Puurakenteisen rakennusrungon jäykistäminen puurakenteisilla tasoilla
Holopainen, Jari (2016)
Holopainen, Jari
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2016
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201604275242
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201604275242
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä oli tavoitteena tuoda esille tason jäykkyyden merkitys rakenteen toimintaan ja mikä vaikutus on niin sanotun ”jäykän ja taipuisan” tason ero rakenteita mitoitettaessa. Työssä esitellään rakennuksissa yleisimmin käytetyt jäykistystavat ja periaatteet jäykistelaskentaan.
Tutkimuksessa on tarkasteltu välipohjan jäykkyyden merkitystä rakennuksen jäykistystarkastelussa. Yksi perustavaa laatua oleva kysymys tutkimuksessa oli, mikä merkitys on välipohjan jäykkyydellä, kun rakennuksen runkoon kohdistuva vaakakuorma (esimerkiksi tuulikuorma) jakautuu välipohjalta edelleen pystyrakenteille. Työssä on käsitelty taipuisan ja jäykän välipohjarakenteen vaikutusta rakenneosien voimajakaumaan. Työssä tuodaan esille myös ongelmia, mitä rakennuksien jäykistyslaskennassa on hyvä huomioida. Alkuselvitysosio käsittelee voimien jakautumista palkkimallin avulla, jossa tutkittiin vaaka- ja pystyrakenteiden jäykkyyksien ja sijaintien vaikutusta voimajakaumaan. Tutkimusosio käsittelee voimien jakautumista kolmen rakennuksen avulla, joissa voimien jakautumista havainnollistettiin vaaka- ja pystyrakenteiden eri jäykkyyksillä.
Tulokset osoittavat, että vaaka- ja pystyrakenteiden jäykkyydellä on merkitystä rakenteiden ja rakennuksien voimajakaumaan. Vaakavoimat jakaantuvat pystyrakenteille niiden jäykkyyksien suhteessa, kun kyseessä on äärettömän jäykkä vaakarakenne. Vaakarakenteen ollessa taipuisa pystyrakenteille tulevat voimat jakaantuvat tukien sijaintien ja jäykkyyksien ja tason jäykkyyden perusteella. FEM-mallintamisessa on kiinnitettävä huomiota rakenteiden liittymiin, vapausasteisiin ja elementtimallintamiseen. Tutkimus osoittaa myös, että FEM-ohjelmien tuottamien tulosten analysointi vaatii erityistä tarkkaavaisuutta.
Johtopäätöksenä voidaan todeta, että rakennusten jäykistämiseen taipuisilla tasoilla on hyvä kiinnittää erityistä huomiota. Mikäli kuormituksesta aiheutuu rakennukseen vääntöä, tulisi äärettömän jäykän välipohjan oletusta käyttää harkiten.
Jatkotutkimuksena tulisi selvittää puuvälipohjarakenteen ortotrooppisen materiaalimallin vaikutusta vaakavoimien jakautumiseen pystyrakenteille. FEM-ohjelmien liitoksien mallintaminen vaatii myös lisäselvittämistä.
Tutkimuksessa on tarkasteltu välipohjan jäykkyyden merkitystä rakennuksen jäykistystarkastelussa. Yksi perustavaa laatua oleva kysymys tutkimuksessa oli, mikä merkitys on välipohjan jäykkyydellä, kun rakennuksen runkoon kohdistuva vaakakuorma (esimerkiksi tuulikuorma) jakautuu välipohjalta edelleen pystyrakenteille. Työssä on käsitelty taipuisan ja jäykän välipohjarakenteen vaikutusta rakenneosien voimajakaumaan. Työssä tuodaan esille myös ongelmia, mitä rakennuksien jäykistyslaskennassa on hyvä huomioida. Alkuselvitysosio käsittelee voimien jakautumista palkkimallin avulla, jossa tutkittiin vaaka- ja pystyrakenteiden jäykkyyksien ja sijaintien vaikutusta voimajakaumaan. Tutkimusosio käsittelee voimien jakautumista kolmen rakennuksen avulla, joissa voimien jakautumista havainnollistettiin vaaka- ja pystyrakenteiden eri jäykkyyksillä.
Tulokset osoittavat, että vaaka- ja pystyrakenteiden jäykkyydellä on merkitystä rakenteiden ja rakennuksien voimajakaumaan. Vaakavoimat jakaantuvat pystyrakenteille niiden jäykkyyksien suhteessa, kun kyseessä on äärettömän jäykkä vaakarakenne. Vaakarakenteen ollessa taipuisa pystyrakenteille tulevat voimat jakaantuvat tukien sijaintien ja jäykkyyksien ja tason jäykkyyden perusteella. FEM-mallintamisessa on kiinnitettävä huomiota rakenteiden liittymiin, vapausasteisiin ja elementtimallintamiseen. Tutkimus osoittaa myös, että FEM-ohjelmien tuottamien tulosten analysointi vaatii erityistä tarkkaavaisuutta.
Johtopäätöksenä voidaan todeta, että rakennusten jäykistämiseen taipuisilla tasoilla on hyvä kiinnittää erityistä huomiota. Mikäli kuormituksesta aiheutuu rakennukseen vääntöä, tulisi äärettömän jäykän välipohjan oletusta käyttää harkiten.
Jatkotutkimuksena tulisi selvittää puuvälipohjarakenteen ortotrooppisen materiaalimallin vaikutusta vaakavoimien jakautumiseen pystyrakenteille. FEM-ohjelmien liitoksien mallintaminen vaatii myös lisäselvittämistä.