Hovedrapport. Udvidelse af EnergiMidt/ Forsøg med forankringsbeslag. VIA University College 7. Semester bygningsingeniør PRO B3: Bachelor Konstruktion

Transkript

1 7. Semester bygningsingeniør PRO B3: Bachelor Konstruktion Hovedrapport Udvidelse af EnergiMidt/ Forsøg med forankringsbeslag 7. juni 2013 Troels Nielsen Ulrik E. Knudsen René S. Laursen 2013

2 7. Semester Bygningsingeniør Side 2 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport VIA University College Chr. M. Østergaardsvej 4 DK 8700 Horsens Projektets titel: Tema: Projekt nr.: Studieretning: Projektering af kontorbyggeri / Styrkeeftervisning af forankringsbeslag PRO B3 Bygningsingeniør Konstruktion Periode: Forår 2013 ECTS: Udvidelse af EnergiMidt: 45 Point (1140 timer) Forsøg med forankringsbeslag: Total: 9 Point (270 timer) 54 Point (1620 timer) Deltagere: René Stausgaard Laursen @viauc.dk Ulrik Egebjerg Knudsen @viauc.dk Troels Nielsen @viauc.dk Vejledere: Pauli Andreasen PAN@viauc.dk Anders Søvsø Hansen ASH@viauc.dk Afsluttet: 07/

3 7. Semester Bygningsingeniør Side 3 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport Forord I forbindelse med afslutningen af bygningsingeniøruddannelsen, på VIA University College i Horsens, er der udført et tværfagligt bachelorprojekt inden for konstruktioner. Det samlede bachelorprojekt består af 2 dele. Projektets ene del, Udvidelse af EnergiMidt, omhandler opførelsen af et nyt kontordomicil i forbindelse med en udvidelse af forsyningsselskabet EnergiMidts kontorfaciliteter, ved deres hoveddomicil i Silkeborg. Projektet er en fortsættelse af det arbejde, som gruppen har udført på 6. semester. Anden del, Forsøg med forankringsbeslag, omhandler dokumentation af bæreevnen for forankringsbeslag til tagkonstruktioner, som firmaet Simpson Strong Tie er i færd med at udvikle. Dokumentationen udføres som beregninger sammenholdt med praktiske forsøg i laboratorium. Fordelingen af arbejdsindsatsen på de to projekter ses nedenfor. Alle gruppens medlemmer har arbejdet med projektdelen omhandlende Udvidelse af EnergiMidt med følgende fordeling af ECTS point: Troels Nielsen Ulrik E. Knudsen René S. Laursen 18 Point (540 timer) 13,5 Point (405 timer) 13,5 Point (405 timer) På projektdelen omhandlende Forsøg med forankringsbeslag er arbejdet udført af nedenstående personer i gruppen, med den angivne arbejdsfordeling i ECTS point: Ulrik E. Knudsen René S. Laursen 4,5 Point (135 timer) 4,5 Point (135 timer) De to projekter er gennem projektforløbet holdt adskilt, men er i indeværende dokument og projektbeskrivelsen udført som et sammenhængende dokument, dog adskilt i 2 afsnit som fremgår af indholdsfortegnelsen. I projektforløbet er der anvendt forskellige værktøjer til at sikre et optimalt samarbejde, med et sammenhængende produkt og en god kvalitet. Nogle af værktøjerne er vedlagt denne rapport som bilag. I bilag A og F findes projektjournalerne for de to projekter. For de to projekter findes hhv. projektjournaler og mødereferater i bilag A og F samt B og G. I bilag C findes gruppens tidsregistrering, som dokumenterer timeforbruget på de enkelte arbejdsopgaver, samt en opgørelse af det samlede timeforbrug. I Bilag D findes dokumentation for kvalitetssikring af projektets individuelle opgaver, i form af en kvalitetssikringsplan og gjorte bemærkning i forbindelse med kvalitetssikringen. Projektvejledere, Anders Søvsø Hansen og Pauli Andreasen, takkes for vejledning og et godt samarbejde gennem projektforløbet. Desuden takkes Søren Jensen Rådgivende Ingeniørfirma og Årstidernes Arkitekter, for at have stillet tegnings materiale til rådighed. Rambøll takkes for, i forbindelse med forspænding af betonvægge, at have ydet rådgivning og delt deres praktiske erfaringer hermed. I forbindelse med udførelsen af forsøg med forankringsbeslag, takkes Henrik Frederiksen og Niels Friis fra Simpson Strong Tie, for et godt samarbejde og sparring gennem projektet.

