Vaakamittaustekniikan kehittäminen korkeiden rakennusten värähtelytarkasteluun

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Date
2009
Major/Subject
Talonrakennustekniikka
Mcode
Rak-43
Degree programme
Language
fi
Pages
95 (+20)
Series
Abstract
Korkealle rakennukselle tuuli on mitoitukseen merkittävästi vaikuttava kuormitus, joka staattisen rasituksen ohella voi synnyttää rakenteeseen myös värähtelyä. Korkeiden rakennusten tuulitekninen suunnittelu suunnitteluohjeilla voi olla epätarkkaa tai mahdotonta johtuen tuulen ja rakennuksen välisen vuorovaikutuksen monimutkaisuudesta sekä rakennuksen ja sen ympäristön yksilöllisyydestä. Tästä syystä tuulen vaikutukset rakennukseen joudutaan selvittämään osittain tuulitunnelikokeilla. Tässä työssä tutkittiin tuulikuorman määritystä tuulitunnelissa korkeataajuisella vaakamittaustekniikalla. Mittaustekniikassa kevyestä materiaalista tehty jäykkä pienoismalli kiinnitetään rajakerrostuulitunneliin sijoitettavan herkän korkean ominaistaajuuden (2,3-8 kHz) omaavan vaa'an päälle. Tuulikuormien hallitseva taajuusalue on 0-1 H. Työssä määritettiin esimerkkirakennuksen tuulikuormat ja tuulen aiheuttamat värähtelyt. Sekä tuulikuormat että tuulen aiheuttamat värähtelyt onnistuttiin määrittämään mittaustekniikan avulla nopeasti ja tarkasti. Työn perusteella määritykseen tarvittava aika uuden rakennuksen suunnittelussa on noin 2-3 viikkoa ja määritystä voidaan pitää luotettavana noin 70-100 m korkeille talorakennuksille. Työssä tehtiin myös eurokoodin mukaiset vertailulaskelmat esimerkkirakennukselle, jotka osoittivat, että tuulikuormien osalta eurokoodilla saatiin reilusti varmalla puolella olevia tuloksia. Suurimmillaan eurokoodi antoi yli 30 % suurempia tuulikuorman arvoja kuin mittaukset. Värähtelyjen osalta eurokoodin mukaiset tulokset olivat samaa suuruusluokkaa mittauksista saatujen tulosten kanssa. Jos värähtelyt halutaan määrittää tarkemmin, on suositeltavaa suorittaa myös tuulitunnelikokeet. Mittaustekniikan suurin hyöty on, että se on nopea tapa määrittää tuulikuormat ja värähtelyt, minkä takia se soveltuu hyvin osaksi suunnitteluprosessia. Mittaustekniikalla saadaan myös tarkempia ja laajempia tuloksia kuin eurokoodilla. Mittaustekniikan huono puoli on se, että sähköiset häiriöt voivat pahimmillaan estää kokonaan luotettavien tulosten saamisen. Kun häiriöt saadaan pidettyä pienenä, on korkeataajuinen vaakamittaustekniikka nopea ja luotettava tapa selvittää tuulikuormat ja tuulen aiheuttamat värähtelyt.
Description
Supervisor
Puttonen, Jari
Thesis advisor
Kiviluoma, Risto
Keywords
high frequency force balance method, korkea rakennus, mode-sum method, korkeataajuinen vaakamittaustekniikka, mode shape, moodisummausmenetelmä, natural frequency, ominaismuoto, boundary layer wind-tunnel, ominaistaajuus, spectral density, rajakerrostuulitunneli, tall building, spektritiheys, wind load, tuulikuorma, vibration, värähtely
Other note
Citation