STRUCTURAL ENGINEERING I RAKENNESUUNNITTELUSTA. TIMBER STRUCTURES - PUURAKENTEET Study Book part 1 Timber Frame Houses

Transkriptio

1 STRUCTURAL ENGINEERING I RAKENNESUUNNITTELUSTA TIMBER STRUCTURES - PUURAKENTEET Study Book part 1 Timber Frame Houses 1

2 PUURAKENTEET Seuraavassa on otteita VirtuaaliAmk:n Rakennustekniikka-renkaan Puurakenteet- teeman työn alla olevasta materiaalista. Materiaali sijaitsee osoitteessa ja sen on tarkoitus palvella esim Rakennetekniikan ja Talonrakennuksen opintojaksoja. Opettaja voi hyödyntää verkkomateriaalia esim oppimisympäristössä toteutettaessaan opintojaksoja. Ks Esim opintojaksot: Rakennetekniikka, Puurakenteet Luentoaineisto: - Materiaalia täydennetään Puurakenteet-materiaalilla/ opettajan äänitiedostolla / kieliversioilla 2 Kirjallisuus: - SFS EN RIL EC5 esimerkkilaskelmat - Ks RATEKO-ops Oheismateriaali: - RunkoRYL RakMK B10 - RT- ohjetietokortit tuotetietous Tehtävät Opiskelija ottaa osaa purakenteiden suunnitteluun. Tehtävä määritetään tarkemmin oppimisympäristössä. Puurakenteet- teema jakautuu mm seuraaviin osioihin : - Puutuotteet - Mitoitusperusteet - Pientalot - Puuhallit - Puukerrostalot - Erikoisrakenteet - Työmaatekniikka Ks Puurakenteet-teeman käsikirjoitus on osoitteessa: oppimisaihioille.pdf

3 Materiaali sisältää jatkossa oppimisaihioita mm seuraaviin opintojaksoihin: - Tuotemallinnus - Rakennussuunnittelu - Rakennetekniikka - Puurakenteet - Mekaniikka 3.

4 4 Kuva: Aloituspäivä

5 5 Kuva: Teemapäivä : Johdanto puurakenteisiin

6 6 Kuva: Teemapäivä Pientalot

7 7 Kuva: Teemapäivä Levyjäykisteinen halli

8 8 Kuva: Teemapäivä Puukerrostalo

9 9 Kuva: Teemapäivä Puuhallit

10 PUUTUOTTEET- osio Puutuotteet osio jakautuu seuraaviin aiheisiin: - Yleistä - Sahatavara - Liimapuu - Kertopuu - Insinöörirakenteet - Puurakennusjärjestelmät 10 Kuva: Puurakentamisen perustieto: Puutuotteet

11 11 Kuva: Puurakentamisen perustieto: Puutuotteet ja laatuluokat Kuva: Puurakentamisen perustieto: Insinöörituotteet

12 12 Kuva: Puutavaran laadut ja mitat Kuva: Sahatavarasta

13 13 Kuva: Liimapuu-käsikirja: Liimapuusta Kuva: Finnforest: Kertopusta

14 14 Kuva: Puuristikoista ja kehistä Kuva: Rakennusjärjestelmistä

15 15 MITOITUSPERUSTEET- osio Mitoitusperusteet- osio jakautuu seuraaviin aiheisiin: - Kuormitukset ja osavarmuuskerroinmenettely - Palkit - Pilarit - Ristikot - Kehät - Erikoisrakenteet

16 Kuormitukset ja osavarmuuskerroinmenettely: 16 Kuva: Määräykset ja ohjeet TRY ry:n / Risto Liljan Oppimisympäristö

17 17 Kuva: Rajatilamitoitus TRY ry:n / Risto Liljan Oppimisympäristö Kuva: Kuormat TRY ry:n / Risto Liljan Oppimisympäristö

18 18 Kuva: Kuormat TRY ry:n / Risto Liljan Oppimisympäristö Kuva: Kuormat TRY ry:n / Risto Liljan Oppimisympäristö

19 19 Kuva ENV Kuva ENV

20 20 Ks Liite Lecture 2 : Introduction to EC1 1. Scope and structure of EC1 2. Definitions and notation 3. Eurocode 1 Part Dead loads 3.2 Imposed loads 4. EC1 Part 2.3 Snow loads 4.1 Determination of snow loads 5. EC1 Part 2.4 Wind loads 5.1 Determination of wind loads 6. Load cases 6.1 Design values of loads 6.2 Combination values 6.3 Simplified treatments 7. Worked Examples 7.1 Dead loads 7.2 Imposed loads 7.3 Snow loads 7.4 Wind loads 7.5 Load combinations span continuous beam (ULS for failure of structure) storey building - single bay with balcony (ULS - loss of equilibrium) 8. Concluding Summary

21 Dead loads 21 Kuva NAD1.1 omapaino ja hyötykuormat Snow load Kuva NAD1.3 lumikuorma

22 22 Kuva ENV : lumikuorma Snow load-example (FCSA-example) Only the uniform loading case will be considered, because it is the most severe for the structure. The basic snow load on the earth is supposed to be sk = 2.5 kn/m/m (typical to north of Tampere in the middle of Finland) and the basic snow load s [kn/m/m] on the roof is in this case s = µ1 * Ce * Ct * sk where µ 1 is the shape factor and the factors Ce and Ct can be set to 1.0. The shape factor in the middle of the flat (0o < roof angle < 30o) roof is µ1 = 0.8 and near the eave (height h = 0.6 m) the maximum load factor is µ2 = γ * h / sk = 2 * 0.6 / 2.5 = 0.48 < 0.8 => µ2 = 0.8 where it is supposed that the density of the snow is γ = 2 kn/m/m. It can be seen, that the eave height must be more than 1 m before the shape factor µ2 becomes larger than 0.8 (i.e. shape factor µ 1) in this case. The imperfection loads due to snow are given later.

23 Wind load 23 Kuva ENV : Tuulikuorma Kokonaisvoima Fw saadaan seuraavasta lausekkeesta: F w = q ref c e (z)c f A ref = q k (z) c f A ref missä: qref tuulen perusnopeuspaine ce(z) altistuskerroin qk(z) nopeuspaine viitekorkeudella z ko. maastoluokassa cf voimakerroin Aref voimakertoimeen liittyvä tarkastelualue (yleensä rakenteen tuulta vastaan kohtisuora projektiopinta-ala) Lausekkeessa osa qref ce(z) on nopeuspaine qk(z) korkeudella z (ominaisarvo ).

24 24 Wind load example (FCSA-example) It is supposed, that the building will be built in Finland, so the reference wind velocity is vref = 21 m/s (ten meters height, ten minutes mean, using factors CDIR = CTEM = CALT = 1). The reference wind pressure is qref = ρ * vref 2 / 2 ( units [N/m/m] if vref = [m/s]) where ρ is the density of the air in units [kg/m3]. In this case it is supposed that ρ = 1.25 kg/m3 so qref = 1.25 * 212 / 2 = 276 N/m/m = kn/m/m The external pressure against the wall is we = qref * Ce(ze) * cpe and the internal pressure against the wall is wi = qref * Ce(ze) * cpi where Ce(ze) is the function Ce(ze) = Cr(ze)2 * Ct(ze)2 * { * kt / (Cr(ze) * Ct(ze))} where it used for the simplicity the peak factor value 3.5 (7 = 2 * 3.5) and Cr(ze) and Ct(ce) are functions defined later and ze is the corresponding reference height (depending on the surface which is under consideration) defined later and cpe and cpi are shape factors defined later. The external and the internal pressures must be summed so that the most severe situation can be found. This holds only for walls below the roof level. The wind loads for eaves are calculated using the equation weave = qref * Ce(ze) * cf where cf is a force factor defined later and ze is the reference height for the eave.

