Inter-module connections in multi-storey modular timber buildings
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2022-04-25
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Building Technology (CIV)
Language
en
Pages
89+27
Series
Abstract
This thesis is an assignment from Sitowise Oyj. The aim of the thesis is to study solutions of inter-module connections of multi-storey timber modular building. Modular buildings are built using prefabricated volumetric building units, which are assembled on-site. The structural continuity of these buildings is provided with the inter-module connections, both horizontally and vertically, so the efficient structural system for lateral load resisting is highly dependent on the performance of inter-module connection. The result of research was that in conventional modular building are four main functions of inter-module connections which need to be satisfied, and these are (1)horizontal connectivity of neighbouring modules, (2)shear and (3)uplift connectivity between shear walls and vertical structures, and (4)soundproofing between stacked modules. The screw fastened steel plate connections with elastic soundproofing stripes are generally used as inter-module connections. These elastic soundproofing stripes reduces connection stiffness and strength. Eurocode does not provide instructions for joints with intermediate layers. The thesis presents equations from Blass and Laskewitz’s study (2003), which are extended from the equations of Eurocode for joints with interlayers. These equations are applied in strength calculations of connection in a virtual case study. The stiffness of connection is studied with simple 1-d member FEM-analysis. The virtual case study also demonstrates the use of FEM-analysis software for analysing lateral load distribution of modular building. The thesis presents the idea of a new type of connection system for modular construction, the connection performance is reviewed on a theoretical level. In this connection system, the basic idea is to fasten adjacent modules each other on site with bolts. For bolt fastening, there are pre-installed and integrated steel fittings at each corner of the modules.Työ on toimeksianto Sitowise Oyj:ltä. Työ käsittelee puutilaelementtikerrostalojen elementtien välisiä liitoksia. Tilaelementtikerrostalot ovat esivalmistetuista tilaelementeistä työmaalla koottuja rakennuksia. Näiden rakennusten rakenteellinen jatkuvuus vaaka- ja pystysuunnassa saadaan aikaiseksi elementtien välisillä liitoksilla, joten toimiva jäykistysjärjestelmä on erittäin riippuvainen elementtien välisten liitosten kestävyydestä ja toimivuudesta. Työssä havaittiin, että tavanomaisen moduulirakennuksen liitoksilla on 4 perustehtävää: (1) vierekkäisten moduulien rakenteellinen liittäminen vaakasuunnassa, (2) leikkaus- ja (3) vetovoimien vastustaminen jäykistävien seinien välillä, sekä (4) ääneneristäminen päällekkäisten elementtien välillä. Tilaelementtien välisissä liitoksissa käytetään usein ruuvattuja teräslevyliitoksia, joiden akustista toimintaa parannetaan elastisilla äänenvaimentimilla. Tällainen elastinen vaimennusmateriaali liitettävän puun ja teräksen välissä kuitenkin heikentää liitoksen jäykkyyttä ja kestävyyttä. Liitoksille, joissa on välikerros ei kuitenkaan löydy eurokoodista mitoitusohjeita. Välikerroksellisen liitoksen mitoitusperiaatteisiin liittyen työssä perehdytään 2003 tehdyn tutkimuksen (Blaß, Laskewitz) mitoituskaavoihin, joita sovelletaan tämän työn esimerkkilaskelmissa ja liitoksien jäykkyyseroja vertaillaan yksinkertaisella 1-d FEM-mallilla. Esimerkkilaskelmissa hyödynnetään myös FEM-mallinnusta rakennuksen vaakakuormien jakautumisen analysoimiseksi. Työssä esitellään myös ajatus uudentyyppisestä tilaelementtirakennuksien liitosjärjestelmästä, jonka toimintaa käydään läpi teoreettisella tasolla. Tässä liitosjärjestelmässä työmaalla moduulit liitetään pulteilla toisiinsa elementtien kulmista, joihin jo elementtitehtaalla on asennettu teräksinen liitos osa.Description
Supervisor
Fink, GerhardThesis advisor
Sumkin, HemmoKeywords
timber, modular building, spatial element, volumetric elments, timber connections