Levyjäykistyksen laskentamenetelmien kehittäminen

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Kesti, Jyrki
dc.contributor.author Brockmann, Minna
dc.date.accessioned 2015-12-15T10:56:01Z
dc.date.available 2015-12-15T10:56:01Z
dc.date.issued 2009
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/19007
dc.description.abstract Aim of this master's thesis is to develop methods in stressed skin diaphragm design. The main issue is to define deflections such way that they can be coded to the existing program by Rautaruukki Oyj. Stressed skin diaphragm is supposed to act like Timosheko-beam. Defining the bending stiffness and shear stiffness is one of the essential points of the thesis. They are defined according to the European Recommendations for the Application of Metal Sheeting acting as a Diaphragm. Another essential point is to find out equations and algorithms for definding the deflections of the diaphragm. Introduced loading cases as distributed load, equally spaced equal point loads and unequally spaced point loads. The diaphragm is handled in every case both as a simply supported beam and as a cantilever beam. A beam element, which is based on analytical Timoshenko-beam solution, is considered and a simple algorithm, which is based on the finite-element method, is introduced. The effect of frames is also considered in this thesis. The frames are supposed to act like springs, which have a certain spring constant. Equations for the spring constants in different cases are introduced on a table. Such algorithms are developed, that deflections of a one-storey stiffened building is possible to define. These algorithms are based on the general force-method and the finite-element method. Novel approximate formulas for estimating the maximum deflection of a diaphragm roof stiffened by frames are also presented. They are based on the theory of a Timoshenko beam on an elastic foundation. In this thesis it is also investigated, how Timoshenko beam theory can be used in multi-storey buildings. Special frame-, sheet- and truss-elements are defined and they can be used both as vertical and horizontal stiffeners. Algorithms based on the finite-element method, which can be used to define deformed state of a multi-storey building stiffened by frames, sheets and trusses are also introduced shortly. MATLAB-programs were further developed to ensure the reliability of algorithms. The proper working of these programs has been checked by the example problems of this work. The contents of this thesis are organized so that equations, algorithms and their physical basics are presented in the main part of the work. The examples can be found in the end of the main part. The theoretical evaluations and MATLAB-programs are presented in the appendixes. en
dc.description.abstract Työn tavoitteena on kehittää menetelmiä levyjäykistetyn rakennuksen vaakasuuntaisen siirtymätilan hallintaan. Pääpaino on menetelmissä, jotka voidaan sisällyttää olemassa olevaan levyjäykistyksen mitoitusohjelmaan. Suorakaiteen muotoisen jäykisteen osan voidaan olettaa toimivan levyn tasossa kuten Timoshenko-palkki, jonka taivutus- ja leikkausjäykkyyksien B ja S määrittäminen on yksi työn keskeinen tavoite. Tässä työssä levyjäykisteen taivutus- ja leikkausjäykkyydet määritellään eurooppalaisten metallilevyjäykistesuosistusten mukaisesti. Toinen työn keskeinen osa on yksinkertaisten kaavojen ja algoritmien kehittäminen suorakaiteen muotoisen levyjäykistetyn katon siirtymien määrittämiseksi. Kehitetään kaavat tasaisen kuorman ja tasavälisten pistekuormien kuormittaman katon siirtymien määrittämiseksi sekä yksinkertaiset laskenta-algoritmit epätasavälisten pistekuormien kuormittaman katon siirtymien määrittämiseksi erilaisissa katon tuentatapauksissa. Tarkastellaan Timoshenko-palkin analyyttiseen ratkaisuun perustuvaa tarkkaa palkkielementtiä ja esitetään elementtimenetelmään perustuva yksinkertainen levyjäykistetyn katon laskenta-algoritmi. Työssä tarkastellaan myös jäykistyvien kehien vaikutusta yksikerroksiseen levyjäykistetyn rakennuksen siirtymiin. Näissä tarkasteluissa kehät mallinnetaan jousina, joiden jousivakioiden laskemiseksi työssä on esitetty taulukko. Kehitetään sekä yleiseen voimamentelmään että elementtimenetelmään perustuvat algoritmit, joilla kehillä jäykistetyn yksikerroksisen katon siirtymätila voidaan määrittää. Kehitetään myös kimmoisalla alustalla olevan Timoshenko palkin teoriaan perustuvat likikaavat, joilla voidaan arvioida kehillä jäykistetyn katon taipuman suuruutta. Työssä tarkastellaan kuinka Timoshenko-palkkiteoriaan perustuvaa ajattelutapaa voidaan laajentaa soveltumaan useampikerroksisten rakennusten jäykistämisen mallintamiseen. Kehitetään erityiset kehä-, levy- ja ristikkojäykiste-elementit, joita voidaan käyttää sekä vaaka- että pystytasossa olevien jäykisteiden toiminnan kuvaamiseen. Työssä esitellään myös lyhyesti elementtimenetelmään perustuva laskenta-algoritmi, jolla voidaan määrittää kehillä, levyillä ja ristikoilla jäykistetyn useampikerroksisen rakennuksen siirtymätila. Laskenta-algoritmien luotettavan toiminnan varmistamiseksi kehitettiin MATLAB-ympäristössä malliohjelmat, joiden toimivuutta on testattu laskentaesimerkein. Tulosten esitystapa on organisoitu siten, että kaavat ja algoritmit sekä niiden taustalla olevat fysikaaliset perusteet on sisällytetty työn runko-osaan. Sen loppupäähän on myös sijoitettu työssä esitetyt laskentaesimerkit. Yksityiskohtaiset teoreettiset tarkastelut ja kaavojen johdot sekä malliohjelma on sijoitettu laajahkoon liiteosaan. fi
dc.format.extent 94 (+77) s.
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso fi en
dc.title Levyjäykistyksen laskentamenetelmien kehittäminen fi
dc.title On stressed skin diaphragm design with special reference to displacement en
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.contributor.department Rakenne- ja rakennustuotantotekniikan laitos fi
dc.subject.keyword levyjäykistys fi
dc.subject.keyword joustavuus fi
dc.subject.keyword Timoshenko-palkki fi
dc.subject.keyword siirtymä fi
dc.subject.keyword katelevy fi
dc.subject.keyword stressed skin diaphragm en
dc.subject.keyword flexibility en
dc.subject.keyword Timoshenko-beam en
dc.subject.keyword displacement en
dc.subject.keyword sheeting en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201512165527
dc.type.dcmitype text en
dc.programme.major Rakenteiden mekaniikka fi
dc.programme.mcode Rak-5
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.contributor.supervisor Aalto, Jukka


Files in 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