NOSTO-OSAT TIETOMALLINTAMISESSA

Ylemmän ammattikorkeakoulututkinnon opinnäytetyö

Visamäki, Rakentaminen

kevät 2007

Lassi Vaahtera

TIIVISTELMÄ

Rakentaminen (YAMK)Visamäki

Tekijä Lassi Vaahtera Vuosi 2017

Työn nimi Nosto-osat tietomallintamisessa

Työn ohjaaja /t Olli Ilveskoski

TIIVISTELMÄ

Betonirakentaminen voidaan karkeasti jakaa kahteen eri alueeseen, joitaovat paikallavalettu betonirakentaminen sekä teollinen valmisosarakenta-minen. Valmisosarakentamisen suosio on nykyään erittäin korkealla ta-solla johtuen valmisosarakentamisen monista hyvistä puolista.

Sweco on yksi Suomen suurimmista tietomallinnuksen hyödyntäjistä ja ke-hittäjistä. Olennainen osa valmisosarakentamista on betonielementtiensiirtely, toimitus työmaalle sekä niiden asennus. Tätä varten elementit tu-lisi varustaa erilaisilla nosto-osilla. Nosto-osien järkevä käyttö ja tuotteidensuuri määrä ovat aiheuttaneet hämmennystä suunnittelijoiden keskuu-dessa. Tämän työn toimeksiantajalla Sweco Rakennetekniikalla on tarvetehdä nosto-ohjeistus elementtisuunnittelijoiden käyttöön, jotta suunnit-telijoiden tieto nosto-osista lisääntyisi ja Sweco Rakennetekniikan toimin-tatapoja saataisiin yhtenäistettyä. Osana toimintatapojen yhtenäistämistäon tietomallintamisen tekniikoiden tehostaminen sekä kehitysmahdolli-suuksien esitteleminen. Tätä osa-aluetta tutkitaan tässä työssä luomallaTekla Open API- käyttöliittymää hyödyntävä ohjelma, jonka tarkoituksenaon mitoittaa laattaelementin vaatima nosto-osa.

Nosto-ohjeistuksen tekoon käytettiin kirjallista tietoa sekä betonielement-titehtailta saatua haastatteluaineistoa. Tekla- mitoitusohjelman tekoonkäytetään kirjallista aineistoa sekä Sweco:n tuotekehityksen asiantuntijoi-den haastatteluja.

Työn tuloksena tehtiin nosto-ohjeistus Sweco Rakennetekniikan element-tisuunnittelijoiden käyttöön. Lisäksi tehtiin ohjelma, jonka avulla element-tisuunnittelijat voivat nopeasti selvittää laattaelementissä tarvittavan nos-toankkurin.

Avainsanat Valmisosarakentaminen, nosto-osa, Tekla Open API, C#

Sivut 74 sivua, joista liitteitä 48 sivua

ABSTRACT

Degree Programme in Construction and Environmental EngineeringVisamäki

Author Lassi Vaahtera Year 2017

Subject of master’s thesis Lifting parts in BIM

Supervisors Olli Ilveskoski

ABSTRACT

Concrete construction can be roughly divided into two categories, whichare cast in place concrete construction and precast concrete building.Nowadays precast concrete building is quite popular and this is probablydue to the many good aspects of precast building.

Sweco is one of Finland’s largest building information modeling (BIM) –users. An integral part of precast construction is moving concrete ele-ments, delivery to the construction site, as well as their installation. Forthis purpose, precast concrete products should be equipped with a varietyof lifting components. Rational use of the lifting components and the hugenumber of products has caused confusion among designers. Sweco Ra-kennetekniikka has the need to make lifting instructions for the designersso that designer knowledge for lifting inserts could be raised as well asSweco Rakennetekniikka practices could be harmonized. As part of theharmonization of practices is improving BIM techniques and presenting de-velopment possibilities. This aspect is examined through the creation ofthis work by creating program utilizing Tekla Open API interface, which hasthe purpose to calculate correct lifting component into slab-element.

Written information was used for the lifting instructions, as well as inter-view material from precast concrete factories. Written material as well asinterviews with Sweco experts in product development are used for themaking of the program.

As a result, lifting instructions for Sweco designers was made. In addition,a program was made, that allows designers to quickly figure out the re-quired lifting component for the slab element. Programming process isshown in this thesis.

Keywords Precast construction, lifting component, Tekla Open API, C#

Pages 74 pages including appendices 48 pages

SISÄLLYS

1 JOHDANTO ............................................................................................................... 1

1.1 Työn tarkoitus .................................................................................................. 11.2 Valmisosarakentaminen ................................................................................... 21.3 Tietokoneavusteinen suunnittelu ..................................................................... 31.4 Tietomallintaminen .......................................................................................... 41.5 Nosto-osa ......................................................................................................... 5

1.5.1 Nosto-osan määritelmä ........................................................................ 51.5.2 Nosto-osien laadunvalvonta.................................................................. 81.5.3 Betonielementtien asennus .................................................................. 81.5.4 Nosto-osan mitoitusperiaate ................................................................ 9

2 NOSTO-OSA OHJEISTUS .......................................................................................... 11

2.1 Ohjeistuksen tarve ja tavoitteet ..................................................................... 112.2 Ohjeistuksen rakenne ..................................................................................... 122.3 Tiedonhankinta .............................................................................................. 13

2.3.1 Haastattelut ja tulokset ....................................................................... 132.3.2 Haastattelujen tulkinta ....................................................................... 162.3.3 Kirjallisuus........................................................................................... 17

2.4 Lopputulos ..................................................................................................... 18

3 NOSTO-OSA OHJELMA TEKLAAN ............................................................................ 19

3.1 Tavoitteet ...................................................................................................... 193.2 Ohjelmointikieli .............................................................................................. 203.3 Microsoft Visual Studio 2015 .......................................................................... 203.4 Tekla Structures ............................................................................................. 213.5 Tekla Custom Component .............................................................................. 213.6 Tekla Open API ............................................................................................... 253.7 Ohjelman testaus ........................................................................................... 253.8 Lopputulos ..................................................................................................... 26

LÄHTEET...................................................................................................................... 28

LiitteetLiite 1 Nosto-osa- ohjeen nosto-osatLiite 2 Palkkielementin nosto-ohjeLiite 3 OhjelmointiLiite 4 Ohjelman testausLiite 5 Ohjelman koodi

1

1 JOHDANTO

Tietomallintaminen on tuonut suunnittelijoille uusia työmenetelmiä sekäarkipäivän työtä helpottavaa teknologiaa. Tietomalleista saadaan nykyäänirti lukuisia erilaisia asioita, kuten esimerkiksi suunnittelutilanteet, kustan-nukset, aikataulut ja elementtien asennusjärjestykset. Nosto-osien suun-nittelussa ja mitoituksessa on havaittu pientä hämmennystä suunnittelijoi-den keskuudessa. Eri suunnittelijoiden elementtisuunnitelmien sisältämättiedot elementin käsittelyyn ja siirtoon liittyvistä asioista ovat toisinaan ol-leet todella erilaisia. Lisäksi eri nosto-osia on useita erilaisia, jolloin oikeannosto-osan määrittäminen elementtiin voi olla haastavaa. Elementtien kä-sittelyyn ja siirtoon kuuluvat asiat ovat tärkeä osa elementtitehtaiden, kul-jetusten sekä työmaiden työturvallisuutta. Suunnittelijan vastuu tässä onsuuri, joten elementtien noston suunnittelua ei pidä missään nimessä vä-hätellä.

1.1 Työn tarkoitus

Työn tavoitteena oli perehtyä betonielementtien nosto-osien suunnitte-luun, mitoitukseen, Tekla Open API- rajapintaan ja ohjelmointiin sekä ylei-sesti tietotekniikan tuomiin mahdollisuuksiin suunnittelussa. Saatujen tie-tojen perusteella luotiin Sweco Rakennetekniikan suunnittelijoiden käyt-töön elementtikohtaiset nosto-osa- ohjeistukset sekä massiivilaattaele-menttien nosto-osien valintaan soveltuva ohjelma Tekla:n rinnalla käytet-täväksi. Pääpaino tässä opinnäytetyössä on nosto-osien ja Tekla:n yhdistä-misessä sekä näiden vaikutuksista ja mahdollisuuksista suunnittelijan työ-hön.

Suunnittelijoille tarkoitettu ohjeistus on elementtityyppikohtainen ja oh-jeistuksen lähtökohtana ovat Nostolenkit ja – ankkurit 2010- ohje, ele-menttitehtaiden puhelinhaastattelut sekä Tekla- tietomallinnusohjelma.Ohjeessa opastetaan kuinka Tekla:n omia sekä Sweco- käyttöympäristöönkehitettyjä komponentteja ja makroja käytetään haastattelutietojen pe-rusteella saatujen yleisimpien nosto-osien mallintamiseen. Lisäksi ohjeis-tus sisältää tiedon elementtikuvissa vaadituista nosto-osiin liittyvistä tie-doista sekä listan muista kyseiseen elementtityyppiin soveltuvista nosto-osista. Kirjallisen- ja haastattelumateriaalin lisäksi tässä opinnäytetyössähyödynnettiin työn tekijän henkilökohtaista kokemusta ja tietämystä ra-kennesuunnittelijan, elementtisuunnittelijan sekä vastaavan tietomallinta-jan näkökulmasta.

