Kehäjäykistetyn rungon rakenneratkaisujen vertailu parametrisen suunnittelun avulla

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2022-03-21
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Building Technology (CIV)
Language
fi
Pages
43
Series
Abstract
Kehäjäykistettyjä runkoja on käytetty pitkään ja käytetään yhä paljon etenkin teollisuuden tarpeisiin suunniteltavissa rakennuksissa. Kehäjäykistetyllä rungolla saavutetaan suuria kerrospinta-aloja ilman rakenteellisia seiniä tai muita avointa tilaa häiritseviä rakenteita pilareita lukuun ottamatta. Koska kehäjäykistettyjä runkoja käytetään paljon, käytännön ratkaisujen tutkiminen ja vertaaminen rakenteiden mekaniikan näkökulmasta optimaalisiin ratkaisuihin on hyödyllistä. Rakenteiden vertailu ja optimointi ovat käsin laskettuina työläitä, joten diplomityössä hyödynnetään tietokoneavusteista parametrista suunnittelua. Lisäksi parametrisen suunnittelun hyödyntäminen osana rakennesuunnittelua on tutkimusaiheena mielenkiintoinen, sillä parametrinen suunnittelu yleistyy rakennesuunnittelussa osana suunnittelutyötä. Parametrisella suunnittelulla voidaan tehostaa ja parantaa suunnittelua. Vertailun näkökulmia varten täytyi tutkia kehäjäykistettyjen runkojen mekaniikkaa sekä suunnittelutyötä rajoittavia määräyksiä ja standardeja. Vertailussa tutkitaan käytännön optimaalisten ratkaisujen eroja rakennemekaniikan optimaalisiin ratkaisuihin hyödyntäen kahta viime aikoina toteutettua rakennetta, joiden suunnittelusta Sweco Rakennetekniikka Oy:n Teollisuus-tulosyksikkö on ollut vastuussa. Toteutettujen rakenteiden mitta- ja kuormitustiedot syötetään luotuun parametrisen suunnittelun apuohjelmaan ja rajaehtoja muuttaen lasketaan parametrisesti poikkileikkaukset sekä raudoitukset kehäjäykistettyjen runkojen palkeille sekä pilareille. Saatuja poikkileikkauksia ja raudoituksia käytetään rakenneratkaisujen vertailuun ja syiden löytämiseen erojen taustalla. Vertailun tuloksista kävi ilmi, että suurin osa näkökulmien välisistä eroista johtui standardien määrittämien varmuuskertoimien käyttämisestä. Kuitenkin palkkien kohdalla toinen merkittävä tekijä erojen taustalla oli epäoptimaalinen poikkileikkaus, joka johtuu palkkien leveyden rajoitteista käytännön ratkaisuissa.

Rigid frame structures have been used for a long time and are still used a lot. Rigid frames are used especially in buildings that are designed for industrial needs. With rigid frame large floor areas without structural walls or other structures that disturb open area can be achieved. Because rigid frames are used widely, comparing practical solutions with optimal solutions from the perspective of structural mechanics is useful. Because the comparison of structures and optimization is laborious when calculating by hand, parametric design is used in this thesis. Parametric design is utilized in the field of structural design in everyday work and that is why it is an interesting research topic. Parametric design can also be used to enhance and improve design. The standards, regulations and mechanics of the rigid frame had to be studied for the perspectives of the comparison. The differences between practical solutions and optimal structural mechanical solutions are examined in the comparison by utilizing two recently completed structures whose structural design has been delivered by Sweco Rakennetekniikka Oy’s Industry business unit. The main dimensions and load information are given to a coded parametric design program. Cross-sections and reinforcements for the beams and columns are calculated parametrically by changing the constraints given to the program. The obtained cross-sections and reinforcement details are then used to compare the differences between the perspectives. From the results of the comparison, it turned out that most of the differences between the perspectives were due to the use of safety factors specified by the standards. However, for the beams, there was another significant factor behind the differences. The beams had suboptimal cross-section caused by the width of the beams, which were constrained in the practical solutions.
Description
Supervisor
Niiranen, Jarkko
Thesis advisor
Jauhiainen, Jyrki
Keywords
parametrinen suunnittelu, rakenteiden mekaniikka, kehäjäykistetty runko, rakenteiden vertailu, rakennesuunnittelu
Other note
Citation