Teräsrakenteiden liitosten suunnittelua ohjaava Euronormin EC3 osa EN1993-1-8 ei sisällä menetelmiä kolmiulotteisia (3D) mallinnustehtäviä varten. Standardissa esitellään kuitenkin komponenttimenetelmä, joka on luonteeltaan yleinen varsin rajoitetusta soveltamisalueestaan huolimatta.
Perttolan väitöskirjassa tutkitaan komponenttimenetelmän soveltuvuutta päätylevyllisten ruuviliitosten kolmiulotteiseen analysointiin. Tutkimus 3D-liitosmallien kehittämiseksi tähtää ensisijaisesti rakennesuunnittelijan työssä käyttämien menetelmien parantamiseen.
”Valmiina tarjolla olevat rakennesuunnittelun menetelmät helpottavat ja nopeuttavat insinöörien työtä käytännössä varsinkin, jos menetelmät olisivat suunnittelua ohjaavien standardien kanssa yhteensopivia”, Perttola kertoo.
Perttola tutki suorakaideputkien päätylevyllisiä jatkosliitoksia, joita taivutettiin kaksiakselisesti. Näin syntyi kolmiulotteinen probleema, jonka ratkaisemiseksi hän kehitti komponenttimenetelmän mukaisen 3D-mallin.
Ensimmäiset vinon suunnan liitoskokeet
Lähtökohtana menetelmän kehittämiselle oli, että 3D-mallin tulee olla yhteensopiva Euronormin nykyisen komponenttimenetelmän kanssa.
”Komponenttimenetelmässä on ensin tunnistettava liitoksen määräävät komponentit, joista liitosmalli kootaan. Jos komponenttien käyttäytyminen vedettynä ja puristettuna tunnetaan, niin mallin avulla voidaan kuvata liitoksen vastetta mielivaltaisessa suunnassa vaikuttavalle taivutukselle”, Perttola kertoo.
Kehitetyn mallin testaamiseksi päätylevyllisille jatkosliitoksille tehtiin vinon ja heikon suunnan taivutuskokeita huoneenlämpötilassa. Vinon suunnan liitoskokeita ei ole aiemmin tehty.
Kokeiden tuloksia täydennettiin numeeristen simulaatioiden avulla. Vertailemalla 3D-mallin avulla saatuja kestävyyksiä koetuloksiin ja kokeiden tukemiin numeerisiin tuloksiin nähtiin, että liitoksen kestävyys mielivaltaisen suunnan taivutuksessa voidaan luotettavasti arvioida 3D-mallin avulla.
”Huolimatta rohkaisevista tuloksista kestävyyden laskemisen suhteen, 3D-mallin mahdolliseen hyväksymiseen normikelpoiseksi menetelmäksi liitosmitoitusta varten tarvitaan vielä paljon laajempaa kokeellista aineistoa kuin nyt tehdyt kokeet edustavat. Nykyisen normin komponenttimenetelmän mukaisia karkeita jäykkyyskaavoja tulisi myös kehittää”, Perttola sanoo.
Diplomi-insinööri Henri Perttolan rakennetekniikan alaan kuuluva väitöskirja ”3D Component Method Based on the Rakes” tarkastetaan perjantaina 1.12. Seinäjoella Metallirakentamisen tutkimuskeskuksessa.
Tätä artikkelia ei ole kommentoitu
0 vastausta artikkeliin “Väitöstutkija kehitti kolmiulotteisen mallin teräsliitosten suunnittelua varten”