Vapaamuotoisen teräsbetonipoikkileikkauksen kestävyyden laskenta: Vertailu käsinlaskentamenetelmän ja laskentaohjelman välillä
Nordström, Niklas (2020)
Nordström, Niklas
2020
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-202004014319
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202004014319
Tiivistelmä
Koska betoni on hyvin yleinen rakennusmateriaali Suomessa, betonirakenteiden suunnittelussa ja mitoituksessa on pyrittävä optimoimaan. Vaikka betonisuunnittelu on pitkälle kehittynyttä, teräs-betonipoikkileikkauksien mitoitus on usein toteutettu pelkistetyillä laskelmilla ja poikkileikkauksilla, mikä johtaa ylimitoitukseen ja isompaan materiaalimenekkiin, kuin mitä tarvitsisi. Pelkistämisiä käytetään, koska tarkemmat laskelmat ovat vaikeita ja aikaa vieviä.
Käyttämällä vapaamuotoista poikkileikkausta on mahdollista hyödyntää poikkileikkauksen muoto parhaimmalla tavalla. Vaikeat laskelmat kuitenkin vaikeutuvat ennestään käyttäessä vapaamuotoista poikkileikkausta, ja pelkistettyjä laskelmia ei voida enää välttämättä käyttää.
Tässä työssä perehdytään tarkemmin siihen, miten laskentaohjelman käyttö helpottaa vapaamuotoisten poikkileikkauksien laskentaa ja optimointia. Lisäksi käsitellään laskentaohjelman taustalla olevaa teoriaa, joka perustuu käsinlaskentamenetelmään.
Työn tavoite on, että tämän työn tutkimuksen pohjalta laadittaisiin tekninen ohje Dlubal Shape Massive-laskentaohjelmaan
Työ on tehty yhteistyössä Sweco Rakennetekniikan kanssa. Eftersom betong är ett mycket vanligt byggnadsmaterial i Finland, finns det skäl till att sträva till optimering av såväl materialanvändning samt för planeringen och dimensioneringen av betongkonstruktioner.
Betongplaneringen är väl utvecklad, men då det kommer till optimering av tvärsnittet är den vanliga praxisen att förenkla beräkningarna och tvärsnittet, i och med att exakta beräkningar är svåra och tidskrävande. Detta kan leda till en grov överdimensionering, vilket betyder att materialanvändningen är större än vad som skulle krävas.
Ett friformat tvärsnitt använder tvärsnittets form till godo på det bästa sättet. Nackdelen med dessa är dock att de svåra beräkningarna blir mera komplicerade och det går inte nödvändigtvis att använda sig av de förenklade beräkningarna mera.
Detta arbete kommer att gå in på hur man kan underlätta dimensionering och optimering av friformade tvärsnitt genom att använda sig av beräkningsprogram. Förutom detta behandlas programmets bakomliggande teori, som baserar sig på handberäkningsmetoden.
Syftet med detta arbete är att utgående från denna undersökning kunna framställa en teknisk guide för ett förbestämt beräkningsprogram, Dlubal Shape Massive.
Arbetet är gjort i samarbete med Sweco Rakennetekniikka Oy Since concrete is a common material used in construction in Finland, it is encouraged to strive towards optimization in both material usage and in designing reinforced concrete. The design of concrete structures is well developed, but when it comes to the design of a cross section, it is common to simplify the calculations, due to their difficulty and the time spent doing them. This can lead to a gross over dimensioning of the cross section, which means more materials used than necessary, and the structure being heavier than needed, which in turn can lead to the rest of the building being over dimensioned.
A free formed cross section can optimize the usage of materials, and thus avoid over dimensioning of the structure.
Free formed reinforced concrete cross sections can also be besides structural, architectural and aesthetic, in which case a free formed cross section can be the only option for the designer.
This thesis will show how one can use computer programs to make the design and optimization of a cross section easier and explain the theory behind the program.
The goal of the thesis is that based on this research, a technical guide can be made for the specific program, Dlubal Shape Massive, so that also more inexperienced designers can more easily design and optimize free formed cross sections for their constructions.
This thesis is made in collaboration with Sweco Rakennetekniikka Oy
Käyttämällä vapaamuotoista poikkileikkausta on mahdollista hyödyntää poikkileikkauksen muoto parhaimmalla tavalla. Vaikeat laskelmat kuitenkin vaikeutuvat ennestään käyttäessä vapaamuotoista poikkileikkausta, ja pelkistettyjä laskelmia ei voida enää välttämättä käyttää.
Tässä työssä perehdytään tarkemmin siihen, miten laskentaohjelman käyttö helpottaa vapaamuotoisten poikkileikkauksien laskentaa ja optimointia. Lisäksi käsitellään laskentaohjelman taustalla olevaa teoriaa, joka perustuu käsinlaskentamenetelmään.
Työn tavoite on, että tämän työn tutkimuksen pohjalta laadittaisiin tekninen ohje Dlubal Shape Massive-laskentaohjelmaan
Työ on tehty yhteistyössä Sweco Rakennetekniikan kanssa.
Betongplaneringen är väl utvecklad, men då det kommer till optimering av tvärsnittet är den vanliga praxisen att förenkla beräkningarna och tvärsnittet, i och med att exakta beräkningar är svåra och tidskrävande. Detta kan leda till en grov överdimensionering, vilket betyder att materialanvändningen är större än vad som skulle krävas.
Ett friformat tvärsnitt använder tvärsnittets form till godo på det bästa sättet. Nackdelen med dessa är dock att de svåra beräkningarna blir mera komplicerade och det går inte nödvändigtvis att använda sig av de förenklade beräkningarna mera.
Detta arbete kommer att gå in på hur man kan underlätta dimensionering och optimering av friformade tvärsnitt genom att använda sig av beräkningsprogram. Förutom detta behandlas programmets bakomliggande teori, som baserar sig på handberäkningsmetoden.
Syftet med detta arbete är att utgående från denna undersökning kunna framställa en teknisk guide för ett förbestämt beräkningsprogram, Dlubal Shape Massive.
Arbetet är gjort i samarbete med Sweco Rakennetekniikka Oy
A free formed cross section can optimize the usage of materials, and thus avoid over dimensioning of the structure.
Free formed reinforced concrete cross sections can also be besides structural, architectural and aesthetic, in which case a free formed cross section can be the only option for the designer.
This thesis will show how one can use computer programs to make the design and optimization of a cross section easier and explain the theory behind the program.
The goal of the thesis is that based on this research, a technical guide can be made for the specific program, Dlubal Shape Massive, so that also more inexperienced designers can more easily design and optimize free formed cross sections for their constructions.
This thesis is made in collaboration with Sweco Rakennetekniikka Oy