Teräsristikoiden vaurionsietokyvyn arviointi sauvanpoistomenetelmällä
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
2020-08-17
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Building Technology (CIV)
Language
fi
Pages
97 + 11
Series
Abstract
Tässä diplomityössä tutkittiin kolmella teräsrakenteisen ristikkorakenteen tapaustutkimuksella rakenteiden vaurionsietokykyä sauvanpoistomenetelmällä. Sauvanpoistomenetelmällä tarkoitetaan tässä työssä sitä, että yksi teräsristikon sauva tai yksi teräsristikkoa tukeva pilari poistetaan rakenteesta. Poiston jälkeen tarkastellaan muuttuneen rakenteen kuormankantokykyä. Työssä tutkittiin myös staattista sauvan- tai pilarinpoistoa simuloivia likiarvomenetelmiä, joita voitaisiin soveltaa teräsrakenteiden vaurionsietokyvyn analysointiin tukeutumatta rakenteiden dynamiikan analysointiin aikaintegrointimenetelmin tai kuvaamiseen dynaamisin suurennuskertoimin. Tutkitut likiarvomenetelmät olivat sauvavoimien kombinointi, tasainen ulkoinen kuorma dynaamisella suurennuskertoimella, potentiaalienergiamenetelmä ja kokonaispotentiaalienergian minimiin perustuva menetelmä. Menetelmien vertailemiseksi suoritettiin lisäksi rakenteiden dynamiikan perusteorian mukaiset analyysit lineaarisella ja epälineaarisella materiaalimallilla. Tutkittavista menetelmistä ainoastaan kokonaispotentiaalienergian minimiin perustuva menetelmä oli konservatiivinen kaikissa kolmessa tapaustutkimuksessa vertailtaessa menetelmällä saatuja siirtymiä dynaamisten analyysien siirtymiin. Erot menetelmien välisissä siirtymissä todettiin tapaustutkimusten perusteella olevan riippuvainen ainakin poistettavan sauvan sijainnista sekä menetelmille ominaisista oletuksista. Mikään laskentamenetelmä ei ollut aksiaalivoimien suhteen konservatiivinen kaikissa laskentatapauksissa verrattaessa sisäisiä aksiaalivoimia dynaamisten analyysien tuloksiin. Staattista toimintaa kuvaavien likiarvomenetelmien käytöstä voidaan todeta, että on ensisijaisen tärkeää ymmärtää, mikä sauvan vaurioitumisessa aiheuttaa aikariippuvan vasteen. Lisäksi saadut tulokset tulee varmistaa aina jollakin toisella laskentamenetelmällä varsinkin epälineaarisissa tapauksissa.This master’s thesis investigated the robustness of steel trusses by removing bars from the trusses of three separate cases. In this thesis, the bar removal means that either one bar or one column of the steel truss is removed. After the removal, the robustness of the remaining steel structure is investigated. The thesis also investigated approximate static methods which simulate the effect of truss or column removal. These methods could then be applied in the robustness evaluation of steel structures without being dependent on dynamic time integration methods or dynamic amplification factors. The investigated approximate static methods are called as superimpose of truss bar internal reactions, evenly distributed external load with dynamic amplification factor, potential energy method and the minimum of total potential energy. Additionally, theoretically exact linear and nonlinear dynamic analyses were executed to compare the methods under investigation. The only method which revealed to be conservative in each case study was the minimum of total potential energy, when the displacements were compared to the displacements achieved by dynamic analyses. Based on the case studies, the differences in displacements between the investigated methods were found to be dependent at least on the location of the removed truss bar and on the assumptions of the methods. None of the calculation methods were conservative enough, when the internal axial forces were compared to the internal axial forces given by dynamic analyses. It can be concluded, that to use these approximate static methods one must understand what the actual cause of the dynamic effect is when notionally removing truss bars. Furthermore, the achieved results must always be confirmed by another calculation method at least if the response is nonlinear.Description
Supervisor
Puttonen, JariThesis advisor
Nykyri, JoonasKeywords
ristikko, vaurionsietokyky, energiamenetelmä, jatkuva sortuma, teräsrakenne, vaihtoehtoinen kuormansiirtoreitti