Aukkojen mitoitus teräsbetonirakenteisiin
Karkkulainen, Remo (2015)
Karkkulainen, Remo
Tampereen ammattikorkeakoulu
2015
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2015052811071
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2015052811071
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä perehdytään aukkojen mitoittamiseen teräsbetonirakenteissa. Tässä työssä keskitytään pääosin reiällisiin palkkeihin ja laatat käydään vain lyhyesti periaate-tasolla läpi.
Epälineaarista geometriaa noudattavien palkkien mitoitukseen sopii mainiosti ristikko-menetelmä sekä elementtimenetelmä. Ristikkomenetelmässä rakenteen sisäisiä jännityksiä kuvataan voimaristikoilla. Voimaristikot koostuvat betonisista puristuskaistoista, raudoituksista koostuvista vetosauvoista ja näitä yhdistävistä solmuista. Mitoitus perustuu näiden voimaristikkojen tasapainoyhtälöiden ratkaisuun. Ristikkomenetelmällä mitoitus tapahtuu aina murtorajatilassa.
Elementtimenetelmä on numeerinen laskentamenetelmä, jolla voidaan mitoittaa monimutkaisia rakenteita. Elementtimenetelmässä kappale jaetaan pienempiin ja helpommin hallittaviin elementteihin. Elementit liittyvät toisiinsa solmuilla. Elementeille muodostetaan jäykkyysmatriisit ja solmuille siirtymämatriisit sekä rasitusmatriisit. Matriiseista saaduilla yhtälöillä ratkotaan tuntemattomat tekijät ja näin kappaleen käyttäytyminen rasituksen alla saadaan selville. Elementtimenetelmää käytetään lähinnä tietokoneiden avustuksella.
Opinnäytetyössä perehdytään myös yksinkertaistettuihin käsinlaskentamalleihin, joilla aukollinen suorakaidepalkki voidaan mitoittaa. Erästä käsinlaskentamallia testattiin koulun tiloissa tehdyn koepalkin avulla.
Työn jälkiosassa esitetään myös laattarakenteiden aukkojen vaikutukset laatan toimintaan ratkaisumallien periaatteilla.
Epälineaarista geometriaa noudattavien palkkien mitoitukseen sopii mainiosti ristikko-menetelmä sekä elementtimenetelmä. Ristikkomenetelmässä rakenteen sisäisiä jännityksiä kuvataan voimaristikoilla. Voimaristikot koostuvat betonisista puristuskaistoista, raudoituksista koostuvista vetosauvoista ja näitä yhdistävistä solmuista. Mitoitus perustuu näiden voimaristikkojen tasapainoyhtälöiden ratkaisuun. Ristikkomenetelmällä mitoitus tapahtuu aina murtorajatilassa.
Elementtimenetelmä on numeerinen laskentamenetelmä, jolla voidaan mitoittaa monimutkaisia rakenteita. Elementtimenetelmässä kappale jaetaan pienempiin ja helpommin hallittaviin elementteihin. Elementit liittyvät toisiinsa solmuilla. Elementeille muodostetaan jäykkyysmatriisit ja solmuille siirtymämatriisit sekä rasitusmatriisit. Matriiseista saaduilla yhtälöillä ratkotaan tuntemattomat tekijät ja näin kappaleen käyttäytyminen rasituksen alla saadaan selville. Elementtimenetelmää käytetään lähinnä tietokoneiden avustuksella.
Opinnäytetyössä perehdytään myös yksinkertaistettuihin käsinlaskentamalleihin, joilla aukollinen suorakaidepalkki voidaan mitoittaa. Erästä käsinlaskentamallia testattiin koulun tiloissa tehdyn koepalkin avulla.
Työn jälkiosassa esitetään myös laattarakenteiden aukkojen vaikutukset laatan toimintaan ratkaisumallien periaatteilla.