RAKENNUSTEKNIIKKA Olli Ilveskoski Portal frame with columns rigidly fixed in the foundations Load cases

Transkriptio

1 RKENNUSTEKNIIKK Portal frame with columns rigidly fixed in the foundations Load cases 2. MSTOJÄYKISTETYN KEHÄN PÄÄPILRIN P MITOITUS Suunnitellaan hallin ulkoseinillä olevat kehän P- pilarit runkoa jäykistäviksi liimapuukehän mastopilareiksi. Eri kuormitustapausten voimasuureet lasketaan yksilaivaisen hallin taulukkokaavojen mukaan. Hallin keskipilari on tuettu alapäästään nivelisesti poikkisuunnassa. Kuormitustapaus : kesä ja tuuli 3 Voimasuureet: Tuulen aiheuttama momentti yksilaivaisen kehän mastopilarille: L := 458 q := q2 := 0.2 q Fh := [ 3 ( q + q2) ] L 8 Mdtuuli 8 q L2 := + 2 Fh L Mdtuuli = L 2 ( 5 q + 3 q2) MdBtuuli := MdBtuuli = L 2 MdCtuuli := 5. q MdCtuuli = Räystään aiheuttama momentti: F := F2 := 0.2 F Lp := Mdraystas := ( F + F2) Lp Mdraystas = 2.25 Mdraystas = 2.25 Epäkeskisyyslisä: vaakakuormalisä Hde ja tuennan epäkeskisyys e=0 mm Fd := 5.2 (.2gk) Ndp := 0. ( 7500 Fd) Ndp = Ndp Hde := ed := 0 50 Mde := Hde Lp + Ndp ed Mde = Kuormitustapaus : P- pilarin laskentakuormat Mdp ja Ndp Mdp := Mdtuuli + Mdraystas + Mde Mdp = Ndp := Ndp Ndp =

2 RKENNUSTEKNIIKK Load case 40 Pääpilarin P mitoitus: Kuormitustapaus Kokeillaan poikkileikkausta b x h = 40 x 30, aikaluokka C. Lujuudet: fbk := 3 fck := 30 fc :=.3 fck.3 CF := 300 hx fbk fb := CF.3.3 fb = Kuormitukset: Ndp = Mdp = Mitoitus: Lp = Lo := 2.5 L b := 40 h := 30 := b h := b h2 i := 0.28h Lo λ := i λ = 0.48 ks := 0.8 σc := Ndp Mdp σb := σc ks fc σb + = 0.74 fb OK

3 RKENNUSTEKNIIKK Load case 2 4 Kuormitustapaus 2: talvi ja paljon lunta Voimasuureet: Fd := 5.2 (.2 gk +. qk) Fd = 8.0 Epäkeskisyyslisä: vaakakuormalisä Hde ja tuennan epäkeskisyys e=0 mm Ndp :=.2 ( 7500 Fd) Ndp = Ndp Hde := ed := 0 50 Mde := Hde Lp + Ndp ed Mde = Kuormitustapaus 2: P- pilarin laskentakuormat Mdp ja Ndp Mdp := ( Mde) Mdp = Ndp := Ndp Ndp =.2 0 5

4 RKENNUSTEKNIIKK 42 Pääpilarin P mitoitus: kuormitustapaus 2 kokeillaan poikkileikkausta b x h = 40 x 30 aikaluokka B. Lujuudet: Kuormitukset: fbk := 3 CF := 300 hx Ndp = fck := 30 fbk fb := CF.0.3 fc :=.0 fck.3 fb = Mdp = Mitoitus: Lp = Lo := 2.5 L b := 40 h := 30 := b h := b h2 i := 0.28h Lo λ := i λ = 0.48 ks := 0.8 σc := Ndp Mdp σb := σc ks fc σb + = fb OK

