Robot Structural Analysis -ohjelman soveltuvuus sääsuojarakenteiden suunnitteluun

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Ramirent Finland Oy:n toimeksiannosta. Työn tavoitteena oli tutkia Robot Structural Analysis -ohjelman soveltuvuutta sääsuojarakenteiden suunnitteluun.

Sääsuojarakenteiden yleistymisen sekä kasvaneiden suunnitteluvaatimusten myötä perinteisten laskentamenetelmien rinnalle tarvitaan uusia menetelmiä. Robot Structural Analysis hyödyntää rakenneanalyysissa FEM-laskentaa, jota on käytetty pysyvien rakenteiden rakennesuunnittelussa jo pitkään. Sääsuojarakenteiden suunnittelu eroaa kuitenkin huomattavasti pysyvien rakenteiden suunnittelusta ja asettaa suunnittelumenetelmille reunaehtoja, joita tutkitaan tässä työssä.

Tarkasteltavan ohjelman soveltuvuutta tutkittiin lähdekirjallisuuden avulla sekä mallintamalla laskentamalli suuren jännevälin sääsuojarakenteesta. Laskentamalliin määritettiin rakenteen geometria, materiaaliparametrit sekä vaikuttavat kuormat ja kuormitusyhdistelmät. Mallista saatuja kuormitustuloksia vertailtiin perinteisillä laskentamenetelmillä saatuihin tuloksiin. Lisäksi tutkittiin, miten rakenteen liitosten vapausasteiden muokkaaminen mallissa vaikutti rasituksiin.

Työn tuloksena saatiin laskentamalli sääsuojarakenteesta, jonka perusteella pystyttiin analysoimaan ohjelman soveltuvuutta sääsuojarakenteiden suunnitteluun. Saadut tulokset olivat suurelta osin vertailukelpoisia perinteisiin laskentamenetelmiin verrattuna. Lisäksi FEM-laskentamallin voi nähdä tuovan lisäarvoa väliaikaisten rakenteiden suunnitteluun. Kuitenkin myös epäkohtia löydettiin ja lopullinen soveltuvuuden arviointi tulee tehdä jatkotutkimusten perusteella.

The thesis was done for Ramirent Finland Oy. The purpose of the thesis was to examine the suitability of Robot Structural Analysis for designing encapsulation constructions.

As temporary structures become more widespread and design requirements increase, new calculation and design methods are needed alongside traditional methods. Robot Structural Analysis utilizes the Finite Element Method (FEM) in its structural analysis, which has long been used in structural design of permanent structures. However, temporary structures significantly differ from permanent structures in terms of the design process which sets certain boundary conditions for the choice of design method.

The suitability of the program was investigated using a literature study and by modelling a calculation model of a large span weather cover system. The system’s structure geometry, material parameters, effective loads and load combinations were included in the model. The loading results obtained from the model were compared with those obtained by traditional calculation methods. In addition, it was examined how modifying the degrees of freedom of structural joints in the model affected the stresses.

As a result of the work, a calculation model of the weather cover system was made, on basis of which it was possible to analyze the suitability of Robot Structural Analysis for designing encapsulation constructions. The results obtained were largely comparable to conventional calculation methods. In addition, the FEM model was seen to add value to the designing process. However, shortcomings were also identified and the final suitability assessment should be based on further investigation.