25 Next it is supposed that the building will be built to rather smooth area, so that the function Ct(ze) is identically The function Cr(ze) is as follows Cr(ze) = kt * ln (ze / z0) if zmin < ze < 200 m and Cr(ze) = Cr(zmin) if ze < zmin where kt, z0 and zmin are parameters which depend on the terrain class. It is supposed, that the building will be built to the terrain class III so kt = 0.22 z0 = 0.3 m zmin = 8 m. Wind in x direction The coordinate system is given in Fig Fig. 3. Coordinate system Consider first wind in x direction. Firstly, it can be seen that the wind area for the wall (24 * 10 m2) is larger than 10 m2, so the lowest value cpe,10 can be used for the wall. The same holds for one column in one storey (A = 5 * 6 = 30 m2). It is not clear to the author how the size of the wind area is taken into account when determining the wind load

26 eaves (cf). E.g. in this example the wind area for eaves and for the wind from y direction is smaller than 10 m2. The reference height ze for the wall and for the wind in x direction is ze = 10 because h < b i.e. 10 < 26 in this case. When the reference height ze is determined then the value of the function Cr(ze) and moreover the function Ce(ze) and finally the wind load can be calculated after the shape factors cpe and cpi have been determined. 26 Fig. 4. External shape factors for the wind in x direction In this case for the along wind wall e = min(b, 2*h) = min (24, 20) = 20 so d < e i.e. 6 < 20 which means that there are two zones A* and B* for the along wind walls and the length e/5 for the zone A* is in this case 4 m. It is supposed that the building includes some internal walls and some windows, which can be opened and moreover there are no other openings at the walls of the building. Then there are two factors cpi which must be considered, cpi = 0.8 and cpi = It must be noted that the positive shape factors means that the wind pressure is against the wall from the inside of the building. Fig. 5 presents sums of the shape factors for walls and for the wind in x direction in this case.

27 27 Fig. 5. Wind pressure shape factors for the walls and for the wind in x direction (qref * Ce(10) = * = kn/m/m) It can be seen that both the combinations gives the same resultant of the wind force in x direction. The resultant in y direction is zero, but the wind pressures outwards from the building are rather large in y direction (maximum shape factor 1.8). It can also be seen that the wind pressure distributions are quite different to those which have been in national codes of practice before Eurocode (e.g. Finnish or DIN). Consider next the structural analysis of the skeleton in this case. When using the plane frame analysis for the frames in x direction, then there are two cases shown in Fig 5., which must be considered. It is seen that the resultant of the wind load is the same in the both cases. The right hand side case means that there will be tensile forces at the beams and at the joints connecting them to the columns and the left hand side case means that there will be compressive forces at the beams and joints connecting them to the columns. The right hand case (which is nearer to that which we have been used to use) gives larger bending moments to the columns than the left hand case. This means that it would be wise to analyse both the cases given in Fig. 5 for the wind in x direction. The analysis of the beams and columns along wind side can be done safety using only the right hand side case of Fig. 5. If the analysis is done using the space frame program then both the cases shown in Fig. 5 must be analysed.

28 Mitoitus Eurocode 5 pren mukaan: 28 Kuva Eurocode 5 puurakenteiden mitoitusta CONTENTS: SECTION 1 GENERAL SECTION 2 BASIS OF DESIGN SECTION 3 MATERIAL PROPERTIES SECTION 4 DURABILITY SECTION 5 BASIS OF STRUCTURAL ANALYSIS SECTION 6 ULTIMATE LIMIT STATES SECTION 7 SERVICEABILITY LIMIT STATES SECTION 8 CONNECTIONS WITH METAL FASTENERS SECTION 9 COMPONENTS AND ASSEMBLIES SECTION 10 STRUCTURAL DETAILING AND CONTROL

29 2.2 Principles of limit state design Ultimate limit states Where a structural analysis is carried out, the stiffness properties shall be: the mean values for a first order linear elastic stress analysis if the members have the same time dependent (creep) properties; the final mean values adjusted to the duration of the load component causing the largest stress in relation to strength, where the distribution of member forces and moments is affected by the stiffness distribution in the structure (eg. first order analysis of composite members in redundant systems; the design values without duration of load effects for a second order linear elastic analysis Serviceability limit states (1)The deformation of a structure which results from the effects of actions (such as axial and shear forces, bending moments and joint slip) and from moisture shall remain within appropriate limits, having regard to the possibility of damage to surfacing materials, ceilings, floors, partitions and finishes, and to the functional needs as well as any appearance requirements. (2) The instantaneous deformation, uinst, under an action should be calculated using the mean value of the appropriate instantaneous stiffness and slip moduli. (3)P The slip modulus Kser for the serviceability limit states shall be determined as K ser =k s (2.3) where ks is determined by testing according to the method for determining given in EN 26891, or by calculation according to 7.1. (4) The final deformation for each action, ufin, for members and connections should be calculated as: for permanent actions ufin =uinst +ucreep =uinst (1+kdef) (2.4) 29

30 for quasi-permanent actions ufin = uinst+ucreep=uinst (1+ 2kdef) (2.5) where: uinst is the instantaneous deformation, see also Figure 7.1; ucreep is the creep deformation, see also Figure 7.1; 2 is the factor for the quasi-permanent value of a variable action; kdef is defined in Table 3.2 for timber and wood based materials, and in (6) and (3) for connections (5) If the structure consists of members or components having different creep behaviour, the final deformation should be calculated as the sum of the individual deformation contributions. (6) The deformation from a combination of actions should be calculated as the combination of the contributions from the individual actions. The possibility of having simultaneous occurrence of two variable loads may be taken into account by 0 factors (see EN 1990:2002) Basic variables Actions and environmental influences General (1) Actions to be used in design may be obtained from the relevant parts of EN Note 1: The relevant parts of EN1991 for use in design include: EN Densities, self-weight and imposed loads EN Snow loads EN Wind loads EN Thermal actions EN Actions during execution EN Accidental actions due to impact and explosion

31 Service classes Structures shall be assigned to one of the service classes given below:. Service class 1 is characterised by a moisture content in the materials corresponding to a temperature of 20 C and the relative humidity of the surrounding air only exceeding 65 % for a few weeks per year. Service class 2 is characterised by a moisture content in the materials corresponding to a temperature of 20 C and the relative humidity of the surrounding air only exceeding 85 % for a few weeks per year. Service class 3 is characterised by climatic conditions leading to higher moisture contents than in service class 2

32 Verification by the partial factor method Design value of material property The design value Xd of a strength property shall be calculated as: where: (2.9) Xk is the characteristic value of a strength property; M is the partial factor for a material property; kmod is a modification factor taking into account the effect of the duration of load and moisture content.

33 33 RAKENNUSTEKNIIKKA Design resistances (1)P The design value Rd of a resistance (load carrying capacity) shall be calculated as: where: (2.11) Rk is the characteristic value of a load carrying capacity; M is the partial factor for a material property, kmod is a modification factor taking into account the effect of the duration of load and moisture content. Section 3 Material properties

34 34

35 Taulukko Sahatavaran lujuudet 35 Taulukko Liimapuun lujuudet

36 6.1 Design of cross sections subjected to stress in one principal direction Tension parallel to the grain (1)P The following expression shall be satisfied: t,0,d ft,0,d (6.1) where: t,0,d is the design tensile stress along the grain; ft,0,d is the design tensile strength along the grain Tension perpendicular to the grain (1)P The effect of member size shall be taken into account Compression parallel to the grain (1)P The following expression shall be satisfied: c,0,d fc,0,d (6.2) where: c,0,d is the design compressive stress along the grain; fc,0,d is the design compressive strength along the grain Compression perpendicular to the grain The following condition shall be satisfied: c,90,d kc,90fc,90,d (6.3) where: c,90,d is the design compressive stress in the contact area perpendicular to the grain; fc,90,d is the design compressive strength perpendicular to the grain; kc,90 is a factor taking into account the load configuration, possibility of splitting and degree of compressive deformation.

