Teräsristikon mitoitus parametrisesti, joka mahdollistaa eri ratkaisujen vertailun nopeasti ja tarkasti. Algoritmi valitsee reaaliaikaisesti kevyimmät katalogista löytyvät profiilikoot, jotka kestävät kyseiset kuormat.
Miksi lujuuslaskenta meiltä?
Tuntuuko, että teräsrunkorakenteet ovat ylimitoitettuja? Onko palomitoitus yliammuttu, jolloin rakenteiden suojamaalaus maksaa kohtuuttoman paljon? Onko suunnittelija määritellyt kaikki hitsit täyteen lujuuteen, jolloin hitsikoot ovat poskettomia? Meille ainakin on tullut useita hankkeita vastaan, joissa vastaus näihin kysymyksiin on ‘kyllä’.
Syitä edellä mainituille ja lukuisille muille ongelmille on varmasti monia, mutta esimerkiksi tiukka hintakilpailu on iso vaikuttaja. Jos teräsrakenteen suunnittelusta maksetaan aivan liian vähän, suunnittelijan ainoa keino pitää toimintansa kannattavana on kopioida vanha (usein pitkälti ylimitoitettu) ratkaisu. Tämä johtaa helposti kymmenien tuhansien eurojen lisäkustannukseen teräsrungon toteutuksessa, jolloin säästöt suunnittelukustannuksissa ovat haihtuneet savuna ilmaan useaan kertaan.
Meiltä tilatessanne voitte olla varmoja, että rakenne on oikeasti mitoitettu standardien mukaisesti huomioiden materiaali-, konepajavalmistus-, kuljetus- ja asennuskustannukset. Pienen toimiston edullisen kulurakenteen takia hintamme pysyvät kilpailukykyisinä, vetämättä mutkia koskaan suoriksi. Toimitamme aina mitoituksesta kattavan laskentaraportin!
Eurokoodin mukaista lujuuslaskentaa
Lujuuslaskennan tavoitteena on rakenteiden turvallisuus, toiminnallisuus ja taloudellisuus. Rakenteet voivat vaurioitua monella eri tavalla, joista yleisimpiä ovat liian suuret muodonmuutokset, rakenteiden stabiliteetin menetys ja murtuminen. Dynaamisesti kuormitetuissa rakenteissa täytyy myös huomioida värähtelyyn ja rakenteiden väsymiseen liittyvät tekijät.
Nykyaikaiset laskentamenetelmät ja -ohjelmistot mahdollistavat hyvin pitkälle optimoitujen rakenteiden suunnittelun. Tietokoneohjelmisto ei kuitenkaan koskaan ole käyttäjäänsä viisaampi ja onkin ensiarvoisen tärkeää, että kehittyneiden laskentamenetelmien käyttäjällä on asianmukainen pätevyys. Riittävä koulutustausta, vankka työkokemus ja jatkuva osaamisen kehittäminen ovat keskeisessä roolissa, kun tehdään vaativaa teräsrakenteiden lujuuslaskentaa ammattimaisesti.
Euroopassa teräsrakenteiden suunnittelua ohjaa Eurokoodit. Nämä ovat meille erittäin tuttuja ja kaikki laskentamme perustuu Eurokoodin asettamiin vaatimuksiin rakenteiden toiminnalle ja varmuudelle.
Teräsrungot
Teräsrunkojen, kuten pilari-, palkki- ja ristikkorakenteiden mitoituksen teemme Consteel ja FEM-Design – ohjelmistoilla. Rakenne mallinnetaan ja sille määritellään kuormitukset ja varmuuskertoimet standardien EN 1990 ja EN 1991 mukaisesti. Ohjelmistot ratkaisevat rakenteen siirtymät ja jännitykset elementtimenetelmän (FEM) avulla. Nämä siirtymät ja jännitykset syötetään EN 1993 mukaisille mitoitusyhtälöille, joista saadaan jokaisen yksittäisen rakenneosan käyttöaste.
