Teräsrakenteiden ja putkiston suunnittelu sekä asennus vedenkäsittelylaitokseen

Tässä opinnäytetyössä oli tavoitteena teräsrakenteiden ja putkiston suunnittelu ja hankinta sekä niiden asennuksen valvonta Kemira Kemwater Service Oy:n ja Nordic Aluminiumin Oyj:n vedenkäsittelylaitokseen. Uusien teräsrakenteiden ja putkistojen suunnittelussa tuli hyödyntää olemassa olevia rakenteita, jos se oli mahdollista. Teräsrakenteisiin kuuluivat hoitotaso ja keräyssuppilo. Valmiin hoitotason päälle asennettiin suotopuristin, josta putoava kiintoaine ohjataan keräyssuppilon avulla ruuvikuljettimelle, joka siirtää kiintoaineen siirtolavoille. Hoitotasolta käytetään ja huolletaan suotopuristinta sekä putkistoa. Materiaaleina käytettiin Fe37B ja ruostumatonta terästä. Teräsrakenteiden HEB-palkit valittiin laskettujen taipumien perusteella. HEB-palkkien taipumien minimoimiseksi lisättiin vinotukija. Hoitotason suunnittelussa hyödynnettiin olemassa olevia HEB-palkkeja. Hoitotason elementteinä käytettiin teräksestä valmistettuja kuumasinkittyjä ritilöitä. Hoitotason kahteen jalkaan mallinnettiin säätövarat, jotta hoitotason toinen pää saadaan samaan korkoon kiinteästi olevaan päähän nähden. Jalkojen säätö toteutettiin kahdella M20 x 120- ruuvilla per jalka. Putkisto layout mallinnettiin PI-kaavion mukaiseksi ja siinä oli venttiilit mallinnettuna. Työpiirustuksien valmistuttua suoritettiin tarjouskyselyt urakoitsijoille. Teräsrakenteet ja putkiston asensivat kaksi eri urakoitsijaa. Asennusvalvoja oli paikalla lähes koko asennusajan vastaamassa työturvallisuudesta ja asennuksen sujuvuudesta. Urakoiden valmistuttua teräsrakenteille ja putkistolle suoritettiin luovutustarkastukset. Projekti pysyi aikataulussa ja kustannusarviossa suunnittelun sekä valvonnan osalta.

Terässiilojen mitoitusohjelman kehittäminen

Siiloja käytetään jauhemaisten ja rakeisten aineiden varastointiin ja annosteluun maataloudessa sekä mm. lasi-, laasti- ja tasoiteteollisuudessa. Tällaiset laitokset toimitetaan usein kokonaistoimituksina, joissa tavanomaisten teräsrakenteiden kustannusvaikutus voi olla jopa 30 % koko toimituksen arvosta. Niinpä osaltaan siilojen tehokkaalla mitoituksella ja erilaisiarakenneratkaisuja vertailemalla voidaan alentaa toimitusten kokonaiskustannuksia. Tässä diplomityössä perehdyttiin siilojen rakenteisiin ja niiden lujuustekniseen mitoitukseen etenkin tuentaratkaisujen osalta. Mitoituksen osalta työssä perehdyttiin pääasiassa uusiin Eurooppalaisiin standardeihin SFS-EN 1991-4 ja SFS-EN 1993-4-1. Niiden mukaan määritetään mitoituskuormat sekä tehdään lujuustekninen mitoitus. Työn tuloksena laadittiin Microsoft Excel -pohjainen mitoitusohjelma, jolla voidaan nopeasti mitoittaa siilojen olennaisimmat teräsrakenteet. Ohjelmalla voidaan määrittää mitoitus koskien siilon lieriön ja kartion seinämiä sekä tuentaratkaisuja. Ohjelma nopeuttaa erityisesti tarjousvaiheen suunnittelua ja antaa pohjan varsinaiselle siilojen yksityiskohtaiselle mitoittamiselle ja suunnittelulle.

