Teräsristikon liitoksen sitkeyden merkitys vaurion rajoittamisessa
Forsman, Joonas (2012)
Forsman, Joonas
Savonia-ammattikorkeakoulu
2012
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201205107372
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201205107372
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää, kuinka rakenneosan vauriota voidaan rajoittaa sitkeällä liitossuunnittelulla ennakoimattomassa onnettomuustilanteessa. Työ tehtiin Finnmap Consulting Oy:lle osana suunnittelun laadun parantamiseen liittyvää ohjeistusta. Työn tarkoitus on lisätä tietoisuutta sitkeän liitossuunnittelun merkityksestä laajojen sortumien välttämiseksi.
Työssä esiteltiin aluksi rakenteiden suunnitteluperusteita ja -olettamuksia sekä kuinka liitoksen eri yksityiskohdat käyttäytyvät murtumistilanteessa. Seuraavaksi työssä selvitettiin toimintastrategia, jolla rakennuksen laaja sortuma voidaan rajata rakenneosan paikalliseksi vaurioksi. Selvityksen yhteydessä pohdittiin tekijöitä, jotka vaikuttavat analyyttisen laskentamallin todenmukaisuuteen. Tämän jälkeen tarkasteltiin esimerkkiliitosten erilaisia mahdollisia murtumistapoja ja arvioitiin liitoksen käyttäytymistä ylikuormitustilanteessa. Esimerkkiliitosten laskennassa käytettiin pääasiassa standardissa SFS-EN 1993-1-8 esitettyjä menetelmiä. Lisäksi yhdestä liitostyypistä laadittiin FEM−laskentamalli Abaqus−ohjelmalla.
Tutkimuksen tuloksena saatiin työ, joka antaa suunnittelijalle tietoa eri tavalla käyttäytyvistä teräsrakenteiden liitosten yksityiskohdista ja näiden merkityksestä koko liitoksen toimintaan. Työn pohjalta voidaan soveltaa sitkeän liitossuunnittelun periaatteita myös muihin, kuin tässä työssä esitettyihin esimerkkiliitoksiin. Sitkeän liitossuunnittelun tärkeimmät periaatteet ovat liitoksen kaikkien murtumismuotojen tunnistaminen, näiden luokittelu ja ennen kaikkea analyyttisen liitosmallin todenmukaisuus. Mikäli liitoksen analyyttinen laskentamalli ei vastaa todellisuutta, tai liitoksen kestävyyttä kaikkien murtumismuotojen suhteen ei varmisteta, liitoksen sitkeää käyttäytymistä ei voida luotettavasti esittää. Liitoksen sitkeä käyttäytyminen voidaan varmistaa suunnittelemalla liitos siten, ettei sen heikoimmaksi kohdaksi jää mikään sellainen komponentti, jonka murtumismekanismi on hauras tai sillä ei juurikaan ole sitkeyttä.
Työssä esiteltiin aluksi rakenteiden suunnitteluperusteita ja -olettamuksia sekä kuinka liitoksen eri yksityiskohdat käyttäytyvät murtumistilanteessa. Seuraavaksi työssä selvitettiin toimintastrategia, jolla rakennuksen laaja sortuma voidaan rajata rakenneosan paikalliseksi vaurioksi. Selvityksen yhteydessä pohdittiin tekijöitä, jotka vaikuttavat analyyttisen laskentamallin todenmukaisuuteen. Tämän jälkeen tarkasteltiin esimerkkiliitosten erilaisia mahdollisia murtumistapoja ja arvioitiin liitoksen käyttäytymistä ylikuormitustilanteessa. Esimerkkiliitosten laskennassa käytettiin pääasiassa standardissa SFS-EN 1993-1-8 esitettyjä menetelmiä. Lisäksi yhdestä liitostyypistä laadittiin FEM−laskentamalli Abaqus−ohjelmalla.
Tutkimuksen tuloksena saatiin työ, joka antaa suunnittelijalle tietoa eri tavalla käyttäytyvistä teräsrakenteiden liitosten yksityiskohdista ja näiden merkityksestä koko liitoksen toimintaan. Työn pohjalta voidaan soveltaa sitkeän liitossuunnittelun periaatteita myös muihin, kuin tässä työssä esitettyihin esimerkkiliitoksiin. Sitkeän liitossuunnittelun tärkeimmät periaatteet ovat liitoksen kaikkien murtumismuotojen tunnistaminen, näiden luokittelu ja ennen kaikkea analyyttisen liitosmallin todenmukaisuus. Mikäli liitoksen analyyttinen laskentamalli ei vastaa todellisuutta, tai liitoksen kestävyyttä kaikkien murtumismuotojen suhteen ei varmisteta, liitoksen sitkeää käyttäytymistä ei voida luotettavasti esittää. Liitoksen sitkeä käyttäytyminen voidaan varmistaa suunnittelemalla liitos siten, ettei sen heikoimmaksi kohdaksi jää mikään sellainen komponentti, jonka murtumismekanismi on hauras tai sillä ei juurikaan ole sitkeyttä.