Kehä- ja sauvarakenteiden epälineaarinen analyysi

Translated title of the contribution: Nonlinear analysis and design of steel frames and trusses

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Sauva- ja kehärakenteiden analysointi ja mitoitus stabiliteetti-ilmiöiden suhteen johtaa usein monimutkaisiin ja pitkiin laskelmiin. Mutkikkaitten laskelmien syynä on perinteiseen nurjahduspituusanalogiaan perustuva mitoitusmenetelmä, joka kehittyneistä numeerisista analysointimenetelmistä huolimatta on edelleenkin hallitseva menetelmä kehärakenteiden mitoituksessa, vaikka nurjahduspituusanalogian avulla esimerkiksi rakenteen kokonaisvakavuuden selvittäminen on useissa tapauksissa erittäin vaikeaa. Epälineaarisen analyysin soveltaminen rakenteden analyysiin on ollut vähäistä, vaikka useimpien ohjelmistojen puolesta se olisi mahdollista. Eräänä syynä on aihepiiriä käsittelevien suomenkielisten julkaisujen puute. Tämä julkaisu pyrkii omalta osaltaan paikkaamaan puutetta. Painopisteenä on rakenteen ja sen osien stabiiliusilmiöt ja niiden analysointi. Lisäksi selvitetään epälineaarisen elementtimenetelmäanalyysin sovellusmahdollisuuksia kehä- ja sauvarakenteiden mitoituksessa ja analyysissä. Aluksi esitellään tasapainotilan stabiiliuteen ja epälineaarisuuteen liittyviä käsitteitä ja ilmiöitä, kuten symmetrinen ja epäsymmetrinen haarautuminen, läpilyönti, ominaismuotojen yhteisvaikutus ja rakenteiden häiriöherkkyys. Tutkimuksessa käydään läpi kehärakenteiden epälineaarisen mitoituksen periaate uuden eurooppalaisen mitoitusohjeen Eurocode 3, part 1.1 mukaan sekä tarkastellaan sen soveltuvuutta kehärakenteiden mitoitukseen Tutkimuksessa esitetään alustava menetelmä tyypillisten kehärakenteiden mitoittamiseksi epälineaarisen analyysin avulla. Menetelmä soveltuu rakenteiden kimmoiseen ja plastiseen mitoitukseen. Menetelmä perustuu lineaarisen stabiiliusanalyysin mukaisten ominaismuotojen käyttämiseen kehän geometrisena alkuvirheenä. Analyysin päävaiheet esitetään "vuokaaviona". Lopuksi verrataan menetelmällä saatuja tuloksia kokeellisesti varmennettuihin tuloksiin. Lisäksi annetaan peukalosääntöjä rakenteen mallintamisesta, epälineaarisen analyysin suorittamisesta, ajon aikaisista virheilmoituksista ja varoituksia piilevistä sudenkuopista.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages151
ISBN (Print)951-38-5181-8
Publication statusPublished - 1997
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
PublisherVTT
No.1881
ISSN (Print)1235-0605
ISSN (Electronic)1455-0865

Fingerprint

steel

Keywords

  • steel structures
  • framed structures
  • trusses
  • dimensioning
  • finite element analysis
  • nonlinear analysis