Sähköisen komponenttikirjaston kehittäminen suurnostureiden mekaanista suunnittelua varten

Suurten satama- ja telakkanostureiden suunnittelussa käytetään suuret määrät valmiita komponentteja. Komponentteja ovat sähköiset ja mekaaniset komponentit. Näiden lisäksi komponenteiksi voidaan käsittää myös teräsrakenteet. Tässä diplomityössä on tehty ostettavista mekaanisista ostokomponenteista sähköinen komponenttikirjasto. Mekaanisia komponentteja ovat esimerkiksi mekaaniset liitososat ja mekaaniset voiman siirtoelimet. Kirjaston tehtävänä on helpottaa ja nopeuttaa suunnittelutyötä. Helpottaen tiedon hakua ja vähentää siihen kuluvaa aikaa. Oleellinen osa tietokantaa ovat käyttöliittymät, joilla tietokannan useiden taulukoiden tiedot esitetään. Näyttöjen suunnitteluun ja ulkoasun muotoiluun on panostettu käytettävyyden ja yksinkertaisuuden parantamiseksi. Tietokanta sisältää myös valmiita raporttipohjia komponenttitietojen tulostamista varten.

Hitsauksen laadunvarmistus teräsrakentamisessa

Suomessa on tapahtunut 2000-luvulla neljä kappaletta ns. suuronnettomuuden vaaratilanteiksi luokiteltavaa teräsrakenteiden vaurioitumisesta aiheutunutta onnettomuutta, joista yksi johti ihmishengen menetykseen. Onnettomuuden syynä oli huonolaatuisten pienahitsien pettäminen kuormituksen alaisena, joka puolestaan oli seurausta puutteellisesta hitsauksen laadunvarmistuksesta. Teräsrakenteiden valmistus ja hitsaus eivät ole yhtä tarkan viranomaisvalvonnan alaista kuten esimerkiksi painelaitteiden valmistus, vaikka teräsrakenteiden vaurioitumisesta aiheutuvat riskit ovat erittäin merkittäviä. Työn tavoitteena oli tutustua onnettomuustapauksiin, teräsrakenteista annettuihin viranomaismääräyksiin sekä ohjeisiin ja esittää laadunvarmistustoimenpiteitä, joiden avulla voidaan varmistua hitsaustyön riittävästä laadusta teräsrakentamisessa. Näitä laadunvarmistustoimenpiteitä ovat mm. hitsaushenkilöstön pätevöinti, hitsausohjeiden käyttäminen, ainetta rikkomattomat tarkastukset ja rakennesuunnitelmien tarkastukset. Toisena tavoitteena oli kartoittaa rakenteiden valmistajien ja pääurakoitsijoiden nykyistä tilannetta laadunvarmistuksen osalta sekä selvittää kiinnostusta kolmannen osapuolen tarjoamiin laadunvarmistuspalveluihin. Kyselyiden perusteella laadunvarmistuspalveluille on olemassa kysyntää tietyin kustannuksiin liittyvin varauksin. Palveluista eniten kiinnostusta herättivät ainetta rikkomattomat tarkastukset ja rakennesuunnitelmien tarkastukset.

Suurlujuusterästen suuren lujuuden ja pienen murtovenymän tuomat erityispiirteet teräsrakenteen suunnittelijalle

Suurlujuusteräskonstruktioiden suunnittelu eroaa perinteisten rakenneterästen vastaavasta lukuisten lisähuomiota vaativien ilmiöiden ja seikkojen osalta, jotka kytkeytyvät toisiinsa rakenteen valmistettavuuden ja toiminnallisuuden kautta. Lujuuden sallima vapaampi suunnittelu esimerkiksi ohuempine materiaalivahvuuksineen ja näennäisesti vapaampine elementtigeometrioineen kumuloituu suurlujuusteräsmateriaalin kautta vaativampana työstettävyytenä. Tämä heijastuu suunnittelijalle materiaalin pienen murtovenymän ja käytettävissä olevat laitteistoresurssien kautta. Suurlujuusterästen muovaaminen vaatii perinteisiin rakenneteräksiin nähden suurempaa voimankäyttöä, mutta pieni murtovenymä rajoittaa saavutettavissa olevia muotoja. Materiaalivahvuuksien muuttuessa vaatii hitsausliitosten suunnittelu esimerkiksi railomuotojen uudelleensuunnittelua, sekä lämmöntuonnin aiheuttamien muutosten tarkempaa huomioimista. Näiden yhteensovittaminen ohjaa suunnittelijan poikkeuksetta hakemaan ratkaisuja erilaisista hitsausaineista ja -prosesseista. Suuren lujuuden ja pienen murtovenymän suurlujuusteräselementtien mekaanisten ominaisuuksien ja erilaisen elementtigeometrian yhdistelmänä kumuloituva rakennetekninen käyttäytyminen eroaa selvästi perinteisistä teräslaaduista. Yksittäisten elementtien suhteen korostuvat esimerkiksi stabiliteettiomiinaisuudet, sekä kokonaisten rakenteiden suhteen liitosratkaisujen vaikutus koko konstruktion toimintaan. Onnistuneella suurlujuusteräsuunnittelulla saavutettuja etuja ovat käyttökohteesta riippuen esimerkiksi kymmenien prosenttien massa- ja kustannussäästöjen kautta kumuloituvat konstruktion toiminnalliset edut. Suuren lujuuden terästen materiaaliteknisten erityispiirteiden suhteen ei kuitenkaan ole tarjolla perinteisiä rakenneteräksiä vastaavaa määrää yhteisesti sovittuja standardoituja suunnitteluohjeita. Tämän johdosta korostuu suunnittelijan kyky hahmottaa teräsmateriaalin lujuusluokan taakse piiloutuvat ilmiöt, sekä materiaalitekniset erityispiirteet ja niiden kytkeytyminen toisiinsa valmistettavuuden ja toiminnallisuuden kautta.

