Kävelyn aiheuttaman ontelolaattavälipohjan värähtelyn laskentamenetelmien vertailu
Båtsman, Pasi (2018)
2018
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
2018-06-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201805221727
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201805221727
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä syvennytään laskentamenetelmiin, joilla voidaan arvioida kävelystä aiheutuvia värähtelyitä ontelolaattavälipohjissa. Kirjallisuudesta on valittu muutamia eri ohjeita, joilla arvioitiin esimerkkirakenteena käytetyn ontelolaattavälipohjan värähtelyitä erilaisissa tapauksissa. Tavoitteena oli selvittää käytännön rakennesuunniteluun parhaiten soveltuva menetelmä kirjallisuudessa esitettyjen menetelmien joukosta. Osa menetelmistä on soveltuvia käsin suoritettavaan laskentaan ja yksi menetelmistä vaatii elementtimenetelmään pohjautuvan laskentaohjelmiston käyttöä.
Tutkimuksen teoriaosuudessa tutustuttiin rakenteiden värähtelyyn liittyvään teoriaan alan kirjallisuuden pohjalta. Seuraavaksi käytiin läpi eri tahojen julkaisemia ohjeistuksia ja raja-arvoja kävelystä syntyville värähtelyille lattioissa. Laskentamenetelmillä tarkasteltavat rakennetyypit olivat pelkkä ontelolaatasto, 60 mm pintabetoni ontelolaataston päällä, joka on otettu huomioon vain massana, ja ontelolaataston ja pintabetonin liittorakenne. Tarkasteluissa käytettiin myös kahta erilaista tuentatapaa: jäykkää tukea ja joustavaa tukea. Laskennallista osiota varten työssä määritettiin ontelolaatastojen, teräsbetonisten leukapalkkien ja deltapalkkien laskentaan vaikuttavat ominaisuudet.
Laskettujen tulosten perusteella rakenteet jaettiin ohjeiden mukaisiin värähtelyluokkiin ja eri laskentamenetelmillä saatuja tuloksia vertailtiin keskenään. Tulosten ja värähtelyluokitusten lisäksi vertailtiin eri menetelmien käytettävyyttä ja soveltuvuutta käytännön rakennesuunnitteluun. Laskennallisen tarkastelun perusteella jäykillä tuilla olevat ontelolaatastot alittivat hyvin asunnoille ja toimistoille asetetut raja-arvot. Joustavilla tuilla ontelolaatastojen hyväksyttävät käyttöpituudet olivat rajallisemmat. Jäykillä tuilla eri laskentamenetelmillä saadut tulokset olivat yhteneväisiä, mutta joustavilla tuilla saadut tulokset olivat yhdellä menetelmällä muista poikkeavia.
Laskentamenetelmien käytön ja tulosten perusteella käsinlaskentaan soveltuvat mene-telmät ovat helppokäyttöisiä ja riittäviä yksinkertaisille suorakaiteen muotoisille väli-pohjille. FEM-laskentaohjelmiston vaativa menetelmä soveltuu paremmin monimuotoisille välipohjille ja tarkempaan värähtelyanalyysiin. Kaikkien menetelmien käyttäminen vaatii suunnittelijalta ymmärrystä eri parametrien vaikutuksista dynaamiseen analyysin ja oikean rakennemallin valitsemisesta.
Tutkimuksen teoriaosuudessa tutustuttiin rakenteiden värähtelyyn liittyvään teoriaan alan kirjallisuuden pohjalta. Seuraavaksi käytiin läpi eri tahojen julkaisemia ohjeistuksia ja raja-arvoja kävelystä syntyville värähtelyille lattioissa. Laskentamenetelmillä tarkasteltavat rakennetyypit olivat pelkkä ontelolaatasto, 60 mm pintabetoni ontelolaataston päällä, joka on otettu huomioon vain massana, ja ontelolaataston ja pintabetonin liittorakenne. Tarkasteluissa käytettiin myös kahta erilaista tuentatapaa: jäykkää tukea ja joustavaa tukea. Laskennallista osiota varten työssä määritettiin ontelolaatastojen, teräsbetonisten leukapalkkien ja deltapalkkien laskentaan vaikuttavat ominaisuudet.
Laskettujen tulosten perusteella rakenteet jaettiin ohjeiden mukaisiin värähtelyluokkiin ja eri laskentamenetelmillä saatuja tuloksia vertailtiin keskenään. Tulosten ja värähtelyluokitusten lisäksi vertailtiin eri menetelmien käytettävyyttä ja soveltuvuutta käytännön rakennesuunnitteluun. Laskennallisen tarkastelun perusteella jäykillä tuilla olevat ontelolaatastot alittivat hyvin asunnoille ja toimistoille asetetut raja-arvot. Joustavilla tuilla ontelolaatastojen hyväksyttävät käyttöpituudet olivat rajallisemmat. Jäykillä tuilla eri laskentamenetelmillä saadut tulokset olivat yhteneväisiä, mutta joustavilla tuilla saadut tulokset olivat yhdellä menetelmällä muista poikkeavia.
Laskentamenetelmien käytön ja tulosten perusteella käsinlaskentaan soveltuvat mene-telmät ovat helppokäyttöisiä ja riittäviä yksinkertaisille suorakaiteen muotoisille väli-pohjille. FEM-laskentaohjelmiston vaativa menetelmä soveltuu paremmin monimuotoisille välipohjille ja tarkempaan värähtelyanalyysiin. Kaikkien menetelmien käyttäminen vaatii suunnittelijalta ymmärrystä eri parametrien vaikutuksista dynaamiseen analyysin ja oikean rakennemallin valitsemisesta.