Cite this

Kolari, K. (1997). Kehä- ja sauvarakenteiden epälineaarinen analyysi. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1881
Kolari, Kari. / Kehä- ja sauvarakenteiden epälineaarinen analyysi. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1997. 151 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1881).
@book{044cb97b260948d0b31e48bb1be57039,
title = "Keh{\"a}- ja sauvarakenteiden ep{\"a}lineaarinen analyysi",
abstract = "Sauva- ja keh{\"a}rakenteiden analysointi ja mitoitus stabiliteetti-ilmi{\"o}iden suhteen johtaa usein monimutkaisiin ja pitkiin laskelmiin. Mutkikkaitten laskelmien syyn{\"a} on perinteiseen nurjahduspituusanalogiaan perustuva mitoitusmenetelm{\"a}, joka kehittyneist{\"a} numeerisista analysointimenetelmist{\"a} huolimatta on edelleenkin hallitseva menetelm{\"a} keh{\"a}rakenteiden mitoituksessa, vaikka nurjahduspituusanalogian avulla esimerkiksi rakenteen kokonaisvakavuuden selvitt{\"a}minen on useissa tapauksissa eritt{\"a}in vaikeaa. Ep{\"a}lineaarisen analyysin soveltaminen rakenteden analyysiin on ollut v{\"a}h{\"a}ist{\"a}, vaikka useimpien ohjelmistojen puolesta se olisi mahdollista. Er{\"a}{\"a}n{\"a} syyn{\"a} on aihepiiri{\"a} k{\"a}sittelevien suomenkielisten julkaisujen puute. T{\"a}m{\"a} julkaisu pyrkii omalta osaltaan paikkaamaan puutetta. Painopisteen{\"a} on rakenteen ja sen osien stabiiliusilmi{\"o}t ja niiden analysointi. Lis{\"a}ksi selvitet{\"a}{\"a}n ep{\"a}lineaarisen elementtimenetelm{\"a}analyysin sovellusmahdollisuuksia keh{\"a}- ja sauvarakenteiden mitoituksessa ja analyysiss{\"a}. Aluksi esitell{\"a}{\"a}n tasapainotilan stabiiliuteen ja ep{\"a}lineaarisuuteen liittyvi{\"a} k{\"a}sitteit{\"a} ja ilmi{\"o}it{\"a}, kuten symmetrinen ja ep{\"a}symmetrinen haarautuminen, l{\"a}pily{\"o}nti, ominaismuotojen yhteisvaikutus ja rakenteiden h{\"a}iri{\"o}herkkyys. Tutkimuksessa k{\"a}yd{\"a}{\"a}n l{\"a}pi keh{\"a}rakenteiden ep{\"a}lineaarisen mitoituksen periaate uuden eurooppalaisen mitoitusohjeen Eurocode 3, part 1.1 mukaan sek{\"a} tarkastellaan sen soveltuvuutta keh{\"a}rakenteiden mitoitukseen Tutkimuksessa esitet{\"a}{\"a}n alustava menetelm{\"a} tyypillisten keh{\"a}rakenteiden mitoittamiseksi ep{\"a}lineaarisen analyysin avulla. Menetelm{\"a} soveltuu rakenteiden kimmoiseen ja plastiseen mitoitukseen. Menetelm{\"a} perustuu lineaarisen stabiiliusanalyysin mukaisten ominaismuotojen k{\"a}ytt{\"a}miseen keh{\"a}n geometrisena alkuvirheen{\"a}. Analyysin p{\"a}{\"a}vaiheet esitet{\"a}{\"a}n {"}vuokaaviona{"}. Lopuksi verrataan menetelm{\"a}ll{\"a} saatuja tuloksia kokeellisesti varmennettuihin tuloksiin. Lis{\"a}ksi annetaan peukalos{\"a}{\"a}nt{\"o}j{\"a} rakenteen mallintamisesta, ep{\"a}lineaarisen analyysin suorittamisesta, ajon aikaisista virheilmoituksista ja varoituksia piilevist{\"a} sudenkuopista.",
keywords = "steel structures, framed structures, trusses, dimensioning, finite element analysis, nonlinear analysis",
author = "Kari Kolari",
year = "1997",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-5181-8",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "1881",
address = "Finland",

}

Kolari, K 1997, Kehä- ja sauvarakenteiden epälineaarinen analyysi. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, no. 1881, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Kehä- ja sauvarakenteiden epälineaarinen analyysi. / Kolari, Kari.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1997. 151 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1881).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Kehä- ja sauvarakenteiden epälineaarinen analyysi

