Vibration i PP-bjälklagselement

Abstract

Sammanfattning

PP-bjälklagselement är en kombination av betong, en stålprofil och trä. Elementen har utveklats med syftet att få ett miljövänligare alternativ till betongbjälklag genom att man minskar på användningen av betong och ersätter det med trä. Dessutom är elementen planerade så att de är mera energieffektiva eftersom de lagrar och sprider värme bättre än traditionella betongbjälklag.

I denna typ av konstruktioner där olika material kombineras till en helhet, är det viktigt att ta i beaktande materialens egenskaper som en helhet och i detta fall speciellt de olika fastsättningarnas inverkan på konstruktionens styvhet (EI). Styvheten är det som har största inverkan på vad man kommer till för resultat.

Syftet med mitt examensarbete är att ta reda på vilken vibrationsklass PP-elementen uppnår. För att göra detta måste elementens egenfrekvens, accelerationsamplitud och den lokala nedböjningen orsakad av en 1000 kN stor punktlast beräknas.

Som startdata för arbetet gavs olika styvheter (EI-värden) för elementen, tvärsnitt samt elementens mått. Med hjälp av dessa beräknades sedan egenfrekvensen, accelerationen och nedböjningen orsakad av en punktlast.

Beräkningarna visade att PP-elmentens egenfrekvens är ca 9,94 Hz, accelerationsamplituden ca 0,06 m/s2, vilket motsvarar normalklass för bostäder alltså klass C, och att nedböjningen är ca 0,074 mm, vilket motsvarar specialklass för bostäder, alltså klass A.

Tiivistelmä

Työn tarkoitus on selvittää mihin värähtelyluokkaan PP-lattiaelementit sijoittuu. Tämän selvittämiseksi lasketaan elementtien ominaistaajuus, kiihtyvyysamplitudi ja paikallisesta pistekuormasta aiheutuvan taipuman.

PP-lattielementti on eräänlainen liittorakenne jossa on yhdistetty betoni, teräsprofiili sekä puu. Ideana on saavuttaa ympäristöystävällisempiä elementtejä vähentämällä betonin käyttöä, ja lisäämällä puun käyttöä. Lisäksi elementit ovat suunniteltu energiatehokkaiksi niin että ne levittävät ja varaavat lämpöä paremmin kuin tavalliset välipohjaelementit.

Liittorakenteissa on olennaista ottaa huomioon eri materiaalien yhteisvaikutus sekä tässä tapauksessa liitosten vaikutus rakenteen jäykkyyteen (EI). Laskettaessa ominaistaajuutta, kiihtyvyysamplitudia ja paikallista taipumaa juuri rakenteen jäykkyydellä on suuri vaikutus siihen mihin tuloksiin päädytään.

Lähtötietoina laskelmille oli jäykkyydet (EI), rakenteen poikkileikkaus sekä mitat. Näiden perusteella pystyttiin laskemaan teoreettinen ominaistaajuus, kiihtyvyysamplitudi ja paikallinen taipuma.

Laskelmissa tultiin siihen tuloksiin että PP-elementtien ominaistaajuus on noin 9,94 Hertziä, kiihtyvyysamplitudi noin 0,06 m/s2, mikä vastaa asuintilojen normaali luokkaa eli luokka C, ja paikallinen taipuma on noin 0,074 mm, mikä vastaa asuintilojen erikoisluokkaa, eli luokka A.

Summary

The purpose of this thesis is to determine which vibration class the PP-preassembled floor units achieve. In order to do this the following qualities of the units must be determined: the natural frequency, the acceleration and the deflection in the floors surface created by a local concentrated load of 1000 N.

The PP-preassembled floor units are a combination of concrete, a steel profile and wood. The purpose of this is to achieve more environmentally friendly preassembled units by decreasing the use of concrete and increasing the use of wood. The preassembled units are also designed to achieve better energy efficiency, by storing and spreading heat better than traditional preassembled floor units.

Essential in studying this type of preassembled units, where different materials are combined, is to consider how the different materials work together, and especially in the calculations done in this thesis, to consider the effect that the connections between the materials have on the stiffness of the construction. The stiffness is essential to the values you get when calculating the frequency, acceleration and deflection.

Start data that was given for this thesis was a section of the units, measurements of the floor being studied and different calculated stiffness’s for the units.

The calculations give the PP-preassembled floor units a natural frequency of 9,94 Hz, an acceleration of 0,06 m/s2, which would place it in class C, in other words normal class for residential buildings, and an deflection of 0,074 mm, which would place it in class A, in other words special class for residential and office buildings.