Katsaus vaativaan puurakennesuunnitteluun ja sen työkaluihin
Timola, Ninni (2021)
Timola, Ninni
2021
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202105178972
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202105178972
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tarkoituksena on ollut kartoittaa vaativien puurakenteiden suunnitteluun liittyviä erityispiirteitä, sekä puurakenteiden mitoitukseen soveltuvia työkaluja. Tavoitteena on ollut kerätä tietoa, jota voidaan myös hyödyntää osana yrityksen sisäistä käsikirjaa. Työ on toteutettu yhteistyössä Ramboll Finland Oy:n kanssa.
Työssä käsitellään keskeiset puurakenteiden suunnitteluun vaikuttavat materiaaliominaisuudet ja suunnittelua ohjaavat normit. Lisäksi tarkastellaan yleisimpiä kantavissa rakenteissa käytettäviä puutuotteita sekä muutaman tavallisesti käytetyn rakennejärjestelmän ja näiden liitostyyppien suunnitteluperiaatteet. Lopuksi käydään läpi puurakenteiden mitoitusta muutaman tyypillisen massiivipuisen rakenneosan osalta, ja tarkastellaan näiden mitoitukseen soveltuvia mitoitusohjelmia.
Työn aikana keskeisiksi puurakenteiden suunnittelua ohjaaviksi tekijöiksi ovat nousseet puun rakenteesta johtuvien eri suuntaisten lujuusominaisuuksien ymmärtäminen ja tämän tiedon soveltaminen rakenteita suunnitellessa. Oikein toimivien liitosten suunnittelu tekee myös puurakenteiden suunnittelusta erityisen haastavaa. Puun joustavan luonteen ja sen akustisten ominaisuuksien sanelemien suunnitteluratkaisujen myötä rakenteen jäykistämiseen on kiinnitettävä erityistä huomiota. Puurakenteiden tyypillisiin haasteisiin kuuluu myös puun keveydestä johtuva ankkuroinnin tarve.
Puurakenteiden mitoitustyökaluja on tässä työssä tarkasteltu lähinnä näiden käytettävyyden ja tulosten vertailtavuuden osalta. Työn puitteissa on kartoitettu Eurokoodi 5:n ja tämän kansallisten liitteiden mukaan mitoittavia puurakenteiden suunnittelutyökaluja, mutta syvempää analyysia näiden käytöstä ei ole tässä vaiheessa tehty. Työssä esitetyt tiedot on kerätty pääasiassa erilaisista kirjallisista lähteistä, kuten eurokoodeista, Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry:n suunnitteluohjeista ja muista puurakenteiden suunnittelua ohjaavista oppaista ja käsikirjoista. Syftet med detta examensarbete har varit att kartlägga särskilda egenskaper för projektering av träkonstruktioner samt dimensioneringsverktyg för dimensionering av dem. Målet har varit att sammanställa information, som kan användas som del av en handbok för internt bruk inom företaget. Arbetet är utfört i samarbete med Ramboll Finland Oy.
I detta arbete behandlas de mest väsentliga materialegenskaperna som bör beaktas vid projektering av träkonstruktioner, samt de normer som styr projekteringen. Arbetet tar upp de vanligaste träprodukterna som används i bärande träkonstruktioner samt grundprinciperna för projektering av de vanligaste konstruktionssystemen och deras anslutningar. Slutligen behandlas även dimensioneringen av några typexempel på konstruktionsdelar i trä och dimensioneringsprogram som lämpar sig för dimensioneringen av dem.
Till centrala faktor som kommit upp under arbetet hör en förståelse av materialets olika hållfasthetsegenskaper beroende på dess fiberriktning, och rätt tillämpning av informationen. Rätt utformade förband kräver en hel del kunskap av konstruktören, vilket gör dimensioneringen av träkonstruktioner rätt krävande. Förstyvning och förankring av konstruktionen hör också till typiska utmaningar vid projektering av träkonstruktioner.