37 Bending (1)P The following expressions shall be satisfied: where: m,y,d and m,z,d are the design bending stresses about the principal axes fm,y,d and fm,z,d are the corresponding design bending strengths. For solid timber, glued laminated timber and LVL: for rectangular sections: km = 0,7 for other cross-sections: km = 1,0 For other wood based structural products, for all cross sections: km = 1, Shear For shear with a stress component parallel to the grain, see Figure 6.5(a), as well as for shear with both stress components perpendicular to the grain, the following expression shall be satisfied: d fv,d (6.13) where: d is the design shear stress; fv,d is the design shear strength for the actual condition.

38 38

39 39 RAKENNUSTEKNIIKKA EC5 Esimerkkilaskelmat Kuva Pientalon puurungon kuormitukset Woodfocus: Avoin Puurakennejärjestelmä Kuva Pientalon välipohja Woodfocus: Avoin Puurakennejärjestelmä

40 EC5 Esimerkkilaskelmat Välipohjapalkki 40 Kuva Välipohjapalkiston alustava valinta Woodfocus: Avoin Puurakennejärjestelmä

41 4.1.2 Mitoitetaan pientalon välipohjapalkki 1-aukkoisena sahatavarapalkkina. käyttöluokka 1 ja aikaluokka keskipitkä pistekuorma tulee 50x50 mm2 alueelle pysyvä kuorma gk=1,5 kn/m2 muttuva kuorma qk= 2,0 kn/m2 pysyvän kuorman osavarmuuskerroin γg=1,2 muutuvan kuorman osavarmuuskerroin γq=1,5 41

42 42

43 43

44 MATERIAALITIEDOT 44 SAHATAVARA C40 Aikaluokka keskipitkä (käyttötilaluokat 1 ja 2) fm,k (N/mm²) 40 γm=1,3 kmod=0,8 fm,d (N/mm²) 24,6 fv,k (N/mm²) 3,8 γm=1,3 kmod=0,8 fv,d (N/mm²) 2,34 E0,mean (N/mm²) POIKKILEIKKAUSMITAT b (mm) 75 h (mm) 225 h b MITOITUS TAIVUTUSJÄNNITYS Mmax = 5,76kNm W = ,5mm³ σb = M / W = 9,10 N/mm² fm,d = 24,6 N/mm² käyttöaste 36,98% TUEN LEIKKAUS Rmax = 5,76kN Vmit = Pd1 x (L - 2 x h) = 5,11kN 2 τmax = 3 xrmax = 0,45N/mm² 2 x (b x h) fvd = 2,3 N/mm² käyttöaste 19,43% TAIPUMA qref = 1,0 kn/m uref = 5 x qref x L^4 = 3,34mm 384 x E0,mean x I Pysyvän kuorman kdef = 0,6 Muuttuvan kuorman kdef = 0,25

45 45 Pysyvän kuorman lopputaipuma u1 = Pk2 x (1+kdef) x uref = 4,82mm Muuttuvan kuorman alkutaipuma u2,inst = Pk1 x uref = 4,01mm 30,10% Taipumaraja muuttuvan kuorman alkutaipumalle L/300 = 13,33mm Muuttuvan kuorman lopputaipuma u2 = Pk1 x (1+kdef) x uref = 5,02mm Lopullinen taipuma unet = u1 + u2 = 9,83mm 49,16% Taipumaraja L/200 = 20mm Värähtelytarkastelu? b := 75 h := 250 F := 1000 L := 4000 E := δ := F ( L 3 ) h 3 48 E b 12 δ = 0.975

46 EC5 Esimerkkilaskelmat Mitoitetaan pientalon välipohjapalkki 1-aukkoisena kertopuupalkkina. käyttöluokka 1 ja aikaluokka keskipitkä pistekuorma tulee 50x50 mm2 alueelle pysyvä kuorma gk=1,5 kn/m2 muttuva kuorma qk= 2,0 kn/m2 pysyvän kuorman osavarmuuskerroin γg=1,2 muutuvan kuorman osavarmuuskerroin γq=1,5 46 Kuormitus EC1 kn := 10 3 N knm:= 1000N m k := 0.6 m gk := 1.5 kn qk := 2.0 kn γg := 1.2 γq := 1.5 m 2 m 2 käyttötila pk1 := k ( gk + qk) pk1 = m N pk2 := k gk pk2 = m N pk3 := k gk pk3 = m N Fk := 2 kn murtorajatila pd1 := k ( γg gk + γq qk) pd1 = m N pd2 := k γg gk pd3 := k γg gk pd2 = m N pd3 = m N Fd := γq Fk Fd = N Voimasuureet L := 4 m Md1 := pd1 L2 Md1 = m N Vd1:= pd1 L 8 Vd1 = N 2 Md2 := pd2 L2 Md2 = m N Vd2 pd2 L 8 Fd := + Vd2 = N 2 2 Md3 := pd3 L2 Md3 = m N Vd3:= pd3 L 8 + Fd Vd3 = N 2

47 47 Materiaali Kerto-S aikaluokka keskipitkä ja käyttöluokka 1 b := 75 mm h := 225 mm kmod := 0.8 γm := 1.3 fmk:= 50 N fvk := 6 N mm 2 mm 2 N fc90d := 7 mm 2 fmd := kmod fmk fvd := kmod fvk fc90d := kmod fc90d γm γm γm fmd = m 2 N 1 fvd = m 2 N fc90d = m 2 N E0mean:= N E005:= N mm 2 mm 2 Taivutusjännitys mm kh1 := kh1 = khmax:= 1.3 kh := 1 h Md1 σb := 1 σb = N kh fmd = b h2 m N m 2 Taipuma k = 0.6m gk = N m 2 ( ) qref := 1 kn m uref 5 qref L 4 := uref = ( b h 3 ) 3 m 384 E0mean 12 kgdef := 0.6 kqdef := 0.25 k := 0.6 gk := 1.5 OK u1 := k gk ( 1 + kgdef) uref u1 = m qk := 2 kqdef = 0.25 u2inst := k qk uref u2inst = m u2 := k qk ( 1 + kqdef) uref u2 = m L 300 = 0.013m OK L = 0.02m unet := u1 + u2 unet = m 200 OK

48 48 Kiepahdus lc := L lc = 4m ( ) 0.75 E005 b 2 σcrit := σcrit h lc = N m := 0.88 m 2 ( fmk m) λrelm:= λrelm = σcrit jos λrelm < 0.75 kcrit1 := 1 jos 0.75 < λrelm < 1.4 kcrit λrelm := ( ) kcrit2 = jos 1.4 < λrelm kcrit3 := 1 ( λrelm) 2 kcrit2 fmd = Pa σb = Pa σb kcrit2 fmd = 0.33 OK Tuen leikkaus [ pd1 ( L 2 h) ] Vmit:= Vmit= N 2 3 ( Vmit) τ := τ = 2 b h m 2 N fvd = Pa OK Tuen leveys Vd1 lx:= lx = 0.018m b fc90d Värähtelytarkastelu?

49 4.1.5 Mitoitetaan pientalon välipohjapalkki 1-aukkoisena liimattuna ohutuumapalkkina. 49

50 50

51 51

52 52 Värähtelytarkastelu?

