nr yläpohjan jäykistys¤pohjan jäykistys.pdf · nr‐ristikon yläpaarteen nurjahdustuenta l=32...
TRANSCRIPT
NR‐yläpohjan jäykistysMitoitusohjelma
RoadShow 2015Tero Lahtela
NR‐ristikon tuenta
Kuvat: Nils Ivar Bovim, University of Life sciences, Norway
NR‐ristikon tuenta
NR‐ristikon yläpaarteen nurjahdustuenta
L=32 m, k900Lumikuorma 2,0 kN/m2
Nd = 120 kN
Nd = 30 kN
L=8 m, k900Lumikuorma 2,0 kN/m2
Ruodeliitoksen voima (1 ristikko)120 2,4 kN
50 50d
dNF
Ruodeliitoksen voima (1 ristikko)30 0,6 kN
50 50d
dNF
Nurjahdusmuodot
NR‐yläpohjan suunnitteluprosessi
ARK
RAK
NR-suunnittelija
Ristikkokaavio
TYÖMAA
Kokonaisjäykistyksen suunnittelu
Uumasauvan nurjahdustuennan
suunnittelu
Kuva: KPM-Engineering
Uumasauvan nurjahdustuenta
Yläpaarteen nurjahdustuenta
NR‐yläpohjan suunnitteluprosessi
ARK
RAK
NR-suunnittelija
Ristikkokaavio
TYÖMAA
Uumasauvan nurjahdustuennan
suunnittelu
Kokonaisjäykistyksen suunnittelu
Kokonaisuudentarkastus
MitoitusohjelmaVersio 1.0
20.2.2015
Eurokoodi 5 / Suomen kansallinen liiteNR-yläpohjan jäykistyksen mitoitusohjelma
Versio 1.0
Ohjelman käyttäjän vastuuOhjelman tekijä ei vastaa ohjelman mahdollisista virheistä ja niistä aiheutuneista vahingoista ohjelman käyttäjälle ja mahdolliselle kolmannelle osapuolelle. Ohjelman käyttäjä käyttää ohjelmaa omalla vastuulla ja on itse vastuussa tulosten oikeellisuudesta.
Kuva: KPM-Engineering
Pukkijäykistys
Jokainen ristikko tuetaan itsenäisesti vaaka- ja pystyjäykisteillä
Vaaka‐ ja pystyjäykiste
Vaakajäykiste
PystyjäykisteJäykistävä alakatto
Ruoteet siirtävät tuulikuorman vaakajäykisteille
Vaaka‐ ja pystyjäykiste
Vaakajäykiste
Pystyjäykiste
Räystäselementti
Kuva: KPM-Engineering
Laperistikot
Ruoteet siirtävät voimat jäykisteille
Esimerkki
Tuulikuorma
Tuulikuorma
Esimerkki
Pystyjäykistelinja B
Pystyjäykistelinja C
Pystyjäykistelinja D
Pystyjäykistelinja E
Pystyjäykistelinja A
10 kpl ristikoita
NR-ristikoita 37 kpl
A
C
B
Jäykistelohko
OMINAISUUKSIA
• Ruoteet eivät osallistu jäykistykseen
• Ruoteet välittävät tuulikuorman vaakajäykisteille
• Jokainen jäykistelohko toimii itsenäisesti
JÄYKISTYSSYSTEEMI
A = jäykistelohkoB = vaakajäykisteC = pystyjäykiste
Kuva: KPM-Engineering
Kuva: KPM-Engineering
Esimerkki
2
,
Pysyvä kuorma 0,7 0,9 0,63 kN/mLumikuorma 2,0 0,9 1,8 kN/mRistikon keskikorkeus 1400 mm
0,63 17Yläpaarteen puristusvoima pysyvästä kuormasta N 16,3 kN8 1,4
Yläpaarteen puristusvoima lumikuorm
k
k