AU - Kolari, Kari

PY - 1997

Y1 - 1997

N2 - Sauva- ja kehärakenteiden analysointi ja mitoitus stabiliteetti-ilmiöiden suhteen johtaa usein monimutkaisiin ja pitkiin laskelmiin. Mutkikkaitten laskelmien syynä on perinteiseen nurjahduspituusanalogiaan perustuva mitoitusmenetelmä, joka kehittyneistä numeerisista analysointimenetelmistä huolimatta on edelleenkin hallitseva menetelmä kehärakenteiden mitoituksessa, vaikka nurjahduspituusanalogian avulla esimerkiksi rakenteen kokonaisvakavuuden selvittäminen on useissa tapauksissa erittäin vaikeaa. Epälineaarisen analyysin soveltaminen rakenteden analyysiin on ollut vähäistä, vaikka useimpien ohjelmistojen puolesta se olisi mahdollista. Eräänä syynä on aihepiiriä käsittelevien suomenkielisten julkaisujen puute. Tämä julkaisu pyrkii omalta osaltaan paikkaamaan puutetta. Painopisteenä on rakenteen ja sen osien stabiiliusilmiöt ja niiden analysointi. Lisäksi selvitetään epälineaarisen elementtimenetelmäanalyysin sovellusmahdollisuuksia kehä- ja sauvarakenteiden mitoituksessa ja analyysissä. Aluksi esitellään tasapainotilan stabiiliuteen ja epälineaarisuuteen liittyviä käsitteitä ja ilmiöitä, kuten symmetrinen ja epäsymmetrinen haarautuminen, läpilyönti, ominaismuotojen yhteisvaikutus ja rakenteiden häiriöherkkyys. Tutkimuksessa käydään läpi kehärakenteiden epälineaarisen mitoituksen periaate uuden eurooppalaisen mitoitusohjeen Eurocode 3, part 1.1 mukaan sekä tarkastellaan sen soveltuvuutta kehärakenteiden mitoitukseen Tutkimuksessa esitetään alustava menetelmä tyypillisten kehärakenteiden mitoittamiseksi epälineaarisen analyysin avulla. Menetelmä soveltuu rakenteiden kimmoiseen ja plastiseen mitoitukseen. Menetelmä perustuu lineaarisen stabiiliusanalyysin mukaisten ominaismuotojen käyttämiseen kehän geometrisena alkuvirheenä. Analyysin päävaiheet esitetään "vuokaaviona". Lopuksi verrataan menetelmällä saatuja tuloksia kokeellisesti varmennettuihin tuloksiin. Lisäksi annetaan peukalosääntöjä rakenteen mallintamisesta, epälineaarisen analyysin suorittamisesta, ajon aikaisista virheilmoituksista ja varoituksia piilevistä sudenkuopista.

AB - Sauva- ja kehärakenteiden analysointi ja mitoitus stabiliteetti-ilmiöiden suhteen johtaa usein monimutkaisiin ja pitkiin laskelmiin. Mutkikkaitten laskelmien syynä on perinteiseen nurjahduspituusanalogiaan perustuva mitoitusmenetelmä, joka kehittyneistä numeerisista analysointimenetelmistä huolimatta on edelleenkin hallitseva menetelmä kehärakenteiden mitoituksessa, vaikka nurjahduspituusanalogian avulla esimerkiksi rakenteen kokonaisvakavuuden selvittäminen on useissa tapauksissa erittäin vaikeaa. Epälineaarisen analyysin soveltaminen rakenteden analyysiin on ollut vähäistä, vaikka useimpien ohjelmistojen puolesta se olisi mahdollista. Eräänä syynä on aihepiiriä käsittelevien suomenkielisten julkaisujen puute. Tämä julkaisu pyrkii omalta osaltaan paikkaamaan puutetta. Painopisteenä on rakenteen ja sen osien stabiiliusilmiöt ja niiden analysointi. Lisäksi selvitetään epälineaarisen elementtimenetelmäanalyysin sovellusmahdollisuuksia kehä- ja sauvarakenteiden mitoituksessa ja analyysissä. Aluksi esitellään tasapainotilan stabiiliuteen ja epälineaarisuuteen liittyviä käsitteitä ja ilmiöitä, kuten symmetrinen ja epäsymmetrinen haarautuminen, läpilyönti, ominaismuotojen yhteisvaikutus ja rakenteiden häiriöherkkyys. Tutkimuksessa käydään läpi kehärakenteiden epälineaarisen mitoituksen periaate uuden eurooppalaisen mitoitusohjeen Eurocode 3, part 1.1 mukaan sekä tarkastellaan sen soveltuvuutta kehärakenteiden mitoitukseen Tutkimuksessa esitetään alustava menetelmä tyypillisten kehärakenteiden mitoittamiseksi epälineaarisen analyysin avulla. Menetelmä soveltuu rakenteiden kimmoiseen ja plastiseen mitoitukseen. Menetelmä perustuu lineaarisen stabiiliusanalyysin mukaisten ominaismuotojen käyttämiseen kehän geometrisena alkuvirheenä. Analyysin päävaiheet esitetään "vuokaaviona". Lopuksi verrataan menetelmällä saatuja tuloksia kokeellisesti varmennettuihin tuloksiin. Lisäksi annetaan peukalosääntöjä rakenteen mallintamisesta, epälineaarisen analyysin suorittamisesta, ajon aikaisista virheilmoituksista ja varoituksia piilevistä sudenkuopista.

KW - steel structures

KW - framed structures

KW - trusses

KW - dimensioning

KW - finite element analysis

KW - nonlinear analysis

M3 - Report

SN - 951-38-5181-8

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Kehä- ja sauvarakenteiden epälineaarinen analyysi

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Kolari K. Kehä- ja sauvarakenteiden epälineaarinen analyysi. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1997. 151 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1881).