Uppgörande av flexibla stålanslutningsdetaljer i IDEA StatiCa: analys och jämförande kontrollberäkningar enligt eurokod

Abstract

Detta examensarbete har utförts på beställning av företaget Nordec Oy, med syftet att effektivera beräkningsprocessen vid detaljprojektering. Det här förverkligades genom att uppgöra ett bibliotek i IDEA StatiCa med företagets mest använda stålanslutningsdetaljer. Stålanslutningsdetaljerna laddades upp i programvarans verktyg Connection design browser. Biblioteket främjar och förbättrar detaljprojekteringen då stålanslutningsdetaljerna är tillgängliga för konstruktörer på företaget. Detta sparar både tid och resurser i projekteringsprocessen. Utöver stålanslutningsbiblioteket skapades också enskilda beräkningsbottnar med IDEA StatiCa enligt landspecifika partialkoefficienter.

IDEA StatiCa använder en komponentbaserad finita elementmetod, förkortat CBFEM av Component-Based Finite Element Method, vid analys av stålanslutningsdetaljer. Examensarbetets teoridel omfattas av allmän litteratur om IDEA StatiCa och CBFEM, inklusive en introduktion till användningen av IDEA StatiCa.

Resultaten består av en sammanställning av det uppgjorda biblioteket i IDEA StatiCa med fem olika typer av anslutningsdetaljer. Dimensioneringen av stålkonstruktioner styrs av EN 1993-1-1, eurokod 3, varav den mest relevanta för detta examensarbete är EN 1993-1-8 som behandlar dimensionering av knutpunkter och förband. Tre av anslutningarna har beräknats i Mathcad Prime 7.0.0.0 med hjälp av riktgivande handböcker och eurokoder för att verifiera och jämföra hur resultaten skiljer sig från IDEA StatiCas analys och kontroll.

Tämä opinnäytetyö on tehty Nordec Oy:n tilauksesta, jonka tarkoituksena on tehostaa laskentaprosessia yksityiskohtaisessa suunnittelussa. Tämä saavutettiin luomalla IDEA StatiCaan kirjasto, joka sisältää yrityksen eniten käytetyt teräsliitokset. Teräsliitokset ladattiin ohjelmiston Connection design browser työkaluun. Kirjasto edistää ja parantaa yksityiskohtien suunnittelua, kun teräsliitokset ovat yrityksen suunnittelijoiden käytettävissä. Tämä säästää sekä aikaa että resursseja suunnitteluprosessissa. Teräsliitoskirjaston lisäksi IDEA StatiCaan luotiin myös yksilölliset laskentapohjat maakohtaisten osakertoimien mukaisesti.

IDEA StatiCa käyttää komponenttipohjaista elementtimenetelmää, lyhennettynä CBFEM nimellä Component-Based Finite Element Method, analysoidessaan teräsliitosten yksityiskohtia. Opinnäytetyön teoriaosa kattaa yleisesti IDEA StatiCaa ja CBFEM:ää käsittelevän kirjallisuuden, sisältäen johdannon IDEA StatiCan käyttöön.

Tulokset koostuvat IDEA StatiCan valmistetun kirjaston kokoelmasta, jossa on viisi erityyppistä liitosta. Teräsrakenteiden mitoitusta säätelee EN 1993-1-1, eurokoodi 3, josta tämän opinnäytetyön kannalta oleellisin on liitosten suunnittelua käsittelevä EN 1993-1-8. Kolme liitoksista on laskettu Mathcad Prime 7.0.0.0:ssa käyttämällä viitekäsikirjoja ja eurokoodeja, jotta voidaan todentaa ja vertailla, miten tulokset eroavat IDEA StatiCan mukaisesta analyysistä ja tarkistuksesta.

This thesis is written on behalf of the company Nordec Oy, with the purpose of making the calculation process more efficient in detailed design. This was achieved by creating a library in IDEA StatiCa with the company's most used steel connection details. The steel connection details were uploaded into the software's Connection design browser tool. The library promotes and improves detail design as the steel connection details are available to designers at the company. This saves both time and resources in the design process. In addition to the steel connection library, individual calculation bases were also created with IDEA StatiCa according to country-specific partial coefficients.

IDEA StatiCa uses the Component-Based Finite Element Method, abbreviated CBFEM, when analysing steel connection details. The theory part of the thesis is covered by general literature on IDEA StatiCa and CBFEM, including an introduction to the use of IDEA StatiCa.

The results consist of a compilation of the made library in IDEA StatiCa with five different types of connection details. The dimensioning of steel structures is governed by EN-1993-1-1, Eurocode 3, of which the most relevant for this thesis is EN 1993-1-8, which deals with the dimensioning of joints and connections. Three of the connections have been calculated in Mathcad Prime 7.0.0 using reference manuals and Eurocodes to verify and compare how the results differ from IDEA StatiCas analysis and checking.