g k
gq
2
,
,
,
,
1,8 17asta N 46,4 kN8 1,4
0,63Lisävaakavoima pysyvästä kuormasta 0,003 kN/m 250
1,8Lisävaakavoima lumikuormasta 0,008 kN/m 250
Tuulikuorma yläpaarteen tasossa 0,014 kN/m
q k
g k
q k
w k
H
H
q
Kaltevuus 8°
OMINAISKUORMAT YHDELLE RISTIKOLLE (k900)qw,k Hg,k Hq,k
qk
gk
Ng,k Nq,k
C35 48x198
C24 48x148
gk = 0,7 kN/m2
qk = 2,2 kN/m2
Esimerkki (vaihe 1)
L
Jäykisteen murtorajatilan taipuma max L/500
Jäykistysjärjestelmän jänneväli
JÄYKISTYSJÄRJESTELMÄN JÄNNEVÄLI
TUKI
TUKI
TUKI
JÄYKISTYSJÄRJESTELMÄN JÄNNEVÄLI
TUKI
TUKI
Jäykistysjärjestelmän jänneväli
Esimerkki (vaihe 1)
Suunnittelutoimisto Työn nro Sivu
Päiväys Tekijä
x x Rakennuskohde Sisältö
1.0 RISTIKKO JA VAAKAJÄYKISTE
Ristikon tyyppi
Jäykistettävien kenttien määrä yläpaarteen pituudella
Vaakajäykiste yläpaarteen päällä
Ristikon jänneväli L = 17000 mm .Ristikon tukikorkeus H1 = 800 mmYläpaarteen kaltevuus α = 8,0 °Ristikon harjakorkeus H2 = 1995 mm .Jäykistysjärjestelmän jänneväli (yläpaarteen pituus) 8584 mm 1.4 VAAKAJÄYKISTEEN MITOITUSTULOKSET InfoJäykistysjärjestelmän jännevälikerroin 1,0Vaakajäykisteen jänneväli Ljäykiste = 4292 mm
1.2 YHDEN RISTIKON YLÄPAARTEEN OMINAISKUORMAT Info Mz,d 0,51 kNm Vz,d 0,47 kN winst 6,85 mm Naula 3,1x90 2 kplσm,z,d 2,91 N/mm2 τz,d 0,10 N/mm2 wfin 7,95 mm Fd,naula 0,24 kN
Yläpaarteen puristusvoima pysyvästä kuormasta Ng,k = 16,3 kN 100 % Ljäykiste 4292 mm fm,d 13,71 N/mm2 fv,d 2,29 N/mm2 wsall 8,58 mm Rd,naula 0,47 kNYläpaarteen puristusvoima lumikuormasta Nq,k = 46,4 kN 100 % Σqd 0,22 kN/mLisävaakavoima pysyvästä kuormasta Hg,k = 0,003 kN/m 100 %Lisävaakavoima lumikuormasta Hq,k = 0,008 kN/m 100 %Tuulikuorma yläpaarteelle qw,k = 0,014 kN/m 100 %Lumikuorman pitkäaikaisosuus Ψ2 = 0,2
1.3 YHDEN RISTIKON YLÄPAARTEEN VAAKAJÄYKISTEEN MITOITUS
KuormitustapausKäyttöluokka / Aikaluokka KL 2 / Keskipitkäkmod 0,8 Muunnoskerroinkdef 0,8 VirumalukuγM 1,4 Sahatavaran osavarmuuslukuNg,d 18,7 kN Yläpaarteen puristusvoima pysyvästä kuormasta 100 %Nq,d 69,6 kN Yläpaarteen puristusvoima lumikuormasta 100 %qd 0,21 kN/m Yläpaarteen jäykistyskuorma 100 %Hg,d 0,00 kN/m Lisävaakavoima pysyvästä kuormasta 100 %Hq,d 0,01 kN/m Lisävaakavoima lumikuormasta 100 %qw,d 0,00 kN/m Tuulikuorma yläpaarteelle 0 %
