Massiivisten teräskokoonpanojen nosto-osien rakennetekninen suunnittelu ja analysointi

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis

Authors

Date

2023-10-09

Department

Major/Subject

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Building Technology (CIV)

Language

fi

Pages

44

Series

Abstract

Tässä työssä tutkitaan massiivisten teräskokoonpanojen, lähinnä siltapalkkien, nosto-osien rakenneteknistä suunnittelua. Työssä kootaan eri standardien ja kirjallisuuden näkemyksiä rakenneteknisistä aspekteista nostotöihin liittyen ja pyritty saamaan kokonaiskäsitys työn rakenneteknisistä seikoista. Työssä käsitellään yleisimpiä suurien kokoonpanojen nostotekniikoita, suunnittelijoiden vastuita nostotöissä, määritetään kuormituksia ja niiden epävarmuutta sekä tehdään rakennetekninen analyysi nostokorvakkeelle hyödyntämällä käsinlaskentaa ja FEM-laskentaa. Näiden lisäksi korvakkeen muotoa on pyritty optimoimaan työteknisten ehtojen lisäksi topologisella optimoinnilla. Tuloksena työssä saavutettiin luotettava prosessi nosto-osien suunnitteluun, löydettiin ohjaavat standardit, sekä saatiin tietämystä osan optimoinnista ja sen reunaehdoista. Noston riskien ja epävarmuuksien hallinta osoittautui oletettua vaikeammaksi ja noston analysointi FEM-laskennalla osoittautui välttämättömäksi, sillä köysivoimat muuttuivat eri oletuksilla merkittävästi. Nosto-osan topologian optimoinnista saatu hyöty jäi vähäiseksi valmistusteknisten seikkojen vuoksi. Käsinlaskentaan saatiin kuitenkin kehitettyä tehokas ja luotettava menetelmä. Huomionarvoisia ideoita jatkotutkimuksiin olisivat erityisesti nostettavan kappaleen eri jäykkyysparametrien arvojen vaikutus köysivoimiin ja nostolenkin hitsien tarkempi analyysi laajennettuna esimerkiksi erikoislujiin teräksiin.

This thesis studies the structural design of lifting components for massive steel structures, mainly bridge beams. In this thesis, the views of various standards and literature on structural aspects of lifting works have been collected in order to get an overall understanding of the structural aspects of the design process. The thesis discusses the most common lifting techniques for large assemblies, the responsibilities of designers in lifting operation, determines the loads and their uncertainties, and performs a structural analyse of the lifting lug using hand calculations and FEM calculations. In addition to the technical working requirements, topological optimisation has been used to optimise the shape of the lifting lug. As a result, the work achieved a reliable process for the design of the lifting components, found guiding standards, and gained knowledge of component optimisation and its boundary conditions. Managing the risks and uncertainties of the lift proved to be more difficult than expected and the analysis of the lift by FEM calculation proved to be necessary, as the sling forces changed significantly under different assumptions. The benefit of optimising the topology of the lifting section was limited due to manufacturing issues. However, an efficient and reliable method for manual calculation was developed. Ideas for further studies worthy of consideration would be, in particular, the influence of different values of the stiffness parameters of the lifted object on the sling forces and a more accurate analysis of the lifting lug, extended for example to high-strength steels.

Description

Supervisor

Niiranen, Jarkko

Thesis advisor

Järvenpää, Matti-Esko

Keywords

rakennetekninen analyysi, nosto-osat, FEM-laskenta, teräsrakenteet

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202310156426

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG