Puukantisen teräspalkkisillan tietomallinnus-työkalu ja teräspalkiston staattinen mitoitus
Teräs, Juha (2023)
2023
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-2023051711215
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023051711215
Tiivistelmä
Osana rakennesuunnittelua tietomallintaminen on silta- ja infrasuunnittelussa oleellinen osa sen tarkkuu-den sekä käytännöllisyyden vuoksi. Tietomalleilla on mahdollista jo varhaisessa vaiheessa tarkastella esi-merkiksi tulevaa siltapaikkaa ja siltaa, jolloin voidaan havainnoida mahdollisia ongelmia tai päällekkäisyyksiä muuhun ympäristöön, kuten risteävien väylien geometrioita jne.
Tietomallien luominen on usein työlästä, minkä vuoksi on pyritty käyttämään hyväksi automatisoituja työka-luja, kuten Rhinon Grasshopper-lisäosaa. Lisäosalla luodaan algoritmisia malleja ja algoritmiin pyritään saa-maan mahdollisimman yksinkertainen ajattelutapa, jotta esimerkiksi lähtötietoja voidaan vapaasti sekä on-gelmitta syöttää lisäosaan. Tässä työssä puhutaan jatkossa Grasshopper-työkalusta helpomman ajattelutavan vuoksi. Tämän työn tavoitteena oli luoda automatisoitu työkalu nopeuttamaan suunnittelua ja mallintamista tyypilliselle puukantiselle teräspalkkisillalle.
Grasshopper-työkaluun syötettyjen lähtötietojen perusteella (sillan väylän tasausviiva ja hyötyleveys) ohja-taan määriteltyjen profiilien ja rakenneosien suuntaa sekä sijaintia. Tässä työssä käytettiin paljon säätämi-seen tarkoitettuja työkaluja, jotta kaikki rakenneosat olisivatt oikeassa sijainnissa ja paikallaan. Lisäksi työka-lu on pyritty luomaan siten, että sitä osaisi käyttää kuka vain, joka on suunnittelemassa tai mallintamassa kyseisen mukaista kevyenliikenteensiltaa. Lähtötietoja voidaan muuttaa työkaluun rakennettujen automaat-tisten toimintojen avulla. Esim. Sillan pituus eli jännemitta on määritelty yhden metrin välein ja hyötylevey-det vaihtelevat 3 m, 4 m, 4,5 m, 5 m ja 6 m. Tarvittavien tietojen syöttämisen jälkeen Rhinon Grasshopper-työkalulla luotu malli viedään Tekla Structures-ohjelmistoon oikeaan koordinaatistoon käyttämällä hyväksi TSV-linjaa.
Tässä työssä on määritelty tyypilliselle kevyenliikenteen teräspalkkisillalle listaus käytettävistä HEB-profiileista ja laskelmat on tehty Hannes Kummalan DI luomalla Excel-laskenta pohjalla, joka pohjautuu Eu-rokoodeihin sekä Väyläviraston ohjeisiin. Laskentapohjan käyttö vaatii, että sen käyttäjä tuntee rakenteiden staattisen mitoituksen hyvin. Laskentapohjalla määritellyille HEB-profiilille luotiin taulukko, johon on luette-loitu käyttöasteet kiepahduskestävyydelle, momenttikestävyydelle, leikkauslommahduskestävyydelle ja taipumalle.
Keskeisimpänä tuloksena syntyi toimiva automatisoitu työkalu, jolla voidaan nopeuttaa suunnittelutyötä ja työkalua tullaan kehittämään myös muille siltatyypeille tai vastaaville rakenteille.
Tietomallien luominen on usein työlästä, minkä vuoksi on pyritty käyttämään hyväksi automatisoituja työka-luja, kuten Rhinon Grasshopper-lisäosaa. Lisäosalla luodaan algoritmisia malleja ja algoritmiin pyritään saa-maan mahdollisimman yksinkertainen ajattelutapa, jotta esimerkiksi lähtötietoja voidaan vapaasti sekä on-gelmitta syöttää lisäosaan. Tässä työssä puhutaan jatkossa Grasshopper-työkalusta helpomman ajattelutavan vuoksi. Tämän työn tavoitteena oli luoda automatisoitu työkalu nopeuttamaan suunnittelua ja mallintamista tyypilliselle puukantiselle teräspalkkisillalle.
Grasshopper-työkaluun syötettyjen lähtötietojen perusteella (sillan väylän tasausviiva ja hyötyleveys) ohja-taan määriteltyjen profiilien ja rakenneosien suuntaa sekä sijaintia. Tässä työssä käytettiin paljon säätämi-seen tarkoitettuja työkaluja, jotta kaikki rakenneosat olisivatt oikeassa sijainnissa ja paikallaan. Lisäksi työka-lu on pyritty luomaan siten, että sitä osaisi käyttää kuka vain, joka on suunnittelemassa tai mallintamassa kyseisen mukaista kevyenliikenteensiltaa. Lähtötietoja voidaan muuttaa työkaluun rakennettujen automaat-tisten toimintojen avulla. Esim. Sillan pituus eli jännemitta on määritelty yhden metrin välein ja hyötylevey-det vaihtelevat 3 m, 4 m, 4,5 m, 5 m ja 6 m. Tarvittavien tietojen syöttämisen jälkeen Rhinon Grasshopper-työkalulla luotu malli viedään Tekla Structures-ohjelmistoon oikeaan koordinaatistoon käyttämällä hyväksi TSV-linjaa.
Tässä työssä on määritelty tyypilliselle kevyenliikenteen teräspalkkisillalle listaus käytettävistä HEB-profiileista ja laskelmat on tehty Hannes Kummalan DI luomalla Excel-laskenta pohjalla, joka pohjautuu Eu-rokoodeihin sekä Väyläviraston ohjeisiin. Laskentapohjan käyttö vaatii, että sen käyttäjä tuntee rakenteiden staattisen mitoituksen hyvin. Laskentapohjalla määritellyille HEB-profiilille luotiin taulukko, johon on luette-loitu käyttöasteet kiepahduskestävyydelle, momenttikestävyydelle, leikkauslommahduskestävyydelle ja taipumalle.
Keskeisimpänä tuloksena syntyi toimiva automatisoitu työkalu, jolla voidaan nopeuttaa suunnittelutyötä ja työkalua tullaan kehittämään myös muille siltatyypeille tai vastaaville rakenteille.