Ulkoiset voimat 1-aukkoiselta vaakajäykisteeltäVaakajäykisteen poikkileikkausIz 12967168 mm4 Jäyhyysmomentti A B C D E F G H IWz 175232 mm3 Taivutusvastus 0,442 kN 0,883 kN 0,883 kN 0,883 kN 0,442 kN 0,442 kN 0,442 kN 0,442 kN 0,442 kNA 7104 mm2 Poikkileikkausala 0,033 kN 0,066 kN 0,066 kN 0,066 kN 0,033 kN 0,033 kN 0,033 kN 0,033 kN 0,033 kNkcr 1,0 Halkeilukerroin 0,000 kN 0,000 kN 0,000 kN 0,000 kN 0,000 kN 0,000 kN 0,000 kN 0,000 kN 0,000 kNE0,mean 11000 N/mm2 Kimmomoduuli - 1,767 kN 1,767 kN 1,767 kN - 1,767 kN - 1,767 kN -
0,47 kN 2,72 kN 2,72 kN 2,72 kN 0,47 kN 0,00 kN 0,00 kN 0,00 kN 0,00 kN
TaivutuskestävyysVaakajäykisteen pään kiinnitys
yläpaarteeseen voimalle Vz,d
S-nurjahdus Sd
Yhteensä Pd
Lisävaakavoima FH,d
Pystyjäykiste
C24 48x148
Tuulikuorma Fq,w,d
Jäykistyskuorma Fq,d
xx
1 / 1
Versio 1.0
x Vaihe 1: Yläpaarteen nurjahdus
25 %21 % 4 % 93 %
Pysyvä + Lumi 100 % Leikkauskestävyys Murtorajatilan taipuma
Harjaristikko
-2000
200400600800
1000120014001600180020002200240026002800300032003400360038004000
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000
Ristikko (punaiset pistekuormat, jotka syntyvät pystyjäykisteistä, tulee huomioida NR-ristikon mitoituksessa)
2 kpl
C24 48x148
Nd
Pys
tyjä
ykis
teA
Nd
qw,d
Hd
qd
Ristikon yläpaarteen päällä oleva vaakajäykiste päältä katsottuna (siniset pistekuormat Sd syntyvät s-nurjahduksesta, koska yläpaarteen päällä oleva vaakajäykiste jatketaan pystyjäykisteen kohdalla)
Laskelmassa tarkasteltava yläpaarteen taipumamuoto
Pysyvä + Lumi 100 %
k
-200
-150
-100
-50
0
50
S‐nurjahdus
Esimerkki (vaihe 2)
, ,
, , ,0,
Eurokoodi 5
sahatavaralle50
liimapuulle ja LVL:lle80
+ 1
1802 2 cos
dd
dd
m d c d
crit m d c z c d
dvaad
NF
NF
kk f k f
NCm a
Jäykkyysvaatimus
180 872 2 cos 522 N/mm3 0,5
C
180 972 2 cos 1170 N/mm5 0,3
C
180 872 2 cos 1049 N/mm5 0,3
C
S‐nurjahdus
4
0,05
,
VTT-S-05262-14
2
S-kiepahdusta ei tapahdu2
1
critvaad
crit
dd tuki
crit
L aC
a E I
LL
FF La
Esimerkki (vaihe 2)
Suunnittelutoimisto Työn nro Sivu Suunnittelutoimisto Työn nro Sivu Suunnittelutoimisto Työn nro Sivu
Päiväys Tekijä Päiväys Tekijä Päiväys Tekijä
x x x x x x Rakennuskohde Sisältö Rakennuskohde Sisältö Rakennuskohde Sisältö
2.0 KUORMITUS 2.3 VAAKAJÄYKISTE 2.4 VAAKAJÄYKISTEEN MITOITUSTULOKSET
Kuormitustapaus Vaakajäykisteen tyyppiKäyttöluokka / Aikaluokka KL 2 / KeskipitkäNg,d 18,7 kN Yläpaarteen puristusvoima pysyvästä kuormasta 100 % Vaakajäykisteen kiinnitys (Fd,tuki) .Nq,d 69,6 kN Yläpaarteen puristusvoima lumikuormasta 100 %kmod 0,8 Muunnoskerroin Naulamäärä kohdassa Fd,tuki
