Jäykistävänä rakenteena toimivien CLT-levyjen välisten liitosten laskenta- ja tietomallinnus
Kolehmainen, Jarno (2013)
Kolehmainen, Jarno
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2013
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201304194662
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201304194662
Tiivistelmä
Tämä insinöörityö tehtiin konsultointi- ja suunnittelutoimisto Pöyry Finland Oy:lle. Työ toteutettiin alkuvuodesta 2013 yrityksen julkisten rakennusten rakennesuunnittelun osastolla Espoon Otaniemessä.
Monikerrosrakentamisen ja muuntojoustavuuden vaatimusten lisääntyessä tuulikuormien ja jännevälien kasvaminen tulee entistä merkitsevämmäksi tekijäksi rakennuksen suunnittelussa. Pitkiä jännevälejä voidaan käytännössä puurakenteissa toteuttaa vain esivalmistettuja puuelementtejä käyttämällä eikä levyjäykisteiseen puurakennukseen kohdistuvien vaakakuormien hallintaa voida mitoittaa tarkasti ilman liitossiirtymien huomioon ottamista. Tällaisia puuelementtejä voidaan valmistaa mm. ristiinlaminoiduista massiivipuulevyistä (CLT).
Työn tavoitteena oli luoda ohjeistus Robot Structural Analysis 2012 -laskentamalliohjelmiston lineaaristen vapausasteiden käyttöön ja näiden soveltamiseen vastaamaan 2D-kuorielementeissä jäykkyydeltään erilaisia liitosjärjestelmiä ja -tyyppejä, joita CLT-levyistä koostuvien pysty- ja vaakarakenteiden välillä käytetään. Lisäksi tavoitteena oli luoda vastaavista liitostyypeistä Tekla Structures 18.1 -tietomallinnusohjelmiston kanssa toimivat komponentit.
Kuorielementtien käyttäytymistä testilaskentamallissa verrattiin käsin laskennasta saatuihin tuloksiin. Robot-ohje kirjoitettiin huomioiden vertailusta tehdyt johtopäätelmät ja mahdolliset ongelmakohdat mallintamisessa ratkaistiin mahdollisimman käyttäjäystävällisin menetelmin. Tekla-komponenttien ohjelmoinnin tukemiseksi tutustuttiin Tekla Custom Components -koulutusmateriaaliin sekä luotiin testitietomalli, jolla varmistettiin komponenttien toimivuus.
Tuloksista pääteltiin laskentamallin toteuttamisen kuorimallina soveltuvan CLT-rakenteiden mallintamiseen. Laskentamallista saatuihin tuloksiin tulisi suhtautua kuitenkin varauksella sillä eri kuorielementtien jakamat yhteiset solmupisteet elementtien saumoissa aiheuttivat epäjohdonmukaisia sivusiirtymiä levykentissä. Työssä esitellyn mallinnusmenetelmän sijaan pohdittiin lyhyesti vaihtoehtoista menetelmää, jonka käytännöllisyydestä tulisi kuitenkin tehdä jatkotutkimusta.
Monikerrosrakentamisen ja muuntojoustavuuden vaatimusten lisääntyessä tuulikuormien ja jännevälien kasvaminen tulee entistä merkitsevämmäksi tekijäksi rakennuksen suunnittelussa. Pitkiä jännevälejä voidaan käytännössä puurakenteissa toteuttaa vain esivalmistettuja puuelementtejä käyttämällä eikä levyjäykisteiseen puurakennukseen kohdistuvien vaakakuormien hallintaa voida mitoittaa tarkasti ilman liitossiirtymien huomioon ottamista. Tällaisia puuelementtejä voidaan valmistaa mm. ristiinlaminoiduista massiivipuulevyistä (CLT).
Työn tavoitteena oli luoda ohjeistus Robot Structural Analysis 2012 -laskentamalliohjelmiston lineaaristen vapausasteiden käyttöön ja näiden soveltamiseen vastaamaan 2D-kuorielementeissä jäykkyydeltään erilaisia liitosjärjestelmiä ja -tyyppejä, joita CLT-levyistä koostuvien pysty- ja vaakarakenteiden välillä käytetään. Lisäksi tavoitteena oli luoda vastaavista liitostyypeistä Tekla Structures 18.1 -tietomallinnusohjelmiston kanssa toimivat komponentit.
Kuorielementtien käyttäytymistä testilaskentamallissa verrattiin käsin laskennasta saatuihin tuloksiin. Robot-ohje kirjoitettiin huomioiden vertailusta tehdyt johtopäätelmät ja mahdolliset ongelmakohdat mallintamisessa ratkaistiin mahdollisimman käyttäjäystävällisin menetelmin. Tekla-komponenttien ohjelmoinnin tukemiseksi tutustuttiin Tekla Custom Components -koulutusmateriaaliin sekä luotiin testitietomalli, jolla varmistettiin komponenttien toimivuus.
Tuloksista pääteltiin laskentamallin toteuttamisen kuorimallina soveltuvan CLT-rakenteiden mallintamiseen. Laskentamallista saatuihin tuloksiin tulisi suhtautua kuitenkin varauksella sillä eri kuorielementtien jakamat yhteiset solmupisteet elementtien saumoissa aiheuttivat epäjohdonmukaisia sivusiirtymiä levykentissä. Työssä esitellyn mallinnusmenetelmän sijaan pohdittiin lyhyesti vaihtoehtoista menetelmää, jonka käytännöllisyydestä tulisi kuitenkin tehdä jatkotutkimusta.