Maanjäristyksen kestävät teräsrakenteet

Translated title of the contribution: Seismic resistant steel structures

Jyrki Kullaa, Tapio Leino, Tuomo Kärnä

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Raportissa käsitellään teräsrakenteiden suunnittelua maanjäristysalueille. Teksti on suunnattu lähinnä suunnittelijoille ja teoreettiset tarkastelut on pyritty minimoimaan. Suunnitteluperusteet ovat yhteisiä useimpien maiden normeille. Raportin esitys perustuu lähinnä normiin Eurocode 8. Sen lisäksi on käsitelty yhdysvaltalaista normia Uniform Building Code (UBC). Maanjäristykset synnyttävät dynaamisia kuormia rakennuksen perustuksissa. Maaperän liike saa rakennuksen värähtelemään, mikä aiheuttaa rakenteeseen muodonmuutoksia ja jännityksiä. Niiden suuruuteen ja käytännössä suunnittelukuormiin vaikuttavat rakenteen värähtelyominaisuuksien lisäksi rakennuksen sijainti, rakennetyyppi, rakenteen pysty- ja vaakasuuntainen säännöllisyys ja maaperän ominaisuudet. Rakenteiden analysoinnissa käytetään sekä ns. korvausvoimamenetelmää että vastespektrimenetelmää. Vastespektrimenetelmä on yleistymässä varsinkin tärkeiden ja monimutkaisten rakenteiden suunnittelussa. Kummassakin menetelmässä todellinen dynaaminen herätevoima korvataan rakenteen pystysuunnassa vaihtelevalla staattisella vaakavoimalla. Mitoituslaskelmat ovat siis samankaltaisia kuin mitoitettaessa rakenteita tuulivoiman varalta. Suurissa maanjäristyksissä kuormat ovat yleensä niin suuria, että rakenteita ei voi suunnitella kimmoisiksi. Rakenteet suunnitellaan joko siten, että rakenne dissipoi energiaa tai erityiset vaimenninelementit estävät rakenteen joutumasta epäelastiselle alueelle. Normien perustavoitteena on suunnitella rakennukset sitkeiksi siten, että tietyissä kohdissa rakenne myötää ja samalla dissipoituu mahdollisimman paljon energiaa. Kehärakenteissa tulee pyrkiä kokonaismekanismin syntymiseen. Epäelastisten muodonmuutosten takia suunnittelukuormia voidaan pienentää, mikä tehdään jakamalla kimmoinen suunnitteluspektri käyttäytymiskertoimella q. Käyttäytymiskerroin riippuu rakennetyypistä, joka teräsrungolla voi olla esimerkiksi momenttia kantava kehärakenne tai keskeisillä tai epäkeskeisillä vinositeillä jäykistetty kehärakenne.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages75
ISBN (Print)951-38-5301-2
Publication statusPublished - 1998
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
PublisherVTT
No.1904
ISSN (Print)1235-0605
ISSN (Electronic)1455-0865

Fingerprint

steel
Olla

Keywords

  • steel construction
  • steel structures
  • dynamic properties
  • earthquakes
  • dimensioning
  • earthquake resistant structures

