Teräsrakenteiden suunnittelu ja mitoitus 2Laajuus (5 op)

Osaamistavoitteet

Opiskelijalla on syventynyt tietämys teräsrakenteiden käytön ja mitoituksen erityispiirteistä. Hän tuntee teräsrakenteisten runkojen tärkeimmät jäykistämistavat ja osaa arvioida rakenneosien jäykistämistarvetta ja mitoittaa niiden jäykisteitä.

Opiskelija osaa laskea kiepahduskestävyyden sekä mitoittaa puristetun ja taivutetun rakenteen. Hän tuntee myös avaruus- ja vääntönurjahduksen ja osaa ottaa huomioon toisen kertaluvun vaikutuksia.

Opiskelija tuntee rakenneputkiristikon suunnittelun vaiheet ja tunnistaa mitoituksen kannalta tärkeimmät yksityiskohdat.

Opiskelija osaa suunnitella pienen rakennuskokonaisuuden.

Sisältö

- Rakenteiden jäykistäminen
- Rakenneosien jäykistäminen
- Pistekuormakestävyys
- Putkiristikon mitoitus
- Kiepahduskestävyyden laskenta
- Puristetun ja taivutetun rakenteen mitoitus
- Toisen kertaluvun vaikutukset
- Taivutettu ja puristettu sauva, avaruusnurjahdus ja vääntönurjahdus
- Liitokset
- Harjoitustyö: pienen teräsrakenteen kokonaissuunnittelu

Esitietovaatimukset

Statiikka, Rakenteiden mekaniikan perusteet, Teräsrakenteiden suunnittelu ja mitoitus 1, Rakennesuunnittelun perusteet

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1)

Jakson lopussa opiskelija:
- Osaa selittää jäykistystarpeen merkityksen ja nimetä kolme tärkeintä teräsrakenteiden yhteydessä käytettävää rakenteen jäykistystapaa.
- Osaa selittää mistä poikkileikkausluokan 4 mukaisessa mitoituksessa on kysymys ja osaa esittää tehollisen poikkileikkauksen laskennan etenemisen.
- Osaa laskea I profiilin pistekuormankestävyyden.
- Osaa tarkastaa palkin kiepahduskestävyyden.
- Osaa mitoittaa yhteen suuntaan taivutetun ja puristetun kahden akselinsuhteen symmetrisen sauvan.
- Ymmärtää putkiristikon mitoituksen vaiheet ja liitosten toimintaperiaatteen sekä osaa mitoittaa yksinkertaisen putkipalkkiristikon.
- Osaa selittää teräsrakenteiden palomitoituksen etenemisen kriittiseen lämpötilaan perustuvassa mitoituksessa.
- Osaa selittää mitä tarkoitetaan toisen kertaluvun vaikutusten huomioinnilla.

Arviointikriteerit, hyvä (3)

Jakson lopussa opiskelija:
- Ymmärtää jäykistystarpeen merkityksen ja osaa valita tilanteeseen sopivan jäykistystavan sekä huomioida sen mahdollisen vaikutuksen rakenteiden mitoitukseen.
- Ymmärtää poikkileikkausluokan 4 taustalla olevan ilmiön ja osaa laskea uumaltaan poikkileikkausluokkaan 4 kuuluvan I profiilin tehollisen poikkileikkauksen poikkileikkausarvot.
- Ymmärtää mistä pistekuorman kestävyydessä on kysymys ja osaa laskea eri profiileiden pistekuormankestävyyden.
- Osaa laskea kriittisen kiepahdusmomentin, tarkastaa palkin kiepahduskestävyyden ja mitoittaa kiepahtavan palkin.
- Osaa mitoittaa kahteen suuntaan taivutetun ja puristetun kahden akselinsuhteen symmetrisen sauvan.
- Ymmärtää putkiristikon mitoituksen vaiheet ja liitosten toimintaperiaatteen sekä osaa mitoittaa putkipalkkiristikon ja tarkistaa sen rasitetuimpien hitsattujen liitosten kapasiteetin.
- Osaa suorittaa teräsrakenteiden palomitoituksen kriittiseen lämpötilaan perustuvalla menetelmällä.
- Osaa ottaa huomioon toisen kertaluvun vaikutuksista globaalin ekvivalentin alkuvinouden ja paikallisen alkukaarevuuden.

Arviointikriteerit, kiitettävä (5)

Jakson lopussa opiskelija:
- Osaa valita tilanteeseen sopivimman jäykistystavan ja ottaa sen vaikutukset huomioon sekä kantavien rakenteiden että liittyvien rakenteiden mitoituksessa.
- Osaa laskea leikkauslommahduskestävyyden ja poikkileikkausluokkaan 4 kuuluvan I profiilin tehollisen poikkileikkauksen poikkileikkausarvot.
- Ymmärtää pistekuormaan liittyvän ilmiön ja osaa laskea eri profiileiden pistekuormankestävyyden sekä sen yhteisvaikutuksen muiden kuormitusten kanssa.
- Osaa laskea eritavalla tuettujen palkkien kriittisen kiepahdusmomentin, huomioida kuormituksen sijainnin ja tarkastaa palkin kiepahduskestävyyden ja mitoittaa kiepahtavan palkin.
- Osaa mitoittaa kahteen suuntaan taivutetun ja puristetun yhden akselinsuhteen symmetrisen sauvan.
- Ymmärtää putkiristikon mitoituksen vaiheet ja liitosten toimintaperiaatteen sekä osaa mitoittaa putkipalkkiristikon ja tarkistaa sen rasitetuimpien liitosten kapasiteetin.
- Osaa suorittaa teräsrakenteiden palomitoituksen kriittiseen lämpötilaan perustuvalla menetelmällä ja selittää palomitoituksen etenemisen myös lujuuteen perustuvalla menetelmällä.
- Osaa ottaa huomioon toisen kertaluvun vaikutuksista globaalin ekvivalentin alkuvinouden ja paikallisen alkukaarevuuden sekä jäykistettävän rakenteen aiheuttamat fiktiiviset lisävaakavoimat.

Arviointikriteeri, hyväksytty/hylätty

Jakson lopussa opiskelija:
- Osaa selittää jäykistystarpeen merkityksen ja nimetä kolme tärkeintä teräsrakenteiden yhteydessä käytettävää rakenteen jäykistystapaa.
- Osaa selittää mistä poikkileikkausluokan 4 mukaisessa mitoituksessa on kysymys ja osaa esittää tehollisen poikkileikkauksen laskennan etenemisen.
- Osaa laskea I profiilin pistekuormankestävyyden.
- Osaa tarkastaa palkin kiepahduskestävyyden.
- Osaa mitoittaa yhteen suuntaan taivutetun ja puristetun kahden akselinsuhteen symmetrisen sauvan.
- Ymmärtää putkiristikon mitoituksen vaiheet ja liitosten toimintaperiaatteen sekä osaa mitoittaa yksinkertaisen putkipalkkiristikon.
- Osaa selittää teräsrakenteiden palomitoituksen etenemisen kriittiseen lämpötilaan perustuvassa mitoituksessa.
- Osaa selittää mitä tarkoitetaan toisen kertaluvun vaikutusten huomioinnilla.