Ankkurikonsolin mitoitus: rakennedetaljien suunnitteluperiaatteet ja tyyppirakenteiden suunnittelu

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli syventyä teräsrakenteisten tukiseinien ankkurikonsolin mitoitukseen. Ankkurikonsoli on tukiseinän rakenne, johon kohdistuu esijännitettyjen ankkureiden koevedon myötä huomattavia rasituksia, minkä vuoksi konsolirakenteen mitoitus on vaativa tehtävä ja tulee vastaan lähes jokaisessa tukiseiniä sisältävässä kohteessa. Opinnäytetyön tavoitteena oli perehtyä normeissa ja ohjeissa esitettyihin teräsrakenteisten tukiseinien rakenneosien mitoitusmenetelmiin ja -sääntöihin sekä suunnitella toimeksiantajan käyttöön ankkurikonsolin tyyppirakenteet 4- ja 7-punoksisille ankkureille tukiseinäsuunnittelun tueksi.

Opinnäytetyössä toteutettiin konsolirakenteen mitoituslaskelmat käyttäen Mathcad Prime 7.0.0.0-ohjelmistoa. Mitoituslaskelmat tehtiin noudattaen Eurokoodeissa ja eurokoodien kansallisissa liitteissä annettuja määräyksiä ja ohjeita. Mitoituslaskelmia varten sekä laskelmista saatujen tulosten perusteella toteutettiin tyyppirakenteen piirustukset Autodesk Civil 3D 2020-ohjelmistolla. Konsolirakenteen varsinainen rakenneanalyysi toteutettiin mallintamalla rakenneosat Dlubal RFEM 5.27-ohjelmistolla Mathcad-laskelmasta saatujen tulosten mukaisesti. Rakenneanalyysi toteutettiin tässä opinnäytetyössä 7-punoksisille ankkurille mitoitetulle konsolille. Rakenneanalyysin tarkoituksena oli tutkia Mathcad-laskelmien luotettavuutta, sillä konsolin mitoittaminen oli rakenteen muodon ja siihen liittyvien ilmiöiden myötä haastavaa käsin laskentamenetelmällä, joten yleensä se suositellaan toteutettavaksi FEM-analyysillä.

Tehtyjen laskelmien ja rakenneanalyysin perusteella voitiin havaita, että käsin laskennasta saadut tulokset olivat melko yhtenäiset mallintamalla tehdyn FEM-analyysin tuloksiin. Tämän perusteella voidaan päätellä, että laskennan tuloksia voidaan pitää riittävän luotettavana, jotta laskentapohjaa voidaan jatkossa käyttää, ja edelleen kehittää toimeksiantajan käyttöön tukiseinälaskennan tueksi. Laskentapohjassa oli oletuksena, että tukiseinä on teräsponttiseinä, mutta jatkossa laskentaa voidaan soveltaen käyttää myös porapaalusettiseinään. Laskennan perusteella mitoitettiin tyyppirakenteet 4- ja 7-punoksisten ankkureiden konsoleille, joita voidaan tulevaisuudessa kehittää valmiiksi työkaluiksi Autodesk Civil 3D -ohjelmistolla käytettäväksi.