5 RKENNUSTEKNIIKK 43 Load case 3 Kuormitustapaus 3: talvi ja paljon lunta ja tuuli Voimasuureet: Tuulen aiheuttama momentti yksilaivaisen kehän mastopilarille: L := 458 q := q2 := 0.2 q Fh := [ 3 ( q + q2) ] L 8 Mdtuuli := 8 q L2 + 2 Fh L Mdtuuli =.53 Räystään aiheuttama momentti: F := Mdraystas := ( F + F2) Lp F2 := 0.2 F Lp := Mdraystas =.48 Mdraystas =.48 Epäkeskisyyslisä: vaakakuormalisä Hde ja tuennan epäkeskisyys e=0 mm Fd := 5.2(.2 gk +. qk) Ndp := Mde :=.2 ( 7500 Fd) Hde Lp + Ndp ed Ndp = Fd = 8.0 Ndp Hde := 50 Mde = ed := 0 Kuormitustapaus 3: P- pilarin laskentakuormat Mdp ja Ndp Mdp := Mdtuuli + Mdraystas + Mde Ndp := Ndp Mdp = 3.8 Ndp =.2 0 5

6 RKENNUSTEKNIIKK 44 Pääpilarin P mitoitus: kuormitustapaus 3 kokeillaan poikkileikkausta b x h = 40 x 30 aikaluokka C. Lujuudet: fbk := 3 fck := 30 fc :=.3 fck.3 hx := 30 CF := 300 hx fbk fb := CF.3.3 fb = Kuormitukset: Ndp = Mdp = 3.8 Mitoitus: Lp = Lo := 2.5 L b := 40 i := 0.28h h := 30 Lo λ := i := b h λ = 0.48 := b h2 ks := 0.8 σc := Ndp Mdp σb := σc ks fc σb + = 0.45 fb OK

7 RKENNUSTEKNIIKK 45 Load case 4 Pääpilarin P mitoitus: kuormitustapaus 4 kokeillaan poikkileikkausta b x h = 40 x 30 aikaluokka C. Lujuudet: fbk := 3 fck := 30 fc :=.3 fck.3 CF := 300 hx fbk fb := CF.3.3 fb = Kuormitukset: Ndp = Mdp = 5.53 Mitoitus: Lp = Lo := 2.5 L b := 40 h := 30 := b h := b h2 i := 0.28h Lo λ := i λ = 0.48 ks := 0.8 σc := Ndp Mdp σb := σc ks fc σb + = fb OK

8 RKENNUSTEKNIIKK 4 Kuormitustapaus 4: talvi ja lunta ja kova tuuli Voimasuureet: Tuulen aiheuttama momentti yksilaivaisen kehän mastopilarille: L := 458 q := q2 := 0.2 q Fh := [ 3 ( q + q2) ] L 8 Mdtuuli := 8 q L2 + 2 Fh L Mdtuuli = Räystään aiheuttama momentti: F := Mdraystas := ( F + F2) Lp F2 := 0.2 F Lp := Mdraystas = 2.25 Mdraystas = 2.25 Epäkeskisyyslisä: vaakakuormalisä Hde ja tuennan epäkeskisyys e=0 mm Fd := 5.2 (.2 gk qk) Fd = 0.08 Ndp := Mde := 0. ( 7500 Fd) Hde Lp + Ndp ed Ndp = Ndp Hde := 50 Mde = ed := 0 Kuormitustapaus 2: P- pilarin laskentakuormat Mdp ja Ndp Mdp := Mdtuuli + Mdraystas + Mde Ndp := Ndp Mdp = 5.53 Ndp =