53 Pientalon yläpohjapalkki 1-aukkoisena sahatavarapalkkina RakMK:n B10 mukaan. 53 Mitoita puinen yläpohjapalkki, kun hyötykuorma on q=1.8 kn/m2, omapaino g=0.5 kn/m2, k/k=0.6 m, L=4000 mm ja puutavara T24-1, aikaluokka B. Laskentalujuudet: fbk := 20 fb T24 2 Ek := 6500 fvk := 2 fv Voimasuureet: L Fd L := 4000 Ay := Ay = Qdmax:= Ay 2 Fd L 2 Mdmax:= Mdmax = Mitoitus taivutukselle: b := fbk := fb = fvk := fv = Kuormitukset: q := 1.8 g := 0.5 L := 4 Fd := 0.6 ( ) Fd = Fk := 0.6 ( ) Fk = 1.38 Mdmax Wtarp := Wtarp = fb 6 Mdmax h := h = fb b Taipumatarkastelu: L ( 5 Fk L 4 ) 3 y := I := h := 12 I Ek y h b = Mitoitus leikkaukselle: b = 50 h := 225 A := b h Mitoita EC5 mukaan. 3 Qdmax τ := τ = <fv OK 2 A

54 Mitoitetaan RakMK:n B10 mukaan 2100 mm pitkä ikkunapalkki, jolle kohdistuu symmetrinen kattoristikkokuorma, Pgk= 3.0 kn ja Pqd=12 kn, k/k= 900 mm, puutavara kertopuuta, aikaluokka B fbk Laskentalujuudet: fbk := 37 fb := fb = KP (27+nx6) x 1.0 fvk Ek := fvk := 3.5 fv := fv = Kuormitukset: Pgk := 3000 Pqk := L := 2100 Voimasuureet: Mitoitus taivutukselle: b := 51 Fd := ( 1.2 Pgk Pqk) Fd = Fk := ( Pgk + Pqk) Fk = Fd Ay := Ay = Qdmax:= Ay 2 Mdmax:= 1050Ay 900 Fd Mdmax = Mdmax Wtarp := Wtarp = fb 6 Mdmax h := h = h := 260 fb b Taipumatarkastelu: L := 2100 b = 51 I := b h3 I = ( ) ( ) Fk L 3 ( Fk 150) y1 := y2 := y1 + y2 = Ek I 24 Ek I Mitoitus leikkaukselle: b := 75 h := 260 A := b h 3 Qdmax τ := τ = <fv =2.692 OK 2 A Leikkaustarkastelun perusteella valitaan kertopuupoikkileikkaus 75 x 260 Mitoita EC5 mukaan.

55 Suunnittele RakMK B10 mukaan T-poikkileikkauksinen yläpohjapalkki, jonka uuma on 75x175 ja ylälaippa 150 x 75, puutavara on T30-2, aikaluokka B, neliökuorma g=0.5 kn/m2 ja q=1.8 kn/m2, kannatinjako on k/k 600 mm ja jänneväli 4000 mm. Kestääkö, minkälainen liitos? Suunnittele RakMK B10 mukaan T-poikkileikkauksinen yläpohjapalkki, jonka uuma on 75x175 ja ylälaippa 150 x 75, puutavara on T30-2, aikaluokka B, neliökuorma g=0.5 kn/m2 ja q=1.8 kn/m2, kannatinjako on k/k 600 mm ja jänneväli 4000 mm. Kestääkö, minkälainen liitos? Lujuudet fbk := 23 fb := 1.0 fbk fb = fvk = 2 fv := 1.0 fvk fv = Kuormitukset: gk := 0.5 qk := 1.8 Fd := 0.9 ( 1.2 gk qk) Fd = Fk := 0.9 ( 1.0 gk qk) Fk = 2.07 Painopiste: b1 := 75 h1 := 175 b2 := 150 h2 := 75 h1 h2 z1:= z2 := h ( z1 A1 + z2 A2) A1 := b1 h1 A2 := b2 h2 pp := pp = A1 + A2 Neliömomentti: 55 I1 := b1 h13 I2 := b2 h23 y1 := pp z y2 := z2 pp I := I1 + I2 + y1 2 A1 + y2 2 A2 I = reduktiokerroin 0.6 Taivutusvastus: Mitoitus taivutukselle: W := 0.6 I W = pp L := 4000 Md := Fd L2 Md Md = σ := 8 W σ = OK Taipumatarkastelu: ( ) 5 Fk L 4 y := 384 Ek I 0.6 Leikkausjännitys liitoksessa: Qdmax y = L/200=20 mm taipuma OK L Fd := 2 Qdmax S S := y2 A2 τ := τ = N/pituusmm I T := 2000 τ 2 n T := T = n = kpl 5,1x150 naulaa sijoitettuna leikkausvoiman mukaisesti kummallekin puolelle palkkia Mitoita EC5 mukaan.

56 KAKSIAUKKOINEN ORSI Suunnittele RakMK B10 mukaan teollisuushallin kaksiaukkoinen orsi, kun hallin kehäväli on 4.8 m, orsiväli 0.9m, yläpohjan omapaino on gk=0.5 kn/m2 ja hyötykuorma qk=1.8 kn/m2, kertopuu, aikaluokka B. 56 Laskentalujuudet: fbk := fbk fb := 1.3 fb = Kertopuu Ek:= 6500 fvk := fvk fv := 1.3 fv = Kuormitukset: gk := 0.5 qk := 1.8 L := 4.8 Voimasuureet: Fd := 0.9 ( 1.2 gk qk) Fd = Fk := 0.9 ( gk + qk) Fk = 2.07 Symmetrinen L := 4800 By := Fd L By = Mdmax := 0.125Fd L 2 Mdmax = Mitoitus taivutukselle: b := 51 Mdmax Wtarp := Wtarp = fb 6 Mdmax h := h = fb b Taipumatarkastelu päästään tuetun ulokepalkin mukaan: ( ) L Fk L 4 3 y := I1 := h1 := 12 I1 h1 = Ek y b Vertaa yksiaukkoinen palkki: 5 ( Fk L 4 ) 3 I2 := h2 := 12 I2 h2 = Ek y b Mitoitus leikkaukselle: b := 51 h := 220 Qdmax:= By A := b h 3 Qdmax τ := τ = <fv OK 2 A

57 KAKSIAUKKOINEN ORSI EC5 mukaan : Suunnittele EC5 mukaan teollisuushallin kaksiaukkoinen orsi, kun hallin kehäväli on 4.8 m, orsiväli 0.9m, yläpohjan omapaino on gk=0.5 kn/m2 ja hyötykuorma qk=2.0 kn/m2, kertopuu, aikaluokka keskipitkä. 57 ===================== ===================== Finnwood 2.0 ( ) ===================== ===================== PROJEKTITIEDOT: Suunnittelija:? Yritys:? Nimi:? ===================== ===================== RAKENNETIEDOT: Rakennetyyppi: Kattopalkki Materiaali: KERTO-S syrjällään Profiili: 51x220 (B=51 mm, H=220 mm) Käyttöluokka: 1 Pituus: 9600 mm palkkijako: 900 mm (pintakuormille) fm,k (Mz): MPa fm,k (My): MPa fc,0,k: MPa fc,90,k: 7.00 MPa ft,0,k: MPa fv,k (Vy): 6.00 MPa fv,k (Vz): 4.00 MPa E,mean: MPa G,mean: 600 MPa E 0.05: MPa Varmuuskerroin: Aikaluokka: kmod: kdef: Pysyvä: Pitkäaikainen: Keskipitkä: Lyhytaikainen: Hetkellinen: Tuki: Sijainti x [mm]: Leveys [mm]: Tyyppi: 1: 0 98 Kiinteä niveltuki (X,Y) 2: Liukutuki (Y) 3: Liukutuki (Y) Uloke-/aukkopituudet: Uloke/aukko: Vaakamitta [mm]: Aukko Aukko ===================== ===================== KUORMITUSTIEDOT: Omapaino (Omapaino, Pysyvä): Palkin paino: QY = kn/m x = mm Pintakuorma: 1: QY = kn/m2 x = mm Lumikuorma (Lumikuorma keskipitkä, Keskipitkä, ULS/SLS-liikkuvuus = %): Pintakuorma: 1: QY = kn/m2 x = mm ===================== ===================== KUORMITUSYHDISTELMÄT:

58 Yhdistelmä 1 (ULS) 1.00*Omapaino Yhdistelmä 2 (ULS) 1.35*Omapaino Yhdistelmä 3 (ULS) 1.20*Omapaino *Lumikuorma Yhdistelmä 5 (ULS) 1.20*Omapaino *0.70*Lumikuorma Yhdistelmä 8 (ULS) 1.20*Omapaino Yhdistelmä 10 (SLS, Karakteristinen) 1.00*Omapaino Yhdistelmä 11 (SLS, Karakteristinen) 1.00*Omapaino *Lumikuorma Yhdistelmä 14 (SLS, Karakteristinen) 1.00*Omapaino *0.50*Lumikuorma ===================== ===================== MITOITUS: Normi/Standardi: ENV (RIL ) Kokonaiskäyttöaste: 97.4 % MITOITUSPARAMETRIT: Sallittu Uq,inst: L/300 (Karakteristinen) Sallittu Uq,fin: L/200 (Karakteristinen) Sallittu Utot,fin: L/200 (Karakteristinen) Korotuskerroin, vasen uloke: 2.00 Korotuskerroin, oikea uloke: 2.00 Nurjahdus on estetty molempiin suuntiin (y ja z) Kiepahdus (Lk1:ta käytetään kun Mz>0 ja Lk2:ta kun Mz<0): Kiepahdustukien jako rakenteen yläpuolella: Lk1 = mm Kiepahdustukien jako rakenteen alapuolella: Lk2 = mm MITOITUKSEN ÄÄRIARVOT: Tarkistus: Arvo: Salittu: % sallitusta: Sijainti x: Leikkaus (y): 9.92 kn kn 35.9 % 4800 mm Yhdistelmä 3/1, Keskipitkä Taivutus (Mz): 9.53 knm knm 78.4 % 4800 mm Yhdistelmä 3/1, Keskipitkä (ilman kiepahdusta): 9.53 knm knm 78.4 % 4800 mm Yhdistelmä 3/1, Keskipitkä Aukko 1, Uq,inst: mm mm 95.4 % 2160 mm Yhdistelmä 11/2 (Karakteristinen) Aukko 1, Uq,fin: mm mm 79.5 % 2160 mm Yhdistelmä 11/2 (Karakteristinen) Aukko 1, Utot,fin: mm mm 97.4 % 2160 mm Yhdistelmä 11/2 (Karakteristinen) Aukko 2, Uq,inst: mm mm 95.4 % 7440 mm Yhdistelmä 11/3 (Karakteristinen) Aukko 2, Uq,fin: mm mm 79.5 % 7440 mm Yhdistelmä 11/3 (Karakteristinen) Aukko 2, Utot,fin: mm mm 97.4 % 7440 mm Yhdistelmä 11/3 (Karakteristinen) ÄÄRIARVOJEN KUORMITUSYHDISTELMÄT Yhdistelmä 3/1 (Keskipitkä): 1.20*Omapaino *Lumikuorma, aukko *Lumikuorma, aukko 2 Yhdistelmä 11/2 (Karakteristinen): 1.00*Omapaino *Lumikuorma, aukko 1 Yhdistelmä 11/3 (Karakteristinen): 1.00*Omapaino *Lumikuorma, aukko

59 VOIMASUUREIDEN ÄÄRIARVOT: Tulos: Maksimiarvo: Sijainti x: Vy,max 9.92 kn 4800 mm Mz,max 9.53 knm 4800 mm ===================== ===================== TUKIREAKTIOT: Tuki: ULSmax: ULSmin: SLSmax: SLSmin: Pintapaine: Leimapaine: 1: 6.76 kn 0.28 kn 4.69 kn 0.37 kn 1.35 MPa 31.4 % 2: kn 3.04 kn kn 3.04 kn 3.97 MPa 70.6 % 3: 6.76 kn 0.28 kn 4.69 kn 0.37 kn 1.35 MPa 31.4 % - SLS tukireaktiot ovat vain vertailua varten ===================== ===================== HUOMIOT: Leikkausmuodonmuutos on mukana käyttörajatilamitoituksessa - Leikkausmuodonmuutos ei ole mukana voimasuureiden laskennassa - ULS = Murtorajatila, SLS = Käyttörajatila - Mitoitus on tehty Eurocode 5 mukaisesti ===================== ===================== 59 KERTOPUUN B X H = 51 X 220 KOKONAISKÄYTTÖASTE 97.4 %

60 60 EC5 Esimerkkilaskelmat Mitoitetaan pientalon ikkunan viereinen runkotolppa. Tolpan korkeus H=2800 mm ja voimasuureet eri kuormitustapauksista: Kova talvi (lumi 100%) Md=0 knm Nd=20.1 kn Kova talvi + tuuli (lumi 100% + tuli 50 %) Md=0.48 knm Nd= 20.1 kn Kova talvi + kova tuuli (lumi 70% + tuuli 100 %) pysyvä kuorma gk1=0.9 kn/m2 lumikuorma qk1= 2,0 kn/m2 tuulikuorma qk2=0.65 kn/m2 pysyvän kuorman osavarmuuskerroin γg=1,2 muutuvan kuorman osavarmuuskerroin γq=1,5 Kuva Pientalon puurungon kuormitukset EuroCode 5 Esimerkkilaskelmat Kuva Ikkunapalkki ja runkotolppa EuroCode 5 Esimerkkilaskelmat

61 Kuormitus EC1 kn := 10 3 N gk := 1.5 kn m 2 H := 2.8 m knm:= 1000N m qk2 := 0.65 kn m 2 ktolppa γg := 1.2 := 0.6 m qk1 := 2.0 kn m 2 γq := Voimasuureet eri kuormitustapauksista: Kova talvi (lumi 100%) Md1tuuli := 0 Nd1 := 20.1 kn Kova talvi+tuuli(lumi 100%+tuuli 50%) Md2tuuli := ktolppa m γq 0.5 qk2 H2 8 Md2tuuli = m N Nd2 := 20.1 kn Talvi + kova tuuli ( lumi 70 % + tuuli 100 %) Md3tuuli := ktolppa m 8 γq qk2 H2 Md3tuuli = 955.5m N Nd3 := 15.5 kn

62 Materiaali C24 käyttöluokka 2 fmk:= 24 N fcok := 21 N E005:= 7400 N mm 2 mm 2 mm 2 aikaluokka keskipitkä: kmod=0.8 γm := 1.3 kmod := 0.8 fmd := kmod fmk fcod := kmod fcok γm γm fmd = m 2 N fcod = m 2 N aikaluokka lyhytaikainen: kmod=0.9 kmod2 := 0.9 fmd2 := kmod2 fmk fcod2 := kmod2 fcok γm γm 62 fmd = N fcod2 = m N m 2 Valitaan b := 50 mm h := 150 mm Mitoitus vahvempaan suuntaan L := 2800 mm γ := 1.0 Lc := γ L Lc λy := λy = h π 2 ( E005) σccrity := λy 2 σccrity = m 2 N fcok λrely := λrely = σccrity massiivipuulla βc := 0.2 liimapuulla β1 := 0.1 ( ) ky := βc λrely λrely 2 ky = kcy := 1 ky + ky 2 λrely 2 kcy = 0.65 Mitoitus heikompaan suuntaan kcz := 1