kdef 0,8 VirumalukuγM 1,4 Sahatavaran osavarmuuslukuΨ2 20 % Lumikuorman pitkäaikaisosuus Vaakajäykisteen poikkileikkaus Lcrit 1200 mm
Iz 12967168 mm4 Jäyhyysmomentti qd 1,47 kN/m2.1 YLÄPAARRE Wz 175232 mm3 Taivutusvastus
A 7104 mm2 PoikkileikkausalaYläpaarteen lujuusluokka kcr 1,0 Halkeilukerroin
E0,mean 11000 N/mm2 KimmomoduuliYläpaarteen leveys ρm 420 kg/m3 Tiheys
Yläpaarteen korkeus Naularyhmän kestävyys voimalle Fd,tuki 4 kpl Naula 3,1x90 k600Naula 3,1x90
2.2 YLÄPAARTEEN NURJAHDUSTUKEEN SYNTYVÄ VOIMA Info n 4 kpl Naulojen määrä stabiliteettituen kohdalla
d 3,1 mm Naulan paksuusNurjahdustukien k-jako Fd,tuki 1767 N Nurjahdustuen voima kyseisellä nurjahdustukien k-jaolla Vz,d 0,88 kN
Fd,naula 442 N Leikkausvoima yhdessä naulassa τz,d 0,19 N/mm2
8584 mm Jäykistysjärjestelmän jänneväli (yläpaarteen pituus) Rd,naula 469 N Naulan kestävyys fv,d 2,29 N/mm2
E0,05 8700 N/mm2 Yläpaarteen kimmomoduulin ominaisarvo EHTO 0,94 ≤ 1Iz 1824768 mm4 Yläpaarteen jäyhyysmomentti heikommassa suunnassam 14 kpl Nurjahdustuettujen kenttien määrä Nurjahdustuen jäykkyys InfoCvaad 582 N/mm Vaadittu nurjahdustuen jousijäykkyys Lcrit 1200 mm Yläpaarteen kriittinen nurjahdusaallonpituus Mz,d 0,27 kNmLcrit 1200 mm Yläpaarteen kriittinen nurjahdusaallonpituus qd 1,47 kN/m Tasainen kuorma, kun voima F d jaetaan aallonpituudelle L crit σm,z,d 1,51 N/mm2
Nd 88,3 kN Yläpaarteen puristusvoima ufin,jäykiste 0,32 mm Vaakajäykisteen lopputilan siirtymä kuormasta q d (1-aukkoinen) fm,d 13,71 N/mm2
Fd 1,767 kN Nurjahdustuen voima kriittisen nurjahdusaallon keskellä kdef,liitos 1,6 Naulaliitoksen virumalukuFd,tuki 1,767 kN Nurjahdustuen voima kyseisellä nurjahdustukien k-jaolla Ku,fin 358 N/mm Naulaliitoksen siirtymäkerroin murtorajatilassa
Fd,naula 442 N Leikkausvoima yhdessä naulassaufin,naula 1,23 mm Naulan lopputilan siirtymä voimasta F d,naula
ufin,tuki 2,79 mm Nurjahdustuen lopputilan siirtymä (vaakajäykiste + liitokset)Cvaad 582 N/mm Vaadittu nurjahdustuen jousijäykkyysCtuki 633 N/mm Nurjahdustuen jousijäykkyysEHTO 0,92 ≤ 1
x Vaihe 2: Yläpaarteen s-nurjahdus x Vaihe 2: Yläpaarteen s-nurjahdus
x
Versio 1.0
xx
2 / 3x
1 / 3
Nurjahdustuen naularyhmä
94 %
Kuormitustapaus
Versio 1.0
x Vaihe 2: Yläpaarteen s-nurjahdus
Pysyvä + Lumi 100 %
Versio 1.0
xx
3 / 3
Vaakajäykiste
Nurjahdustuen jäykkyys633 N/mm
92 %
C24 48x148
Taivutuskestävyys
Leikkauskestävyys
11 %
8 %
k600
b = 48 mm
h = 198 mm
C35
Fd,tuki
Nd
