Sekundääristen rakenteiden ja laitteiden maanjäristyskuormat ja ankkurointi

Abstract

Sekundääriset rakenteet ja laitteet voivat olla suuri osa rakennusten kustannuksista ja tärkeässä asemassa rakennusten käyttäjille esimerkiksi sairaaloissa. Sekundääristen osien huonolla maanjäristyssuunnittelulla ne voivat romahtaa tai rikkoutua maanjäristyksen aikana, jolloin ne voivat aiheuttaa esimerkiksi rakennuksen rungon romahtamisen tai haitallisten aineiden pääsyn ympäristöön. Tämän takia sekundääristen osien maanjäristyssuunnitteluun on tärkeää kiinnittää huomiota rakennusten rungon suunnittelun yhteydessä.

Sekundääristen osien maanjäristyskuormat voidaan helpoimmin määrittää suunnittelunormien yksinkertaistetuilla kaavoilla. Kaavamenetelmät kuitenkin sisältävät joitain oletuksia, joiden takia niiden antamat tulokset eivät välttämättä ole kovin tarkkoja. Tarkempia tuloksia puolestaan saadaan esimerkiksi vastespektrimenetelmällä. Vastespektrimenetelmä vaatii kuitenkin usein laskentamallin käyttöä ja laskennassa on käytettävä riittävästi ominaismuotoja, jotta tuloksista saadaan luotettavia. Lisäksi suurissa kohteissa kuten kattilalaitoksissa vastespektrimenetelmässä tarvittavia ominaismuotoja on paljon ja tämän lisäksi sekundäärisiä osia voi olla runsaasti, jolloin laskenta vastespektrimenetelmällä voi olla työlästä. Myös sekundääristen osien kannalta olennaiset ominaismuodot voivat jäädä huomioimatta suurissa kohteissa.

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää sekundääristen osien maanjäristyskuormat Eurokoodin sekä ASCE:n kaavamenetelmillä ja verrata kaavojen tuloksia FEM-mallista vastespektrimenetelmällä määritettyihin maanjäristyskuormiin. Työssä selvitettiin lisäksi Eurokoodin vaatimukset sekundääristen osien ankkurointiin betonirakenteisiin.

Laskentaesimerkissä teräsrunkoisessa rakennuksessa sijaitsevan painesäiliön suunnittelunormien kaavamenetelmien maanjäristyskuormia verrattiin FEM-mallista vastespektrimenetelmällä saatuihin seismisiin kuormiin. Työssä havaittiin, että kaavamenetelmien yksinkertaistukset voivat joissain tapauksissa johtaa jopa liian pieniin kuormiin.

Eurokoodin mukaiset vaatimukset ja seismiset kuormat laitteen ankkurointiin betonilaattaan tutkittiin laskentaesimerkin avulla. Laskentaesimerkissä seismiset kuormat laitteelle määritettiin kaavamenetelmällä ja vastespektrimenetelmällä. Esimerkissä ankkuroinnille saatiin pienemmät käyttöasteet vastespektrimenetelmällä.