Teräsbetonipilarin EN:n mukainen mitoitus : Robot Structural Analysis Professional 2012 - ohjelmalla

Abstract

Tämä insinöörityö tehtiin rakennesuunnitteluun erikoistuneeseen insinööritoimistoon Finnmap Consulting Oy. Työ toteutettiin keväällä 2012 yrityksen teollisuusrakennusosastolla Itä-Pasilassa.

Rakenneosien suunnittelussa käytettäviä ohjelmia on monia. Tämän insinöörityön tarkoituksena oli selvittää Robot Structural Analysis 2012 - ohjelman käyttöä teräsbetonipilarin mitoituksessa. Tällä hetkellä teräsbetonipilarin mitoitus toteutetaan suunnittelijasta riippuen eri menetelmällä ja ohjelmalla. Osana tätä työtä toteutettiin työohje, josta selviää RSA - ohjelmalla huomioon otettavat asiat mitoitettaessa teräsbetonipilaria.

Mitoitus tehtiin EN 1992-1-1 mukaan. Toisen kertaluvun laskennassa käytettiin nimellisen kaarevuuden menetelmää ja nimellisen jäykkyyden menetelmää. Vino taivutus tarkasteltiin EN2:n mukaan yleisellä menetelmällä sekä yksinkertaistetulla menetelmällä. Näin pyrittiin saamaan vertailukelpoista tietoa eri menetelmien mukaan tehtyihin mitoitustuloksiin.

Työssä tutkittiin kolmea eri tapausta: yhteen suuntaan taivutettua pilaria, pilaria johon kohdistuu vinoa taivutusta sekä monikerrospilaria johon kohdistuu vinoa taivutusta. Vertailulaskelmissa laskettiin jokaisesta tapauksesta yksi pilari, jotta varmistuttiin laskentamallin todenmukaisuudesta. Ohjelmalla tutkittiin eri pituuden omaavia pilareita, jotta saatiin selville pituuden ja sen kautta hoikkuusluvun vaikutus pilarin mitoitusmenetelmiin.

Tuloksista huomattiin, että mitä suuremmaksi pilarin hoikkuusluku kasvoi, sitä suurempi poikkeama nimellisen kaarevuuden ja nimellisen jäykkyyden menetelmien antamissa mitoitusmomenteissa esiintyi. Jos taivutusta esiintyi vain toisen akselin suhteen, ei poikkeama kasvanut merkittäväksi, mutta vinon taivutuksen tapauksessa ero oli huomattava ja pahimmillaan se kyseenalaisti menetelmän luotettavuuden. Nimellisen kaarevuuden menetelmällä päädyttiin jokaisessa tarkastellussa tapauksessa suurempiin mitoitusmomentteihin. Vinon taivutuksen huomiointi yksinkertaistetulla menetelmällä kasvatti vaadittavaa raudoitusalaa parhaimmillaan 20 %. Tämän takia on suositeltavaa mitoittaa yleisellä menetelmällä, jos se on mahdollista.

This thesis was made for Finnmap Consulting Oy which is a structural engineering company. The thesis was made during spring 2012 in the company’s industrial department in East-Pasila.

There are many programs that are used for construction design. The purpose of this thesis was to investigate the use of Robot Structural Analysis 2012 program for designing of reinforced concrete columns. At the moment, designing of reinforced concrete column is carried out with different methods and programs depending on the engineer. As part of this thesis, work instructions were created, which state issues that need to be considered when designing reinforced concrete columns using RSA-program.

The design was carried out according to EN 1992-1-1. The second order effect was taken into account using method of nominal curvature and also method of nominal stiffness. Biaxial bending was calculated using both general method and simplified criterion method.

Three different cases were examined: column which is subject to simplified bending, column which is subject to biaxial bending and finally multi-storey column. Comparative calculations were made for each case in order to see whether the calculation model was correct. Columns of various lengths were examined in order to discover the impact of slenderness in design methods.

Results showed that the more slenderness increased, the greater the deviation between nominal curvature method and nominal stiffness method was. If bending was simplified, the deviation did not become significant, but with biaxial bending, the difference was significant and even questioned the reliability of the calculation method. Method of nominal curvature gave larger designing moment in each case. When biaxial bending was calculated using the simplified method, the minimum area of reinforcement was 20 % larger than when using the general method. For this reason it is recommended to carry out the design of biaxial bending using the general method.