63 63 Kova talvi (lumi 100%) (aikaluokka keskipitkä) Vahvempi suunta σcod1 := Nd1 b h σcod1 = m 2 N < kcy fcod = m 2 N OK Kova talvi + tuuli (lumi100% + tuuli 50%) (aikaluokka lyhytaikainen) Vahvempi suunta: σcoyd2 := Nd2 b h σcoyd2 = Pa fcoyd2 := kcy fcod2 fcoyd2 = Pa σmyd2 := Md2tuuli 1 6 b h2 σmyd2 = Pa fmyd2 := fmd2 fmyd2 = Pa Heikompi suunta: σcozd2 := Nd2 b h σcozd2 = N m 2 fcozd2 := kcz fcod2 fcozd2 = Pa σmzd2:= 0 N m 2 fmzd2:= fmd2 fmzd2 = Pa Ankarin ehto mitoittaa: km:= 0.7 σcozd2 fcozd2 σmzd2 + + km σmyd2 = fmzd2 fmyd2 σcoyd2 fcoyd2 + km σmzd2 fmzd2 σmyd2 + = fmyd2

64 64 Mitoita RakMK B10 mukaan omakotitalon runkotolppa,k/k=600. Pilari on molemmista päistään nivelöity, L=2500 mm, puutavara T24-2, aikaluokka C, kuormitus Nd= 10 kn, pilarin alkukäyryys e=l/400, tuulen paine 0.5 kn/m2. Lujuudet: fbk := 20 fck := 19 fb := 1.3 fbk 1.3 fc := 1.3 fck 1.3 Kuormitukset: qk := 0.5 qd := qk Lo := 1.0 L L := 2500 Md := qd L2 8 Nd := Mitoitus: b = 51 i := 0.289h h := 100 Lo λ := i A := b h λ = W := b h2 6 ks := 0.3 σc := Nd A Md σb := W σc ks fc σb + = fb OK Mitoita EC5 mukaan

65 65 EC5 Esimerkkilaskelmat Pientalon jäykistys. Pientalon päätyseinillä on kaksi 2400mm levyistä aluetta, joiden lastulevyverhoukset toimivat jäykistävinä. Alueeseen vaikuttaa 10.9 kn vaakavoima ja 0.7 kn/m pystykuorma. Levyt kiinnitetään nelikulmaisilla lankanauloilla (50x23) runkoon. Materiaalit aikaluokka hetkellinen ja käyttöluokka 1 t := 12 b1 := 1200 h := 2800 kmod := 0.9 γm := 1.3 fvpk := 4 fvpd := kmod fvpk γm fvpd = Eoo5k := 2200 Eoo5 := kmod Eoo5k Eoo5 = Gmeank:= 1200 Gmean := kmod Gmeank Gmean = Naula nelikulmainen lankanaula 50 x17 Ftd := Ftd = Liitinväli b1 := 1200 b2 := 1200 b := 2400 nqd := Fwd := nqd Fwd = b2 Ftd b b1 s := s = Fwd Panelileikkaus nqd Qd := 2 ( 3 Qd) σv := 2 b1 t σv = < fvpd = OK Seinän ankkurointi n := 2 Nd := 700 Nad := ( nqd h) n b1 Nd ankkurointitarve Nad =

66 Pientalon jäykistys Woodfocuksen SEINÄ-ohjelmalla 66

67 67

68 68 EC5 Esimerkkilaskelmat: Liitokset 7.4 Orsijatkos Mitoittetaan liimapuuorsien jatkos, kun tuella vaikuttavan momentin suuruus on Md=5.0 knm ( jatkuva palkki). Kuva Orsijatkos EuroCode 5 Esimerkkilaskelmat Md := Let := 300 b := 90 h := 180 Md Fd := ( 2 Let) Fd = t1 := 90 t2 := 60 Mitoitus EC5 mukaan Naulojen leikkauslujuus aikaluokka keskipitkä ja käyttöluokka 2 naulan myötöraja d := 5.1 liimapuun tiheys Myk := 270 d 2.6 ρk := 440 Myk = fhk := 0.082ρk d 0.3 fhk = γmpuu := 1.3 kmod := 0.8 fhk fh1d := kmod γmpuu fh1d = fhk fh2d := kmod γmpuu fh2d = fh2d β := fh1d β = 1 γmteras := 1.1 Myk Myd := γmteras Myd =

69 69 fh1d t1 d = fh1d t2 d β = fh1d t1 d β 2 β t2 t β 3 t2 2 t2 + β 1 + = β t1 t1 t1 t1 fh1d t2 1.1 ( d) 2 β β β ( ) + ( ) 4 β β Myd fh1d t1 2 d β = fh1d t1 1.1 ( d) β ( ) 2 β 1 + β + ( ) 4 β 2 + β Myd fh1d t1 2 d β = ( β) ( 1 + β) 2 Myd fh1d d = Rd := Fd n := n = naulaa Rd Naulat sijoitetaan siten, että niiden painopiste on 300 mm:n päässä tuesta.

70 70 Suunnitellaan ristikon Nd=5 kn vetorasituksen alaisena olevan diagonaalisauvan kaksileikkeinen naulaliitos alapaarteeseen RakMK B10 mukaan. Puutavara T24-2, aikaluokka B Laskentalujuudet: fctk := 20 d := 3.4 ft := 1.0 fbk 1.3 qk := 125 d 1.7 ft = qk = qk qd := 1.3 qd = Kuormitukset: Nd := 5000 Mitoitus: Atarv := Nd ft Atarv = b := 45 h := 120 n := Nd 2 qd Nauloja molemmin puolin 4 kpl. A := b h A = n = OK Mitoita EC5 mukaan.

71 71 Lasketaan RakMK B10 mukaan yksileikkeisen T-pulttiliitoksen, mikä muodostuu 75x100 ja 50x100 puutavarasta leikkauskapasiteetti. Pulttina M24x160, aikaluokka B, kosteusluokka 1, lujuusluokka 4.8. k1 := 0.52 t1 := 50 k2 := 1 t2 := 75 d := 24 fy := ( k1 t1 + k2 t2) d = k1 t1 d = k1 t1 d + 17 d 2 = d 2 fy 0.5 ( k1 + k2) = Fu := Fu = Mitoita EC5 mukaan

72 72 PIENTALON PUURUNKO JA JÄYKISTYS _ja_vesikattokaavio-oppimisaihio.pdf Ks Esim opintojaksot: Rakennetekniikka, Puurakenteet Luentoaineisto: - Materiaalia täydennetään Puurunko-materiaalilla/ opettajan äänitiedostolla / kieliversioilla - Kuormitukset - Seinärungot- ja järjestelmät - Ala- ja välipohjarungot - Yläpohjakannattajat - Runkokaaviot, detaljit Kirjallisuus: - SFS EN RIL EC5 esimerkkilaskelmat - Ks RATEKO-ops Oheismateriaali: - RunkoRYL RakMK B10 - RT- ohjetietokortit tuotetietous Tehtävät Opiskelija ottaa osaa pientalon puurungon suunnitteluun. Lähtömateriaalina on mallinnetun pientalon arkkitehtisuunnitelmat. Tehtävä määritetään tarkemmin oppimisympäristössä. Kohteena on PROIT-tuotemallitalo, mitä on mallinnettu muissa opintojaksoissa. Mallia käytetään hyväksi esim kohteen määrä- ja kustannuslaskennassa mutta myös rakennesuunnittelussa. Rungosta piirretään kaavioita, projektioita ja detaljeja. Rungon osat: palkit, pilarit ja ristikot mitoitetaan ja huolehditaan rakennuksen jäykistyksestä.

