Harjoitusten järjestelyt Rakennustekniikan laitos 23.1.2014 Matti Pirinen Radical Wood Pavilion (Shanghai 2012)

Yleisiä ohjeita harjoitusten tekoon Suomessa puurakennusten suunnittelu perustuu normiin: ”Eurokoodi 5. Puurakenteiden suunnittelu. Osa 1-1: Yleiset säännöt ja rakennuksia koskevat säännöt” Tällä kurssilla suunnittelun pääasiallisena apuvälineenä käytetään puuinfo.fi sivulta löytyvää: ”Puurakenteiden Suunnittelu - lyhennetty suunnitteluohje” julkaisua Esimerkkilaskelmia löytyy puuinfo.fi julkaisusta: ”EC5 sovelluslaskelmat – Asuinrakennus” Tällä kurssilla ei korosteta Normipohjaista suunnittelua Opiskellaan ilmiöitä kaavojen takana.

Harjoitusten kulku Harjoitusten aluksi valitaan satunnaisesti yksi kotitehtävän tehneistä opiskelijoista esittämään vastauksensa. Tämän jälkeen opiskelijoilla on mahdollisuus esittää kysymyksiä kotitehtävästä. Lopuksi käydään läpi seuraavan viikon kotitehtävät ja niihin tarvittavat tiedot Harjoituskertojen määrä 6, joista on mahdollista saada lisäpistettä tenttiin = 0,5 pistettä / kotitehtävä.

Murtorajatila mitoituksen lähtökohdat ≤ Kuormitus Kantokyky

kurssin fokusalueeseen Kuormat Kuormitusyhdistelmät Muuttuvat kuormat: Tärkeimmät: Lumi, tuuli ja hyötykuormat Perustuvat pääasiassa mittauksiin, kokemukseen ja ”hyviin arvauksiin”. Oma paino: Rakenteissa yleensä hyvin tunnettu. Puurakenteissa usein pieni suhteessa muuttuviin kuormiin (Etu vai haitta?) Ei kuulu tämän kurssin fokusalueeseen Eurokoodi antaa kuormien ominaisarvon = pieni todennäköisyys, että todellinen kuorma on tätä suurempi

Vapaakappalekuva ja mekaniikka Tukipaine Taivutus Puristus Kuormitus

Kantokyky -Materiaalin lujuus Muunnoskerroin: Puun käyttäytyminen eri aikaluokissa (Viruminen) ja kosteuspitoisuuksissa (Puun mikrorakenne) Lujuuden ominaisarvo: (Lujuusoppi ja materiaalitekniikka) 5 % fraktiili lujuudesta 5 % todennäköisyys että todellinen lujuus on tätä pienempi Osavarmuusluku: ≥ 1 Riippuu materiaalin lujuuden hajonnasta Teräksellä pieni, Puulla ja betonilla suuri Puulla 1.25 – 1.4 riippuen tuotteesta

Kantokyky -Stabiilius Stabiiliusteoria Mahdollisuus opiskella tarkemmin erillisellä maisterivaiheen kurssissa. Normipohjainen suunnittelu perustuu puristuslujuuden pienentämiseen pienennyskertoimella.

Käyttörajatilamitoituksen lähtökohdat Estetiikka Käyttömukavuus => Puurakenteisissa välipohjissa lähes aina mitoittava Taipumat Liittyvät rakenteet Mitoituksessa käytetään kuormien ominaisarvoja http://www.steelconstruction.info/Floor_vibrations http://www.structuremag.org/archives/2006/Sept-2006/C-Structural-Failures-ON-LINE-VERSION.pdf http://www.netweber.co.uk/fileadmin/user_upload/Prob_sol/Tile_Fixing/10.1.jpg http://www.metseclatticebeams.com/images/ponding-water-on-deflected-raac-roof-plank.jpg

Taipuma Palkin esikorotus Wood structures II Hetkellinen taipuma => valmistustekniikka Taipuma Wood structures II Hetkellinen taipuma => Mekaniikka Viruma => Lujuusoppi ja materiaalitekniikka Hooken laki 𝐸𝜀= 𝜎 http://en.wikipedia.org/wiki/File:HookesLawForSpring-English.png

Mahdollisuus opiskella Värähtely Rakenteiden dynamiikka Mahdollisuus opiskella tarkemmin puurakenteiden erikoistyössä Haasteellista puurakenteiden pienen massan takia

Vapaakappalekuvan piirtäminen Kertausta statiikan kurssilta Vapaakappalekuvan piirtämisen CHECK LIST Tee oikeasta rakenteesta idealisoitu malli Ulkoiset voimat (Mitä ulkoisia voimia rakennejärjestelmään vaikuttaa ja mihin rakennusosiin ne vaikuttavat?) Rakenteiden idealisointi (Mitä rakennemallia käytät kuvaamaan rakenteita? (sauva, palkki, laatta, kuori, solid?) Tällä kurssilla käydään läpi pääasiassa Sauva ja palkkirakenteita joita analysoidaan ”Euler Bernoulli palkkiteorialla”) Rakenteiden liitokset ja reunaehdot (Ovatko liitokset jäykkiä, nivelellisiä vai puolijäykkiä?) Puurakenteiden liitokset ovat pääsääntöisesti nivelellisiä. Wood Structures II kurssilla käydään läpi myös jäykkiä ja puolijäykkiä liitoksia Jaa idealisoitu malli analysointiin sopiviksi vapaakappalekuviksi.

Esimerkki Piirrä alla näkyvän välipohjalaatan idealisoitu malli ja tarvittavat vapaakappalekuvat kun laattaan vaikuttaa qd = 1,5kN/m2 suunnittelu kuorma. Oletukset: Vanerilaatan ja arinapalkkien liitos ei siirrä leikkausvoimia. Arinan reunapalkit eivät osallistu kuorman kantamiseen.

1. Idealisoitu malli 1.Rakenteeseen vaikuttavat ulkoiset voimat ovat ilmoitettu ja ne vaikuttavat vaneri laattaan. 2.Koska laattaan vaikuttava voima on tasan jakautunut voidaan laattaa analysoida palkkimallilla. Valitaan 1m levyinen kaista analysoitavaksi. 3. Kaikki rakenteen liitokset ovat nivelellisiä.

Rakenne analysoidaan ilman reunapalkkeja

Voimat Pilareista pääkannattajille tulevien pystysuuntaisten tukireaktioiden summa on yhtä suuri kuin laatta laattaan vaikuttava tasainen ulkoinen kuorma

Laattaan vaikuttavat voimat Laatat lepäävät arinapalkkien päällä joten jos laattoja tarkastellaan erikseen täytyy palkeista tulevien tukireaktioiden olla yhtä suuria, kuin laattaan vaikuttavat ulkoiset voimat. Vastavuoroisesti, jotta arinapalkkien ja pääkannattajien muodostama systeemi olisi tasapainossa, täytyy arinapalkkeihin vaikuttavien kuormien olla yhtä suuria pilareiden muodostamien tukireaktioiden kanssa.

Arinapalkit ja pääkannattajat Samoin kuin edellisellä kalvolla: jos arinapalkkeja ja pääkannattajia tarkastellaan erillisinä systeemeinä: täytyy jokaisen systeemin voimatasapaino säilyä. Nyt jokainen rakennekappale on erillinen systeeminsä ja vapaakappalekuvat voidaan piirtää 2d:ssä

Vapaakappalekuvat: 1m levyinen siivu vanerilaattaa

Arinapalkki

Pääkannattaja