Cite this

Kullaa, J., Leino, T., & Kärnä, T. (1998). Maanjäristyksen kestävät teräsrakenteet. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1904
Kullaa, Jyrki ; Leino, Tapio ; Kärnä, Tuomo. / Maanjäristyksen kestävät teräsrakenteet. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1998. 75 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1904).
@book{8b7ccde6ddac4537b4e020248785e02c,
title = "Maanj{\"a}ristyksen kest{\"a}v{\"a}t ter{\"a}srakenteet",
abstract = "Raportissa k{\"a}sitell{\"a}{\"a}n ter{\"a}srakenteiden suunnittelua maanj{\"a}ristysalueille. Teksti on suunnattu l{\"a}hinn{\"a} suunnittelijoille ja teoreettiset tarkastelut on pyritty minimoimaan. Suunnitteluperusteet ovat yhteisi{\"a} useimpien maiden normeille. Raportin esitys perustuu l{\"a}hinn{\"a} normiin Eurocode 8. Sen lis{\"a}ksi on k{\"a}sitelty yhdysvaltalaista normia Uniform Building Code (UBC). Maanj{\"a}ristykset synnytt{\"a}v{\"a}t dynaamisia kuormia rakennuksen perustuksissa. Maaper{\"a}n liike saa rakennuksen v{\"a}r{\"a}htelem{\"a}{\"a}n, mik{\"a} aiheuttaa rakenteeseen muodonmuutoksia ja j{\"a}nnityksi{\"a}. Niiden suuruuteen ja k{\"a}yt{\"a}nn{\"o}ss{\"a} suunnittelukuormiin vaikuttavat rakenteen v{\"a}r{\"a}htelyominaisuuksien lis{\"a}ksi rakennuksen sijainti, rakennetyyppi, rakenteen pysty- ja vaakasuuntainen s{\"a}{\"a}nn{\"o}llisyys ja maaper{\"a}n ominaisuudet. Rakenteiden analysoinnissa k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n sek{\"a} ns. korvausvoimamenetelm{\"a}{\"a} ett{\"a} vastespektrimenetelm{\"a}{\"a}. Vastespektrimenetelm{\"a} on yleistym{\"a}ss{\"a} varsinkin t{\"a}rkeiden ja monimutkaisten rakenteiden suunnittelussa. Kummassakin menetelm{\"a}ss{\"a} todellinen dynaaminen her{\"a}tevoima korvataan rakenteen pystysuunnassa vaihtelevalla staattisella vaakavoimalla. Mitoituslaskelmat ovat siis samankaltaisia kuin mitoitettaessa rakenteita tuulivoiman varalta. Suurissa maanj{\"a}ristyksiss{\"a} kuormat ovat yleens{\"a} niin suuria, ett{\"a} rakenteita ei voi suunnitella kimmoisiksi. Rakenteet suunnitellaan joko siten, ett{\"a} rakenne dissipoi energiaa tai erityiset vaimenninelementit est{\"a}v{\"a}t rakenteen joutumasta ep{\"a}elastiselle alueelle. Normien perustavoitteena on suunnitella rakennukset sitkeiksi siten, ett{\"a} tietyiss{\"a} kohdissa rakenne my{\"o}t{\"a}{\"a} ja samalla dissipoituu mahdollisimman paljon energiaa. Keh{\"a}rakenteissa tulee pyrki{\"a} kokonaismekanismin syntymiseen. Ep{\"a}elastisten muodonmuutosten takia suunnittelukuormia voidaan pienent{\"a}{\"a}, mik{\"a} tehd{\"a}{\"a}n jakamalla kimmoinen suunnitteluspektri k{\"a}ytt{\"a}ytymiskertoimella q. K{\"a}ytt{\"a}ytymiskerroin riippuu rakennetyypist{\"a}, joka ter{\"a}srungolla voi olla esimerkiksi momenttia kantava keh{\"a}rakenne tai keskeisill{\"a} tai ep{\"a}keskeisill{\"a} vinositeill{\"a} j{\"a}ykistetty keh{\"a}rakenne.",
keywords = "steel construction, steel structures, dynamic properties, earthquakes, dimensioning, earthquake resistant structures",
author = "Jyrki Kullaa and Tapio Leino and Tuomo K{\"a}rn{\"a}",
year = "1998",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-5301-2",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "1904",
address = "Finland",

}

Kullaa, J, Leino, T & Kärnä, T 1998, Maanjäristyksen kestävät teräsrakenteet. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, no. 1904, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Maanjäristyksen kestävät teräsrakenteet. / Kullaa, Jyrki; Leino, Tapio; Kärnä, Tuomo.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1998. 75 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1904).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Maanjäristyksen kestävät teräsrakenteet

