Kantavat puurakenteet Liimapuuhallin kehän mitoitus EC5 mukaan Laskuesimerkki Tuulipilarin mitoitus

Transkriptio

1 T Puurakenteet Kantavat puurakenteet Liimapuuhallin kehän mitoitus EC5 mukaan Laskuesimerkki Tuulipilarin mitoitus 1

2 Liimapuuhalli Laskuesimerkki: Liimapuuhallin pääyn tuulipilarin mitoitus. Tuulipilareien ylä- ja alapään liitokset ovat niveliä. Tämän esimerkin lähtötilanne muistuttaa opintojakson harjoitustyötä. Materiaalia: RIL EC5 sovelluslaskelmat, hallirakennus Eurocoe 5 Liimapuukäsikirja, huom! ENV STEP 1 ja STEP

3 Päätykehän laskentamalli: Päätypalkit 65 Tuulipilari Tuulipilari Tuulipilari 9000 Nurkkapilari Nurkkapilari Lähtötieot: Kehäjako 6,5m Alueen lumikuorma,75 kn/m Yläpohjarakenteen paino 0,60 kn/m Maastoluokka II Hallissa on lämmin, kuiva sisätila: käyttöluokka 1 Teollisuushalli: seuraamusluokka CC K FI 1,0 3

4 Päätykehän laskentamalli: Oletuksia: - hallin eristetty vaippa sijaitsee pilareien ja palkin ulkopinnoilla, mutta seinärakenteen paino ei kuormita hallin pilareita - huomioiaan päätypalkin omapaino - pystykuormien aih. lisävaakavoima N/150 pilarin yläpäässä siirtyy tuulisiteien avulla suoraan tuuliristikolle ei kuormita päätypilareita - tuulen kitkavoima katolla suoraan tuuliristikoille ei kuormita päätypilareita - ei huomioia kattoon kohistuvaa pystysuoraa tuulen ulkoista ja sisäistä painetta (yksinkertaistus) 4

5 Päätykehän laskentamalli: p y, 65 Tuulipilari Tarkastellaan kuvaan merkittyä tuulipilaria kolmessa kuormitustapauksessa. Pilaria kuormittaa päätypalkki sekä päätyseinän tuulikuorma. Tarkasteltava pilari on päätypalkin keskituki. 5

6 Tuulipilarin mitoitus: Pysyvät kuormat: kattoelementin paino 0,60 kn/m² päätypalkin omapaino (arvio) 0,4 kn/m Muuttuvat kuormat: lumikuorma katolla: kattokaltevuus 1/16: α 3,58 < 30 muotokerroin µ 0,8: q s,k,75 * 0,8,0 kn/m tuulen nopeuspaineen ominaisarvo: käyrästä: maastoluokka II z 8+1,5+0,3 9,8 m q w,k 0,65 kn/m rakennekerroin c s c 1,0 voimakerroin c f 1,3 (katemateriaali huopa: kitkakerroin c fr 0,0) 6

7 KT1 (päätypalkki): Lumi 100%, tuuli 0% (aikaluokka keskipitkä) p y, A B C KRT: p y,k g k + q s,k (0,4+0,6*6,5/) + (,0*6,5/),35 + 7,15 9,50 kn/m MRT: p y, K FI * [γ G * g k + γ Q * q s,k ] 1,0 * [1,15*,35 + 1,5*7,15], ,73 13,43 kn/m Tukireaktio keskituella (B): B 1,5 * 5 m * 13,43 kn/m 83,94 kn 7

8 KT3 (päätypalkki): Lumi 70%, tuuli 100% (aikaluokka hetkellinen) p y, A B C KRT: p y,k g k + q s,k (0,4+0,6*6,5/) + (0,7*,0*6,5/),35 + 5,00 7,35 kn/m MRT: p y, K FI * [γ G * g k + γ Q * q s,k ] 1,0 * [1,15*,35 + 1,5*5],70 + 7,50 10,0 kn/m Tukireaktio keskituella (B): B 1,5 * 5 m * 10,0 kn/m 63,75 kn 8

9 KT1 (tuulipilari): Lumi 100%, tuuli 0% (aikaluokka keskipitkä) q w, K FI * c f * c s c *γ Q *ψ 0 *q w,k * pilarijako 1,0*1,3*1,0*1,5*0*0,65*5 0 kn/m N 83,94 kn ( päätypalkin tukireaktio keskituella) N M,max q w, * L / 8 0 * 9,313 / 8 0 knm V,max q w, * L / 0 * 9,313 / 0 kn q w, L 9

10 KT (tuulipilari): Lumi 100%, tuuli 60% (aikaluokka hetkellinen) q w, K FI * c f * c s c *γ Q *ψ 0 *q w,k * pilarijako 1,0*1,3*1,0*1,5*0,6*0,65*5 3,80 kn/m N 83,94 kn ( päätypalkin tukireaktio keskituella) N M,max q w, * L / 8 3,80 * 9,313 / 8 41,0 knm q w, L V,max q w, * L / 3,80 * 9,313 / 17,69 kn 10

11 KT3 (tuulipilari): Lumi 70%, tuuli 100% (aikaluokka hetkellinen) q w, K FI * c f * c s c *γ Q *ψ 0 *q w,k * pilarijako 1,0*1,3*1,0*1,5*1,0*0,65*5 6,34 kn/m N 63,75 kn ( päätypalkin tukireaktio keskituella) N M,max q w, * L / 8 6,34 * 9,313 / 8 68,74 knm q w, L V,max q w, * L / 6,34 * 9,313 / 9,5 kn 11

12 Lähtöarvot: T Puurakenteet Tuulipilarin mitoitus: Pilarin pituus L / 9313 mm Nurjahuspituus L c (nivelpilari): L c 1,0 * L 1,0 * mm Poikkileikkaus (kokeillaan): b 165 mm h 315 mm A bh mm W bh / mm 3 I bh 3 / mm 4 Käyttöluokka on 1 (). Aikaluokka keskipitkä tai hetkellinen 1

13 Materiaali: T Puurakenteet Tuulipilarin mitoitus: Liimapuu, lujuusluokka GL3c E 0, N/mm 0,1 600 k min 1,0667 h 315, jos h 1,1 Aikaluokka keskipitkä: < 600 f m, k h * k mo *f m,k /γ M 1,0667*0,8*3/1,,75 N/mm f c,0, 0,8*6,5/1, 17,67 N/mm f v, 0,8*3,/1,,13 N/mm Aikaluokka hetkellinen: f m, k h * k mo *f m,k /γ M 1,0667*1,1*3/1, 31,9 N/mm f c,0, 1,1*6,5/1, 4,9 N/mm f v, 1,1*3,/1,,93 N/mm 13

14 Tuulipilarin mitoitus: Jäyhyyssäe i ja hoikkuus λ: 3 I bh h 315 i 91 mm A 1bh 1 1 λ λ rel lc i λ π f E c, o, k 0, π 6, ,593 Nurjahuskerroin k c : (λ 10 käyrästä ~0,37) 0,5 [ 1+ βc( λrel 0,3) + λ ] 1+ 0,1 ( 1,593 0,3) + k 0,5 rel [ 1,593 ] 1, 833 k c k + k 1 λ rel 1, ,833 1,593 0,365 14

15 KT1 (lumi 100%, tuuli 0%): Aikaluokka keskipitkä N 83,94 kn V 0,0 kn M 0,0 knm σ c, k f c o, T Puurakenteet Tuulipilarin mitoitus: c,0, σ + f m, m, , , ,365 17,67,75 0,51+ 0,000 0,51 < 1 OK (5,1%) σ v, fv, 3 0, ,00 < 1 OK,13 15

16 KT (lumi 100%, tuuli 60%): Aikaluokka hetkellinen N 83,94 kn V 17,69 kn M 41,0 knm σ c, k f c o, T Puurakenteet Tuulipilarin mitoitus: c,0, σ + f m, m, , , ,365 4,9 31,9 0,18 + 0,476 0,658 < 1 OK (65,8%) σ v, fv, 3 17, ,07 < 1 OK,93 16

17 KT3 (lumi 70%, tuuli 100%): Aikaluokka hetkellinen N 63,75 kn V 9,5 kn M 68,74 knm σ c, k f c o, T Puurakenteet Tuulipilarin mitoitus: c,0, σ + f m, m, , , ,365 4,9 31,9 0, ,793 0,931 < 1 OK (93,1%) σ v, fv, 3 9, ,10 < 1 OK,93 17

18 Tuulipilarin mitoitus (heikommassa suunnassa: Oletus: Pilarin kiinnitys molemmissa päissä nivel heikommassa suunnassa ja yläpään sivusiirtymä on estetty: määräävä kuormitustapaus KT1 aikaluokka keskipitkä Voimasuureet (KT1): N 83,94 kn M 0 knm 18

19 Tuulipilarin mitoitus (heikommassa suunnassa: Lähtöarvot: Pilarin pituus L 9313 mm Nurjahuspituus: L c 1,0 * mm Poikkileikkaus: b 315 mm h 165 mm A mm (W mm 3 ) (I mm 4 ) 19

20 Jäyhyyssäe i ja hoikkuus λ: 3 I bh h 165 i 48 mm A 1bh 1 1 Lc 9313 λ 196 i 48 λ rel λ π 0,5 f E c, o, k 0, π 6, [ 1+ βc ( λrel 0,3) + λ ] 1+ 0,1 ( 3,041 0,3) + k 0,5 rel 3,041 Nurjahuskerroin k c : (λ 196 käyrästä ~0,1) k c σ k c k c, o, f + c,0, T Puurakenteet Tuulipilarin mitoitus (heikommassa suunnassa: [ 3,041 ] 5, 61 k 1 λ rel 5, , , ,873 < 1 0,105 17,67 3,041 0,105 OK (87,3%) 0