ME111 - Teräsrakenteet 1 - Luento 11

Luento 11A: Teräsrungon jäykistys ja sivusiirtymättömät rakenteet

Metropolian Teräsrakenteet 1-kurssin ainoan jäykistysluennon aiheena on yksinkertaisten teräsrakenteiden jäykistys, mikä tarkoittaa oikeastaan teräsrungon jäykistämistä sivusiirtymättömäksi, jotta muu suunnittelu pysyisi yksinkertaisena. Muita jäykistysaiheita kästiellään vasta Teräsrakenteet 2-kurssilla Metropoliassa.

Ensimmäinen video on johdanto rungon jäykistykseen.

Toisella videolla opetellaan laskemaan tärkeimmät jäykistysjärjestelmään kohdistuvat vaakavoimat: pilarien alkuvinoudesta johtuva lisävaakavoima, sekä tuulikuorma voimakerroinmenetelmällä.

Kolmannella videolla kerrataan statiikaa, ja pohditaan vaakavoimien jakaantumista jäkistysjärjestelmän sisällä. Lasketaan kaksi laskuesimerkkiä tähän liittyen.

Neljännellä videolla tarkastellaan rakennuksen vaakasiirtymiä käyttörajatilassa, ja jäykistyksen käyttörajatilasuunnittelua.

Luento 11B: Teräsrakenteiden vaurionsietokyky

Ennalta arvaamattomien onnettomuustilanteiden varalta rakenteilla tulee olla vaurionsietokykyä (tai toisin sanoen jatkuvan sortuman tulee olla estetty). Tällä luennolla tutustutaan teräsrakenteen vaurionsietokykyyn.

Ensimmäisellä videolla on lyhyt johdanto aiheeseen, ja kerrataan taustalla oleva lujuusopin ilmiö: köysivoimat vaurioituneessa rakenteessa.

Toisella videolla käydään läpi onnettomuuskuormia käsittelevän kuormaeurokoodin EN 1991-1-7 sekä Suomen kansallisen liitteen määräykset rakenteen vaurionsietokykyä koskien.

Kolmannella videolla opitaan sidevoimamenetelmä, joka on yleisin tapa osoittaa rakenteen vaurionsietokyky Suomessa.

Neljännen videon aiheena on vaihtoehtoisten kuormapolkujen menetelmä, jolla vaurionsietokykyä voidaan tarkastella sidevoimamenetelmää täsmällisemmin.

Luennon 11 kotitehtävät

Harjoitustehtävä 1

Kuvassa on leikkaus ostoskeskuksen teräsrungosta. Mikä on kuvan pilarin A nurjahduspituus kuvan tasossa? Entä pilarin D nurjahduspituus?

Malliratkaisu

Harjoitustehtävä 2

Tee kuvan rakennukselle seuraavat jäykistyslaskelmiin liittyvät tarkastelut: 1) Laske nuolen suuntaisen tuulikuorman suuruus voimakerroinmenetelmällä maastoluokassa II, ja ratkaise pitkän sivun siteiden yläpäihin kohdistuvat vaakavoimat. 2) Laske pitkän sivun pilareitten alkuvinoudesta aiheutuva lisävakavoima siteiden yläpäiden tasossa. Jokaiseen pilariin kohdistuu rakenteiden painosta NEk,G = 20 kN ja lumikuormasta NEk,Q = 30 kN. 3) Laske pitkän sivun siteisiin kohdistuvat voimat tuulesta ja lisävaakavoimista murtorajatilan kuormitusyhdistelmässä, jossa tuuli on määräävä. Valitse esim. Rakenneputket -käsikirjan liitteen 11.2 taulukoista sopiva profiili (tai valitse muu sideprofiili ja laske sille nurjahduskestävyys). Käyttörajatilaa (siirtymät) ei tarvitse tällä kertaa tarkistaa.

Malliratkaisu

Harjoitustehtävä 3

Laske kuvan kehän suurin siirtymä, kun F1,Ek = F2,Ek = 50 kN. Ylittyykö raja-arvo H/150? Ylemmän vinositeen profiili on CFRHS 80x80x4 ja alemman CFRHS 100x100x4.

Malliratkaisu

Harjoitustehtävä 3

Laske kuvaan merkityt yläpohjarakenteen sidevoimat: Katon pääpalkin sidevoima T1, sekundääripalkin sidevoima T2 sekä pilarilinjalla olevan sekundääripalkin sidevoima T3. Rakennus kuuluu seuraamusluokkaan CC2a. Yläpohjan omapaino on 0,45 kN/m2 ja lumikuorma 2,0 kN/m2.

Malliratkaisu