Maalaamohallin teräsrungon siirtymäkuvaaja, kun tuulen suunta on kohtisuoraan hallin pitkälle sivulle. Siirtymiä liioiteltu 60-kertaisesti.
Momenttijäykän pilari-palkki-liitoksen jännitysjakauma, kun siihen vaikuttaa samanaikaisesti taivutusmomentti, leikkaus ja puristus.
Liitokset
Liitosten mitoitus tehdään pääosin IDEA StatiCa – ohjelmistolla, joka on teräsrakenteiden liitosten analysointiin erikoistunut ohjelmisto. Mitoitus perustuu CBFEM – menetelmään, joka on yhdistelmä elementti- ja komponenttimenetelmää. Tämä mahdollistaa käytännössä minkä tahansa liitoksen analysoinnin tehokkaasti, oli se sitten pultattu pilari-palkki-liitos tai rakenneputkiristikon hitsattu liitos. Yksinkertaisissa perusliitoksissa käytämme myös itse kehittämiämme käsinlaskentapohjia.
Simulaatio ja tekninen laskenta
Kun rakenteen mitoitus vaatii tarkimman mahdollisen analyysin muodon, käytämme epälineaarista FEM-laskentaa. Tällöin muun muassa jännityksen ja venymän välinen yhteys ei ole enää lineaarinen ja kuormitetun rakenteen muodonmuutokset vaikuttavat laskentaan. Epälineaarinen FEM-laskenta on vahvoilla, ellei jopa pakollista, kun halutaan optimoida sarjavalmisteisia kokoonpanoja tai rakenne on hyvin monimutkainen ja yksinkertaistetut laskentamenetelmät eivät enää kykene mallintamaan ongelmaa riittävällä tarkkuudella.
Teemme muun muassa seuraavia epälineaarisia simulaatioita:
- Metallirakenteiden kantokuorma-analyysit kimmoplastisilla materiaalimalleilla
- Lommahdusanalyysit raskaasti kuormitetuille vaativille ohutlevyrakenteille
- Lämmönjohtumisanalyysit yhdistettynä rakenteen mekaaniseen käyttäytymiseen
Käytämme epälineaariseen FEM-laskentaan Code_Aster – ohjelmistoa, joka on Ranskan valtio-omisteisen energiayhtiön EDF:n (Électricité de France) kehittämä numeerisen simulaation ohjelmisto. Code_Asterin kehitys aloitettiin 80-luvulla vastaamaan ydinvoimaloiden rakennesuunnittelun tarpeisiin Ranskassa ja vuodesta 2001 lähtien sen lähdekoodi on ollut avoin. Code_Aster on kattavasti verifioitu ja validoitu ja EDF kehittää sitä aktiivisesti edelleen.
Lujuuslaskennan mahdollisuudet
Tyypillisiä lujuuslaskennan toimeksiantojamme ovat teräsrunkoiset hallit, joissa mitoitamme sekä rungon että liitokset. Kiinnitämme erityistä huomiota teräsrakenteiden toteutettavuuteen jo rungon mitoitusvaiheessa, eli meidän laskemistamme rakenteista on aina helppoa jatkaa konepajasuunnitteluun ja käytännön toteutukseen.
Teemme paljon lujuustarkasteluja teollisuuslaitosten teräsrakenteisiin, kuten nosturiratapalkkeihin, porrastorneihin ja laitekannakkeisiin. Olevien rakenteiden vahvistussuunnitelmat rakenteen käyttötarkoituksen muutoksen takia ovat meille myös tuttuja.
Kaikki laskentamme raportoidaan ja ne kestävät rakennusvalvonnan sekä kolmannen osapuolen tarkastukset. Ole yhteydessä, niin keskustellaan lujuuslaskennan mahdollisuuksista tarkemmin!
Noudatamme kaikessa toiminnassamme konsulttitoiminnan yleisiä sopimusehtoja KSE 2013.
Heikki Kattelus
–
Rakennesuunnittelija DI
heikki.kattelus@ranconoy.fi
–