Harjakattoisen portaalikehän kimmo-plastinen analyysi
Laakkonen, Janne (2022)
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-2022060214443
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022060214443
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää plastisuusteorian mukaisen mitoitusmenetelmän soveltuvuutta yksikerroksissa hallirakenteissa ja laatia laskentapohjia tarvittaville mitoitustarkasteluille.
Plastisuusteorian hyödyntäminen teräsrakenteiden suunnittelussa on Suomessa harvinaista. Mitoitusohjeitakin on saatavilla rajoitetusti. Eurokoodit kuitenkin mahdollistavat plastisuusteorian käytön rakenteiden suunnittelussa ja SFS-EN 1993-1-1 esittää kolme vaihtoehtoista plastisuusteorian mukaista mitoitusmenetelmää: kimmo-plastinen-, epälineaarinen- ja jäykkä-plastinen analyysi.
Työssä tutkittiin eurokoodin asettamat vaatimukset teräsrakenteiden plastisuusteorian käytölle. Lisäksi tutkittiin esimerkkilaskelmin harjakattoisen portaalikehän yksinkertaistettua käsinlaskentamenetelmää, laajempaa käsinlaskentamenetelmää ja laadittiin analyysimenetelmän vaatimat rakenteiden mitoitus- ja stabiliteettitarkastelut. Kimmo-plastinen analyysi tehtiin myös Abaqus/CAE Student Edition 2021-ohjelman avulla. Rakenteiden liitoksia tutkittiin ainoastaan analyysimenetelmän vaatimassa laajuudessa.
Yksikerroksisten harjakattoisten portaalikehien analysointiin kimmo-plastinen analyysi on parhaiten soveltuva. Epälineaarisesta analyysistä saatava hyöty on pieni suhteessa laskennan vaativuuteen. Jäykkäplastinen analyysi puolestaan rajoittuu tapauksiin, joissa ei tarvitse huomioida siirtymätilan vaikutuksia.
Kimmo-plastinen analyysi soveltuu harjakattoisten portaalikehien mitoitusmenetelmäksi rajauksin. Merkittävin rajoittava tekijä on normin asettamat rajoitukset rakenteiden taipumille. Sovellettaessa normin suositusten mukaisia taipumarajoja, rakenteeseen ei välttämättä muodostu plastisia niveliä, jolloin voidaan soveltaa yleisesti käytettyä kimmoteorian mukaista kokonaistarkastelua. Mikäli taipumat eivät ole rajoittava tekijä, niin kimmo-plastisella analyysillä on saavutettavissa materiaalisäästöä.
Plastisuusteorian hyödyntäminen teräsrakenteiden suunnittelussa on Suomessa harvinaista. Mitoitusohjeitakin on saatavilla rajoitetusti. Eurokoodit kuitenkin mahdollistavat plastisuusteorian käytön rakenteiden suunnittelussa ja SFS-EN 1993-1-1 esittää kolme vaihtoehtoista plastisuusteorian mukaista mitoitusmenetelmää: kimmo-plastinen-, epälineaarinen- ja jäykkä-plastinen analyysi.
Työssä tutkittiin eurokoodin asettamat vaatimukset teräsrakenteiden plastisuusteorian käytölle. Lisäksi tutkittiin esimerkkilaskelmin harjakattoisen portaalikehän yksinkertaistettua käsinlaskentamenetelmää, laajempaa käsinlaskentamenetelmää ja laadittiin analyysimenetelmän vaatimat rakenteiden mitoitus- ja stabiliteettitarkastelut. Kimmo-plastinen analyysi tehtiin myös Abaqus/CAE Student Edition 2021-ohjelman avulla. Rakenteiden liitoksia tutkittiin ainoastaan analyysimenetelmän vaatimassa laajuudessa.
Yksikerroksisten harjakattoisten portaalikehien analysointiin kimmo-plastinen analyysi on parhaiten soveltuva. Epälineaarisesta analyysistä saatava hyöty on pieni suhteessa laskennan vaativuuteen. Jäykkäplastinen analyysi puolestaan rajoittuu tapauksiin, joissa ei tarvitse huomioida siirtymätilan vaikutuksia.
Kimmo-plastinen analyysi soveltuu harjakattoisten portaalikehien mitoitusmenetelmäksi rajauksin. Merkittävin rajoittava tekijä on normin asettamat rajoitukset rakenteiden taipumille. Sovellettaessa normin suositusten mukaisia taipumarajoja, rakenteeseen ei välttämättä muodostu plastisia niveliä, jolloin voidaan soveltaa yleisesti käytettyä kimmoteorian mukaista kokonaistarkastelua. Mikäli taipumat eivät ole rajoittava tekijä, niin kimmo-plastisella analyysillä on saavutettavissa materiaalisäästöä.