin tulee suunnitella eurokoodin EN 1992-4 mukaisesti. Eurokoodin mukaan, kun staattisesti määräämättömissä järjestelmissä tapahtuu yhden kiinnikkeen liiallinen liukuma tai murto, oletetaan, että kuorma voi siirtyä viereisille kiinnikkeille siten, että kiinnitysosa täyttää edelleen vaatimukset käyttörajatilassa ja murtorajatilassa. Eli yhden ankkurin pettäminen ja siitä aiheutuva lisäkuormitus ei vaaranna kannatusta, kun suunnittelussa on huomioitu viereisten ankkurien kyky ottaa vastaan lisäkuormitus. Eurokoodin mukaiseen suunnitteluun omat haasteensa tuo suunnittelumenetelmän reunaehdot. Esimerkiksi pohjamateriaalin paksuus tulee eurokoodin mukaan olla vähintään 100mm. 

 Ei-kantavat sarjakiinnitykset eurokoodi ohjaa suunnittelemaan CEN/TR17079 Design of fastenings for use in concrete — Redundant non-structural systems mukaisesti. Suunnittelumenetelmä tunnistaa eurokoodista poiketen ontelolaatan pohjamateriaaliksi ja betonin vähimmäispaksuudeksi 80mm. 

Suunnittelumenetelmän ja käytettävän tuotteen valintaa ohjaa eurooppalainen arviointiasiakirja EAD, joka ohjaa tuotteen testausta. EAD voidaankin ajatella tuotteen arviointimenetelmänä tai ”testausstandardina”. Esimerkiksi rakenteelliset kiinnitykset betoniin tulee suunnitella eurokoodi EN 1992-4 mukaisesti, on käytettävien tuotteiden arviointimenetelmä jälkikiinnitettäville metalliankkureille tällöin EAD330232-01-0601. Kun tuote testataan kyseisen arviointiasiakirjan mukaan, saadaan tuloksena ETA-arviointi rakenteellisiin kiinnityksiin. Puolestaan, kun ei-kantavat sarjakiinnitykset suunnitellaan CEN/TR17079 mukaan, käytettävien tuotteiden kelpoisuus osoitetaan EAD33747-00-0601 mukaisella testiohjelmalla. Tuote saa näin ollen ETA-arvioinnin ei-kantaviin sarjakiinnityksiin. 

Mikäli suunnittelumenetelmä ja tuotteenkelpoisuutta ohjaava EAD eroavat toisistaan, johtaa se siis erityyppisiin ETA-hyväksyntöihin. ETA-hyväksynnät sisältävät tuotteen yksilöllisiä suoritusarvoja, joita sijoitetaan suunnittelumenetelmän mukaisiin laskentakaavoihin.

ETA-hyväksyntä ontelolaattaan ainoastaan sarjakiinnityksiin

ETA-hyväksyntä osoittaa, että tuote on testattu EAD mukaisesti ja käytettäville jälkikiinnitteisille ankkureille se on edellytys lähes kaikissa projekteissa. Usein esille noussut kysymys liittyykin ontelolaatan ETA-hyväksyttyihin kiinnikkeisiin.

Ontelolaattakiinnityksien osalta asiaa mutkistaa hieman se, että EAD tuntee ontelolaatan ainoastaan sarjakiinnityksien osalta eikä ETA-hyväksyntää näin ollen voi saada rakenteellisiin kiinnityksiin. ETA-hyväksytyt kiinnikevaihtoehdot ontelolaattaan ovat siis samoja tuotteita, jotka soveltuvat sarjakiinnityksiin.

• Mikäli yksittäisen kiinnikkeen kapasiteetti ontelolaatassa kiinnostaa, kannattaa tutustua artikkeliimme ”Merkittäviä parannuksia ontelolaattakiinnityksiin”, jossa tutustutaan HUS4 betoniruuvin käyttöön ontelolaatassa.

Hilti tuotteet sarjakiinnityksiin

Mikäli suunnitelmiin tarvitaan erityisesti sarjakiinnitykseen testattuja ja ETA-hyväksyttyjä tuotteita, löytyy Hiltiltä vaihtoehtoina HUS3-6 betoniruuvi ja HKD lyöntiankkuri. 

HUS3-6 betoniruuvi on monipuolinen ankkuri, joka soveltuu erilaisine päävaihtoehtoineen moniin eri käyttötarkoituksiin. Esimerkiksi sisäkierteinen HUS3-I 6 soveltuu loistavasti alakattokiinnityksiin, ulkokierteiseen HUS-A 6 ankkuriin voidaan kiinnittää putkenpitimet suoraan, jolloin se on omiaan tekniikkaripustuksiin ja HUS3-PL leveine kantoineen on erityisesti kehitetty helpottamaan kiskojen asennuksia. Helpon ja nopean asennettavuuden vuoksi betoniruuvi soveltuu erityisesti kohteisiin, joissa kiinnityksiä on paljon ja asennusaikaa halutaan nopeuttaa. HUS3-6 betoniruuvia on saatavana myös ruostumattomasta teräksestä.

HKD lyöntiankkuri on ehdoton valinta silloin, kun ankkurin tulee jäädä kokonaan rakenteen sisään tai esimerkiksi kun ripustukset tehdään pienemmillä kierretangoilla. Sarjakiinnityksiin HKD ankkuria löytyy M6-M16 kokoisena betoniin ja M6-M10 kokoisena ontelolaattaan. Ontelolaatassa voidaan 25mm pitkä HKD ankkuri asentaa myös jännepunoksen kohdalle, mutta lähtökohtaisesti tätä ei suositella vaan sallitut kiinnitysalueet tulee aina varmistaa kohteen suunnittelijalta. Myös HKD ankkuria löytyy ruostumattomasta teräksestä.

Tekninen tietolomake suunnittelun tukena

Tuotteiden tekniset tietolomakkeet kokoavat tuotetta koskevat tiedot kapasiteeteista asennustietoihin. Suunnittelua helpottaakseen sarjakiinnityksiin on omat erilliset tuotekohtaiset tekniset tietolomakkeet: 

• HUS3 betoniruuvi sarjakiinnityksiin
• HKD lyöntiankkuri sarjakiinnityksiin

 Tekniseen tietolomakkeeseen on koottu ETA-hyväksynnässä esitetyt tulokset kuin myös Hilti Technical data eli Hiltin teettämät testauslaajennukset.

 Sarjakiinnityksen määritelmä edellyttää tietyn minimimäärän kiinnityspisteitä, jolloin yhdelle kiinnityspisteelle voidaan määrittää taulukon mukainen kapasiteetti. Ontelolaatassa kiinnitykset tehdään ontelon kohdalle, jolloin kannaksen paksuus vaikuttaa  suoraan ankkurin kapasiteetteihin. Esimerkiksi HUS3-6 betoniruuveille löytyy mitoituskapasiteetti 25-35mm betonikannaksessa. Sarjakiinnityksen mukainen 2kN maksimisuunnittelukapasiteetti saavutetaan 35mm kannaksessa kun kiinnityspisteitä on vähintään kolme.

Onko sarjakiinnitykset nousseet projektillasi esille?

Ota rohkeasti yhteyttä asiantuntijapalveluumme tai oman alueesi Hilti-insinööriin ja katsotaan miten voimme tukea sinua parhaiten.

Hilti Insinööripalvelut
> 0207 999 350
> insinoorit@hilti.com
> ask.hilti.fi