I samband med arbetet kartlades en del av de dimensioneringsverktyg som lämpar sig för dimensionering av träkonstruktioner enligt Eurokod 5. Programmen har betraktats med tanke på deras användbarhet, men någon djupare analys av dem har inte gjorts i detta samband. Arbetet är utfört främst med hjälp av skriftliga källor, såsom eurokoder, RIL- böcker och handböcker för projektering av träkonstruktioner.
Työssä käsitellään keskeiset puurakenteiden suunnitteluun vaikuttavat materiaaliominaisuudet ja suunnittelua ohjaavat normit. Lisäksi tarkastellaan yleisimpiä kantavissa rakenteissa käytettäviä puutuotteita sekä muutaman tavallisesti käytetyn rakennejärjestelmän ja näiden liitostyyppien suunnitteluperiaatteet. Lopuksi käydään läpi puurakenteiden mitoitusta muutaman tyypillisen massiivipuisen rakenneosan osalta, ja tarkastellaan näiden mitoitukseen soveltuvia mitoitusohjelmia.
Työn aikana keskeisiksi puurakenteiden suunnittelua ohjaaviksi tekijöiksi ovat nousseet puun rakenteesta johtuvien eri suuntaisten lujuusominaisuuksien ymmärtäminen ja tämän tiedon soveltaminen rakenteita suunnitellessa. Oikein toimivien liitosten suunnittelu tekee myös puurakenteiden suunnittelusta erityisen haastavaa. Puun joustavan luonteen ja sen akustisten ominaisuuksien sanelemien suunnitteluratkaisujen myötä rakenteen jäykistämiseen on kiinnitettävä erityistä huomiota. Puurakenteiden tyypillisiin haasteisiin kuuluu myös puun keveydestä johtuva ankkuroinnin tarve.
Puurakenteiden mitoitustyökaluja on tässä työssä tarkasteltu lähinnä näiden käytettävyyden ja tulosten vertailtavuuden osalta. Työn puitteissa on kartoitettu Eurokoodi 5:n ja tämän kansallisten liitteiden mukaan mitoittavia puurakenteiden suunnittelutyökaluja, mutta syvempää analyysia näiden käytöstä ei ole tässä vaiheessa tehty. Työssä esitetyt tiedot on kerätty pääasiassa erilaisista kirjallisista lähteistä, kuten eurokoodeista, Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry:n suunnitteluohjeista ja muista puurakenteiden suunnittelua ohjaavista oppaista ja käsikirjoista.
I detta arbete behandlas de mest väsentliga materialegenskaperna som bör beaktas vid projektering av träkonstruktioner, samt de normer som styr projekteringen. Arbetet tar upp de vanligaste träprodukterna som används i bärande träkonstruktioner samt grundprinciperna för projektering av de vanligaste konstruktionssystemen och deras anslutningar. Slutligen behandlas även dimensioneringen av några typexempel på konstruktionsdelar i trä och dimensioneringsprogram som lämpar sig för dimensioneringen av dem.
Till centrala faktor som kommit upp under arbetet hör en förståelse av materialets olika hållfasthetsegenskaper beroende på dess fiberriktning, och rätt tillämpning av informationen. Rätt utformade förband kräver en hel del kunskap av konstruktören, vilket gör dimensioneringen av träkonstruktioner rätt krävande. Förstyvning och förankring av konstruktionen hör också till typiska utmaningar vid projektering av träkonstruktioner.
I samband med arbetet kartlades en del av de dimensioneringsverktyg som lämpar sig för dimensionering av träkonstruktioner enligt Eurokod 5. Programmen har betraktats med tanke på deras användbarhet, men någon djupare analys av dem har inte gjorts i detta samband. Arbetet är utfört främst med hjälp av skriftliga källor, såsom eurokoder, RIL- böcker och handböcker för projektering av träkonstruktioner.