Seinäjäykisteisen kerrostalon stabiliteettilaskelmat

Abstract

Yksittäisten rakenneosien mitoittamisen lisäksi rakennesuunnittelijan tehtäviin kuuluu varmistaa koko rakennuksen vakavuus. Tämän työn tavoitteena oli tuottaa tilaajayrityksen käyttöön Excel-laskentapohjat, jotka tehostaisivat betonirakenteisen kerrostalon stabiliteettitarkastelua. Ilman taulukkolaskentaa jäykistyksen laskenta on työlästä, mikäli rakennuksen jäykistysjärjestelmä ei ole symmetrinen. Tietoa etsittiin lukemalla aihetta koskevaa kirjallisuutta sekä keskustelemalla tilaajayrityksen henkilöstön kanssa.

Kirjallisessa osiossa esitellään laskennan vaiheet. Osion tavoitteena on selventää lukijalle jäykistämisen teoriaa siten, että työn luettua suunnittelijalla on ymmärrys ja valmius tarkastella asuinkerrostalon jäykistävän rungon toimintaa.

Rakennuksen jäykistysjärjestelmän varsinainen suunnittelu aloitetaan rakennukseen kohdistuvien kuormien laskemisella. Huomioitavia kuormia pysyvien kuormien lisäksi ovat tuuli-, lumi-, maanpaine- sekä hyötykuormat. Myös rakenteiden vinous aiheuttaa lisävaakavoimia rakennusrungolle. Kuormien määrittämisen jälkeen on selvitettävä kuormien jakautuminen jäykistäville rakenneosille. Kuormat jakautuvat pystyrakenneosille niiden jäykkyyksien suhteessa. Kun tiedetään kuormien jakauma rakenneosille, jokainen rakenneosa on mitoitettava siten, että minkään rakenneosan kapasiteettiä ei ylitetä.

Usein alimpiin kerroksiin tahdotaan avaraa liiketilaa, joissa jäykistäviä seiniä on harvemmassa, kuin esimerkiksi asuinkerroksissa. Tästä syystä jäykistysjärjestelmän suunnittelussa on kiinnitettävä huomiota etenkin alimpiin kerroksiin. Tyypillisesti asuinkerroksissa jäykistyksen suunnittelu ei tuota ongelmia.

Työn aikana tuotetut Excel-laskentapohjat löytyvät liitteistä. Laskentapohjissa on tarkastettu kuvitteellisen kohteen stabiliteetti työssä käsiteltävin osin. Laskentapohjia voidaan jatkossa kehittää ottamalla huomioon mastotornin jäykkyys sekä jäykistävässä seinässä sijaitsevat aukot.

Checking the stability of a high-rise building is part of the structural designer’s work. The purpose of this thesis was to create calculations for checking the stability of high-rise buildings using Microsoft Excel. It is hard and arduous to check the stability of the highrise building without spreadsheeting, especially if the stiffening frame is not symmetrical. If the stiffening frame is not symmetrical, the intermediate floor of the building will rotate around its turning point. It creates additional loads for the structures.

In the written section of the thesis a discussion is provided on what structural designers have to observe when checking the stability of the high-rise building. First of all, in structural calculations, the loads imposed on the structure must be found out. For example wind, snow and service loads and earth pressure affect the structures. When checking the stability of the high-rise building, attention should be paid to the lowest and highest floors especially if there are not many bracing walls.

At the end of the thesis there are attachements that include printouts of the spreadsheets which are made during this study. It is possible to develop spreadsheets further. Now the program observes only the rigidity of rectangular walls and not for instance the rigidity of the elevator shaft. The thesis also deals with the theory of calculating the shear strength of vertical and horizontal joints.