Epäkeskisyyden vaikutus keskitason suhteen epäsymmetrisen kylmämuokatun c-profiiliristikon mitoituksessa
Rissanen, Topi (2016)
2016
Rakennustekniikan koulutusohjelma
Talouden 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
2016-04-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201603043616
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201603043616
Tiivistelmä
Diplomityön tarkoituksena oli selvittää epäsymmetrisyyden vaikutus keskitason suhteen epäsymmetristen kylmämuokattujen C-profiiliristikoiden mitoituksessa sekä määritellä ristikoille ohjelmalliseen mitoitukseen soveltuva mitoitustapa. Lähtökohtana oli laajentaa Vertex BD -ohjelmistoon integroidun ristikkolaskentasovelluksen toimintaa tukemaan myös epäsymmetrisiä ristikkotyyppejä. Nykyinen laskentasovellus tukee vain keskitason suhteen symmetrisiä ristikoita.
Symmetristen ristikoiden rasitukset ratkaistaan elementtimenetelmällä käyttämällä kaksiulotteisia Euler-Bernoullin palkkiteoriaan perustuvia FEM-palkkielementtejä. Epäsymmetrisyys tuo ristikon keskitason suhteen poikittaisia rasituksia, joiden analysointi ei onnistu kaksiulotteisella FEM-mallinnuksella. Diplomityössä pyrittiin löytämään keino, jolla nykyinen laskentamenetelmä voitaisiin laajentaa koskemaan epäsymmetrisiä ristikoita.
Epäsymmetrisyyttä tutkittiin kirjallisuustutkimuksen avulla ja laskentamenetelmää verifioitiin ANSYS-ohjelmistolla käyttäen solidimallitekniikkaa. Solidimallinnus antaa palkkielementtejä tarkemman kuvan rakenteen käyttäytymisestä, joten se soveltui hyvin mitoitusteorian verifiointiin. ANSYS-ohjelmistolla tehtyjen koesarjojen pohjalta pystyttiin määrittelemään esimerkkiristikon rasitusten syntymiseen liittyvät ilmiöt ja rasitusten suuruuden määrittämiseen liittyvät menetelmät.
Ristikon uumasauvassa liitoksen epäsymmetrisyys aiheutti sauvaan momenttirasituksen, jonka suuruus oli verrannollinen sauvan poikkileikkauksen pintakeskiön ja liitoksen kiinnityskohdan väliseen etäisyyteen. Tutkimuksen avulla poikkileikkauksen mittojen sekä liitoksen detaljiikan avulla voidaan määritellä uumasauvalle kohdistuvat tasainen momenttirasitus.
Paarresauvalla ulkopuoliset kuormat aiheuttavat vääntörasitusta rakenteeseen ellei kuormia välitetä paarteeseen momenttijäykästi tuettujen kattoruoteiden kautta. Kattoruodesidonta esti paarteen kiertymisen ja samalla vääntörasituksen syntymisen. Rajaamalla mitoitustapaukset momenttijäykästi kiinnitettyjen kattoruoteiden tapauksiin, mitoitus voidaan paarteiden osalta suorittaa käyttämällä symmetrisen mitoituksen periaatteita.
Diplomityön tuloksia tullaan soveltamaan Vertex BD -ohjelmiston ristikkolaskentasovelluksen kehityksessä ja ohjelman tukea epäsymmetrisiin kattoristikoihin tullaan laajentamaan.
Symmetristen ristikoiden rasitukset ratkaistaan elementtimenetelmällä käyttämällä kaksiulotteisia Euler-Bernoullin palkkiteoriaan perustuvia FEM-palkkielementtejä. Epäsymmetrisyys tuo ristikon keskitason suhteen poikittaisia rasituksia, joiden analysointi ei onnistu kaksiulotteisella FEM-mallinnuksella. Diplomityössä pyrittiin löytämään keino, jolla nykyinen laskentamenetelmä voitaisiin laajentaa koskemaan epäsymmetrisiä ristikoita.
Epäsymmetrisyyttä tutkittiin kirjallisuustutkimuksen avulla ja laskentamenetelmää verifioitiin ANSYS-ohjelmistolla käyttäen solidimallitekniikkaa. Solidimallinnus antaa palkkielementtejä tarkemman kuvan rakenteen käyttäytymisestä, joten se soveltui hyvin mitoitusteorian verifiointiin. ANSYS-ohjelmistolla tehtyjen koesarjojen pohjalta pystyttiin määrittelemään esimerkkiristikon rasitusten syntymiseen liittyvät ilmiöt ja rasitusten suuruuden määrittämiseen liittyvät menetelmät.
Ristikon uumasauvassa liitoksen epäsymmetrisyys aiheutti sauvaan momenttirasituksen, jonka suuruus oli verrannollinen sauvan poikkileikkauksen pintakeskiön ja liitoksen kiinnityskohdan väliseen etäisyyteen. Tutkimuksen avulla poikkileikkauksen mittojen sekä liitoksen detaljiikan avulla voidaan määritellä uumasauvalle kohdistuvat tasainen momenttirasitus.
Paarresauvalla ulkopuoliset kuormat aiheuttavat vääntörasitusta rakenteeseen ellei kuormia välitetä paarteeseen momenttijäykästi tuettujen kattoruoteiden kautta. Kattoruodesidonta esti paarteen kiertymisen ja samalla vääntörasituksen syntymisen. Rajaamalla mitoitustapaukset momenttijäykästi kiinnitettyjen kattoruoteiden tapauksiin, mitoitus voidaan paarteiden osalta suorittaa käyttämällä symmetrisen mitoituksen periaatteita.
Diplomityön tuloksia tullaan soveltamaan Vertex BD -ohjelmiston ristikkolaskentasovelluksen kehityksessä ja ohjelman tukea epäsymmetrisiin kattoristikoihin tullaan laajentamaan.