RFEM laskenta- ja mitoitusohje teräsbetonilaatoille

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin A-Insinöörit Oy:n toimeksiannosta. Tavoitteena oli laatia mitoitusohje teräsbetonilaatalle RFEM-ohjelmalla ja RFEM:in lisämoduulille RF-CONCRETE Surface. A-Insinööreillä oli tarve painottaa RFEM:in käyttöä rakennesuunnittelussa ja siten yhtenäistää teräsbetonilaatan suunnittelutapoja yhtiön sisällä.

Tässä opinnäytetyössä selvitettiin teräsbetonilaatan mitoitukseen vaikuttavia tekijöitä ja verrattiin RFEM-ohjelmaa muihin mitoitusohjelmiin, kuten FEM-design:iin ja JPBox:iin. Työssä tarkasteltiin RFEM-ohjelmalla laattojen taipumaa epälineaarisella ma- teriaalimallilla sekä tukiehtojen vaikutusta laatan rasituksiin. Lisäksi työssä selvitettiin laskennassa tapahtuvien singulariteettiongelmien ratkaisuja RFEM:ssä.

Opinnäytetyön teoriaosuudessa käsitellään RFEM:n mitoitukseen käyttämiä eurokoodeja ja niiden osuutta teräsbetonilaatan laskentaan sekä asioita, joita ohjelma jättää huomioimatta mitoituksessa. Lisäksi teoriaosuudessa käsitellään elementtimenetelmiä pintapuolisesti, jotta ohjelman toimintatavoista tulisi lukijalle jonkinlainen käsitys.

Työn tuloksena saatiin selville, että laatan sisäisiin voimiin ja taipumaan vaikuttavat tukiehdot ja rakenteen epälineaarinen materiaalimalli. Esimerkiksi vaadittujen raudoitusten tuloksissa voi ilmetä virheitä, mikäli tukiehdot ovat väärin tai niiden liukuminen ja kiertyminen on estetty. Singulariteettiongelmaa ohjelmassa on helpointa ehkäistä voimia tasaavalla keskiarvoalueella.

The thesis work has been commissioned by A-Insinöörit Oy. The objective was to design a manual for design calculations of reinforced concrete slab with RFEM-program and RF-Concrete Surface add-on module. The company wanted to simplify the use of RFEM in structural design and standardize the design practices of reinforced concrete slab within the company.

This thesis conducted a research to analyze what kind of aspect affected the design of reinforced concrete slab. The work observes an effect of nonlinear material model and supporting conditions in concrete slab stresses. RFEM-program was compared also to other measurement programs such as FEM-design and JPBox. Additionally, discussing how to handle singularity problems with RFEM.

In the theory part of this thesis, the use of Eurocodes and their effect to the computation was estimated in the design of reinforced concrete slab. Within the theory section, a small part is dedicated to finite element methods, to provide view to the reader a view to how the program functions.

As a result of this thesis was that the stress and the deflection of the concrete slab is affected by the supporting variables and the non-linear structure material model. In the reinforcement of the slab, peculiar problems can appear if the support conditions are wrong or their sliding and twisting is constrained. Singularity problems in the program are easiest to prevent with force equating average area.