2

1.2 Valmisosarakentaminen

Teräsbetoni keksittiin vuonna 1855, jolloin raudoitetun betonin varsinai-sena keksijänä pidetty ranskalainen puutarhuri Joseph Monier haki paten-tin kehittämälleen betonisten kukkamaljakoiden raudoitusmenetelmälle.Amerikkalainen Oyatt kehitti 1850- luvulta lähtien vetoterästen teoriaa,jonka hän sittemmin patentoi vuonna 1878. Betonista julkisivuelementtiäkäytettiin ensi kerran vuonna 1882 valmistuneessa rivitalossa Lontoossa.Kantavia esivalmisteisia teräsbetonipalkkeja käytettiin ensimmäistä kertaa1890- luvun alussa Ranskassa. Näin oli luotu tekninen pohja betoniteolli-suuden kehitykselle.

Suomessa esivalmisteisten betonituotteiden – betoniputkien, kaivonren-kaiden ja harkkojen – valmistus alkoi jo 1900- luvun alussa. Varsinaisia ta-lonrakentamisessa käytettäviä kantavia elementtejä alettiin kuitenkinkäyttää vasta 1940- luvun lopulla. Ensimmäisen kiinteän elementtitehtaanperusti Suomeen diplomi-insinööri Matti Janhunen vuonna 1950. Sitä en-nen elementit valmistettiin työmaalla rakennuspaikan lähellä. ArkkitehtiAarne Ervin suunnittelema Helsingin yliopiston Porthania- rakennus oli en-simmäinen suurkohde, jossa käytettiin esijännitettyjä välipohjaelement-tejä ja palkkeja sekä teräsbetonisia julkisivuelementtejä. Rakennus valmis-tui vuosina 1952–53.

1950- luku oli Suomessa elementtirakentamisen etsikkoaikaa, joka johtivuosikymmenen lopulla ja erityisesti 1960- luvun alussa huomattavaan ke-hitykseen. Vuosikymmenen vaihteessa perustettiin useita kiinteitä ele-menttitehtaita eri puolelle Suomea, mm. Kuopioon, Turkuun, Tampereelle,Vaasaan ja Lohjalle.

Elementtirakentaminen yleistyi nopeasti niin asuinrakennustuotannossakuin teollisuus- ja varastorakennustuotannossakin. 1960- luvun loppupuo-lella jo yli puolet mainitusta rakennustuotannosta muodostui elementtira-kenteista.

3

Kuva 1. Ontelolaatan asennus asuinkerrostaloon (elementtisuunnit-telu.fi, 5.1.2017)

1960- luvun nopean kehityksen myötä oivallettiin, että alan teollistaminenedellytti pitkälle menevää standardisointia. Sarjat olivat lyhyitä ja element-tirakentamisella saavutettu etu vähäistä. Näiden epäkohtien korjaamiseksialoitettiin avoimen kansainvälisen BES- elementtijärjestelmän kehitystyövuonna 1967, jossa varsinainen elementtijärjestelmä syntyi 1970- luvunalussa.

BES- järjestelmän mukainen rakentaminen otettiin Suomessa heti laajaltikäyttöön. Se vaikutti merkittävästi alan toimialarationalisointiin ja teollis-tamiseen. Suomesta tulikin 1970- luvun alkupuolella elementtirakentami-sen eturivin maita maailmassa. BES- hanke innosti betonialan yrityksiä uu-siin investointeihin. Niinpä vuonna 1970 rakennettiin runsaat 75000 asun-toa, joissa betoni ja elementit hallitsivat. Tämä merkitsi maailmanennätys-tahtia väkilukuun suhteutettuna.

Asuinrakennus-BES sai 1980- luvulla jatkokseen Runko-BES:n, rakennustenkantavan pilari-palkkirunkojärjestelmän. Runko-BES on avoin betoniele-menttijärjestelmä teollisuus-, liike- ja julkisen rakentamisen tarpeisiin. Sevalmistui 1983. (Rakennustieto 1996).

1.3 Tietokoneavusteinen suunnittelu

Alkujaan rakennusten suunnittelu tehtiin käsin piirtämällä. 1990- luvun ai-kana suunnittelu muuttui digitaaliseksi CAD-suunnitteluksi (Computer Ai-ded Design). Teknologian kehittyessä viimeisimpänä rakennusalan suun-nittelua mullistavana keksintönä on ollut kolmiulotteinen suunnittelu (3D).

4

Aluksi tämä käsitti rakennusten osien muodon kolmiulotteisen kuvaami-sen, eli visuaalisen 3D-mallintamisen. (Tuotemallintamien rakennesuun-nittelussa, 2007). Hyvin todennäköisesti seuraava iso keksintö rakennus-alalla on virtuaalitodellisuuden hyödyntäminen (VR, Virtual Reality). Tällähetkellä on mahdollista erilaisten virtuaalilasien avulla ”liikkua” rakennuk-sen 3D-mallissa. Sweco Finland on mukana tutkimassa virtuaalitodellisuu-den mahdollisuuksia rakentamisessa ja suunnittelussa. Tulevaisuudessavirtuaalitodellisuutta voitaneen käyttää asiakasvisualisointien lisäksi mah-dollisesti suunnittelussa sekä työmaalla hologrammilasien avulla esimer-kiksi raudoitusten asentamisessa.

Kuva 2. Virtuaalitodellisuuden mahdollisuudet rakentamisessa(www.iothub.com.au, 5.1.2017)

1.4 Tietomallintaminen

Tuotemalli eli tuotetietomalli (Product model, Product data model) kuvaatuotteen (eli rakennuksen) rakenteen ja sisältää sen tuottamiseen (suun-nitteluun ja rakentamiseen) sekä sen käyttämiseen tarvittavan tiedon. Ny-kyään käytetään englanninkielistä termiä building information modeling(BIM), mikä kuvaa hyvin sen, että tuotemalli on nimenomaan tietojenmalli. (Rakennustieto 2007).

Tuotemallintaminen eroaa kolmiulotteisesta (3D) mallintamisesta siten,että CAD- ohjelmilla esitetyt rakennuksen kolmiulotteisen muodon ku-vauksen lisäksi tuotemalliin liittyy myös rakennuksen osien ja niihin liitty-vien tietojen kuvaus. (Rakennustieto 2007). Näitä tietoja voivat olla esi-merkiksi rakentamisessa pilarianturoiden valukuutiot (m³), seinäanturoi-den pääterästen mitat (jm), pilarielementin paloluokka, elementtienlohko- ja kerrostiedot, elementtien painot (t) sekä valupöydän pinta-alat(m²).

5

Rakennusprojektin tietomalli voidaan karkeasti jakaa seuraaviin eri tavoit-teet ja vaatimuksen sisältäviin kokonaisuuksiin. Lista on vaiheittaisessa jär-jestyksessä:- Vaatimusmalli- Ehdotussuunnittelu- Yleissuunnittelu- Hankintoja palveleva suunnittelu- Toteutussuunnittelu

Hankintoja palvelevan suunnittelun lopputuote toimii pohjana mahdolli-selle valmisosasuunnittelulle. Ihanteellisessa tapauksessa sekä raken-nusosamalli että tuoteosamalli tulevat samalta toimistolta, jolloin tuote-osasuunnittelun lähtötiedot ovat paremmin hallussa. Lopullinen toteutus-suunnittelu koostuu projektin luonteesta riippuen rakennusosamallista,tuoteosamallista tai näiden yhdistelmästä. (YTV 2012, 9-17)

1.5 Nosto-osa

1.5.1 Nosto-osan määritelmä

Sanalla nosto-osa tarkoitetaan kolmea eri asiaa, jotka ovat- Nostolenkki- Nostoankkuri- Ankkureiden nostolenkit

Nostolenkkejä voidaan käyttää muuhunkin kuin vain elementtien nostami-seen ja siirtämiseen. Nostolenkeillä on kolme eri käyttötarkoitusta:- Nostojärjestelmän osana elementin siirrossa- Rakenteellinen tuenta lopullisessa rakenteessa- Elementin tuenta kuljetuksen aikana(Rakennustieto 1992)

Nostolenkit jaetaan pyörötankonostolenkkeihin sekä jännepunosnosto-lenkkeihin. Pyörötankolenkit ovat vähintään S235J2+N teräslaadun teolli-sesti tai elementtitehtaiden itsensä taivuttamia lenkkejä. (Betoniteollisuusry 2010, 8). Yksi pyörötankolenkkien toimittajista on Suomalainen Pintos.Pyörötankolenkkien etuina ovat niiden monipuoliset käyttömahdollisuu-det eri elementtityypeissä sekä mahdollisuus taivuttaa omia pyörötanko-lenkkejä suorasta tankomateriaalista.

6

Kuva 3. Pintos SA- pyörötankolenkki (www.pintos.fi, 17.1.2017)

Jännepunoslenkit valmistetaan kylmänävedetystä jännepunoksesta, jollaon hyväksytty, voimassa oleva käyttöseloste (esim. St1550/1770,St1630/1860). (Betoniteollisuus ry 2010, 16). Jännepunoslenkkejä käyttä-vät yleensä tehtaat joiden tehtaalla valmistetaan esijännitettyjä betoniele-menttejä, kuten esimerkiksi ontelolaatat, TT- laatat sekä I- palkit. Tämä on-kin jännepunoslenkkien hyvä puoli, sillä tehtaiden ylijääneitä jännepunok-sia voidaan hyödyntää nosto-osissa. Esimerkiksi Pintoksen tuotekategori-asta löytyy eri kuormaluokille luokiteltuja A- ja L- tunnuksellisia jänne-punoslenkkejä.

