Pyöreän betoni-teräsliittopoikkileikkauksen kestävyyden mitoitus taivutusmomentin ja normaalivoiman yhteisvaikutuskuvaajan avulla
Kiviniemi, Siiri (2019)
2019
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-201905057631
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201905057631
Tiivistelmä
Liittopoikkileikkausta käytetään niin talo- kuin infrarakentamisen puolella. Opinnäytetyössä perehdyttiin liittopoikkileikkauksen mitoitukseen sillanrakentamisen näkökulmasta. Työssä keskityttiin erityisesti liittopaaluihin ja niiden toimintaan.
Insinööritoimisto Ponvia Oy:llä oli toiveena saada helppokäyttöinen mitoitustyökalu pyöreälle betoni-teräsliittopoikkileikkaukselle, jota ympäröi teräsputkiprofiili. Yrityksessä aiemmin käytetty SSAB:n mitoitusohjelma RRpileCalc ei vastannut täysin tilaajan toiveita liittopaalujen mitoituksessa, sillä mitoitusohjelmassa olivat vain SSAB:n omat yleisimmin käytettävät teräsputkipaalujen koot. Tästä syystä tilaaja toivoi mitoitustyökalua, johon olisi mahdollista määrittää itse poikkileikkauksen tiedot.
Opinnäytetyön tarkoituksena oli tuottaa helppokäyttöinen mitoitustyökalu liittopoikkileikkaukselle, jonka mitoittavana tekijänä toimi taivutusmomentin ja normaalivoiman yhteisvaikutus. Mitoitustyökalu toteutettiin voimassaolevien standardien mukaisesti. Poikkileikkauksen kestävyys määritettiin normaalivoiman ja yhteisvaikutuskuvaajan avulla niin, että poikkileikkaukselle laskettiin maksimikestävyys silloin, kun sitä kuormittavat normaalivoima ja taivutusmomentti. Mitoitustyökaluun piirtyi näiden tietojen perusteella laskettu yhteisvaikutuskuvaaja, jonka rajaamalle alueelle muilla tavoin määriteltyjen poikkileikkaukseen kohdistuvien normaalivoiman ja taivutusmomentin voimaparien tuli sijoittua. Mikäli voimaparit eivät sijoittuneet yhteisvaikutuskuvaajan rajaamalle alueelle, tuli rakenteen poikkileikkausta kasvattaa tai lisätä rakenteeseen betoniterästä.
Työn tuloksena valmistui mitoitustyökalu pyöreälle betoni-teräsliittorakenteiselle poikkileikkaukselle, jota ympäröi teräsputkiprofiili. Mitoitustyökalua on mahdollista käyttää vain poikkileikkausluokissa 1, 2 ja 3, sillä poikkileikkausluokassa 4 rakenteelle tulisi ottaa huomioon myös paikallinen lommahdus. Kuitenkaan tapauksissa, joissa mitoitustyökalua tullaan käyttämään, poikkileikkaus harvoin yltää poikkileikkausluokkaan 4.
Opinnäytetyössä laadittu mitoitustyökalu saatiin toimimaan tilaajan vaatimusten mukaisesti. Mitoitustyökalua on myös mahdollista jatkojalostaa tilaajan toiveiden mukaisesti, esimerkiksi lisäämällä leikkausvoiman vaikutus liittopoikkileikkaukseen.
Insinööritoimisto Ponvia Oy:llä oli toiveena saada helppokäyttöinen mitoitustyökalu pyöreälle betoni-teräsliittopoikkileikkaukselle, jota ympäröi teräsputkiprofiili. Yrityksessä aiemmin käytetty SSAB:n mitoitusohjelma RRpileCalc ei vastannut täysin tilaajan toiveita liittopaalujen mitoituksessa, sillä mitoitusohjelmassa olivat vain SSAB:n omat yleisimmin käytettävät teräsputkipaalujen koot. Tästä syystä tilaaja toivoi mitoitustyökalua, johon olisi mahdollista määrittää itse poikkileikkauksen tiedot.
Opinnäytetyön tarkoituksena oli tuottaa helppokäyttöinen mitoitustyökalu liittopoikkileikkaukselle, jonka mitoittavana tekijänä toimi taivutusmomentin ja normaalivoiman yhteisvaikutus. Mitoitustyökalu toteutettiin voimassaolevien standardien mukaisesti. Poikkileikkauksen kestävyys määritettiin normaalivoiman ja yhteisvaikutuskuvaajan avulla niin, että poikkileikkaukselle laskettiin maksimikestävyys silloin, kun sitä kuormittavat normaalivoima ja taivutusmomentti. Mitoitustyökaluun piirtyi näiden tietojen perusteella laskettu yhteisvaikutuskuvaaja, jonka rajaamalle alueelle muilla tavoin määriteltyjen poikkileikkaukseen kohdistuvien normaalivoiman ja taivutusmomentin voimaparien tuli sijoittua. Mikäli voimaparit eivät sijoittuneet yhteisvaikutuskuvaajan rajaamalle alueelle, tuli rakenteen poikkileikkausta kasvattaa tai lisätä rakenteeseen betoniterästä.
Työn tuloksena valmistui mitoitustyökalu pyöreälle betoni-teräsliittorakenteiselle poikkileikkaukselle, jota ympäröi teräsputkiprofiili. Mitoitustyökalua on mahdollista käyttää vain poikkileikkausluokissa 1, 2 ja 3, sillä poikkileikkausluokassa 4 rakenteelle tulisi ottaa huomioon myös paikallinen lommahdus. Kuitenkaan tapauksissa, joissa mitoitustyökalua tullaan käyttämään, poikkileikkaus harvoin yltää poikkileikkausluokkaan 4.
Opinnäytetyössä laadittu mitoitustyökalu saatiin toimimaan tilaajan vaatimusten mukaisesti. Mitoitustyökalua on myös mahdollista jatkojalostaa tilaajan toiveiden mukaisesti, esimerkiksi lisäämällä leikkausvoiman vaikutus liittopoikkileikkaukseen.