Parametrinen suunnittelu teräsliitossuunnittelun tukena

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena on luoda algoritmiavusteinen suunnittelutyökalu, mikä tehostaa ja yksinkertaistaa teräsliitosten suunnittelua. Työkalu hyödyntää Euroopassa yleisesti käytettäviä päärungon liitostyyppejä. Työkalun avulla suoritetaan lujuuslaskenta, liitosdetaljin valinta sekä liitoksen mallinnus Tekla Structures -tietomalliin. Liitostyökalu toimii Rhinoceros-ohjelman liitännäisen Grasshopperin avulla.

Työkalun lähtötietoina toimivat Tekla Structures -tietomallista saadut rakenneosat, laskentamallista saadut rasitukset sekä Excel-taulukkosta kerätyt liitosdetaljit. Liitostyökalu valitsee Teklasta kaikki sopivat liitoskohdat ja liitoskohtien rasitukset. Työkalun käyttäjä määrittää halutun liitostyypin liitoskohdille. Liitostyökalun tehtävänä on valita annetusta liitostyypistä ensimmäinen sopiva liitosdetalji ja mallintaa kyseinen liitos Teklaan. Lisäksi liitostyökalu syöttää liitoksen kapasiteetti ja voimatiedot Teklaosan UDA-kenttään. Liitokset ovat laskettu Eurokoodin osan 1993-1-8 (EC3) mukaisesti. Työssä verrataan Excel-laskentaohjelmalla mitoitettua pilarin ja palkin välistä leikkauslevyliitosta IDEA Statica CBFEM-laskentaohjelmaan.

Opinnäytetyössä pohdittiin myös työkalun kehitysmahdollisuuksia, kuten pilarin ja kahden palkin välisen liitoksen tunnistamista ja automaattista liitostyyppien määritystä. Työkalu ei kuitenkaan huomioi koko päärungon rakenteen toimintaa, ja automaattisessa liitostyyppien määrityksessä voi piillä riskejä, jotka vaativat tarkkaa läpikäyntiä.

Opinnäytetyössä korostettiin parametrinen suunnittelun merkitystä teräsliitossuunnittelussa, jossa se mahdollistaa useiden liitosten samanaikaisen laskennan ja suunnittelun. Työkalu tuottaa mitoitetun ja mallinnetun liitoksen Tekla-malliin, mutta rakennesuunnittelijan tehtäväksi jää liitosten lopullinen tarkastaminen ja mahdollinen muokkaus.

The aim of the thesis is to create an algorithm-assisted design tool that enhances and simplifies the design of steel connections. The tool utilizes commonly used main connection types in Europe. The tool performs strength calculations, selection of connection details, and modeling of the connection in the Tekla Structures -model. The connection tool operates through the Grasshopper plugin in the Rhinoceros software.

The input data for the tool consists of structural components obtained from the Tekla Structures information model, loads obtained from the analysis model, and connection details collected from an Excel spreadsheet. The connection tool selects all suitable connection points and their associated loads from Tekla. The user defines the desired connection type for the connection points. The task of the connection tool is to select the first suitable connection detail for the given connection type and model it in Tekla. Additionally, the connection tool inputs the capacity and force information of the connection into the UDA field of the Tekla component. The connections are designed according to Eurocode 3 Part 1-8 (EC3). The thesis also compares a shear plate connection between a column and a beam, designed using an Excel calculation program, with the IDEA Statica CBFEM calculation program.

The thesis also discusses the potential development of the tool, such as the identification and automatic determination of connections between a column and two beams. However, the tool does not consider the overall behavior of the main structure, and the automatic determination of connection types may involve risks that require careful review.

The thesis emphasizes the significance of parametric design in steel connection design, as it enables simultaneous calculation and design of multiple connections. The tool generates a designed and modeled connection in the Tekla model, but it is the responsibility of the structural designer to perform a final review and make any necessary modifications to the connections.