Kuva 4. Pintos jännepunoslenkki (www.pintos.fi, 17.1.2017)

Nostoankkureita käytetään erilaisten elementtityyppien nostoihin. Pääasi-alliset käyttökohteet ovat massiivi- sekä parvekelaatat, palkkielementitsekä parvekekaide-elementit. Pyörötanko- sekä jännepunosnostolenkkienkäytön ongelmana on, että ne joudutaan yleensä elementin asennuksenjälkeen katkaisemaan ja näkyviin kohtiin joudutaan tekemään erinäisiäpaikkaustoimenpiteitä. Valtaosassa nostoankkureista tätä ongelmaa ei ole,koska nostoankkurit ovat yleensä upotettuja ja ankkurin näkyvät osat saa-daan peitettyä erilaisten tulppien avulla. Nostoankkurien heikkoutena on,että ankkureiden nostoapuvälineet poikkeavat toisistaan, joten eri ankku-rityyppi tarvitsee omanlaisensa nostoapuvälineen.

7

Kuva 5. Peikko Jenka TF- sisäkierrenostoankkuri (www.peikko.fi,17.1.2017)

Nostoankkureiden käsittelyssä tarvitaan erillisiä nostolenkkejä ja nos-toapuvälineitä. Pyörötanko- sekä jännepunosnostolenkkien nostaminenonnistuu yleensä nostorakseilla mutta näiden käyttö ei sovellu nostoank-kureihin. Jotkin nostoapuvälineet on eroteltu värikoodein ja kierrekokojenavulla erikokoisten nostoankkureiden käyttöön. Esimerkkinä tästä ovat erisisäkierrehylsyyn pohjautuvat nostoankkurit. Tällä pyritään estämään vää-rin valitun nostoapuvälineen käyttö väärässä nostoankkurissa.

Kuva 6. Nostoraksi (www.ikh.fi, 17.1.2017)

8

Kuva 7. RR- reikärauta- nostoankkurin nostolukko (www.peikko.fi,17.1.2017)

1.5.2 Nosto-osien laadunvalvonta

Mikäli elementtitehdas käyttää omia taivuttamiaan pyöröteräsnostolenk-kejä tai jännepunosnostolenkkejä on näiden laadunvalvonta myös teh-taalla itsellään. Pyöröteräsnostolenkkien teräslaadun tulee olla vähintäänS235J2+N sekä teräksen osavarmuuslukuna tulee käyttää osavarmuuslu-kua 2,0. Tämä siitä syystä, että nostolenkkeihin tulee nostojen aikana plas-tisia muodonmuutoksia jo käyttörajatilan kuormilla.

Teollisesti valmistettujen nostojärjestelmien laadunvalvonta on valmista-jalla itsellään. Tämä edellyttää, että valmistajan laadunvalvonta on ympä-ristöministeriön hyväksymän toimielimen varmentama tai että tuote onCE- merkitty. (Betoniteollisuus ry 2010, 8).

1.5.3 Betonielementtien asennus

Valtioneuvoston asetus rakennustyön turvallisuudesta VNa 205/ 2009 an-taa ohjeita elementtirakentamisen suunnitteluun ja asentamiseen. Ele-menttirakentamisessa rakennesuunnittelijan on annettava elementtienasennussuunnitelmaa varten riittävät tiedot asennusjärjestyksestä, väliai-kaisesta tuennasta ja lopullisesta kiinnittämisestä siten, että rakenteelli-nen vakavuus säilyy kaikissa asennustyön vaiheissa. Lisäksi on annettavatiedot elementtien turvallisesta nostosta ja käsittelystä sekä työnaikaisistaasennustasoista.

Elementtien asennustyöstä laaditaan kirjallinen asennussuunnitelma,jonka tulee olla työmaalla. Tämän suunnitelman allekirjoittavat pääraken-nesuunnittelija, asennustyönjohtaja ja päätoteuttajan vastaava mestarisekä tarvittaessa elementtitoimituksen vastuuhenkilö ja valmisosasuunnit-telija.

9

Asennussuunnitelmassa tulee ottaa huomioon mm. elementtien väliaikais-varastointi, nostoapuvälineet, liitosten materiaalit, hitsaustavat, juotosva-lujen suojaaminen, elementtien asennusaikainen tuenta, vähimmäistuki-pinnat ja asennusjärjestys. Asennussuunnitelma on myös asennustyöntyöturvallisuussuunnitelma.

Elementtien siirrossa, nostossa ja varastoinnissa on noudatettava valmis-tajan antamia tuotekohtaisia ohjeita. Elementin valmistajan on annettavatarpeelliset ohjeet elementin purkamisesta, varastoinnista, nostoista jaasentamisesta. (Elementtien asennus, www.elementtisuunnittelu.fi,19.1.2017).

1.5.4 Nosto-osan mitoitusperiaate

Elementin paino siirtyy elementistä nostolenkkien/-ankkurien kautta nos-toapuvälineelle (Nostoraksi tai tasauspalkki) ja siitä varsinaiselle nosturille.Riippuen elementin nosto-osan tyypistä, taivutusmuodoista sekä muuta-masta muusta muuttujasta, tulee nosto-osalle rasituksia, jotka nosto-osantulee kestää. Seuraavaksi käydään läpi laattaelementin yläpinnan nos-toankkureiden sekä kylkien käsittelyankkureiden mitoitusperiaate.

Ensin pitää saada selville laattaelementin paino, muottipintaa vasten ole-van elementtipinnan pinta-ala sekä laatan korkeus. Käytetään tässä seu-raavia arvoja:

= 50 (1)= 8 (2)= 0,25 (3)

Laattaelementtejä ei tehdä kippimuoteissa tai patterivaluissa, vaan vaaka-muoteissa. Valun kovettumisen jälkeen elementtien nostossa elementinpinnan ja muottipinnan väliin syntyy imuvoimaa, joka huomioidaan nosto-osan mitoituksessa niin sanotulla adheesioluvulla.

Kuva 8. Adheesioluku (Betoniteollisuus ry 2010, 9)

Käytetään tässä mitoituksessa öljytyn teräsmuotin adheesiolukua:

= 1,0 (4)

10

Mikäli elementin nosto toteutetaan ilman nostopalkkia, syntyy nosto-osiinvinoja vetorasituksia, jotka otetaan huomioon haarakulmasta riippuvalla z-kertoimella.

Kuva 9. Z-kerroin (Peikko 2008, 8)

Käytetään tässä mitoituksessa haarakulmaa 60°:

= 1,16 (5)

Elementti nostetaan tehtaalla pystyyn kyljen käsittelyankkureista. Tällöinkyljen molemmat ankkurit toimivat noston aikana ja nostossa tulee huo-mioida laattaan kohdistuva imuvoima. Lisäksi käsittelyankkureihin kohdis-tuu vino vetorasitus. Koska elementin toinen kylki makaa alustaa vastenkäännön aikana, tulee nostoankkureille vain puolet kuormasta:

+ = 50 + ∗ = 50 + 8 ∗ 1,0 = 58(6)

= ∗ = ∗ 1,16=33,6kN (7)

= , = 16,8 (8)

Esimerkiksi Peikon PLA30P- sisäkierreankkurin kapasiteetti riittää tälle mi-toittavalle voimalle.

Yläpinnan nostoankkureita tarvitaan viimeistään työmaalla, kun elementtinostetaan paikoilleen. Tällöin yläpinnan ankkureita ei tarvitse mitoittaaimuvoimalle. Tässä kohtaa pitää tietää, millä tavoin elementtiä käsitellään,sillä tällä on merkitystä nostossa toimivien ankkureiden määrään. Kuvassa5 on näytetty, kuinka monta toimivaa ankkuria neljässä eri nostotavassaon.

11

Kuva 10. Nelipistenosto (Betoniteollisuus ry 2010, 13).

Elementti nostetaan ilman nostopalkkia, jolloin kaksi nostoankkuria voi-daan laskea toimiviksi. Mitoituksessa tulee jälleen huomioida vino vetora-situs:

= = = 25 (9)ä = 25 ∗ = 25 ∗ 1,16 = 29 (10)

Esimerkiksi Peikon PLA 30- sisäkierreankkurin kapasiteetti riittää tälle mi-toittavalle voimalle. Tämän jälkeen tulee myös tarkistaa, onko laattaele-mentin paksuus riittävä nostoankkurille sekä tarvittavalle betonipeitteelle.PLA 30- ankkurin korkeus on 200mm, elementin korkeus 250mm sekä be-tonipeitteen paksuudeksi on tässä elementissä määritetty 25mm:

= 250 − 25 > 200 ; ! (11)

2 NOSTO-OSA OHJEISTUS

2.1 Ohjeistuksen tarve ja tavoitteet

Sweco Rakennetekniikka on julkaissut valtavan määrän erinäisiä ohjeistuk-sia sekä prosessikaavioita suunnittelun ohjauksen ja suunnittelun tueksi.Tietomallintamisen osuus Sweco Rakennetekniikan sisällä on lähes 100 %,joten uudet ohjeistukset tulee lähtökohtaisesti luoda tietomallintamisenehdoilla. Luotu ohjeistus palvelee myös perinteistä CAD- suunnittelua esi-merkiksi piirustusmerkintöjen vaatimusten osalta.

