Jälkijännitetyn rakenteen rasitusten laskeminen elementtimenetelmällä

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli perehtyä rakenteiden jälkijännittämisen aiheuttamien kuormien laskentaan, sekä laatia ohjelma näiden ja muiden kuormien aiheuttamien rasitusten laskentaan elementtimenetelmällä. Ohjelman tarkoitus on korvata toimeksiantajan käytössä olevat ohjelmat, kunhan ohjelma saadaan todettua varmasti luotettavaksi useamman testauskerran jälkeen. Työn toimeksiantajana toimi Insinööritoimisto SRT Oy.

Ohjelma kirjoitettiin Microsoftin laatimalla C# ohjelmointikielellä ja lähdekoodit kirjoitettiin hyödyntäen Microsoftin Visual Studio Community ohjelmankehitysympäristöä. Rakenteen rasitukset ohjelma laskee elementtimenetelmällä mahdollistaen useampiaukkoisen rakenteen rasitusten laskennan suhteellisen helposti. Jännepunosten aiheuttamat kuormat ohjelma laskee laajennoksella, joka toimii ohjelman rinnalla ja se toimitetaan ohjelman mukana ja avautuu ohjelman sisältä. Ohjelman toimintaa testattiin vertaamalla tuloksia esimerkkilaskuihin ja muihin ohjelmiin, kuten Autodeskin Robot Structural Analysis -ohjelman tuloksiin.

Opinnäytetyön tuloksena saatiin laadittua ohjelma, jolla voidaan luotettavasti laskea yksi- tai useampiaukkoisen rakenteen siirtymät, tukireaktiot, sekä rasitukset erilaisissa kuormitustapauksissa. Jännepunoksista aiheutuvien ohjausvoimien laskentaa varten ohjelmaan rakennettiin rajapinta laajennoksia varten. Tätä voidaan hyödyntää myös muiden mahdollisten rakennelaskelmien laskemiseen ohjelmalla. Ohjelmaa on tulevaisuudessa tarkoitus laajentaa ensisijaisesti teräs- ja jännebetonirakenteiden mitoitukseen.

The object of this final project was to study post-tensioned structures and to create a program to calculate the stresses of those structures with finite element method. The purpose of the program was to replace the current calculation programs used by the client organisation after the new program is thoroughly tested and the results produced by the program are proven reliable.

The programs used in this project were written with Microsoft’s Visual Studio Community Edition and the chosen programming language was C# which is also created by Microsoft. Because one of the goals was to enable calculating statically indeterminate multi-span structures, the finite element method was chosen to be used in reaction and stress calculations. The validity of the results calculated by the program created in this thesis was tested by comparing them to the results produced by other calculation programs such as Autodesk’s Robot Structural Analysis.

As a result of this thesis two programs were created. The first program was created to calculate reactions and stresses of simple vertical single- or multi-span structures with given loads. The second program is a plugin to the first program and it was created to calculate the loads caused by post-tensioning process. An user manual was also created to ease the initialization and the usage of the program.