Fd,tuki
Laskelmassa tarkasteltava yläpaarteen taipumamuoto
Naula 3,1x90
C24 48x148
4 kpl
Yläpaarre päältä katsottuna
-200
-150
-100
-50
0
50Pysyvä + Lumi 100 %
Esimerkki (vaihe 3)
Esimerkki (vaihe 3)
Esimerkki (vaihe 3)
Suunnittelutoimisto Työn nro Sivu
Päiväys Tekijä
x x Rakennuskohde Sisältö
3.0 KUORMITUS
Kuormitustapaus
Tarkasteltava pystyjäykistelinja
Pystyjäykisteen vaakavoima yhdeltä ristikolta Pd = 2,72 kN
3.1 PYSTYJÄYKISTEET
Ristikoiden k-jako
Ristikoiden määrä jäykistelohkossa
Pystyjäykisteiden määrä jäykistelohkossa
Pystyjäykisteen korkeus H3 = 1402 mm
3.2 JÄYKISTELOHKON AIHEUTTAMAT ULKOISET VOIMAT
3.3 JÄYKISTELOHKON VAAKASIIRTYMÄSd 1767 N S-nurjahduksesta syntyvä voima pystyjäykisteeseenCvaad 582 N/mm Vaadittu nurjahdustuen jousijäykkyysufin,tuki 3,0 mm Jäykistelohkon sallittu lopputilan siirtymä (pystyjäykisteet + liitokset)
3.4 KUORMAT NR-SUUNNITTELIJALLE Info
PV,k = 0,87 kN PV,k = 2,47 kN PV,k = 0,10 kNPH,1,k = 0,56 kN PH,1,k = 1,58 kN PH,1,k = 0,07 kN
Pystyjäykistelinja B
Pysyvä kuorma100 %
Lumikuorma100 %
Kuormitustapaus
Pysyvä + Lumi 100 %
Alakaton jäykisteelle
xx
1 / 1
x Vaihe 3: Pystyjäykisteet
Versio 1.0
4,70 kN 27,17 kN
PH,d
RistikollePV,d
Tuulikuorma100 %
Jäykistelohko
PV,dPV,d
Pd
PH,d -400
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
3400
3600
3800
4000
4200
4400
4600
4800
-400 0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800 5200 5600 6000 6400 6800 7200 7600 8000 8400 8800 9200 9600 10000 10400 10800 11200
Jäykistelohko
Kaikissa väleissä
k900
Pystyjäykistelinja B
Pysyvä + Lumi 100 %
10 kpl
-2000
200400600800
1000120014001600180020002200240026002800300032003400360038004000
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000
Ristikko (punaiset pistekuormat, jotka syntyvät pystyjäykisteistä, tulee huomioida NR-ristikon mitoituksessa)
HUOMIO!Yläpaarteen päällä olevan vaakajäykisteen jatkokset sijoitetaan aina pystyjäykisteen kohdalle, joten s-nurjah-duksesta syntyy pystyjäykisteeseen ulkoinen voima Sd (ks. Vaihe 1). S-nurjahduksen näkökulmasta nurjah-dustuelle on asetettu jäykkyysvaatimus Cvaad. Mitoituksen yksinkertaistamiseksi myös ristikon reunatukienkohdalla oleville pystyjäykisteille annetaan jäykkyysvaatimuksen Cvaad avulla määritetty siirtymäraja, vaikka kyseisille pystyjäykisteille ei synnykään s-nurjahduksesta ulkoista voimaa Sd (kaikki pystyjäykisteet mitoite-taan samalle siirtymärajalle).