12

Sweco Rakennetekniikan betonielementtirakentamisen teknologiaympä-ristössä on esimerkiksi jokaiselle eri elementtityypille oma mallintamisensuunnitteluohjeistus. Ohjeistuksissa käydään vain pintaraapaisuna läpi ele-menttien siirtoon ja asennukseen liittyviä asioita. Elementtien nostot ovatkuitenkin iso osa sekä elementtitehtaan että työmaan työturvallisuutta, jo-ten tähän asiaan on syytä kiinnittää huomiota.

Suunnittelijoiden tietämys elementtien nosto-osista on vaihtelevaa. Osit-tain tämä johtuu puhtaasti kokemattomuudesta, mutta suoranaisia välin-pitämättömyyksiäkin aiheeseen on ollut. Työturvallisuuden kannaltanosto-osilla on kuitenkin iso merkitys. Nosto-osien suunnittelussa käytettynelinkertainen varmuus on mielestäni perusteltu valinta jo työturvallisuu-den näkökulmasta.

Opinnäytetyön aiheeksi valittiin nosto-osat ja niiden käyttö tietomallinta-misessa. Aiheen valinta tehtiin yhteistyössä työn tilaajan Sweco Rakenne-tekniikan kanssa. Opinnäytetyön aiheen valinta tapahtui huhtikuun lo-pussa 2016.

Toukokuun puolessavälissä pidettiin opinnäytetyön aloituspalaverin toi-meksiannon ohjaajien kanssa. Palaverissa sovittiin nosto-osa ohjeistuksenrajaaminen, ulkoasu sekä tietolähteet. Todettiin, että ei pidä tehdä yhtäisoa ohjeistusta, vaan ohjeistukset tulisi jakaa erillisiin elementtityypeittäinoleviin ohjeistuksiin, joiden esitystapa pidettäisiin lyhyenä ja ytimekkäänä.Elementtityypeillä on omat erikoisuutensa nosto-osien suhteen, jotensuunnittelijan on helpompi löytää oikea suunnittelu- ja mallinnustapa ky-seiseen elementtiin tyyppikohtaisesta ohjeistuksesta. Suunnittelijoidenkynnys tarttua uusiin ohjeistuksiin on matalampi mitä yksinkertaisempia jatiiviimpiä ohjeistuksista tehdään. Huomioitavaa on myös se, että ohjeistus-ten pitää olla aloittelijaystävällisiä. Mallintajia on taitotasoiltaan erilaisia,joten ohjeistuksen tulee palvella kaikkia mallinnuskokemuksesta riippu-matta.

2.2 Ohjeistuksen rakenne

Nosto-ohjeiden perusrakenne pyrittiin pitämään samana kaikissa element-tityypeissä. Ohjeistukset koostuvat seuraavista osuuksista:- Kansilehti- Nostoelimien mallintaminen / mitoitus- Piirustustilan asetukset ja tarvittavat tiedot- Esimerkkipiirustus- Vaihtoehtoiset nostoelimet- Liitteet

Kansilehdestä selviää, mitä elementtityyppiä kyseinen ohjeistus käsittelee,mikä on ohjeistuksen sisällysluettelo ja ohjeistuksen tekijän tiedot sekä oh-

13

jeistuksen revisio. Nostoelimien mallintaminen on selitetty yksityiskohtai-sesti yhden tai kahden suositellun nosto-osatyypin avulla. Nosto-osienmallintaminen ja mitoitus poikkeavat elementtityypeittäin, joten tämäosuus on erilainen joissakin ohjeistuksessa. Tekla pitää sisällään 2011 ver-sioista lähtien piirustustilan Dimensioning- työkalun, jonka avulla element-teihin saadaan liitettyä mitoitustietoja aikaisempaa helpommin tiettyjenmuuttujien ja esiasetusten avulla. Ohjeistuksessa käydään läpi, kuinka ku-hunkin elementtityyppiin asetetaan mitoitusasetukset oikein ja kuinkamahdolliset uudet asetukset luodaan. Elementtitehdas ja työmaa tarvitse-vat tietyt tiedot kyseisen elementin nostoon ja siirtoon liittyen ja nämävaatimukset on listattu ohjeistukseen. Ohjeistuksiin liitettiin esimerkkipii-rustus kustakin elementtityypistä, josta käy ilmi piirustuksista vaadittavatvähimmäistiedot. Ohjeistuksen lopuksi on lista muista kyseiseen element-tityyppiin sopivista eri valmistajien nosto-osista. Näihin tuotteisiin on lii-tetty hyperlinkki kyseisen tuotteen esitteeseen tai ohjeistukseen suoraanvalmistajan nettisivuille, joten suunnittelijoilla on aina käytettävissään vii-meisin tieto.

2.3 Tiedonhankinta

Tiedonhankinta jaettiin kahteen osaan. Pääasiassa tieto tulee kirjallisuu-den kautta ja osittain oman työkokemukseni kautta. Ohjeistuksessa on tar-koituksena suositella suunnittelijoille yhtä tai kahta nosto-osatyyppiä ele-menttityypeittäin, jotta ohjeistusten laajuus saadaan pidettyä mahdolli-simman tiiviinä sekä yhdenmukaistettua konsernin sisällä käytettäviänosto-osatyyppejä. Ohjeistusta varten tarvitaan käyttäjien kokemustietoa,mitä nosto-osatyyppejä valmisosarakentamisessa eniten käytetään tai ha-lutaan käytettävän. Tätä varten tehtiin puhelinhaastattelut Suomen isoim-pien valmisosatehtaiden tuotantopäälliköiden kanssa.

2.3.1 Haastattelut ja tulokset

Kesäkuun 2016 aikana tehtiin puhelinhaastattelut seuraavien valmis-osatehtaiden tuotantopäälliköiden kanssa:- Parma Oy- Lujabetoni Oy- Rudus Oy- Betonimestarit Oy- Betset Oy- Mikkelin Betoni Oy- VaBe Oy- Ämmän Betoni Oy- Ansion Sementtivalimo Oy- Betoniluoma Oy- Alavuden Betoni Oy- Lipa-Betoni Oy- MH-Betoni Oy

14

- Kankaanpään Betoni ja Elementti Oy- Oy Tara-Element Ab- Lahden Kestobetoni Oy- Kouvolan Betoni Oy- Porin Elementtitehdas Lindroos & Virtanen Oy

Haastatteluissa keskityttiin tehtaiden yleisimmin käyttämiin nosto-osiinelementtityypeittäin. Tämän lisäksi kysyttiin tehtaiden mielipiteitä ja toi-veita nosto-osista, joita he mielellään käyttävät ja toivoisivat suunnitteli-joiden käyttävän elementtien tuotantokuvissa. Haastatteluissa käytiinmyös läpi, mitä yleisimpiä virheitä tai vajaavaisuuksia elementtien tuotan-tokuvista on ilmennyt ja mihin tehtaat toivoisivat suunnittelijoiden kiinnit-tävän erityistä huomiota. Haastattelujen tulokset koottiin ja niiden poh-jalta tehtiin Excel- ohjelmalla piirakkadiagrammit. Diagrammit on jaettukolmeen elementtityyppiin, jotka taasen on jaettu eri nosto-osien tarjo-ajien mukaan. Nosto-osat on pisteytetty suosion mukaan (suosituimmallekorkein pistemäärä ja vähiten suositulle pienin pistemäärä).

Kuva 11. Tehdashaastattelut – Sandwich- elementit

41 %

46 %

13 %

Sandwich- elementit

Peikko

Pintos

Punoslenkit

15

Kuva 12. Tehdashaastattelut - Kuorielementit

Kuva 13. Tehdashaastattelut – Palkit ja pilarit

77 %

23 %

Kuorielementit (V-, KE-, M…)

Pintos ja oma tuotanto

Punoslenkit

84 %

16 %

Palkit ja pilarit

Pintos ja oma tuotanto

Punoslenkit

16

Kuva 14. Tehdashaastattelut - Laattaelementit

2.3.2 Haastattelujen tulkinta

Tuloksista voidaan päätellä, että sandwich- elementeissä Pintos ja Peikkoovat suurimmat suosikit. Huomioitavaa on, että Peikko tarkoittaa tässä tut-kimuksessa käytännössä pelkästään PNLF- nostolenkkiä. Punoslenkkien vä-häinen käyttö johtuu siitä, että kaikilla elementtitehtailla ei valmisteta esi-jännitettyjä elementtejä. Esimerkiksi tehtaat taivuttavat ontelolaattojenylimääräisistä jännepunoksista jännepunosnostolenkkejä muiden ele-menttien nosto-osiksi.

Kuorielementeissä Pintos ja oman tuotannon pyörötankonostolenkit ovatselkeät ykköset. Nosto-ankkureiden käyttö on lopulta aika vähäistä näissäelementeissä, sillä niiden käyttö mainittiin melkeinpä ainoastaan parvek-keiden betonikaiteissa. Nosto-ankkureita käytetään yleensä silloin, jos ele-mentti on ulkotiloissa säälle alttiissa paikassa tai nosto-osan katkaisu ele-mentin asennuksen jälkeen vaatisi erityisjärjestelyjä. Palkeissa ja pilareissamainittiin oikeastaan vain Pintos sekä oman tuotannon pyörötankonosto-lenkit. Nosto-ankkureiden käyttö tulee kyseeseen lähinnä pilareissa ja pal-keissa sekä sellaisissa kohteissa, joissa nosto-osien paikkaukset täytyy ollamahdollisimman siistit.