73 Kuormitukset: Puuseinärungot ja järjestelmät: 73 Kuva: Pientalon mallinnettu puurunko: yläpohjapalkki

74 SUORAKAIDEPOIKKILEIKKAUSMITOITUS B10 TAIVUTUKSELLE, LEIKKAUKSELLE, TAIPUMARAJATILA Mitoita Proit-talon yläpohjaliimapuupalkki, kun hyötykuorma on qk=2 kn/m2, omapaino gk=0.7 kn/m2, k/k=1.2 m, L=8000 mm ja puutavara L40-1, aikaluokka B. Laskentalujuudet: fbk := 31 fb L40-1,B Ek := 8500 fvk := 2.4 fv Mdmax Wtarp := Wtarp = fb 6 Mdmax b := 115 h := h = fb b Taipumatarkastelu: L ( 5 Fk L 4 ) 3 y := I := h := 12 I Ek y h b = Mitoitus leikkaukselle: b := 115 h := 400 A := b h Mitoitustarkistus taivutukselle: 3 Qdmax τ := 2 A τ = <fv OK 1 C := 300 h fbk := fb = fvk := fv = Kuormitukset: qk := 2.0 gk := 0.7 L := 8 Voimasuureet: L := 8000 Ay Mitoitus taivutukselle: Fd := 1.2 ( ) Fd = Fk := 1.2 ( ) Fk = 3.24 L Fd := Ay = Qdmax:= Ay 2 Fd L 2 Mdmax:= Mdmax= fbc := C fb fbc = Mdmax Wtarp2 := Wtarp2 = fbc 6 Mdmax b := 115 h := h = fbc b Valitaan poikkileikkaus b x h = 115 x 400 TEE LASKELMAT MYÖS EC5 MUKAAN. 74

75 75 Kuva: Pientalon mallinnettu puurunko: rungon pituussuuntainen primääripalkki

76 Mitoita B10 mukaan Proit-talon yläpohjan primääripalkit LP3, L= 8m kuvan mukaan ja LP4, L= 6m kuvan mukaan. Kuormituksena gk=0.7 kn/m2 ja qk=2kn/m2, missä huomioitu lapekaton katvealueen kuormaa. Alustavassa mitoituksessa saimme primääripalkin metrikuormaksi 24 kn/m ja poikkileikkaukseksi L x 600. Tarkista mitoitus paperilla ja Pupaxilla käyttäen pistekuormia ja taipumarajatilaa L/ fbk Laskentalujuudet: fbk := 31 fb := fb = L40-1,B 1.0 fvk Ek := 8500 fvk := 2.4 fv := fv = Kuormitukset: qk := 2.0 gk := 0.7 L := 8 Voimasuureet: L := 8000 Ay Fd := 6 ( ) Fd = Fk := 6 ( ) Fk = 13.8 L Fd := Ay = Qdmax:= Ay 2 Fd L 2 Mdmax:= Mdmax = Mitoitus taivutukselle: Mdmax Wtarp := fb Wtarp = Mdmax b := 190 h := h = fb b Taipumatarkastelu: L ( 5 Fk L 4 ) 3 y := I := h := 12 I Ek y h b = Mitoitus leikkaukselle: b := 190 h := 540 A := b h Mitoitustarkistus taivutukselle: 3 Qdmax τ := 2 A τ = <fv OK 1 C := 300 h 9 fbc := C fb fbc = Mdmax Wtarp2 := Wtarp2 = fbc 6 Mdmax b := 190 h := h = fbc b Valitaan poikkileikkaus b x h = 190 x 540 TEE LASKELMAT MYÖS EC5 MUKAAN.

77 77 Kuva: Pientalon mallinnettu puurunko: alemman lappeen suuntainen sahatavarapalkki

78 Mitoita B10 mukaan alemman lappeen vaakasuuntainen sahatavarapalkki, k/k 900, L=4m, kuormituksena gk=0.5 kn/m2 ja qklumi= 2.5 kn/m2. Lujuudet: aikaluokka B, kosteusluokka 2, T24-2 fbk := 20 fvk := 2 Kuormitukset: gk := 0.5 Mitoitus taivutukselle: 1.0 fbk fb := fb = fvk fv := fv = kn m2 qk := 2.5 Fk := 0.9 ( 1.0 gk qk) Fk = 2.7 kn/m = N/mm Fd := 0.9( 1.2 gk qk) Fd = 4.14 Murtorajatila: Voimasuureet: L := 4000 Qdmax:= Fd L Qdmax= kn m2 Fd L 2 Mdmax:= Mdmax = Mdmax Wtarp := fb Wtarp = b := 75 Mitoitus leikkaukselle: htarp := 6 Wtarp b htarp = h := Qdmax τ := < fv τ = < fv = OK 2 b h Käyttörajatila: L y := Fk L 4 E := 6500 Itarv := 384 E y 3 htarv := 12 Itarv b htarv = Valitaan sahatavarapalkki 75 x 225 kk 900 TEE LASKELMAT MYÖS EC5 MUKAAN

79 79 Kuva: Pientalon mallinnettu puurunko: ikkunapalkki ja parvekevasat

80 Mitoita B10 mukaan PROIT-talon parvekkeen puoleinen kertopuuikkunapalkki, jolle tulee yläpohjapalkin ja parvekkeen vasojen pistekuorma Fk=18 kn, Fd=24 kn kk= 1.2m, puutavara kertopuuta, aikaluokka B. Laskentalujuudet: fbk := 37 fb Ek := fvk := 3.5 fv 1.0 fbk := fb = fvk := fv = Kuormitukset: Fk := Fd := L := 2700 Voimasuureet: Ay := 3 Fd Ay = Qdmax:= Ay 2 Mdmax:= 1350Ay 1200 Fd Mdmax = Mitoitus taivutukselle: b := 51 Mdmax Wtarp := fb Wtarp = Mdmax h := h = I := b h3 fb b 12 Taipumatarkastelu: L := 2700 b = 51 h := 300 I = ( ) ( ) Fk L 3 ( Fk 150) y1 := y2 := y1 + y2 = Ek I 24 Ek I Mitoitus leikkaukselle: b := 75 h := 300 A := b h 3 Qdmax τ := τ = 2.4 <fv =2.692 OK 2 A Leikkaustarkastelun perusteella valitaan kertopuupoikkileikkaus 51 x 300 TEE LASKELMAT MYÖS EC5 MUKAAN

81 81 Kuva: Pientalon mallinnettu puurunko: kantavat pilari-palkki- ja seinärakenteet

82 Mitoita B10 mukaan Proit-talon väliseinän primääripalkkia kannatteleva heikompaan suuntaan tuettu runkotolppa. Pilari on molemmista päistään nivelöity, L=2700 mm, puutavara T24-2, aikaluokka B, kuormitus Nd= 164 kn, pilarin alkukäyryys e=l/ Lujuudet: fbk := 31 fck := 30 fb := 1.0 fbk 1.3 fc := 1.0 fck 1.3 Kuormitukset: qk := 0 qd := qk L := 2700 Nd := Md := qd L2 8 + Nd L 400 Md = Lo := 1.0 L Mitoitus: b := 150 i := h h := 150 Lo λ := i A := b h λ = W := b h2 6 ks := 0.45 σc := Nd A Md σb := W σc ks fc σb + = fb OK TEE LASKELMAT MYÖS EC5 MUKAAN

83 Mitoita B10 mukaan Proit-talon runkotolpat: P1: pitkän lappeen puoleinen runkotolppa 50 x 150?? kk 600mm, Nd= 10 kn?, Md=??, alemman lappeen puoleinen runkotolppa P2 50 x 150 Nd= 5 kn?. Lisäksi primäärikehän pilarit ulkoseinillä ja huoneistojen välisellä seinällä Nd= 164 kn Pilarin P1 mitoitus: Lujuudet: fbk := 20 fck := 19 fb := 1.0 fbk fc := 1.0 fck Kuormitukset: qk := 0.5 qd := qk L := 2700 Ndp1 := Mdp1 := qd L2 + Ndp1 L Mdp1 = Lo := 1.0 L Mitoitus: b := 50 h := 150 A := b h W := b h2 6 Lo i := 0.289h λ := λ = ks := 0.47 i Ndp1 Mdp1 σc := σb := A W σc ks fc σb + = fb OK Pilarin P2 mitoitus: Lujuudet: fbk := 20 fck := 19 fb := 1.0 fbk fc := 1.0 fck Kuormitukset: qk := 0.5 qd := qk L := 2700 Ndp1 := 5000 Mdp1 := qd L2 + Ndp1 L Mdp1 = Lo := 1.0 L Mitoitus: b := 50 h := 150 A := b h W := b h2 6 Lo i := 0.289h λ := λ = ks := 0.47 i Ndp1 Mdp1 σc := σb := A W σc ks fc σb + = 0.26 fb OK TEE LASKELMAT MYÖS EC5 MUKAAN

