Korkeiden rakennusten vaste tuulikuormituksessa
Kortelainen, Petri (2012)
2012
Rakennustekniikan koulutusohjelma
Tuotantotalouden ja rakentamisen tiedekunta – Faculty of Business and Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2012-11-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201310221360
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201310221360
Tiivistelmä
Tuulen vaikutusten merkitys rakennesuunnittelussa kasvaa merkittävästi rakennusten korkeuden kasvaessa. Korkeissa rakennuksissa tuulen turbulenttisuus voi aiheuttaa myös merkittävää värähtelyä. Tämän työn tarkoitus on selventää tuulen aiheuttaman värähtelyn arviointimenetelmiä sekä tuulitekniikan alaa yleensä korkeiden rakennusten rakennesuunnitteluun liittyen. Tutkimus tehdään pääosin kirjallisuusselvityksenä, mutta siihen sisältyy myös mitoitustapavertailua ja esimerkkikohteen suunnittelun lähtökohtien esittelyä. Tavoitteena on luoda riittävän kattava tiivistelmä alaan liittyvistä aiheista ja esitellä mitoituksessa yleisesti käytettyjä menetelmiä.
Työssä on esitelty tuulitekniikan, rakenteiden dynamiikan ja satunnaisen värähtelyn teorioita selventämään tuulivärähtelyn taustoja. Lisäksi työssä on käsitelty rakennusten tuulivärähtelymitoitusta erilaisten normien ja teorioiden mukaisesti. Normimitoituksen osalta on pääosin keskitytty Suomessa käytetyn Eurokoodin EN1991-1-4 mukaiseen tuulimitoitukseen. Normimitoituksessa ilmenevien yleistyksien ja rajoitusten vuoksi käytännössä päädytään usein käyttämään kokeellista tuulitunnelitestausta, joten myös kokeellisen mitoituksen eri menetelmiä ja periaatteita on käsitelty työn eri kohdissa.
Kirjallisuustutkimuksen tuloksena on kerätty työn teoriaosuuteen hyödyllistä tietoa eri aiheista johdatuksena korkeiden rakennusten tuulivärähtelyn arviointiin. Lisäksi työssä on esitetty perusteita värähtelyn muodostumisesta syistä, vaikutuksista ja arviointikriteereistä. Työssä tehdyn normivertailun perusteella on selvää, että analyyttinen normimitoitus ei sovellu kaikkien korkeiden rakennusten mitoitukseen niiden epälineaaristen rakenteiden vuoksi. Erityisesti tuulen suuntaan nähden poikkisuuntainen värähtely on vaikeasti määritettävissä ilman kokeellista mitoitusta. Muihin normeihin verrattuna konservatiiviseksi osoittautunut Eurokoodimitoitus soveltuukin itsenäisesti lähinnä matalampien, alle 100 metristen rakennusten suunnitteluun ja mahdollisesti alle 200 metristen rakennusten esisuunnitteluun sekä tukemaan muiden menetelmien tuloksia. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että useimmat korkeat rakennukset on syytä suunnitella tuulitunnelitestauksen menetelmiä käyttäen.
Työssä on esitelty tuulitekniikan, rakenteiden dynamiikan ja satunnaisen värähtelyn teorioita selventämään tuulivärähtelyn taustoja. Lisäksi työssä on käsitelty rakennusten tuulivärähtelymitoitusta erilaisten normien ja teorioiden mukaisesti. Normimitoituksen osalta on pääosin keskitytty Suomessa käytetyn Eurokoodin EN1991-1-4 mukaiseen tuulimitoitukseen. Normimitoituksessa ilmenevien yleistyksien ja rajoitusten vuoksi käytännössä päädytään usein käyttämään kokeellista tuulitunnelitestausta, joten myös kokeellisen mitoituksen eri menetelmiä ja periaatteita on käsitelty työn eri kohdissa.
Kirjallisuustutkimuksen tuloksena on kerätty työn teoriaosuuteen hyödyllistä tietoa eri aiheista johdatuksena korkeiden rakennusten tuulivärähtelyn arviointiin. Lisäksi työssä on esitetty perusteita värähtelyn muodostumisesta syistä, vaikutuksista ja arviointikriteereistä. Työssä tehdyn normivertailun perusteella on selvää, että analyyttinen normimitoitus ei sovellu kaikkien korkeiden rakennusten mitoitukseen niiden epälineaaristen rakenteiden vuoksi. Erityisesti tuulen suuntaan nähden poikkisuuntainen värähtely on vaikeasti määritettävissä ilman kokeellista mitoitusta. Muihin normeihin verrattuna konservatiiviseksi osoittautunut Eurokoodimitoitus soveltuukin itsenäisesti lähinnä matalampien, alle 100 metristen rakennusten suunnitteluun ja mahdollisesti alle 200 metristen rakennusten esisuunnitteluun sekä tukemaan muiden menetelmien tuloksia. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että useimmat korkeat rakennukset on syytä suunnitella tuulitunnelitestauksen menetelmiä käyttäen.