Teollisuudessa käytettävien työskentely- ja kulkutasojen lujuustarkastelu standardin EN ISO 14122 mukaisesti
Serell, Jere (2021)
Kandidaatintyö
2021
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021042927996
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021042927996
Tiivistelmä
Tässä kandidaatintyössä tutkimuksen kohteena olivat Premekon Oy:n hoitotasot, portaat ja niiden kaiteet, joille tavoitteena oli määrittää ISO 14122 standardin mukaiset suunnitteluun tarkoitetut raja-arvotaulukot rakenteiden tuentaväleille. Raja-arvotaulukot toteutettiin laskentapohjina, jotka mahdollistavat niiden monipuolisemman käytön suunnittelussa ja mitoituksessa.
Hoitotasojen ja portaiden rakenteista johtuen tarkastelu rajattiin kuormaa kantaviin U- tai L-profiilisiin palkkeihin, joita tarkasteltiin lujuusopin ja Eurokoodi 3 -standardissa esitettyjen yhtälöiden ja menetelmien avulla. Kaiteiden monimutkaisemmasta rakenteesta johtuen niiden lujuustarkastelu toteutettiin FE-analyysin avulla. Standardien lisäksi työssä hyödynnettiin mekaniikan kirjallisuutta.
Työssä johdettiin hoitotasoille ja portaille mitoittamiseen vaaditut yhtälöt, joiden pohjalta laskentapohjat luotiin. Kaiteiden FE-analyysien tulosten perusteella pystyttiin määrittämään laskentapohjiin suorien yhtälöt, jotka kuvaavat approksimatiivisesti niissä esiintyviä maksimijännityksiä ja taipumia eri tuentaväleillä.
Työssä päästiin asetettuihin tavoitteisiin. Rajausten ja yksinkertaistusten takia tuloksia ei tule yleistää muihin samankaltaisiin rakenteisiin ilman huolellista tarkastelua. Työssä johdetut yhtälöt antavat tuloksia varman puolella. Tulosten varmistamiseksi ja arvioimiseksi tulisi rakenteille toteuttaa standardien mukaiset kokeelliset tarkastelut. The purpose of this thesis was to perform a structural analysis for working platforms, walkways, stairs and their railings designed by Premekon Oy. The analysis was done according to ISO 14122 standard. The goal of the analysis was to create tables that present the threshold value between the supporting members of the structures. The tables were created parametrically which enables them to be used as a more versatile tool when designing and analysing the structures.
The structures of working platforms and walkways were simplified in to beam structures with either L- or U-shaped beams. The stresses and strains in beam structures were calculated with methods according to strength of materials and Eurocode 3. Finite element method was utilised in the analysis of railings due to their complicated structure. Literary of mechanics was utilised along with aforementioned standards.
The equations required to determine the distance between supporting members were derived for walkways, working platforms and stairs. Equations required to determine the distance between supporting members of railings were formed from the results of their FE-analysis. Parametric tables were created for all the structures from the derived and formed equations.
The results of this thesis should not be generalised to other similar structures due to limitations and simplifications of the calculations. The derived equations produce safe results. To evaluate and ensure the results, empirical experiments should be done for all of the structures as stated in their standards.
Hoitotasojen ja portaiden rakenteista johtuen tarkastelu rajattiin kuormaa kantaviin U- tai L-profiilisiin palkkeihin, joita tarkasteltiin lujuusopin ja Eurokoodi 3 -standardissa esitettyjen yhtälöiden ja menetelmien avulla. Kaiteiden monimutkaisemmasta rakenteesta johtuen niiden lujuustarkastelu toteutettiin FE-analyysin avulla. Standardien lisäksi työssä hyödynnettiin mekaniikan kirjallisuutta.
Työssä johdettiin hoitotasoille ja portaille mitoittamiseen vaaditut yhtälöt, joiden pohjalta laskentapohjat luotiin. Kaiteiden FE-analyysien tulosten perusteella pystyttiin määrittämään laskentapohjiin suorien yhtälöt, jotka kuvaavat approksimatiivisesti niissä esiintyviä maksimijännityksiä ja taipumia eri tuentaväleillä.
Työssä päästiin asetettuihin tavoitteisiin. Rajausten ja yksinkertaistusten takia tuloksia ei tule yleistää muihin samankaltaisiin rakenteisiin ilman huolellista tarkastelua. Työssä johdetut yhtälöt antavat tuloksia varman puolella. Tulosten varmistamiseksi ja arvioimiseksi tulisi rakenteille toteuttaa standardien mukaiset kokeelliset tarkastelut.
The structures of working platforms and walkways were simplified in to beam structures with either L- or U-shaped beams. The stresses and strains in beam structures were calculated with methods according to strength of materials and Eurocode 3. Finite element method was utilised in the analysis of railings due to their complicated structure. Literary of mechanics was utilised along with aforementioned standards.
The equations required to determine the distance between supporting members were derived for walkways, working platforms and stairs. Equations required to determine the distance between supporting members of railings were formed from the results of their FE-analysis. Parametric tables were created for all the structures from the derived and formed equations.
The results of this thesis should not be generalised to other similar structures due to limitations and simplifications of the calculations. The derived equations produce safe results. To evaluate and ensure the results, empirical experiments should be done for all of the structures as stated in their standards.