Autodesk Robot Structural Analysis -ohjelmiston käyttöönotto suunnittelutoimistossa
Huotari, Petri (2010)
Avaa tiedosto
Lataukset:
Huotari, Petri
Saimaan ammattikorkeakoulu
2010
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2010060811757
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2010060811757
Tiivistelmä
Lujuuslaskenta kuuluu rakennesuunnittelun perustehtäviin ja sen tavoitteena ratkaista rakenteen siirtymätilakenttä, muodonmuutostilakenttä ja jännitystila-kenttä annettujen kuormitusten ja tuentatavan perusteella. Lineaarisen lu-juusopin tehtävien ratkaisut saadaan lineaarisen kimmoteorian perusyhtälöjär-jestelmästä. Mutkikkaammissa tapauksissa joudutaan tyytymään likimääräiseen ratkaisuun, koska ratkaisu tavanomaisten matemaattisten funktioiden avulla on käytännössä mahdotonta. Tämän seurauksena likimääräisten numeeristen rat-kaisumenetelmien kehitys on ollut viime aikoina hyvinkin voimakasta. Numeeri-sia ratkaisumenetelmiä on kehitetty vuosien varrella monenlaisia ja suosituim-maksi niistä on osoittautunut elementtimenetelmä.
Elementtimenetelmän periaatteena on, että geometrisesti mutkikas kappale voidaan jakaa useisiin äärellisiin osiin, jotka ovat geometrialtaan yksinkertaisia alkuperäiseen verrattuna. Kaupallisten FEM-ohjelmistojen valikoimissa on pal-jon elementtityyppejä, jotka perustuvat elementtiä vastaavaan lujuusoppiin. Elementtityyppejä ovat: sauvaelementti, palkkielementti, 2D-solidielementti, laattaelementti, kuorielementti, 3D-solidielementti ja erityiselementti. Elementti-tyypin käyttö edellyttää lujuusopin teorian tuntemista ja elementtimenetelmän teorian tuntemista.
FEM-analyysi sisältää tulosten tarkastelun ja arvioinnin. FEM-ohjelmiston suu-ren numeerisen tietomäärän takia, tarvitaan tulosten havainnollistamiseksi myös jälkikäsittelyohjelma, joka muuttaa tulokset graafiseen asuun. Ohjelmistojen graafiset esitykset ovat vakiintuneita, ja ne esitettävä samat lujuusopillisesti kiinnostavat asiat.
Koska ohjelmistoilla tehdyt rakennemallit ja laskentatulokset ovat aina enem-män tai vähemmän epätarkkoja, esiintyy laskennan tuloksissa usein myös epä-tarkkuutta, jotka rakennesuunnittelijan tulisi tulosten analysoinnin yhteydessä ottaa huomioon. Erityistä huomiota tulisi kiinnittää erilaisten rasitusten tulkintaan poikkeustapauksissa, mutta ohjelmisto on tässä suhteessa mitoituksen kannalta varmemmalla puolella ja käyttäjän vastuulle siirtyy tulosten mahdollinen pyöris-täminen.
Rakennuksen suunnitteluvaihe usein elää voimakkaasti rakennustyypin- ja koh-teen mukaan ja myös rakennuksen elementtityyppeihin voi suunnittelun aikana tulla muutoksia erityisesti rakennesuunnitteluvaiheessa. Usein kuitenkin jo luon-nosvaiheessa pyritään saamaan mahdollisimman kokonaisvaltainen käsitys suunniteltavan rakennuksen tyyppielementeistä.
Elementtimenetelmän periaatteena on, että geometrisesti mutkikas kappale voidaan jakaa useisiin äärellisiin osiin, jotka ovat geometrialtaan yksinkertaisia alkuperäiseen verrattuna. Kaupallisten FEM-ohjelmistojen valikoimissa on pal-jon elementtityyppejä, jotka perustuvat elementtiä vastaavaan lujuusoppiin. Elementtityyppejä ovat: sauvaelementti, palkkielementti, 2D-solidielementti, laattaelementti, kuorielementti, 3D-solidielementti ja erityiselementti. Elementti-tyypin käyttö edellyttää lujuusopin teorian tuntemista ja elementtimenetelmän teorian tuntemista.
FEM-analyysi sisältää tulosten tarkastelun ja arvioinnin. FEM-ohjelmiston suu-ren numeerisen tietomäärän takia, tarvitaan tulosten havainnollistamiseksi myös jälkikäsittelyohjelma, joka muuttaa tulokset graafiseen asuun. Ohjelmistojen graafiset esitykset ovat vakiintuneita, ja ne esitettävä samat lujuusopillisesti kiinnostavat asiat.
Koska ohjelmistoilla tehdyt rakennemallit ja laskentatulokset ovat aina enem-män tai vähemmän epätarkkoja, esiintyy laskennan tuloksissa usein myös epä-tarkkuutta, jotka rakennesuunnittelijan tulisi tulosten analysoinnin yhteydessä ottaa huomioon. Erityistä huomiota tulisi kiinnittää erilaisten rasitusten tulkintaan poikkeustapauksissa, mutta ohjelmisto on tässä suhteessa mitoituksen kannalta varmemmalla puolella ja käyttäjän vastuulle siirtyy tulosten mahdollinen pyöris-täminen.
Rakennuksen suunnitteluvaihe usein elää voimakkaasti rakennustyypin- ja koh-teen mukaan ja myös rakennuksen elementtityyppeihin voi suunnittelun aikana tulla muutoksia erityisesti rakennesuunnitteluvaiheessa. Usein kuitenkin jo luon-nosvaiheessa pyritään saamaan mahdollisimman kokonaisvaltainen käsitys suunniteltavan rakennuksen tyyppielementeistä.