AU - Kullaa, Jyrki

AU - Leino, Tapio

AU - Kärnä, Tuomo

PY - 1998

Y1 - 1998

N2 - Raportissa käsitellään teräsrakenteiden suunnittelua maanjäristysalueille. Teksti on suunnattu lähinnä suunnittelijoille ja teoreettiset tarkastelut on pyritty minimoimaan. Suunnitteluperusteet ovat yhteisiä useimpien maiden normeille. Raportin esitys perustuu lähinnä normiin Eurocode 8. Sen lisäksi on käsitelty yhdysvaltalaista normia Uniform Building Code (UBC). Maanjäristykset synnyttävät dynaamisia kuormia rakennuksen perustuksissa. Maaperän liike saa rakennuksen värähtelemään, mikä aiheuttaa rakenteeseen muodonmuutoksia ja jännityksiä. Niiden suuruuteen ja käytännössä suunnittelukuormiin vaikuttavat rakenteen värähtelyominaisuuksien lisäksi rakennuksen sijainti, rakennetyyppi, rakenteen pysty- ja vaakasuuntainen säännöllisyys ja maaperän ominaisuudet. Rakenteiden analysoinnissa käytetään sekä ns. korvausvoimamenetelmää että vastespektrimenetelmää. Vastespektrimenetelmä on yleistymässä varsinkin tärkeiden ja monimutkaisten rakenteiden suunnittelussa. Kummassakin menetelmässä todellinen dynaaminen herätevoima korvataan rakenteen pystysuunnassa vaihtelevalla staattisella vaakavoimalla. Mitoituslaskelmat ovat siis samankaltaisia kuin mitoitettaessa rakenteita tuulivoiman varalta. Suurissa maanjäristyksissä kuormat ovat yleensä niin suuria, että rakenteita ei voi suunnitella kimmoisiksi. Rakenteet suunnitellaan joko siten, että rakenne dissipoi energiaa tai erityiset vaimenninelementit estävät rakenteen joutumasta epäelastiselle alueelle. Normien perustavoitteena on suunnitella rakennukset sitkeiksi siten, että tietyissä kohdissa rakenne myötää ja samalla dissipoituu mahdollisimman paljon energiaa. Kehärakenteissa tulee pyrkiä kokonaismekanismin syntymiseen. Epäelastisten muodonmuutosten takia suunnittelukuormia voidaan pienentää, mikä tehdään jakamalla kimmoinen suunnitteluspektri käyttäytymiskertoimella q. Käyttäytymiskerroin riippuu rakennetyypistä, joka teräsrungolla voi olla esimerkiksi momenttia kantava kehärakenne tai keskeisillä tai epäkeskeisillä vinositeillä jäykistetty kehärakenne.

AB - Raportissa käsitellään teräsrakenteiden suunnittelua maanjäristysalueille. Teksti on suunnattu lähinnä suunnittelijoille ja teoreettiset tarkastelut on pyritty minimoimaan. Suunnitteluperusteet ovat yhteisiä useimpien maiden normeille. Raportin esitys perustuu lähinnä normiin Eurocode 8. Sen lisäksi on käsitelty yhdysvaltalaista normia Uniform Building Code (UBC). Maanjäristykset synnyttävät dynaamisia kuormia rakennuksen perustuksissa. Maaperän liike saa rakennuksen värähtelemään, mikä aiheuttaa rakenteeseen muodonmuutoksia ja jännityksiä. Niiden suuruuteen ja käytännössä suunnittelukuormiin vaikuttavat rakenteen värähtelyominaisuuksien lisäksi rakennuksen sijainti, rakennetyyppi, rakenteen pysty- ja vaakasuuntainen säännöllisyys ja maaperän ominaisuudet. Rakenteiden analysoinnissa käytetään sekä ns. korvausvoimamenetelmää että vastespektrimenetelmää. Vastespektrimenetelmä on yleistymässä varsinkin tärkeiden ja monimutkaisten rakenteiden suunnittelussa. Kummassakin menetelmässä todellinen dynaaminen herätevoima korvataan rakenteen pystysuunnassa vaihtelevalla staattisella vaakavoimalla. Mitoituslaskelmat ovat siis samankaltaisia kuin mitoitettaessa rakenteita tuulivoiman varalta. Suurissa maanjäristyksissä kuormat ovat yleensä niin suuria, että rakenteita ei voi suunnitella kimmoisiksi. Rakenteet suunnitellaan joko siten, että rakenne dissipoi energiaa tai erityiset vaimenninelementit estävät rakenteen joutumasta epäelastiselle alueelle. Normien perustavoitteena on suunnitella rakennukset sitkeiksi siten, että tietyissä kohdissa rakenne myötää ja samalla dissipoituu mahdollisimman paljon energiaa. Kehärakenteissa tulee pyrkiä kokonaismekanismin syntymiseen. Epäelastisten muodonmuutosten takia suunnittelukuormia voidaan pienentää, mikä tehdään jakamalla kimmoinen suunnitteluspektri käyttäytymiskertoimella q. Käyttäytymiskerroin riippuu rakennetyypistä, joka teräsrungolla voi olla esimerkiksi momenttia kantava kehärakenne tai keskeisillä tai epäkeskeisillä vinositeillä jäykistetty kehärakenne.

KW - steel construction

KW - steel structures

KW - dynamic properties

KW - earthquakes

KW - dimensioning

KW - earthquake resistant structures

M3 - Report

SN - 951-38-5301-2

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Maanjäristyksen kestävät teräsrakenteet

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Kullaa J, Leino T, Kärnä T. Maanjäristyksen kestävät teräsrakenteet. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1998. 75 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1904).