haku: @supervisor Tuhkuri, Jukka / yhteensä: 83
viite: 7 / 83
| Tekijä: | Jalonen, Aki |
| Työn nimi: | Maanjäristyksen ja pistemäisen tuennan vaikutus siilon mitoitukseen |
| The effect of earthquake and local support on silo design | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2016 |
| Sivut: | 98 s. + liitt. 21 Kieli: fin |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Insinööritieteiden korkeakoulu |
| Oppiaine: | Teknillinen mekaniikka (K3006) |
| Valvoja: | Tuhkuri, Jukka |
| Ohjaaja: | Nurminen, Risto |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201608263108 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 4369 | Arkisto |
| Avainsanat: | silo earthquake dimensioning local support siilo maanjäristys mitoitus pistetuki |
| Tiivistelmä (fin): | Siiloja käytetään yleisesti hienojakoisten materiaalien varastointiin ja annosteluun. Niiden sovelluskohteet keskittyvät usein maatalouden, rakentamisen ja teollisuuden aloille. Käytännön syistä siilot sijoitetaan usein jalustarakenteen varaan, jolloin tukipilareiden määrä voi olla hyvin rajoitettu. Tukipilarit saattavat johtaa huomattaviin aksiaalijännityshuippuihin ja altistaa rakenteen erityisesti lommahdukselle. Rakennuskohteet voivat sijaita seismisesti epävakailla alueilla, jolloin maanjäristyksen huomioiminen mitoituksessa on välttämätöntä. Projektien tarjousvaiheissa on usein tarpeellista saada nopeasti suhteellisen tarkka arvio lopullisista materiaalikustannuksista. Näiden tarpeiden pohjalta laadittiin eurokoodiin perustuva, Microsoft Excel -pohjainen terässiilon mitoitustyökalu. Työkalu huomioi mitoituksessa pilarien kohdistamat tukivoimat ja maanjäristyksen vaikutuksen korvausvoimamenetelmällä. Sillä on mahdollista mitoittaa sylinteri, suppilo ja rengaspalkkituenta. Etusijalla oli nopea käytettävyys ja kokonaisuuden tarkastelu. Työkalun käytön tueksi pyrittiin määrittämään maaperän huippukiihtyvyydelle tietty rajaarvo, jonka ylittyessä maanjäristysmitoitukseen tulisi erityisesti kiinnittää huomiota. Työn aluksi esitellään siiloja yleisellä tasolla ja paneudutaan siiloihin vaikuttaviin kuormiin eurokoodin perusteella. Seuraavaksi esitellään seismistä suunnittelua siilon kannalta ja keskitytään erityisesti korvausvoimamenetelmään sekä siihen liittyviin seismisiin parametreihin. Työkalun sisältämä lujuuslaskenta ja menetelmät rakenteiden kestävyyden tarkastukseen käydään läpi. Siiloista luotiin kaksi erityyppistä elementtimenetelmämallia, jotka esitellään. Malleilla tutkittiin seimisen mitoituksen merkitystä suhteessa tyhjennystilanteeseen, tukivoiman jakautumista rengaspalkkiin sekä mitoitustyökalun luotettavuutta ja tarkkuutta. Vertaamalla mitoitustyökalun tuloksia elementtimenetelmämalliin, sen havaittiin tyhjennyksessä hieman yliarvioivan jännityksiä sylinterin yläosassa ja seismisessä tapauksessa sylinterin koko korkeudella. Pääasiassa työkalun tarkkuus oli kuitenkin hyvällä ja tarkoitukseen nähden riittävällä tasolla. Valmiin työkalun todettiin täyttävän sille esitetyt tavoitteet ja se on sovelluskelpoinen tulevaisuuden projekteissa. Kiihtyvyydelle ei voitu määrittää yksittäistä raja-arvoa, jolloin maanjäristystapaus olisi merkityksellinen tavanomaiseen tyhjennystapaukseen verrattuna. Syynä tähän on pääasiassa monen tekijän yhtäaikainen vaikutus maanjäristyskuormien suuruuteen. Maanjäristyskuormien todettiin olevan merkityksellisimpiä suhteessa tyhjennyskuormiin siilon yläosassa. Seismisen kuormitustilanteen merkitystä on tulevaisuudessa mahdollista arvioida vertaamalla tutkittavaa siiloa ja seismisiä parametreja tässä työssä käytettyihin. |
| Tiivistelmä (eng): | Silos are widely used to store and feed particulate solids. Targets of applications are concentrated on the fields of agriculture, industry and civil engineering. Silos are often supported on discrete columns because of practical reasons. The number of columns can be very limited. Discrete columns may lead to significant concentrations in axial stresses and expose shell to buckling. Construction sites are often located on seismically unstable areas and seismic design is necessary. A quick access to reasonably precise estimation of final material costs is often useful in the bidding stage of projects. A calculation tool for steel silos were created to respond to these needs. The calculation tool is Microsoft Excel-based and it follows the rules given in eurocode. The effect of local support forces and earthquake are taken into account in this tool. Lateral force method is used in seismic analysis. Dimensioning can be done for cylinder, hopper and girder beam. Fast usability and overall view were priorities in calculation tool development. The significance of seismic design were studied through peak ground acceleration. The aim was to find out at which acceleration seismic effect has really importance in calculation. In the beginning of this work silos were presented in general. Loads in silos based on eurocode were also introduced. Next seismic design for silos was presented. Main focus was in lateral force method and in seismic parameters. Strength analysis and methods of defining resistance of structures used in calculation tool were exhibited. Two different finiteelement models were created and presented. Models were used to figure out the relative importance of seismic case compared to discharge, to discover support load spread angle in the ring beam and to estimate the accuracy of the calculation tool. The results of calculation tool were compared to finite element model. It was noticed that calculation tool slightly overestimates stresses in the upper part of cylinder in discharge case and at whole height of cylinder in seismic cases. However, accuracy was mainly at good and working level for the purposes of its use. Ready calculation tool was discovered to fulfil its goals and it can be applied in projects in the future. It was not possible to determine a single limiting value for peak ground acceleration when seismic case has significance compared to normal discharge case. The biggest reason to this is a large amount of different factors affecting to seismic loads at the same time. Seismic loads appeared to have more importance compared to discharge loads in the upper part of cylinder. The importance of seismic case can be estimated by comparing seismic parameters and silo used in this work to projects in the future. |
| ED: | 2016-09-04 |
INSSI tietueen numero: 54319
+ lisää koriin
INSSI