Laattaelementeissä Peikko ja Semtu ovat suosituimmat. Laattaelementitvaativat vähintään yläpinnan nosto-osat siirtelyä varten, mutta tapauskoh-taisesti elementit voidaan varustaa elementin kylkiin asennettavilla käsit-telynostoankkureilla. Kaikkien diagrammin tuotetoimittajien tuotelistaltalöytyy erilaisia sisäkierrenostoankkureita, mutta haastatteluissa yleisim-min mainittiin Semtu:n LA- ja LAR- nostoankkurit sekä Peikon PLA- nos-toankkurit.

42 %

40 %

12 %

6 %

Laattaelementit

Peikko

Semtu

R-Steel

Salon tukituote

17

Näiden haastattelujen lopputulosten perusteella valittiin kuhunkin ele-menttityyppiin suositellut nosto-osatyypit.

Haastatteluissa kysyttiin myös mielipiteitä ja kommentteja verrattaessaCAD- piirustuksista tulostettavia elementtien tuotantokuvia tietomallinta-malla tuotettuihin tuotantokuviin. Yleisesti tehtaat ovat tyytyväisiä tieto-mallintamisen tuomiin muutoksiin tuotantokuvissa. Pitkälle automatisoi-dut menetelmät ovat tehneet tuotantokuvista paljon parempia, selkeäm-piä sekä virheiden määrä on vähentynyt. Varsinkin nosto-osissa element-titehtaat enää harvoin joutuvat ottamaan suunnittelijoihin yhteyttä tie-dustellakseen suunnitelmapuutteista tai epäselvyyksistä. Tietomallintami-nen on auttanut tehtaiden omien suunnittelijoiden työtä sekä tuonut sel-keitä kustannussäästöjä.

2.3.3 Kirjallisuus

Kirjallisuutena käytettiin Betonielementtien nostolenkit ja – ankkurit 2010-ohjeen lisäksi eri nosto-osatoimittajien ohjeistuksia ja esitteitä. Ohjeistuk-set koostuivat seuraavista eri nosto-osatuotteista:- Pyörötankonostolenkit- Jännepunosnostolenkit- Pintos

o SA- nostolenkito PB / PBK / PBR- nostolenkito SC / SCR- nostolenkito A- ja L- jännepunoslenkit

- Peikkoo PNLF- nostolenkito KK- ankkurito RR-, RRK-, RRPr- ja RRH- reikäraudato WRA- vaijerinostoankkurio PLA- nostoankkurito Jenka- nostoankkurit

- Semtuo KA- käyräankkurio HA- hylsyankkurio LA / LAR- laatta-ankkurito PFEIFER pultti-ankkurio DEMU 1988 nostoankkuri

- Anstaro AN- nostoankkurit

- R-Steelo R- nostoankkurio RTA-, RWTL- ja RWTS- nostoankkurito RLS- sisäkierrehylsyankkurio RLA- nostoankkuri

- Salon Tukituote

18

o DWL- ja DWK- käyräankkurito SNA- nostoankkurio HA- hylsyankkurit

- Halfeno DEHA Spherical head anchor 6000o DEHA offset spherical head anchor 6002 ja 6052o DEHA Spherical head eye anchor 6001o DEHA Spherical head rod anchor 6050o DEHA narrow foot spherical head anchor 6000Do DEHA quick fitting spherical head anchor DSM6073o Frimeda TPA- nostoankkurio Frimeda TPA-FX

Tämän opinnäytetyön liitteessä 3 löytyy jokainen näistä nosto-osista ha-vainnekuvan kanssa.

2.4 Lopputulos

Lopputuloksena saatiin seitsemän erilaista, tiivistä ja selkeää ohjeistusta.Ohjeistukset julkaistiin Sweco Finland intranetissä 1.12.2016 ja ovat siitäpäivästä asti olleet kaikkien suunnittelijoiden käytettävissä. Liitteessä 4 onesitettynä yksi valmistuneista ohjeistuksista.

Kuva 15. Ohjeistukset Intranetissä

Tehdashaastattelujen pohjalta tehtiin myös taulukko, jonka avulla suunnit-telijat näkevät suurimpien elementtitehtaiden käyttämät nosto-osat.

19

Tämä tulee hyödylliseksi, mikäli jo ennen elementtisuunnittelun aloitustatiedetään valmisosien valmistaja/valmistajat.

Taulukko 1. Elementtitehtaiden käyttämät nosto-osat

Taulukkoa voidaan myöhemmin täydentää uusilla tehtailla tai päivittäätehdastiedot mahdollisten muutosten johdosta. Taulukko näyttää hyvinselkeästi, että Peikko, Pintos sekä Semtu ovat nosto-osissa markkinajohta-jia.

3 NOSTO-OSA OHJELMA TEKLAAN

Tässä osiossa käydään läpi ohjelmointiin liittyviä peruskäsitteitä, mitä ovatohjelmointikielet, ohjelmankehitysympäristöt sekä kuinka tämän opinnäy-tetyön ohjelma luotiin ja kuinka se toimii. Lopuksi käydään läpi, kuinka oh-jelman toiminta ja tulosten oikeellisuus testattiin. Liitteessä 1 on esitettynäohjelmointityö vaiheittain.

3.1 Tavoitteet

Tätä opinnäytetyötä varten luotiin ohjelma, joka mitoittaa Tekla:ssa valit-tuun laatta- elementtiin sopivan nosto-osan riippuen elementin tiedoistasekä suunnittelijan asettamista lähtötiedoista. Ohjelma on sovellus, jotense pitää käynnistää Tekla:n ulkopuolelta erikseen. Ohjelma osaa ottaa mi-toituksissaan huomioon mahdolliset reiät laattaelementissä, joilla on vai-kutusta nosto-osien mitoitukseen. Tarkoituksena oli luoda yksinkertainenkäyttöliittymä sovellukselle, jotta suunnittelijoiden kynnys käyttää ohjel-maa olisi mahdollisimman matala ja suunnittelijan työnteko nopeutuisi.Sovellukseen sisällytettiin kolmen eri nosto-osia tarjoavan yrityksen tuot-teita (Peikko, Semtu ja R-Steel).

20

Nosto-osien mitoittamiseen tarvitaan muutama lähtötieto. Osa näistä täy-tyy saada mitoitettavasta laattaelementistä ja osa suunnittelijan esivalin-noista. Laattaelementistä tarvittavat tiedot ovat:- Elementin paino- Elementin pohjan pinta-ala- Elementin paksuusSuunnittelijan täytyy tietää seuraavat asia:- Laatan yläpinnan nosto-osan tyyppi- Laatan käsittelynosto-osan (kylkiankkuri) tyyppi (valinnainen)- Elementtitehtaan muotin tyyppi ja olosuhteet- Elementin noston haarakulma

3.2 Ohjelmointikieli

Ohjelmointikielellä tarkoitetaan ohjelmoinnissa käytettyä kieltä. Ohjel-moinnin tarkoituksena on antaa toimintaohje, jonka avulla tietokone tekeehalutut asiat. Toimintaohjeesta käytetään nimitystä algoritmi ja se täytyykuvata jollakin tietokoneen ymmärtämällä ohjelmointikielellä. (Ohjelmoin-tiputka, Ohjelmoinnin aloittaminen). Kaikki tietokoneohjelmat on ohjel-moitu käyttäen jotain tiettyä ohjelmointikieltä. Tietokoneilla on peruskieli,niin sanottu konekieli, joka koostuu nollista ja ykkösistä. Konekieli on näinollen pelkkää binäärikoodia. Ihmisen on vaikea tulkita binäärikoodia, jotenkonekielen rinnalle kehitettiin assembly- kieli. Assembly- kielessä ohjel-moija käyttää aakkoskoodeja, jotka vastaavat konekielen käskyjä. Esimer-kiksi vähennyslaskun assembly- kielen käsky SUB vastaa konekielellä binää-riyhdistelmää 10110111.

Ohjelmointikieliä on tietokoneen lyhyestä historiasta huolimatta kehitettyainakin 200 erilaista. Eräät niistä ovat erikoistuneet tietyn tyyppisiin tehtä-viin ja toiset ovat yleiskieliä, joilla voi ohjelmoida hyvin erityyppisiä tehtä-viä. (IT-tietosanakirja 2003). Ohjelmistokieliä ovat esimerkiksi C++, C#, Ja-vaScript, Perl, Python sekä Ruby. Tämän opinnäytetyön ohjelman luon-nissa käytin C# (lausutaan C sharp) - ohjelmistokieltä. Kyseinen kieli on C++ja Java- kielien yhdistelmä, jossa on yhdistettynä tehokkuus ja helppokäyt-töisyys. (Ecma International 2006, 15).

3.3 Microsoft Visual Studio 2015

Microsoft Visual Studio on Microsoftin luoma ohjelmankehitysympäristö,jossa voi käyttää eri ohjelmistokieliä. Microsoft Windowsin omaa Notepad-sovellusta voi jo sellaisenaan käyttää ohjelmien luomiseen ja koodin kir-joittamiseen, mutta tämä vaatii kaikkien komentojen täydellistä ulkoamuistamista. Tämä on haastavaa jo siitäkin syystä, että kaikki ohjelmisto-kielet eivät tunnista kaikkia komentoja. Microsoft Visual Studio on kuin No-tepad, johon on lisätty käyttöympäristön luomistyökalujen lisäksi komen-tokirjastot helpottamaan koodin kirjoittamista. Nämä kirjastot on jaoteltu

21

sen mukaan, mitä ohjelmistokieltä haluaa käyttää. Tämän opinnäytetyönohjelman luomiseen käytetään Microsoft Visual Studio- ohjelmaa.

