Taajuustasoisen väsymislaskennan käyttö nosturisillan mitoituksessa
Tonder, Lasse (2019)
2019
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201905129309
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201905129309
Tiivistelmä
Tässä opinnäytetyössä tutkittiin taajuustasoisen Steinbergin kolmen kastan väsymislaskentamenetelmän soveltuvuutta siltanosturin nosturisillan kestoikälaskennassa. Opinnäytetyön tavoitteena oli myös verrata menetelmän mukaisia laskentatuloksia perinteisempiin SFS-EN 1993 standardin ja IIW:n mukaisiin aikatasoisiin väsymislaskentamenetelmiin, sekä kartoittaa opinnäytetyön tilaaja Fimecon Oy:n mahdollisia käyttökohteita Steinbergin laskentamenetelmälle.
Opinnäytetyössä selvitettiin taajuustasoisen väsymislaskennan perusperiaatteet, käyttökohteet ja laskentamenetelmät kappaleen kestoiän estimoimiseksi. Aikatasoisista laskentamenetelmistä opinnäytetyössä tarkasteltiin nimellisen jännityksen, rakenteellisen hot spot -jännityksen, sekä tehollisen lovijännityksen menetelmiä, joiden perusperiaatteet, laskentamallit ja rajoitukset käsiteltiin myös tässä opinnäytetyössä.
Laskentamenetelmien vertailu toteutettiin Ansys -ohjelman avulla, suorittamalla menetelmien mukaiset väsymislaskennat tarkastelukohteena olleelle nosturisillalle. Saadut tulokset listattiin ja niistä muodostettiin tarvittavat johtopäätökset työn tavoitteiden täyttämiseksi.
Tuloksena todettiin, ettei Steinbergin kolmen kaistan väsymislaskentamenetelmä sovellu nosturisillan kestoikälaskentaan, huomioitavan kuormituksen tyypin ja kuormitustaajuuden takia. Menetelmän vaatiman kuormitustyypin takia ei menetelmälle löydetty yleisesti merkittävää käyttöä tilaajan laskentakohteista. Mahdollisiksi käyttökohteiksi todettiin tuulen, aaltojen tai maanjäristyksien kuormittavat rakenteet, kuitenkin ilman menetelmässä hyödynnettävää mittausjärjestelmää todettiin laskentatuloksen jäävän konservatiiviseksi, eikä merkittävää lisäarvoa väsymislaskennalle näin löydetty.
Opinnäytetyössä selvitettiin taajuustasoisen väsymislaskennan perusperiaatteet, käyttökohteet ja laskentamenetelmät kappaleen kestoiän estimoimiseksi. Aikatasoisista laskentamenetelmistä opinnäytetyössä tarkasteltiin nimellisen jännityksen, rakenteellisen hot spot -jännityksen, sekä tehollisen lovijännityksen menetelmiä, joiden perusperiaatteet, laskentamallit ja rajoitukset käsiteltiin myös tässä opinnäytetyössä.
Laskentamenetelmien vertailu toteutettiin Ansys -ohjelman avulla, suorittamalla menetelmien mukaiset väsymislaskennat tarkastelukohteena olleelle nosturisillalle. Saadut tulokset listattiin ja niistä muodostettiin tarvittavat johtopäätökset työn tavoitteiden täyttämiseksi.
Tuloksena todettiin, ettei Steinbergin kolmen kaistan väsymislaskentamenetelmä sovellu nosturisillan kestoikälaskentaan, huomioitavan kuormituksen tyypin ja kuormitustaajuuden takia. Menetelmän vaatiman kuormitustyypin takia ei menetelmälle löydetty yleisesti merkittävää käyttöä tilaajan laskentakohteista. Mahdollisiksi käyttökohteiksi todettiin tuulen, aaltojen tai maanjäristyksien kuormittavat rakenteet, kuitenkin ilman menetelmässä hyödynnettävää mittausjärjestelmää todettiin laskentatuloksen jäävän konservatiiviseksi, eikä merkittävää lisäarvoa väsymislaskennalle näin löydetty.