9 47 RKENNUSTEKNIIKK Middle row columns rigidly fixed in the foundations 3. RUNGON KESKIPILRIEN P8 MITOITUS Kuormitustapaus 3: talvi ja paljon lunta ja tuuli Pilari P8 mitoitetaan hallin poikkisuunnassa molemmista päistään nivelisesti tuettuna, hallin pituussuunnassa mastopilarina. Voimasuureet hallin pituussuunnassa: Pilari 8 Momentti keskilinjan pilarille P8: Lasketaan useampilaivaisen rakennuksen vaakakuormitusten mukaan L := 5000 q := q2 := 0.2 q Sivuttaistuetun rakenteen 0- momentti: M0 := 8 q L2 Sivusiirtyvän rakenteen -momentit: Yläpään tukireaktiot jaetaan jäykkyyksien suhteessa, keskilinjalla tasajäykkiä P8- pilareita kpl : M0 =.25 0 Vaakavoima tuulesta Fhtuuli := [ 3 ( q + q2) ] L Fhtuuli = Räystään vaakavoima: Vaakakuormalisä Hd F := F2 := 0.2 F Fhräystäs := F + F2 Fhräystäs = Fd := 0.4 (.2 gk +. qk) Fd = 3.2 Ndp8 := ( 5000Fd ) Ndp8 = Ndp8 Hd := Hd = Vaakakuormat yhteensä hallin pituussuunnassa pilarille: Fh := Fhtuuli + Fhräystäs + Hd Fh = Vaakakuorma yhtä P8-pilaria kohti, kun kaikki kpl pilareita ovat tasajäykkiä: Fh Fhp := Fhp = Keskilinjan ulkoseinäpilarin momentti M ja keskipilarin momentti M2 M := Fhp L M := M0 + M M = 3.0 M2 := Fhp L M2 := M2 M2 = 2.385

10 RKENNUSTEKNIIKK 48 Pilarin P8 mitoitus: kuormitustapaus 3 kokeillaan poikkileikkausta b x h = 5x855 aikaluokka C. hx := 855 b := 5 L = Lujuudet: fbk := 3 CF := 300 hx fck := 30 fbk fb := CF.3.3 fc :=.3 fck.3 fb = Kuormitustapaus 3: P8- pilarin laskentakuormat Mdp8 ja Ndp8 Voimasuureet hallin pituussuuntaan: Mdp8 := M2 Mdp8 = Ndp8 = Mitoitus: L = Lo := 2.5 L b := 5 h := 855 := b h := b h2 i := 0.28 h Lo λ := i λ = ks := 0.8 σc := Ndp8 Mdp8 σb := σc ks fc σb + = 0.75 fb OK Keskipilarin mitoitus hallin poikkisuuntaan? Pilari on silloin molemmista päistään nivelöity, nurjahduskerroin.0, kuormituksena ainoastaan normaalivoima.

11 RKENNUSTEKNIIKK End wall wind columns 4. TUULIPILRIN P4 MITOITUS 4 Tuulipilarin P4 mitoitus: Kuormitustapaus 4: talvi ja lunta ja kova tuuli kokeillaan poikkileikkausta b x h = 40x225 aikaluokka C. Lujuudet: hx := 225 b := 40 L := fbk := 3 fck := 30 fc :=.3 fck CF fbk := fb := CF.3 fb = hx.3 Voimasuureet: Kuormitustapaus 4: P4- pilarin laskentakuormat Mdp4 ja Ndp4 qwd := M := qwd L2 M =. Mdp4 := M 8 Mf := 28 qwd L2 Mf =.55 0 qsd := gd := := 5 2. Ndp4 := ( qsd + gd) Ndp4 = 2.52 Mitoitus: L = Lo := 0.8 L b := 40 h := 225 := b h := b h2 Lo i := 0.28 h λ := λ = 7.72 ks := 0.4 i Ndp4 0 3 Mdp4 σc := σb := σc ks fc σb + = 0.52 fb OK

12 RKENNUSTEKNIIKK Bracing 5. HLLIN PITUUSSUNNTINEN JÄYKISTYS 50 Hallin pituussunntainen jäykistys hoidetaan ristikkorakenteilla kattotasolla vaakasuunnassa ja pilariväleissä pystysuunnassa. Kattotason kokonaisvaakakuormitukseksi oletetaan noin 0 kn, mikä aiheuttaa seinän diagonaalijäykisteeseen noin 30 kn vaakasuoran kuormituksen.