Teräsbetonipoikkileikkauksen mitoitus Structural Bridge Design -ohjelmalla ja vertailu KATA-ohjelmaan sekä käsin laskentaan
Savolainen, Mira (2022)
Savolainen, Mira
2022
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-202205097825
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202205097825
Tiivistelmä
Rakenneteknisessä suunnittelussa käytetään apuna ohjelmia, joilla voidaan täydentää käsin laskentaa. Opinnäytetyön tavoitteena oli saada tietoa SBD-ohjelman toimivuudesta poikkileikkausten mitoituksessa ja soveltuvuudesta työn tilaajayrityksen käyttöön. Tarkoituksena oli saada poikkileikkauksen mitoitus murto- ja käyttörajatilassa toimimaan SBD-ohjelmassa mahdollisimman luotettavalla tavalla ja standardien mukaisesti.
Opinnäytetyössä tutustuttiin mitoitukseen liittyviin standardeihin ja ohjeisiin, Mathcad-laskentapohjiin ja muihin laskennassa käytettäviin ohjelmiin. Sen jälkeen suoritettiin teräsbetonipoikkileikkauksen mitoitus Structural Bridge Design 2022 -ohjelmalla (SBD-ohjelma). Mitoituksen tuloksia verrattiin KATA-ohjelmalla ja käsin laskennalla suoritettavien mitoitusten tuloksiin. Mitoitus suoritettiin kolmessa pelkästään yhdestä suunnasta taivutusmomentin rasittamassa tapauksessa ja kahdessa tapauksessa, jossa vaikuttivat yhtä aikaa normaalivoima sekä molempien pääakselien suuntaiset momentit.
Laskentaprosessit yhtenäistettiin mahdollisimman pitkälle eri laskentamenetelmien välillä. SBD:lla tehdyssä laskennassa saatiin suhteellisen vähän merkitsevän suuruisia eroja verrattuna KATAlla ja laskentapohjilla suoritettuun laskentaan. KATAn halkeamaleveyteen syntyi pitkäaikaisella yhdistelmällä eroa venymäeron laskennassa käytettävän eri kimmokerrointen suhteen arvon vuoksi. Opinnäyteprosessin aikana havaittiin muutama päivitystarve Mathcad-laskentapohjan kaavoihin liittyen. Laskentapohjan päivityksen jälkeen tulokset vastasivat hyvin SBD-ohjelman sekä KATAn antamia tuloksia.
70 mm:n betonipeitteellä käyttörajatilan tavallisella ja pitkäaikaisella yhdistelmällä SBD:n halkeamaväli ja -leveys erosivat muista menetelmistä SBD-ohjelmalla laskettaessa käytetyn todellisen betonipeitteen arvon vuoksi. Tämä tulee ottaa jatkossa tarkasteluun yli 50 mm:n betonipeitteellä mitoituksia tehtäessä ja halkeamaleveyksiä laskettaessa. Opinnäytetyössä todettiin, että SBD on käyttökelpoinen työkalu poikkileikkausten mitoitukseen, kun huomioidaan ohjelman rajoitukset koskien halkeamalaskennassa käytettävää betonipeitteen arvoa sekä arvioidaan kriittisesti tapauskohtaisesti ”Extreme face only” -valinnnan käyttämistä tai sitä, milloin on tarkoituksenmukaista suorittaa halkeamalaskenta vain tietyille teräksille.
Opinnäytetyössä tutustuttiin mitoitukseen liittyviin standardeihin ja ohjeisiin, Mathcad-laskentapohjiin ja muihin laskennassa käytettäviin ohjelmiin. Sen jälkeen suoritettiin teräsbetonipoikkileikkauksen mitoitus Structural Bridge Design 2022 -ohjelmalla (SBD-ohjelma). Mitoituksen tuloksia verrattiin KATA-ohjelmalla ja käsin laskennalla suoritettavien mitoitusten tuloksiin. Mitoitus suoritettiin kolmessa pelkästään yhdestä suunnasta taivutusmomentin rasittamassa tapauksessa ja kahdessa tapauksessa, jossa vaikuttivat yhtä aikaa normaalivoima sekä molempien pääakselien suuntaiset momentit.
Laskentaprosessit yhtenäistettiin mahdollisimman pitkälle eri laskentamenetelmien välillä. SBD:lla tehdyssä laskennassa saatiin suhteellisen vähän merkitsevän suuruisia eroja verrattuna KATAlla ja laskentapohjilla suoritettuun laskentaan. KATAn halkeamaleveyteen syntyi pitkäaikaisella yhdistelmällä eroa venymäeron laskennassa käytettävän eri kimmokerrointen suhteen arvon vuoksi. Opinnäyteprosessin aikana havaittiin muutama päivitystarve Mathcad-laskentapohjan kaavoihin liittyen. Laskentapohjan päivityksen jälkeen tulokset vastasivat hyvin SBD-ohjelman sekä KATAn antamia tuloksia.
70 mm:n betonipeitteellä käyttörajatilan tavallisella ja pitkäaikaisella yhdistelmällä SBD:n halkeamaväli ja -leveys erosivat muista menetelmistä SBD-ohjelmalla laskettaessa käytetyn todellisen betonipeitteen arvon vuoksi. Tämä tulee ottaa jatkossa tarkasteluun yli 50 mm:n betonipeitteellä mitoituksia tehtäessä ja halkeamaleveyksiä laskettaessa. Opinnäytetyössä todettiin, että SBD on käyttökelpoinen työkalu poikkileikkausten mitoitukseen, kun huomioidaan ohjelman rajoitukset koskien halkeamalaskennassa käytettävää betonipeitteen arvoa sekä arvioidaan kriittisesti tapauskohtaisesti ”Extreme face only” -valinnnan käyttämistä tai sitä, milloin on tarkoituksenmukaista suorittaa halkeamalaskenta vain tietyille teräksille.