Kattilarakennuksen jäykistävien rakenteiden bumerangiliitos

Abstract

Pöyry Civil Oy käyttää teräsrakenteiden liitoksien mitoituksessa apuna Microsoft Excel -taulukkolaskentaohjelmaa, jolla on tehty erilaisista liitoksista mitoitusohjelmia. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli kehittää Microsoft Excelillä toimiva mitoitusohjelma kattilarakennuksissa käytettävästä palkkien ja vinositeen välisestä bumerangiliitoksesta. Tavoitteena oli tehdä mitoitusohjelma, jolla voidaan tarkastella Tekla Structures ohjelmaan mallinnettujen bumerangiliitosten kestävyyttä. Mitoitusohjelma laadittiin nykyisen eurokoodin EN1993 mukaan.

Mitoitusohjelmaa suunniteltaessa tutkittiin liitoksen mitoituksessa vaikuttavia asioita ja selvitettiin, miten liitos toimii käytännössä. Huomioitavien asioiden hahmotuttua voitiin alkaa tehdä Microsoft Excelin soluihin laskentatapauksista ohjelmaa ja suunnitella sen lopullista ulkoasua. Mitoitusohjelma jaettiin viidelle välilehdelle, jotta siitä saataisiin selkeä ja ohjelmaa olisi helppo käyttää.

Tuloksena saatiin toimiva ohjelma, jonka käyttöä voidaan hyödyntää tulevaisuudessa todellisissa projekteissa. Suunnittelijoiden työn helpottamiseksi ohjelmaan lisättiin FEM-ohjelmatarkastelun avulla tehty bumerangilevyn paksuuden valinnan ohjetaulukko.

FEM-tarkastelussa huomattiin, että palkkien jäykkyydet vaikuttavat liitoksen toimintaan. Palkkien jäykkyydestä riippuen kiinnityksissä voi ilmetä leikkausvoiman lisäksi myös vetovoimia. Mitä jäykempiä palkit olivat, sitä enemmän vetojännityksiä palkkien ruuveissa havaittiin. Vetovoimat olivat kuitenkin pieniä verrattuna leikkausvoimiin, joten niiden merkitys kiinnitysten kestävyyden kannalta ei ole suuri. Tämän vuoksi kiinnitykset voidaan laskea puhtaana leikkausvoiman rasittamana kiinnityksinä. Vertaamalla FEM- ja mitoitusohjelman tuloksia saatiin varmuus ohjelman toimivuudesta.

Pöyry Civil Ltd uses Microsoft Excel – program for dimensioning the joints of steel construction. The purpose of this thesis was to generate the program for dimensioning of the so called bumerang-joints. The program was designed according to Eurocodes EN1993.

While planning the program for dimensioning, many perspectives were thought of, such as what should be considered in dimensioning and how the joint works in practice. With these observations, it was possible to start designing the Microsoft Excel –program and thinking about the final outcome of the program. The actual program was dealt into five different interleaves to make it well-defined and easy to use.

As a result of this thesis, a functional program that can be put to use in the future in real projects was achieved. To make the job easier for the designer, a guide chart concerning the thickness of the bumerang–plate depending on the loading was added to the program.

It was noticed that the inflexibility of the beams contributes to the function of the bumerang–joint. Depending on the inflexibility of the beams, there may occur shear forces and tension forces. The more inflexible the beams were, the more tension forces on the beam screws occurred . However the tension forces was relatively small and therefore the meaning of the tension forces is not so significant. By comparing the values from the FEM-program and design program, a certainty was gained to make sure that the program for dimensioning was indeed functional.