Microsoft Visual Studio 2015 pitää sisällään Visual Studio. NET kehitysym-päristön, joka on Microsoftin kehittämä ja jolla voidaan kehittää monen-laisia NET-sovelluksia. Visual Studio. NET nopeuttaa ohjelmien kehitystä,koska sillä voidaan kirjoittaa, rakentaa sekä ajaa ohjelmia helppokäyttöi-sessä graafisessa ympäristössä. Visual Studio. NET:n avulla voidaan myösohjelman jokainen rivi käydä erikseen läpi ajonaikana virheiden etsimiseksija poistamiseksi (Debug).

Visual Studio .NET:llä voidaan kirjoittaa konsoliohjelmien (Console Appli-cation) lisäksi mm. seuraavanlaisia sovelluksia:- Windows-sovellukset, joissa käytetään Windowsin tarjoamia erilaisia

graafisia komponentteja, kuten painikkeita, tekstikenttiä, erilaisia vali-koita jne.

- ASP. NET- sovellukset- ASP. NET web- palvelut- Mobiilisovellukset

(C# - Windows ja tietokantaohjelmointi 2011)

3.4 Tekla Structures

Tekla Structures on Trimble Inc:n omistama rakennesuunnitteluun erikois-tunut tietomallinnusohjelma. Aikanaan Tekla Oyj:n kehittämä ohjelma onyksi suosituimmista tietomallinnuksen ohjelmistoista Suomessa jaSweco:n rakenne- ja elementtisuunnittelijat käyttävät vain kyseistä ohjel-maa työssään. Syynä ohjelman käyttöön on sen helppokäyttöisyys, muo-kattavuus ja monipuolisten dokumenttien luominen. Ohjelma pitää sisäl-lään kaikki rakennesuunnittelussa vaadittavat materiaalit ja nykyään ohjel-malla pystyy melkein sataprosenttisesti tekemään kaikki rakenne- ja ele-menttisuunnittelussa tarvittavat dokumentit. Pienempien detaljipiirustus-ten tekeminen on tällä hetkellä helpompaa CAD- sovellusten avulla. MikäliTekla:n kehittäjät saavat ohjelmaan sisällytettyä tehokkaammat piirustus-ominaisuudet, ei suunnittelijoilla ole enää tarvetta CAD- ohjelmille mallin-nettavissa rakennuskohteissa.

3.5 Tekla Custom Component

Tekla pitää sisällään ryhmän työkaluja liitosten, osien, saumojen ja detal-jien tekemiseen. Näitä kutsutaan Custom Componenteiksi. Tekla pitää si-sällään monia jo valmiiksi luotuja custom komponentteja mutta käyttäjävoi myös itse luoda omia komponentteja. Tekla luo komponentille omandialogilaatikon ja käyttäjä voi muokata tämän itselleen sopivaksi. Käyttäjävoi muokata custom komponentteja jälkikäteen komponentti editorilla

22

luodakseen älykkäitä custom komponentteja, jotka automaattisesti päivit-tyvät ja muokkautuvat mallin muuttuessa. (teklastructures.sup-port.tekla.com).

Kuva 16. Näkymä eräästä dialogilaatikosta

Seuraavaksi käydään läpi yhden älykkään mallinnus- ja laskentatyökaluntoimintaperiaate. Betoniteollisuus ry sekä Ramboll:in Tampereen yksikköovat yhteistyössä laatineet LiftingInserts- nimisen älykkään komponentin.Sitä voidaan käyttää monien erilaisten elementtityyppien nosto-osien mal-lintamiseen ja mitoittamiseen.

23

Kuva 17. LiftingInserts- ohjelman käyttöliittymä (Betoniteollisuus ry)

Kyseinen ohjelma koostuu monesta erilaisesta komponentista, joilla toteu-tetaan eri nosto-osatyyppien sijoittelu ja mitoitus. Kutsun näitä kom-ponentteja nimellä alikomponentti. Näitä alikomponentteja ovat:- LiftingLoopRoundBar (pyörötankonostolenkit)- LiftingLoopStrand (jännepunosnostolenkit)- PNLF (Peikko PNLF- nostolenkit)- Pintos SC Loop (Pintos SC- nostolenkit)- Pintos PB Loop (Pintos PB- nostolenkit)- PintosSALoop (Pintos SA- nostolenkit)

Tämän opinnäytetyön nosto-osa ohjelman toimintaperiaate on samanlai-nen kuin näissä alikomponenteissa. Käyttöliittymä pitää sisällään kaikentarvittavan mitoitusta varten.

24

Kuva 18. Peikko PNLF- alikomponentin käyttöliittymä (Peikko Oy).

Esimerkiksi Peikko PNLF- alikomponentin avulla voidaan mitoittaa ja mal-lintaa yksi nostolenkki haluttuun elementtiin. Kaikki mitoitukseen tarvitta-vat tiedot löytyvät Picture- välilehdeltä. Mikäli Dimension Type- ase-tukseksi on valittu Automatic, laskee alikomponentti kyseisen ikkunan esi-asetusten sekä valitun elementin painon perusteella tarvittavan kokoisennostolenkin. LiftingLoopRoudBar sekä PintosSALoop pitävät sisällään toi-minnon, jonka avulla voidaan tulostaa erillinen laskentatuloksien taulukko.

Kuva 19. Pyörötankonostolenkin laskentatulokset (Betoniteollisuus ry)

25

LiftingInserts- ohjelma käyttää näitä alikomponentteja hyödykseen ja esi-merkiksi sandwich- elementtien nosto-osan mitoituksessa se käyttää vali-tun nosto-osatuotteen alikomponenttia ja asettaa tulosten perusteellakaksi mitoituksen täyttävää nosto-osaa valittuun elementtiin.

LiftingInserts- ohjelma koostuu kuvan 17 mukaisesti viidestä eri välileh-destä. Picture- välilehdellä määritetään käytetty nosto-osatyyppi sekänosto-osan sijoitusperiaatteet. Column- välilehti on pilarielementtejä var-ten. Välilehdellä lisätään pilarin yläpään mahdollinen nosto-osa, pilarinnostoputki sekä näihin liittyvät lisätiedot. Wall- välilehti on tarkoitettukääntökiville, eli kuorielementeille joiden kokonaiskorkeus on yli 4,2m jajotka tarvitsevat kääntöä varten myös kylkiin nosto-osat. Center Of Gra-vity- välilehdellä voidaan valita, halutaanko elementin painopiste malliinnäkyviin. Tips- välilehti kertoo, kuinka LiftingInserts- ohjelmaa tulee käyt-tää eri elementtityypeissä.

LiftingInserts- ohjelmalla suunnittelija pystyy mitoittamaan ja mallinta-maan melkeinpä kaikkien elementtityyppien nosto-osat. Nostoankkuritvoidaan mallintaa ohjelman avulla, mutta ankkureiden mitoitusta ei oh-jelma tee. Suunnittelijoiden on itse huolehdittava nostoankkureiden kapa-siteetin riittävyydestä haluttuun elementtiin.

3.6 Tekla Open API

Käyttöliittymä on ohjelmiston osa, jonka välityksellä käyttäjä käyttää tuo-tetta. Esimerkiksi Tekla:ssa käyttöliittymä tarkoittaa sitä ohjelman osaa,joka näkyy käyttäjän näytöllä. Tekla Open API on Tekla:n kehittämä ohjel-mistorajapinta sekä käyttöliittymä, joka mahdollistaa sovellusten kehityk-sen sekä käytön tehostuksen Tekla:n mallinnuskäyttöliittymään sekä näi-den liittämisen omaan ympäristöönsä. Tekla Open API käyttää Microsoftinkehittämää. NET teknologiaa. Ohjelmat, jotka on luotu Tekla Open API- ra-japinnalla, kutsutaan laajennuksiksi.

Tekla Open API:n avulla käyttäjä pystyy nauhoittamaan ja suorittamaankäyttöliittymän toimintoja. Tämän avulla voidaan automatisoida rutiinin-omaisia tehtäviä kuten raporttien luonteja. Rajapinnan avulla voidaanluoda automatisoituja työkaluja kuten esimerkiksi yksinkertaisimpien ra-kenteiden luominen sekä tyypillisten detaljien lisääminen piirustuksiin. Ra-japinnan avulla voidaan myös tehdä tiedonsiirtoja Tekla:n ja muiden suun-nitteluohjelmien välillä. (Tekla 2016a)

3.7 Ohjelman testaus

Ohjelman toimintaa testattiin erikokoisilla Tekla:ssa mallinnetuilla laatta-elementeillä. Saatuja tuloksia verrattiin tätä tarkoitusta varten tehtyynMathcad- laskentaan. Saatujen tulosten perusteella voidaan päätellä, että

26

ohjelma toimii oikealla tavalla ja että sen tuloksiin voidaan luottaa. Laskel-mat ja vertailut ovat nähtävissä liitteessä 2.

