FEM-laskentaohjelman aikahistoria-analyysin hyödyntäminen korkeiden rakennusten tuulikuorman aiheuttaman värähtelyn mitoituksessa

• Main Author: Granroth, S. (Sami)
• Format: Dissertation
• Language: Finnish
• Published: University of Oulu 2019
• Online Access: http://jultika.oulu.fi/Record/nbnfioulu-201911203116

Tiivistelmä. Korkea rakentaminen tuottaa haasteita rakennesuunnittelussa, joista yksi on tuulikuorman aiheuttama värähtely. Eurokoodimitoitus antaa tavan mitoittaa geometrialtaan varsin yksinkertaisia rakennuksia, minkä takia todellisuudessa Eurokoodimitoitus ei monesti sovellu värähtelytarkasteluun. Työssä selvitetään värähtelyn aiheuttamia vasteita FEM-ohjelman avulla, sekä selvitetään sen soveltuvuus ja hyödyllisyys vasteiden mitoituksessa. Työssä tutkitaan ICON Suurpeltoon suunniteltua 21-kerroksisen rakennuksen käyttäytymistä tuulikuormituksessa. Työssä selvitetään Eurokoodin antaman menetelmän soveltamista kohteeseen, sekä tehdään FEM-ohjelmalla aikahistoria-analyysi. Työssä esitettyjen tulosten perusteella voidaan sanoa, että Eurokoodi mitoitus soveltuu lähinnä matalien ja keskikorkeiden rakennusten mitoitukseen tai vertailutuloksiksi. Varsinkin tuulen poikkisuuntaisen värähtelyn aiheuttamien kiihtyvyyksien arviointi on epävarmaa Eurokoodin mukaisin menetelmin. Mitoitus FEM-ohjelmalla antaa lupaavia tuloksia, ilman että rakennukselle olisi asetettava rajoituksia geometrian tai lineaarisuuden suhteen. Menetelmän yksi suurimmista hyödyistä on se, että sillä voidaan myös selvittää vääntövärähtelyn vasteet. Menetelmä on kuitenkin altis käyttäjän virheille ja sen tarkkuutta olisi syytä tutkia tarkemmin tuulitunnelitestauksen avulla.Utilizing FEM-programs time history analysis during wind caused vibrations in high-rise buildings. Abstract. There are many difficulties in designing high-rise buildings, and one of those is taking account the vibration caused by wind loads. Eurocode provides a method to calculate the vibration responses of the building, but it only covers very basic building shapes and therefore isn’t suitable at all cases. In this thesis, vibration responses are calculated by FEM-program and it is explored if those results can be used in designing process. In this thesis, an example case of ICON Suurpelto, a 21-storey building, is used to study how wind loads affect the building. For this case, Eurocode method is carried along with time history analysis of FEM-program, and the results are cross examined. The results of this thesis imply that Eurocode method should only be used to calculate the vibration responses of low and mid-high buildings or used as a supplement result. Especially the across wind acceleration results are questionable with the method. The calculations results obtained from FEM-program are in line with the results provided by Eurocode methods, but with more freedom regarding the shape and linearity of the building. Unlike the method in Eurocode, it also provides a way to calculate torsional acceleration responses. Calculating the response results with FEM-program however is sensitive to user errors and the accuracy of the results is hard to estimate without wind tunnel experiments.