Lakisääteiset hitsaustyöt ja niiden laadunhallinta

Tässä diplomityössä selvitettiin UPM Kaukaan tehtailla esiintyviin lakisääteisiin hitsauskohteisiin liittyvää lainsäädäntöä ja lainsäädännön vaikutusta hitsaukselle. Lakisääteisiä hitsauskohteita ovat räjähdysvaaralliset tilat, painelaitteet, kemikaaliputkistot, kemikaalisäiliöt, maakaasulaitteet sekä kantavat teräsrakenteet. Diplomityössä selvitettiin lisäksi hitsauksen laadunhallintaa huomioiden korjaushitsaustyöt sekä uuden rakentaminen. Lakisääteet tuovat hitsauksen suorittamiselle usein tarkasti määritellyt velvoitteet koskien esimerkiksi dokumentointia, hitsaushenkilöstön pätevyyksiä, materiaaleja ja niin edelleen. Lakisääteet lisääntyvät jatkuvasti ja soveltamisalueet laajenevat, jolloin asioiden ylläpitäminen vaatii jatkuvaa seurantaa. Työssä luotiin ohjeistus koskien yleisesti hitsausta ja lisäksi käyttäjän ja omistajan velvoitteita koskevat ohjeet painelaitteista, maakaasulaitteista ja kemikaalilaitteista. Hitsauksen yleisohje koskee jokaista hitsaustapahtumaa korjaushitsauksesta uuden rakentamiseen. Ohje soveltuu lisäksi sopimusliitteeksi hitsaustyön tilauksissa.

Konedirektiivin 2006/42/EY ja SFS-EN 1090- standardin vaatimukset ja soveltaminen teollisuuden kunnossapitotoiminnassa

Tässä diplomityössä tarkastellaan konedirektiivin 2006/42/EY ja SFS-EN 1090- teräsrakennestandardin vaatimuksia teollisuuden kunnossapitotoiminnalle, ja kuinka niitä täytyy soveltaa. Työssä käsitellään koneturvallisuuden perusasioita ja CE-merkintää niin koneissa kuin 1.7.2014 voimaantulleissa SFS-EN 1090 mukaisissa teräsrakenteissa ja rakennustuotteissa. Teoriaosuudessa selvitettiin ja koottiin yhteen muun muassa SFS-EN 1090 standardiin liittyviä vaatimuksia tilaajille, toimittajille ja niihin liittyviä vastuukysymyksiä. Samoin koneturvallisuuden kannalta selvitettiin muun muassa koneiden muuttamista ja valmistamista määrittäviä standardeja ja asetuksia. Työ sisälsi teräsrakenteita valmistaville toimijoille suunnatun haastattelun, jossa kysyttiin SFS-EN 1090 standardin tuomia vaatimuksia, standardin voimaan tuloon valmistautumista, standardin aiheuttamia kustannuksia tuotteiden hintoihin sekä yleisesti standardiin liittyvää tiedotuksen tasoa ja tietolähteitä. Haastattelut toteutettiin Kaakkois-Suomen alueella toimiville yhdeksälle yritykselle, jotka valittiin niiden toimimisestaan erään tilaajaorganisaation toimittajina. Saaduista vastauksista tutkittiin muun muassa yritysten valmistautumista SFS-EN 1090 standardin käyttöönottoon ja sertifiointiin. Valmistautuminen onnistui useiden yritysten kohdalta hyvin, vaikka se jäi monien osalta viimeisiin kuukausiin.