3.8 Lopputulos

Lopputuloksena saatiin sovellus, joka antaa suunnittelijalle helposti tiedonlaattaelementtiin tarvittavasta nosto-osasta. Käytettävyyden kannalta olisisuotavaa tehdä kyseisestä ohjelmasta liitännäinen, jolloin liitettyjen nosto-osien muokkaaminen sekä uusien lisääminen olisi helpompaa. Ohjelmanankkureihin voisi myös lisätä lisätietona vaadittavat reunaetäisyydet, jotkasovellus ilmoittaisi käyttäjälle.

Eri nosto-osien kapasiteetit on koodattu suoraan ohjelmaan ja uusiennosto-osien tai vanhojen nosto-osien tietojen muokkaaminen vaatii kokoohjelman päivittämistä. Tässä voisi ajatella erillistä tiedostoa, jonka sisäänon kirjoitettu nosto-osan nimi, kapasiteetti sekä korkeus. Ohjelman avullasitten ladattaisiin halutun tuotteen esim. tekstitiedosto tai Excel taulukko,jonka pohjalta itse ohjelma tekee mitoituksen. Kuvassa 16 on yksi hahmo-telma kyseisen käyttöliittymän toiminnasta. Mitoitustiedot sisältävät tie-dostot voitaisiin sijoittaa konsernin serverille tiettyyn paikkaan, jolloin päi-vitykset ja lisäykset tehtäisiin yhteen paikkaan ja uusin tieto olisi välittö-mästi kaikkien suunnittelijoiden saatavilla.

Kuva 20. Kehitellympi käyttöliittymä ohjelmasta

27

Ohjelma on tarkoitus toimittaa Sweco:n tuotekehitysryhmälle, joka päät-tää otetaanko ohjelma käyttöön muualla Sweco:ssa. Ohjelma tallennettai-siin verkkolevylle, josta tehtäisiin linkitys jokaisen Tekla- käyttäjän ohjel-maan. Tällä tavalla ohjelman muokkaamiset päivittyvät kaikille käyttäjille.

Tietomallintaminen on tullut rakenne- ja elementtisuunnitteluun jäädäk-seen. Sen monet hyvät puolet ovat tehneet siitä suunnitteluapuvälineenäloistavan työkalun suunnittelijoiden jokapäiväiseen työskentelyyn. Pilvi-palveluiden ja muiden teknisten kehitysten avulla BIM- suunnittelusta tu-lee päivä päivältä monipuolisempaa ja isompaa käyttäjäryhmää palvelevaapuväline.

Tätä opinnäytetyötä tehdessä opin todella paljon enemmän tietotekniikanmahdollisuuksista suunnittelualalla. Ohjelmointi auttoi ymmärtämäänenemmän tietokoneiden ja muiden ohjelmien toimintaprosesseja sekä tie-dostamaan niiden potentiaalit. Omien ohjelmien sekä sovellusten laadintavoi helpottaa suunnittelijan arkea, mutta niiden laadinta vaatii tarkkaavai-suutta sekä kykyä ymmärtää, mitä ohjelma tekee ja miksi se tekee asianniin. Joissakin peruskouluissa opetetaan nykyään jopa ohjelmoinnin perus-teita ja mielestäni ohjelmoinnin perusopetus olisi hyvä asia sovittaa myös-kin insinöörin korkeakoulututkintoon. Tekniikka kehittyy ja tiedon määräkasvaa, joten helpompaa on sopeutua ja oppia ymmärtämään sitä.

Kuva 21. Nostolenkkisovelluksen valmis käyttöympäristö

28

LÄHTEET

Betoniteollisuus ry. 2010. Betonielementtien nostolenkit ja –ankkurit2010.

Docendo Finland Oy. 2003. IT- tietosanakirja.

Docendo Finland Oy. 2011. C# - Windows ja tietokantaohjelmointi.

Ecma International. 2006. C# Language Specification. www.ecma-interna-tional.org

Peikko Oy. 2008. PLA nostoankkurin tekninen käyttöohje. www.peikko.fi

Rakennustieto Oy. 1992. Elementtityö BY 208.

Rakennustieto Oy. 1996. Teollinen betonirakentaminen.

Rakennustieto Oy. 2007. Tuotemallintaminen rakennesuunnittelussa.

YTV 2012 – yleiset tietomallivaatimukset, Osa 5 Rakennesuunnittelu.www.buildingsmart.fi

Elementtien asennus. www.elementtisuunnittelu.fi

Lohikoski, K. 2016. Aluemyyntipääkkikkö. Lujabetoni Oy Hämeenlinna.Haastattelu 1.6.2016

Vartiainen, A. 2016. Tuotantojohtaja. Parma Oy. Haastattelu 6.6.2016

Turunen, S. 2016. Tuoteryhmäjohtaja. Rudus Oy. Haastattelu 6.6.2016

Venho, T. 2016. Myyntijohtaja. Betonimestarit Oy. Haastattelu 6.6.2016

Björninen, M. 2016. Mikkelin Betoni Oy. Haastattelu 6.6.2016

Lehtinen, M. 2016. Tuotantopäällikkö. Valkeakosken Betoni (VaBe). Haas-tattelu 6.6.2016

Kinnunen, R. 2016. Tuotantopäällikkö. Ämmän Betoni Oy. Haastattelu6.6.2016

Kauppila, E. 2016. Tuotantojohtaja. Ansion Sementtivalimo Oy. Haastat-telu 15.6.2016

Hakala, S. 2016. Betoniluoma Oy. Haastattelu 15.6.2016

29

Asunmaa, T. 2016. Tuotantopäällikkö. Alavuden Betoni Oy. Haastattelu15.6.2016

Kyrönlahti, H. 2016. Työnjohtaja. Lipa-Betoni Oy. Haastattelu 15.6.2016

Saari, J. 2016. MH-Betoni Oy. Haastattelu 15.6.2016

Javanainen, A. 2016. Tuotantopäällikkö. Kankaanpään Betoni ja ElementtiOy. Haastattelu 15.6.2016

Store, D. 2016. Tuotantopäällikkö. Oy Tara-Element Ab. Haastattelu15.6.2016

Laine, H. 2016. Tehdaspäällikkö. Lahden Kestobetoni Oy. Haastattelu15.6.2016

Pekkola, J. 2016. Kouvolan Betoni Oy. Haastattelu 15.6.2016

Virtanen, J. 2016. Toimitusjohtaja. Porin Elementtitehdas Lindroos & Vir-tanen Oy. Haastattelu 15.6.2016

30

Liite 1NOSTO-OSA- OHJEEN NOSTO-OSAT

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

Liite 2PALKKIELEMENTIN NOSTO-OHJE

43

44

45

46

47

Liite 3OHJELMOINTI

Sovelluksen alkuasetukset

Opinnäytetyön ohjelman luonti aloitetaan luomalla Microsoft Visual Stu-dio- sovellukselle uusi projekti. Projektin tyyppinä käytetään WindowsForms Application ja alustana C#.

Kuva 22. Uuden projektin asetukset (Microsoft Visual Studio)

Alkuun näytölle ilmestyy tyhjä käyttöympäristön raamit nimellä ”Form1”.Annetaan käyttöympäristölle toinen nimi, esim. ”Laattaelementin nos-toankkuri”. Tämä tapahtuu Visual Studio:n oikean alakulman ”Properties”ikkunaosuudessa. Kohdassa Font -> Text voidaan käyttöliittymälle antaahaluttu nimi.

Jotta sovellus ymmärtäisi siihen sisällytetyn koodin Tekla:n toiminnollisuu-det, tulee sovellukseen tehdä referenssiviittauksia Tekla Open API:n refe-renssikirjastoihin, jotka ovat .dll päätteisiä. Tekla pitää sisällään monta eri-laista referenssikirjastoa ja nämä ovat löydettävissä Tekla:n asennuskansiojuuresta kansiosta …\nt\bin\plugins\. Tätä kyseistä sovellusta varten tarvi-taan kaksi viitettä referenssikirjastoihin. Nämä ovat:

∑ Tekla. Structures. Model.dll∑ Tekla. Structures. Model. UI.dll

48

Nämä referenssit lisätään Visual Studion käyttöympäristön oikean reunanvalikkopuun kohtaan ”References”.