84 Välipohjarakenteet: puuvälipohjavaihtoehto 84 Kuva: Pientalon mallinnettu puurunko: puiset välipohjapalkit

85 85 Kuva: Pientalon puuvälipohjan taso- ja leikkauspiirustuksia Kuva: Pientalon puuvälipohjan tuotemalliprojektio Täydennä suunnitelmaksi

86 86 Kuva: Pientalon puuvälipohjan tuotemallileikkaus Täydennä suunnitelmaksi Kuva: Pientalon puuvälipohjan leikkauspiirustuksia Katso lisää leikkauksia esim :

87 PROIT- TALON PUURAKENTEINEN VÄLIPOHJA Tehtävänä on mitoittaa kohteen kaksiaukkoiset välipohjapalkit, kun aukkoväli on 3 m. kosteusluokka 1 ja aikaluokka B L1 := 3000 Lujuudet: aikaluokka B, kosteusluokka 2, T24-2 fbk := 20 fvk := 2 Kuormitukset: Mitoitus taivutukselle: Mdmax = Qdmax:= 1.25 pd1 L1 Qdmax= Mdmax Wtarp := Wtarp = b := 75 fb htarp := 6 Wtarp htarp = h := 225 b Mitoitus leikkaukselle: 3 Qdmax τ := < fv τ = 0.48 < fv = OK 2 b h Taipuma: I1tarv := pk1 ( L1) Ek 12 Värähtely F2k := 1000 ymax:= 1 F2k L1 3 I2tarv := 48 Ek ymax 1.0 fbk fb := fb = Ek := fv := 1.0 fvk 3 ( 12 I1tarv) htarv := htarv = b h2tarv := 3 ( 12 I2tarv) Päädytään välipohjapalkkeihin 75 x 250 kk 400 TEE LASKELMAT MYÖS EC5 MUKAAN 1.3 b fv = fv pistekuorma Fk=1,5 kn pysyvä kuorma =1,0 KN/m2 muutuva kuorma OL I= 1,5 kn/m2 γg := 1.2 γq := 1.6 k1 := 0.4 gk := 1.0 qk := 1.5 käyttötila pk1 := k1 ( gk + qk) pk1 = 1 murtorajatila ( ) Voimasuureet: pd1 := k1 γg gk + γq qk pd1 = 1.44 ( ) 8 pd1 L1 2 Mdmax:= h2tarv =

88 88

89 89 Kuva: Vaihtoehtoinen harjaristikko Kuva: Ristikon suunnittelua

90 90 Kuva: Ristikon suunnittelua : sauvojen voimasuureet Kuva: Naulaliitosten suunnittelua

91 91 RAKENNUSTEKNIIKKA Runkokaaviot, detaljit Kuva: Tuotemallista tuotettu seinärunkokaavio, täydennä projektio suunnitelmaksi Kuva: Tuotemallista tuotettu seinärunkokaavio, täydennä projektio suunnitelmaksi

92 92 Kuva: Tuotemallista tuotettu seinäprojektio, täydennä projektio suunnitelmaksi Kuva: Tuotemallista tuotettu seinäprojektio, täydennä projektio suunnitelmaksi

93 93 Kuva: Tuotemallista tuotettu seinäprojektio, täydennä projektio suunnitelmaksi Kuva: Tuotemallista tuotettu seinäprojektio, täydennä projektio suunnitelmaksi

94 PIENTALON LEVYJÄYKISTYS 94 Suunnittele rungon ja vesikaton jäykistys. Ohjeita löytyy esim: - Eurocode 5 esimerkkilaskelmat - Puurakenteiden normit - Gyproc-tuotetietous YM:n turvallisuuslausunto

95 95 LIITTEET Structural Steelwork Eurocodes Development of A Trans-national Approach Course: Eurocode 3 Module 1 : Introduction to the design of structural steelwork in accordance with the new Eurocodes Lecture 2 : Introduction to EC1 Summary: EC1 provides detailed guidance on the calculation of actions to be used in the design of buildings. The principal sources are dead and imposed loads, snow, and wind. These are described in separate parts of EC1. Dead loads are calculated on the basis of material densities and construction details Imposed loads are related to building usage Snow loads are based on geographical location and roof shape Wind loads are based on location and exposure The distribution of wind pressures on walls and roof slopes depends on the geometry of the building Partial safety factors are used to account for uncertainties in load levels These are modified to account for different combinations of actions Pre-requisites: None, but a general understanding of the nature of loadings would be useful Notes for Tutors: This material comprises one 60 minute lecture if presenting the material to designers familiar with calculating design loads according to national codes of practice..

96 Objectives: To describe the structure of EC1 and identify those parts of particular relevance to the design of buildings. To outline the principal terminology, symbols and notation used in EC1. To describe the procedures for determining design values for actions (dead, imposed, snow and wind loads) To explain how combinations of actions are treated and to provide guidance for practical design conditions. References: EC1: ENV : Eurocode 1: Basis of design and actions on structures: Part 2.1: Actions on structures - densities, self-weight and imposed loads EC1: ENV : Eurocode 1: Basis of design and actions on structures: Part 2.3: Actions on structures - snow loads. EC1: ENV : Eurocode 1: Basis of design and actions on structures: Part 2.4: Actions on structures - wind loads Contents: 1. Scope and structure of EC1 2. Definitions and notation 3. Eurocode 1 Part Dead loads 3.2 Imposed loads 4. EC1 Part 2.3 Snow loads 4.1 Determination of snow loads 5. EC1 Part 2.4 Wind loads 5.1 Determination of wind loads 6. Load cases 6.1 Design values of loads 6.2 Combination values 6.3 Simplified treatments 7. Worked Examples 7.1 Dead loads 7.2 Imposed loads 7.3 Snow loads 7.4 Wind loads 7.5 Load combinations span continuous beam (ULS for failure of structure) storey building - single bay with balcony (ULS - loss of equilibrium) 8. Concluding Summary 96

97 1. Scope and structure of EC1 The Eurocodes require structures to be designed to resist the effect of actions. These are principally loads (direct actions) but also include indirect actions such as imposed deformations (for example foundation settlement) and temperature effects. EC1 defines how actions on a structure should be determined. The principal exclusions relate to execution (temporary works), appraisal, special (eg nuclear), and cases which involve very large deformations. The principal sources of actions on buildings are dead and imposed loads, wind loads and snow loads. These are covered in different parts of EC1 as follows: EC1 Part dead and imposed loads EC1 Part snow loads EC1 Part wind loads 2. Definitions and notation The principal terms and the equivalent symbols relating to actions are as follows: A Accidental action G, g Permanent action Q, q Variable action E Effect of actions F Force M Moment N Axial force V γ ψ Shear force Partial safety factor applied to characteristic values of actions to establish values to be used in design calculations Combination factors used to modify partial safety factors for actions used in combination EC1 also makes extensive use of subscripts. These can be used to clarify the precise meaning of a symbol. Some common subscripts are as follows: k characteristic d design sup superior (upper bound) inf inferior (lower bound) Specific notation is used for the parts of EC1 dealing with snow and wind loads as follows: EC1-2-3: Snow loads s k characteristic snow load at ground level µ snow load shape coefficient, s characteristic snow load on the roof EC1-2-4: Wind loads 97