Uumarei’itetty teräsranka ulkoseinän kantavana rakenteena

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Riekkinen, Virpi
dc.contributor.author Rahkonen, Toni
dc.date.accessioned 2015-03-06T08:24:17Z
dc.date.available 2015-03-06T08:24:17Z
dc.date.issued 2015-02-23
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/15326
dc.description.abstract Kiristyvät uudisrakennusten energiatehokkuusvaatimukset johtavat ulkoseinärakenteiden lämmöneristävyyden lisäämiseen ja kannustavat osaltaan uusien materiaalien sekä rakennetyyppien käyttöön ulkoseinärakenteissa. Merkittävänä esteenä kylmämuovattujen teräsrankojen käytölle ulkoseinärakenteissa pohjoismaisissa, kylmissä sääolosuhteissa on ollut teräksen suuri lämmönjohtavuus, joka voi aiheuttaa lämpöhäviön lisäksi myös kosteuden haitallisen kondensoitumisen seinärakenteeseen. Yhtenä ratkaisuna näihin ongelmiin on yleistynyt uumarei’itetyn teräsrangan, eli ns. termorangan käyttö. Termorangan toiminta perustuu teräsrangan uumaan sijoitettuihin reikiin, jotka heikentävät lämmön johtumista rangan kautta seinärakenteen läpi. Reikien ansiosta teräsrankaseinän lämmöneristävyys voidaan saada samalle tasolle vastaavan rakennepaksuuden omaavan puurankaseinän kanssa. Kylmämuovatun teräsrangan avoin poikkileikkaus muodostuu taso-osista joiden ainevahvuus on usein pieni suhteessa niiden leveyteen. Tällaiset profiilit ovat kuormitettuina herkkiä paikallisille epästabiiliusilmiöille. Etenkin vinoutumisnurjahdus (distortional buckling) eli laipan jäykisteen nurjahdus on useille teräsrankaprofiileille tyypillinen ja vaikeasti ennustettava epästabiiliusilmiö johon vaikuttaa poikkileikkauksen geometrian lisäksi rangan tuenta, ainevahvuus, kuormitus ja pituus. Kylmämuovattujen terässauvojen ja levyjen suunnittelussa noudatettavassa eurokoodi 3:ssa ei esitetä uumarei’ityksen vaikutuksia huomioivia ohjeita termorankojen kestävyyden määrittämiseksi, joten osana tätä lopputyötä päätettiin soveltaa kokeellista mitoitusta. Työhön sisältyy valituille seinärakenteille Aalto-yliopiston rakennetekniikan koehallissa suoritettuja puristus- ja taivutuskokeita niiden kuormituskapasiteettien ja murtumatapojen määrittämiseksi. Täyden mittakaavan kokeita varten valmistettiin tutkittavia termorankatyyppejä käyttäen molemmin puolin kipsilevytettyjä seinäelementtejä, jotta rankojen rakenteellista toimintaa voitiin tutkia osana todellista, levytettyä seinärakennetta. Seinäelementeille suoritetuissa nurjahduskokeissa koekappaleita kuormitettiin aina murtoon asti kasvattamalla niiden aksiaalista puristavaa kuormitusta, samalla kun elementtejä kuormitettiin taivuttavalla, tuulikuormaa simuloivalla kuormalla. Saaduista koetuloksista johdettiin tutkituille termorankaprofiileille niiden nurjahduskestävyyksien mitoitusarvot soveltaen eurokoodi 3:n ohjeita kylmämuovattujen terässauvojen kokeelliseen mitoitukseen. Nurjahduskokeista johdettuja termorankaprofiilien mitoitusarvoja verrattiin vastaaviin eurokoodin mukaista laskennallista mitoitusta soveltaen saatuihin mitoitusarvoihin. Vertailut kokeellisesti sekä laskennallisesti määritettyjen mitoitusarvojen kesken osoittivat, että sovellettu laskennallinen mitoitus oli selkeästi varmalla puolella oleva tapa arvioida rankojen nurjahduskestävyyksiä. fi
dc.description.abstract The development of energy efficiency requirements encourages adapting new solutions for designing functional external wall structures that meet the modern requirements for thermal insulation. The construction of external wall as a conventional wood-frame structure, with the required thickness of heat insulation, usually results in oversizing the wall stud profiles in terms of their load bearing capacity. A major obstacle for using cold formed steel studs in external walls in Nordic climate is the high thermal conductivity of steel, which can cause unwanted heat loss as well as condensation of moisture in wall structures. An increasingly popular solution to these problems is the use of so-called thermo-stud, which is a steed stud with a perforated web-part that reduces the heat loss through the wall structure. With the perforation the thermal conductivity of steel-stud wall can be reduced to same level with a wall structure that uses wooden studs and has the same thickness. Cold-formed steel stud profile consists of thin steel plates, which causes them to be sensitive to local and distortional buckling modes. Distortional buckling or “stiffener buckling” in particular is a typical buckling mode for cold-formed steel members and is difficult to predict analytically. It is affected by the shape of the cross-section of member as well as the length and loading of the member. A significant increase to the load bearing capacity of cold-formed steel studs can be achieved by using sheeting that gives rotational restraint to the steel stud. This additional stiffness is specifically practical with thermos-studs that have lower distortional buckling strength due to their web-perforations. This thesis includes a series of tests performed to full-scale wall elements in order to determine the load-carrying capacity and failure modes of gypsum sheathed web-perforated steel studs under combined compression and bending. Test results were then compared to the calculations performed by applying Eurocode standards for cold-formed members. The comparison showed that the analytical method used in the calculations gave safe results in terms of buckling strength of the studs. en
dc.format.extent 74+7
dc.language.iso fi en
dc.title Uumarei’itetty teräsranka ulkoseinän kantavana rakenteena fi
dc.title Perforated steel wall stud as a load bearing structure of external wall en
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö en
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword seinäranka fi
dc.subject.keyword teräsranka fi
dc.subject.keyword termoranka fi
dc.subject.keyword vinoutumisnurjahdus fi
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201503062009
dc.programme.major Rakennetekniikka fi
dc.programme.mcode R3001 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Puttonen, Jari
dc.programme Rakenne- ja rakennustuotantotekniikan koulutusohjelma fi


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account