Toisen kertaluvun voimien vertailu yksikerroksisissa kehäraketeissa EN1993 ja B7 välillä, suunnittelupäällikkö Antti Mäkelä, Sarmaplan Oy

Transkriptio

1 Toisen kertaluvun voimien vertailu yksikerroksisissa kehäraketeissa EN1993 ja B7 välillä, suunnittelupäällikkö Antti Mäkelä,

2 on rautainen suunnittelualan ammattilainen. Toimistomme sijaitsee Alavudella teknologiakeskus Fasadissa. Sarmaplanilla on lähes 20 vuoden ja yli sadan projektin kokemus eri alojen suunnittelutöistä. Päätoimialueita ovat Rakenne-, Laitosja Laitesuunnittelu. Asiakaskuntamme koostuu useiden eri teollisuusalojen toimijoista.

3 suunnittelupäällikkö Antti Mäkelä, Taustaa tutkielmalle: Eurokoodien myötä on tullut esille useissa erityyppisissä kehärakenteissa stabiilisuusrajaongelmia. => Kiinnostus vertailla nykyistä eurokoodimaailmaa väistyvään B7 maailmaan. Tehdään tarkastelu kimmoteorian mukaan, koska se on laajemmin käytössä oleva mitoituskäytäntö.

4 suunnittelupäällikkö Antti Mäkelä, Esimerkki: Rakenne siirtyy sivulle. Pystysuuntaiset kuormat aiheuttavat pilareille lisämomentit.

5 suunnittelupäällikkö Antti Mäkelä, EN : Ensimmäisen kertaluvun teoriaa voidaan käyttää, jos siirtymien aiheuttamat sisäisten voimien tai momenttien kasvu ensimmäisen kertaluvun teorian mukaisiin arvoihin verrattuna sekä muut vaikutukset rakenteen käyttäytymiseen voidaan jättää huomioon ottamatta. Tämän voidaan katsoa olevan voimassa, jos seuraavat ovat voimassa: α cr = F cr F ed α cr = F cr F ed 10, kimmoteorian mukaisessa analyysissä 15, plastisuusteorian mukaisessa analyysissä B7: Laskettaessa voimasuureita lineaarisen kimmoteorian mukaan otaksutaan jännityksen ja suhteellisen muodonmuutoksen suhde suoraviivaiseksi tarkasteltavaan rajatilaan asti (ε ε y ) ja että rakenteen siirtymät eivät vaikuta voimasuureiden suuruuteen. B7:lla laskettaessa ei tarvitse ottaa toisen kertaluvun voimia huomioon

6 suunnittelupäällikkö Antti Mäkelä, α cr = Varmuuskerroin kehän sivusuuntaisen nurjahduksen suhteen (kimmoteorian mukaan)

7 suunnittelupäällikkö Antti Mäkelä, EN : 1. Lisävaakavoimat H red = α cr H ed 2. Lisäpystyvoimat N red = 1 N ed, 3. Lisämomentit M red = 1 M ed, - Edellyttäen, että α cr 3,0, Muutoin laskettava voimat tarkemmilla toisen kertaluvun menetelmillä B7: 1. Lisävaakavoimat H red = 1 H ed, 2. Lisäpystyvoimat N red = 1 N ed, 3. Lisämomentit M red = 1 M ed,

8 suunnittelupäällikkö Antti Mäkelä, Vaakavoimien prosentuaalinen korotus sivusuuntaisen nurjahduksen (α cr ) funktiona.

9 suunnittelupäällikkö Antti Mäkelä, Esimerkki jäykkäkehä: - Maastoluokka 3 - Lumikuorma Sk=2,75kN/m 2 - Leveys 26,8m - Korkeudet 7m, 8m, 9m, 10m ja 11m - α cr =5,9 α cr =4,4 α cr =3,89 α cr =3,1 α cr =4,46 Vaakavoimien prosentuaalinen korotus: - K1=20% K2=29% K3=35% K4=48% K5=29%

10 suunnittelupäällikkö Antti Mäkelä, Esimerkki mastokehä: - Maastoluokka 3 - Lumikuorma Sk=2,75kN/m 2 - Leveys 26,8m - Korkeudet 6m, 7m, 8m ja 9m - α cr =3,06 α cr =2,28 α cr =2,06 α cr =2,65 Vaakavoimien prosentuaalinen korotus: - K1=49% - K2, K3, K4 ja K5, pilarikokoa kasvatettava riittävän stabiiliuden saavuttamiseksi, ellei kehittyneempiä toisen kertaluvun laskentamenetelmiä ole käytössä

11 suunnittelupäällikkö Antti Mäkelä, Johtopäätökset: - Löysien kehärakenteiden käyttö muuttunut epäedulliseksi. - Kolminivelkehät ja mastojäykistetyt kehät - Pitkät jännevälit kannattaa tehdä kehäjäykistyksellä

12 Kiitoksia mielenkiinnosta!