Mastopilarihallin kehien rakenneanalyyseja FEM-ohjelmilla

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoite oli vertailla eri betonirakenteiden analyysimenetelmiä ja niiden antamia tuloksia mastopilarikehän suunnittelussa. Tutkimuksen pääpaino oli betonirakenteiden toisen kertaluvun vaikutuksien tarkastelussa lineaarisella nimelliseen kaarevuuteen perustuvalla menetelmällä sekä epälineaarisella yleisellä menetelmällä.

Tutkimuksen kohteena oli insinööritoimistolle ominaisten korkeiden mastopilarikehien rakennesuunnittelu, joten tutkimus kuvasi todellista tilannetta nykyajan rakennesuunnittelussa. Analyysimenetelmien soveltuvuudet ja tulosten eroavaisuudet tutkittiin SCIA Engineer- ja Jigi-nimisillä FEM-laskentaohjelmilla, joilla pystyttiin laskemaan lineaarinen sekä epälineaarinen analyysi.

Laskentatuloksissa oli analyysimenetelmien välillä erittäin suuria eroja rakenteen ja rakennejärjestelmän massiivisuuden takia, joten tuloksien perusteella saatiin käsitys analyysimenetelmien soveltuvuusalueesta ja toimivuudesta betonirakenteiden suunnittelussa. Lopullinen johtopäätös tilanteesta oli, että massiivisissa rakenteissa nimellisen kaarevuuden menetelmä on likimääräinen eikä se kuvasta betonirakenteen todellista käyttäytymistä samalla tarkkuudella kuin epälineaarinen analyysi.

The objective of the thesis was to compare different analysis methods and the results in engineering of rigidly connected reinforced concrete frames. The primary aspect of the research was to inspect second order effects of a structure using methods based on nominal curvature and nonlinearity.

The main object was structural designing of tall rigidly connected reinforced concrete frames characteristic for construction engineering and therefore the investigation described the current state of modern structural engineering. Suitability and the results differed between used analysis methods. The results were investigated using FEM-calculation programs SCIA Engineer and Jigi, which enabled the calculation of linear and nonlinear analysis.

Major differences in calculation results occurred between analysis methods due to massiveness of the chosen structure and structural system and therefore basic understanding of suitability and functionality of used analysis methods in structural designing was achieved. Nominal curvature method was found to be approximative and therefore incapable of describing realistic behavior of reinforced concrete structures with the same accuracy as nonlinear method.