Poikittaistukemattoman paarteen stabiilisuus
Haapanen, Tuomas (2017)
2017
Rakennustekniikka
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
2017-08-16
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201708241727
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201708241727
Tiivistelmä
Teräsrakenteiden puristetuissa rakenneosissa yksi olennaisimpia mitoitusperusteita on nurjahdusmitoitus, joka pääosin perustuu oikean nurjahduspituuden valintaan. Yksittäisille rakenneosille on johdettu kirjallisuudessa valmiita nurjahduspituuksia, joita voidaan suunnittelussa käyttää. Rakenteen ollessa monimutkaisempi, on tarkemman nurjahduspituuden määritys monimutkaisempaa ja reunaehtojen on oltava todellisuutta vastaavia.
Poikittaistukemattomalla paarteella työssä tarkoitetaan puristettua ristikkopilarin sisä- tai kattoristikon alapaarretta. Näissä tapauksissa on perinteisesti käytetty erillistä nurjahdustuentajärjestelmää, jotta nurjahduspituutta tasosta poispäin on voitu pienentää. Kuitenkin, vaikka sisä- tai alapaarre on kokonaan ilman erillistä poikittaistuentaa, voidaan nurjahduspituutta redusoida selvästi, jopa arvoon 0,3…0,4*L, jossa L on paarteen pituus. Tämä perustetaan siihen, että ristikkoa hyödynnetään kokonaisuutena ja otetaan huomioon uumasauvojen taivutus- ja liitosjäykkyydet sekä tukevan/vedetyn paarteen vääntöjäykkyys.
On olennaista ymmärtää, että hyödynnettäessä ristikkoa kokonaisuutena poikittaistukemattoman paarteen mitoituksessa, aiheuttaa se ristikkoon lisärasituksia. Merkittävin näistä on K-liitokseen kertyvä momentti tasosta poispäin. Työssä lasketuissa ristikkopilareissa kyseinen momentti vie liitoksen kapasiteetista noin 20…30%, kun se oletetaan tasaisesti jakautuneeksi ja ristikosta hyödynnetään kaikki kapasiteetti. Tätä ilmiötä ei kuitenkaan esimerkiksi CIDECT:n ohjeessa mainita lainkaan.
Työssä lasketaan elementtimenetelmällä erilaisia ristikkopilareita ja kattoristikoita käyttäen sekä kuori- että palkkielementtejä. Kuorielementtimallissa liitosjäykkyydet muodostuvat automaattisesti oikein. Työssä esitellään menetelmä liitosjäykkyyden laskemiseksi, jota voidaan hyödyntää palkkielementtimallissa. Lisäksi poikittaistukemattomasta paarteesta muodostetaan analyyttinen rakennemalli, jonka avulla suunnittelija voi määrittäänurjahduspituuden. Työssä laskettuja tuloksia verrataan myös CIDECT:n julkaisemaan ohjeeseen vuodelta 1982, jonka avulla voidaan suoraan laskea nurjahduspituuksia tämänkaltaisille tapauksille. CIDECT:n menetelmä ja työssä kehitettävä analyyttinen rakennemalli tuottavat lähes saman suuruiset nurjahduspituudet tutkittaville ristikoille.
Poikittaistukemattomalla paarteella työssä tarkoitetaan puristettua ristikkopilarin sisä- tai kattoristikon alapaarretta. Näissä tapauksissa on perinteisesti käytetty erillistä nurjahdustuentajärjestelmää, jotta nurjahduspituutta tasosta poispäin on voitu pienentää. Kuitenkin, vaikka sisä- tai alapaarre on kokonaan ilman erillistä poikittaistuentaa, voidaan nurjahduspituutta redusoida selvästi, jopa arvoon 0,3…0,4*L, jossa L on paarteen pituus. Tämä perustetaan siihen, että ristikkoa hyödynnetään kokonaisuutena ja otetaan huomioon uumasauvojen taivutus- ja liitosjäykkyydet sekä tukevan/vedetyn paarteen vääntöjäykkyys.
On olennaista ymmärtää, että hyödynnettäessä ristikkoa kokonaisuutena poikittaistukemattoman paarteen mitoituksessa, aiheuttaa se ristikkoon lisärasituksia. Merkittävin näistä on K-liitokseen kertyvä momentti tasosta poispäin. Työssä lasketuissa ristikkopilareissa kyseinen momentti vie liitoksen kapasiteetista noin 20…30%, kun se oletetaan tasaisesti jakautuneeksi ja ristikosta hyödynnetään kaikki kapasiteetti. Tätä ilmiötä ei kuitenkaan esimerkiksi CIDECT:n ohjeessa mainita lainkaan.
Työssä lasketaan elementtimenetelmällä erilaisia ristikkopilareita ja kattoristikoita käyttäen sekä kuori- että palkkielementtejä. Kuorielementtimallissa liitosjäykkyydet muodostuvat automaattisesti oikein. Työssä esitellään menetelmä liitosjäykkyyden laskemiseksi, jota voidaan hyödyntää palkkielementtimallissa. Lisäksi poikittaistukemattomasta paarteesta muodostetaan analyyttinen rakennemalli, jonka avulla suunnittelija voi määrittäänurjahduspituuden. Työssä laskettuja tuloksia verrataan myös CIDECT:n julkaisemaan ohjeeseen vuodelta 1982, jonka avulla voidaan suoraan laskea nurjahduspituuksia tämänkaltaisille tapauksille. CIDECT:n menetelmä ja työssä kehitettävä analyyttinen rakennemalli tuottavat lähes saman suuruiset nurjahduspituudet tutkittaville ristikoille.