Kuva 23. Referenssikirjastojen lisääminen (Microsoft Visual Studio)

Referenssien lisäämisen jälkeen täytyy käyttöliittymään kirjoittaa koodi re-ferenssikirjaston objektien kutsumista varten. Tämä tehdään tuplaklikkaa-malla käyttöliittymää, jolloin kyseisen käyttöliittymän koodivälilehti avau-tuu. Lisätään koodin alkuun seuraavat rivit:

using Tekla.Structures.Model;using Tekla.Structures.Model.UI;

Käyttöympäristön luominen

Käyttöympäristö koostuu erilaisista objekteista, joilla on omat toiminnolli-suutensa ja tarkoituksensa. Kaikki Visual Studion objektit löytyvät ohjel-man vasemman reunan ”Toolbox” hakemistosta. Tämän opinnäytetyönsovelluksen teossa tarvittiin seuraavia objekteja:

∑ Labelo Teksti sekä tulosten lisääminen

∑ PictureBoxo Kuvien lisääminen

∑ Buttono Ohjelman toiminnat aloittavat painikkeet

∑ ListBoxo Käyttäjän esivalinnat

∑ TreeViewo Nostoankkurien luettelot

49

Kuva 24. Ohjelman käyttöliittymä alkutilanteessa

Kuva 25. Ohjelman käyttöliittymä erään mitoituksen jälkeen

Koodin luominen

Käyttöympäristön objektit on nimetty uudelleen, jotta niiden kutsuminenkoodissa olisi selkeämpää. Seuraavissa kuvissa näkyy ohjelman kolmen erivaiheen objektit niiden nimillä:

50

Kuva 26. Käyttöliittymän objektit nimettynä (vaihe 1)

Kuva 27. Käyttöliittymän objektit nimettynä (vaihe 2)

51

Kuva 28. Käyttöliittymän objektit nimettynä (vaihe 3)

Vaihe 2

Ensimmäisessä vaiheessa käyttäjä valitsee esiasetuksiin mitoituksessa käy-tettävän muottityypin sekä haarakulman. Toisessa vaiheessa valitaan ha-luttu laattaelementti, jolloin ohjelman ensimmäinen koodiajo suoritetaan.Kolmannessa vaiheessa käyttäjä valitsee haluamansa nostoankkurin jasuorittaa mitoituksen, joka pohjautuu toisessa vaiheessa saatuihin ele-menttitietoihin. Tämä viimeinen vaihe pitää sisällään kaksi erillistä koodia-joa. Toisen vaiheen ohjelman koodiajo käynnistyy kun ”Valitse laattaele-mentti”- painiketta painetaan. Tämä kyseinen painike pitää sisällään koo-din Tekla- linkin avaamiselle, elementtitietojen hakemiselle ja tallentami-selle, nostoankkureihin välittyvät voiman mitoitukselle sekä tämän mitoi-tuksen tulosten tulostamiselle. Koodin lisääminen painikkeeseen voidaantoteuttaa kirjoittamalla käyttöympäristön koodiin seuraavat rivit:

private void btnLaattaelementti_Click(object sender, EventArgs e){}

52

Nopeampi tapa on kaksoisnapsauttaa käyttöympäristön painiketta, jolloinohjelma lisää edellisen koodin automaattisesti. Aaltosulkeiden väliin kirjoi-tetaan koodi, joka halutaan tapahtuvan, kun painiketta painetaan.

Koodiajon toimintaperiaate on seuraava: Käyttäjä painaa painiketta, valit-see laattaelementin, sovellus hakee mitoitukseen tarvittavat tiedot sekävalitusta elementistä, että ensimmäisessä vaiheessa käyttöliittymään an-netuista arvoista, suorittaa mitoituksen ja tulostaa mitoituksen tulokset.Tämä kaikki kirjoitetaan koodikielellä painikkeen sisälle.

Aluksi sovellus käskee käyttäjää valitsemaan betonielementin. Tätä vartenkirjoitetaan seuraava koodi:

Part pickedPart = PickPart("Valitse laattaelementti");

Kun painiketta painetaan, ilmestyy Tekla:n vasempaan alanurkkaan lai-nausmerkkien sisällä oleva teksti. Sovelluksen mitoitusta varten tarvittiinelementistä tietoina elementin paino, valupinnan pinta-ala sekä korkeus.Näille jokaiselle annetaan oma tunnuksensa, joita tullaan kutsumaan tar-peen mukaan koodauksen aikana. Tarvittavat elementin tiedot saadaanseuraavalla koodilla:

//Tallennetaan elementin tarvittavat tiedot (paino, pohjan pinta-alasekä korkeus)//------------------------------------------------------------var laattaElementti = pickedPart.GetAssembly();

string paino = "WEIGHT";double weight = -1.0;var elementinPaino = laattaElementti.GetReportProperty(paino, refweight);if (weight > 0.0)

{

}

string pintaAla = "AREA_FORM_BOTTOM";double area = -1.0;var elementinPintaAla = laattaElementti.GetReportProperty(pintaAla,ref area);if (area > 0.0)

{

}

string korkeusEle = "WIDTH";double width = -1.0;var elementinKorkeus = laattaElementti.GetReportProperty(korkeusEle,ref width);if (width > 0.0)

{

}//------------------------------------------------------------

53

Nämä elementtitiedot halutaan näkyviin käyttöliittymän kolmeen eri koh-taan. Tämä tehdään seuraavasti:

//Tulostetaan saadut elementtitiedot omiin tekstiruutuihinsa//------------------------------------------------------------

lblPaino.Text = weight.ToString("#.#"); lblAla.Text = (area / 1000000).ToString("#.#"); lblKorkeus.Text = width.ToString("#");

//------------------------------------------------------------

Seuraavaksi kirjoitetaan koodi varsinaiselle mitoitukselle. Sovelluksen mi-toituksen tulosten tarkistamista varten tehdyt Mathcad- laskelmat ja näi-den vertailut löytyvät liitteestä 1. Mitoituksen sekä tämän tulosten esittä-minen käyttöliittymässä näyttää seuraavalta:

//Suoritetaan mitoitus ja tulostus omiin tekstiruutuihinsa//------------------------------------------------------------double kylkiMitoittava = (((area/ 1000000 * qAdh + weight/100) / 2)* z) / 2;double yläpintaMitoittava2 = (weight/100 / 2) * z;double yläpintaMitoittava4 = (weight/100 / 4) * z;

lblYläNeljä.Text = yläpintaMitoittava4.ToString("#.#"); lblYläKaksi.Text = yläpintaMitoittava2.ToString("#.#"); lblKylki.Text = kylkiMitoittava.ToString("#.#");

//------------------------------------------------------------

Vaihe 3

Vaihe 3 pitää sisällään nostoankkureiden mitoituksen. Tähän tarvittavattiedot haetaan sekä vaiheesta 1 että vaiheesta 2.

Painike btnYläpinta pitää sisällään yläpinnan nostoankkureiden kapasiteet-titaulukot, mitoituksen sekä tulosten tulostuksen ja käyttöastevertailun.Nostoankkureiden kapasiteetti- ja korkeustietojen lisäämistä varten käyte-tään class- määritelmää. Class on ohjelman sisällä oleva välilehti, johon onmääritetty tiedot, jotka jokainen nostoankkuri pitää sisällään. Näitä ovatnostoankkurin nimi, - kapasiteetti ja – korkeus. Näiden määritys koodinanäyttää seuraavalta:

namespace Laattaelementin_nostoankkuri{class Ankkuri{public Ankkuri(string name, double Nrd, int height){

AnkkuriNimi = name; AnkkuriNrd = Nrd; AnkkuriKorkeus = height;

}

public string AnkkuriNimi;public double AnkkuriNrd;public int AnkkuriKorkeus;}}

54

Mitoituspainikkeen alle annetaan tämän jälkeen jokaiselle nostoankkurilleClass- määrityksen mukaiset tiedot, esim.:

//Asetetaan valmistajien ankkureille tarvittavat tiedot//------------------------------------------------------------double TF12x100_arv = 0.0;if (deg 30.0 && deg

55

//Ohjelmoidaan kapasiteettiarvo sekä kuva//-----------------------------------------------------------if (Convert.ToDouble(lblAnkkuriYlä.Text) >= Convert.ToDouble(lblY-läNeljä.Text))

{ picAnkkuriNeljä.Image = Properties.Resources._checked; }

else if (Convert.ToDouble(lblAnkkuriYlä.Text) < Convert.ToDou-ble(lblYläNeljä.Text))

{ picAnkkuriNeljä.Image = Properties.Resources.not_ok; }

else picAnkkuriNeljä.Image = Properties.Resources.not_ok;//-----------------------------------------------------------

Valitun nostoankkurin pitää mahtua valittuun laattaelementtiin. Betoni-peitteenä tässä ohjelmassa käytetään arvoa 30mm, joten valitun laattaele-mentin korkeus pitää olla suurempi kuin valitun nostoankkurin korkeus +30mm. Valitun nostoankkurin korkeus tulostetaan käyttöliittymään sekänostoankkurin kapasiteettivertailun tapaan hyväksytty- tai hylätty kuva.Näiden koodi näyttää seuraavalta:

//Tarkistetaan laatan paksuus ja ankkurin korkeus//------------------------------------------------------------int ankkuriKorkeus = 0;if (lblAnkkuri.Text == "TF12x100")

{ ankkuriKorkeus = TF12x100.AnkkuriKorkeus; }

else if (lblAnkkuri.Text == "TF12x150") { ankkuriKorkeus = TF12x150.AnkkuriKorkeus;

}...else Convert.ToString("");

lblAnkkuriKorkeus.Text = ankkuriKorkeus.ToString();//------------------------------------------------------------

//Ohjelmoidaan korkeuden raja-arvo (betonipeite 30mm) sekä kuva//-----------------------------------------------------------if ((Convert.ToInt32(lblKorkeus.Text) - 30) >= Con-vert.ToInt32(lblAnkkuriKorkeus.Text))

{ picKorkeus.Image = Properties.Resources._checked; }

else if ((Convert.ToInt32(lblKorkeus.Text) - 30) < Con-vert.ToInt32(lblAnkkuriKorkeus.Text))

{ picKorkeus.Image = Properties.Resources.not_ok; }

else picKorkeus.Image = Properties.Resources.not_ok;//-----------------------------------------------------------

56

Liite 4OHJELMAN TESTAUS

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

Tapaus 1

Tapaus 2

68

Tapaus 3

Tapaus 4

69

Tapaus 5

Tapaus 6

70

Tapaus 7

Tapaus 8

71

Tapaus 9

Tapaus 10

72

Liite 5OHJELMAN KOODI

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89