Esimerkki (yhteenveto)
Suunnittelutoimisto Työn nro Sivu Suunnittelutoimisto Työn nro Sivu Suunnittelutoimisto Työn nro Sivu
Päiväys Tekijä Päiväys Tekijä Päiväys Tekijä
x x x x x x Rakennuskohde Sisältö Rakennuskohde Sisältö Rakennuskohde Sisältö
1.0 YHTEENVETO MITOITUKSESTA 3.0 JÄYKISTELOHKON MITOITUS Esitä NR-pukin tilauskaaviossa vaakakuormitus ominaiskuormina PH,1,k
Kuormitustapaus Tarkasteltava pystyjäykistelinja
Yläpaarteen päällä oleva vaakajäykiste C24 48x148 OK Mitoita jokaisen pystyjäykisteen kiinnitys ristikon pystysauvaan voimalle PV,d = 4,70 kNMitoita jäykistelohkon kiinnitys alakaton jäykisteeseen voimalle PH,d = 27,17 kN
Vaakajäykisteen kiinnitys yläpaarteeseen Naula 3,1x90 4 kpl k600 OK Yläreunan lopputilan vaakasiirtymä (liitokset huomioiden) enintään ufin,tuki = 3,0 mm
Vaakajäykisteen jäykkyys (s-nurjahdus) 92 % OK
Vaakajäykisteen taivutuskestävyys 21 % OK
Vaakajäykisteen leikkauskestävyys 8 % OK
Vaakajäykisteen taipuma L/500 (nurjahdus) 93 % OK
2.0 PYSTYJÄYKISTEEN MITOITUS Info
Tarkasteltava pystyjäykistelinja
Mitoita jokaisen yläpaarteen kiinnitys pystyjäykisteeseen vaakavoimalle Pd = 2,72 kNMitoita yksittäinen pystyjäykiste (muu kuin NR-pukki) vaakavoimalle PH,1,d = 3,02 kN
4.0 KUORMAT NR-SUUNNITTELIJALLE InfoPH,1,k = 0,10 kN PH,1,k = 0,28 kN PH,1,k = 0,03 kN
Esitä NR-ristikon tilauskaaviossa pystyjäykistelinjojen aiheuttama kuormitus ominaiskuormina Pv,k PH,1,k = 0,56 kN PH,1,k = 1,58 kN PH,1,k = 0,07 kNPH,1,k = 0,56 kN PH,1,k = 1,58 kN PH,1,k = 0,07 kNPH,1,k = 0,56 kN PH,1,k = 1,58 kN PH,1,k = 0,07 kNPH,1,k = 0,10 kN PH,1,k = 0,28 kN PH,1,k = 0,03 kNPH,1,k = PH,1,k = PH,1,k =PH,1,k = PH,1,k = PH,1,k =PH,1,k = PH,1,k = PH,1,k =PH,1,k = PH,1,k = PH,1,k =
PV,k = 0,00 kN PV,k = 0,00 kN PV,k = 0,00 kNPV,k = 0,87 kN PV,k = 2,47 kN PV,k = 0,10 kNPV,k = 1,24 kN PV,k = 3,51 kN PV,k = 0,15 kNPV,k = 0,87 kN PV,k = 2,47 kN PV,k = 0,10 kNPV,k = 0,00 kN PV,k = 0,00 kN PV,k = 0,00 kNPV,k = PV,k = PV,k =PV,k = PV,k = PV,k =PV,k = PV,k = PV,k =PV,k = PV,k = PV,k =I
BCDEF
Lumikuorma 100 % Tuulikuorma 100 %
GH
PystyjäykistelinjaA
Pysyvä kuorma 100 %
KL 2 / Keskipitkä
x Yhteenveto x Yhteenveto
Versio 1.0
x
Versio 1.0
xx
2 / 3x
1 / 3
Versio 1.0
xx
3 / 3
D
x Yhteenveto
Pystyjäykistelinja Pysyvä kuorma 100 % Lumikuorma 100 % Tuulikuorma 100 %
I
NR-ristikon kuormitus (tallennus vaiheesta 3 kohdasta 3.4)
NR-pukin kuormitus (tallennus vaiheesta 3 kohdasta 3.4)
EFGH
ABC
Pystyjäykistelinja B
Pysyvä + Lumi 100 % Pystyjäykistelinja B
Ristikkokaavio
Ristikkokaavio
Uumasauvan tuenta
Asennustoleranssit
Asennustoleranssit
Käsittely
Käsittely
Käsittely
Käsittely
KIITOS !