Levymäisten betonirakenteiden jäykistyksen taulukkolaskenta- ja analyysiohjelman tulosten vertailu ja laadunvarmistus
Sorvoja, Sami (2014)
Sorvoja, Sami
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2014
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201405055779
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201405055779
Tiivistelmä
Tämä insinöörityö tehtiin Insinööritoimisto Jouni Sorvoja Oy:lle. Työ toteutettiin kevään 2014 aikana yrityksen toimistolla Sipoossa. Analyysiohjelmien käytön lisääntyessä rakenteiden mitoituksessa, niiden antamiin tuloksiin tulisi voida luottaa, jotta suunnittelijat voivat suunnitella turvallisia rakenteita. Varsinkin kantaviin ja jäykistäviin rakenteisiin kohdistuvien kuormien pitää olla luotettavia, koska rakennuksen stabiilius riippuu näiden rakenteiden oikeanlaisesta toiminnasta. Analyysiohjelmistoilla luotujen analyysimallien toimivuutta testattiin vertailemalla niitä käsilaskentatuloksiin.
Työn tavoitteena oli luoda esiohjelmoidut käsilaskentapohjat Excel-ohjelmistolla, joka on muunnettavissa erityyppisiin kohteisiin sopivaksi. Pohjien tarkoituksena oli saada aikaan nopea tapa määrittää erilaiset voimat käsiteltävässä rakennuksessa, jotka näin toimivat FEM-mallinnuksen apuvälineenä voimien suuruusluokkia tarkasteltaessa. Tavoitteena oli myös kehittää ohje FemData-ohjelmiston mallin mallintamiseen, jotta voimat käsilaskennan ja FEM-laskemien välillä olisivat yhdessä vertailtavia ja näin laskemissa hyväksi käytettävissä, mutta ohjeen luomisesta luovuttiin työn laajuuden takia.
Analysointiohjelmalla mallintaminen vaati paljon käyttötunteja ja kun verrattiin taulukkolaskennan ja analysointiohjelman mallinnukseen mennyttä aikaa ja voimasuureiden suuruusluokkaa taulukkolaskenta osoittautui varsinkin esisuunnitteluvaiheessa nopeammaksi ja luotettavammaksi voimasuureiden arviointivälineeksi. Lopputyön päätelmäksi tuli, että analyysiohjelmilla ei saa riittävän luotettavalla tasolla vaakakuormista syntyvää pystysuuntaista lisäkuormaa betonisissa levyrakenteista saati sitten vaakakuormista aiheutunutta jäykistävien seinien vaakasaumoihin syntynyttä leikkausvoimaa. Ainoastaan pystysuuntaiset kuormat analyysiohjelmista saatiin analysoitua luotettavalla tavalla ja ne olivat vertailtavissa taulukkolaskennan kanssa.
Lopuksi päätettiin, että esisuunnittelun aikana pystysuuntaiset kuormat määritetään analyysiohjelmalla mallintamalla ja lisäkuormat sekä leikkausvoimat otetaan laskentataulukosta. Työssä analysoitiin myös yksinkertaisia rakenteita ja rakennemalleja, joilla havainnollistettiin, miten eri tavalla analysointiohjelma laskee voimasuureet verrattuna perinteisillä laskentamenetelmillä varustettuun taulukkolaskentaan.
Työn tavoitteena oli luoda esiohjelmoidut käsilaskentapohjat Excel-ohjelmistolla, joka on muunnettavissa erityyppisiin kohteisiin sopivaksi. Pohjien tarkoituksena oli saada aikaan nopea tapa määrittää erilaiset voimat käsiteltävässä rakennuksessa, jotka näin toimivat FEM-mallinnuksen apuvälineenä voimien suuruusluokkia tarkasteltaessa. Tavoitteena oli myös kehittää ohje FemData-ohjelmiston mallin mallintamiseen, jotta voimat käsilaskennan ja FEM-laskemien välillä olisivat yhdessä vertailtavia ja näin laskemissa hyväksi käytettävissä, mutta ohjeen luomisesta luovuttiin työn laajuuden takia.
Analysointiohjelmalla mallintaminen vaati paljon käyttötunteja ja kun verrattiin taulukkolaskennan ja analysointiohjelman mallinnukseen mennyttä aikaa ja voimasuureiden suuruusluokkaa taulukkolaskenta osoittautui varsinkin esisuunnitteluvaiheessa nopeammaksi ja luotettavammaksi voimasuureiden arviointivälineeksi. Lopputyön päätelmäksi tuli, että analyysiohjelmilla ei saa riittävän luotettavalla tasolla vaakakuormista syntyvää pystysuuntaista lisäkuormaa betonisissa levyrakenteista saati sitten vaakakuormista aiheutunutta jäykistävien seinien vaakasaumoihin syntynyttä leikkausvoimaa. Ainoastaan pystysuuntaiset kuormat analyysiohjelmista saatiin analysoitua luotettavalla tavalla ja ne olivat vertailtavissa taulukkolaskennan kanssa.
Lopuksi päätettiin, että esisuunnittelun aikana pystysuuntaiset kuormat määritetään analyysiohjelmalla mallintamalla ja lisäkuormat sekä leikkausvoimat otetaan laskentataulukosta. Työssä analysoitiin myös yksinkertaisia rakenteita ja rakennemalleja, joilla havainnollistettiin, miten eri tavalla analysointiohjelma laskee voimasuureet verrattuna perinteisillä laskentamenetelmillä varustettuun taulukkolaskentaan.