4 7. Semester Bygningsingeniør Side 4 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport Indholdsfortegnelse 1. Udvidelse af EnergiMidt Indledning Bygningsbeskrivelse: Bygning 1 Hovedbygning Bygningsbeskrivelse: Bygning 2 Udstilling Læsevejledning Projektbeskrivelse Konklusion Litteratur Normer og standarder Bøger / kompendier Forsøg med forankringsbeslag Indledning Læsevejledning indsættes i fælles læsevejledning Projektbeskrivelse Projektets formål Problemformulering Afgrænsning Konklusion Overordnede problemstillinger Beslagets bæreevne Forslag til ændringer for opnåelse af højere bæreevne Litteratur Bilag / oversigt... 34

5 7. Semester Bygningsingeniør Side 5 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport 1. Udvidelse af EnergiMidt 1.1. Indledning Forsyningsselskabet EnergiMidt A/S besluttede sig for år tilbage, at det var en nødvendighed med en udvidelse af deres eksisterende kontorfaciliteter i Silkeborg. Dette resulterede i 2009/2010 i opførelsen af en ny selvstendig kontorbygning umiddelbart i forlængelse af deres eksisterende faciliteter. Byggeriet er for EnergiMidt et fyrtårn, som afspejler deres kompetencer inden for rådgivning af energi. Figur 1.1: Oversigtskort for placering af EnergiMidt A/S. (Silkeborg) Projektet udføres på tværs af de fag, som der i dette og tidligere gennemførte semestre er arbejdet med. Projektets primære fagområde omhandler konstruktioner, men anlægs fagene vil også indgå som en naturlig del af projektets forløb. Projektet er en fortsættelse af arbejdet, som undertegnede gruppe har arbejdet med på uddannelsens 6. semester. Det tidligere udarbejdede materiale og de erhvervede erfaringer, anvendes som et grundlag for det videre arbejde med projektet. For at tilgodese gruppens ønsker om beregninger indenfor specifikke fagområder, er det valgt at udvide projektet med en mindre ekstern bygning. Bygningen ligger på samme matrikel og er tænkt som udstillingslokaler for virksomhedens energirigtige produkter og dets samarbejdspartnere. Gruppens deltagere har hver især bidraget med deres kompetencer, viden og erfaring, som er tillært gennem uddannelsesforløbet og deltagernes baggrund som tømrer. Projektet udgør i alt 45 ECTS point svarende til 1350 timers arbejde og bygger på tegningsmateriale udleveret af Søren Jensen Rådgivende Ingeniørfirma og Årstidernes arkitekter, Silkeborg. Udkast til udstillingslokaler og udformningen af de dertilhørende konstruktioner er udarbejdet af gruppen selv, på baggrund af egne idéer og ønsker. Udleveret tegningsmateriale er anvendt som grundlag for det udførte arbejde i projektet. For at imødekomme gruppens ønskede problemstillinger i forbindelse med projektet, er der foretaget ændringer i dele af konstruktionen. Dette medfører, at der i et vist omfang, vil være afvigelser mellem det udleverede og det af gruppen udarbejdede tegningsmateriale.

6 7. Semester Bygningsingeniør Side 6 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport Bygningsbeskrivelse: Bygning 1 Hovedbygning Bygningen er tegnet af Årstiderne Arkitekter og er det første kontorbyggeri i Danmark, som lever op til kravene for energiklasse Bygningen byder, ud over denne titel, på spændende og udfordrende design med brug for kreative løsninger under projekteringsfasen. Bygningen er på ca. 4050m 2 i 4 etager og med fuld kælder. Anvendelsen af bygningen er primært kontorfaciliteter med tilhørende kantine og køkkenfaciliteter. Desuden findes teknik for ventilation, vvs og el m.m., samt drift af server og netværksfaciliteter, i bygningens kælder. Figur 1.2: Facade mod syd. Etagehøjden er 3,6m og højden af de bærende konstruktioner er 16,3m over terræn. Dertil kommer mindre teknikhuse og solfangere m.m. på taget. Den totale højde af bygningen bliver dermed 18,3m. Eksisterende bygninger Figur 1.3: Facade mod vest.

7 7. Semester Bygningsingeniør Side 7 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport Bygningen er 62,3m lang og 16,1m bred og forbindes til de eksisterende bygningsdele med en korridor i hver ende af bygningen. Bygningen betragtes som en selvstændig enhed og afgrænses ved sammenbygningen mellem korridorer og eksisterende bygninger. Figur 1.4: Situationsplan. (Eksisterende bygninger røde, nye bygninger grå.) Bygningen opføres primært som et montagebyggeri af præfabrikerede betonelementvægge og huldæk. Dog udføres alle konstruktioner i kælderen som insitu støbte. En del af bygningens kendetegn er større udkragede konstruktioner i facaderne. Her udføres de bærende konstruktioner som stål. På figur 1.5 ses bygningens facade mod syd, hvor både en altan på 3. salen og en lukket karnap præger bygningens design. Figur 1.5: 3D rendering af bygning fra SV.

8 7. Semester Bygningsingeniør Side 8 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport Huldæk i etageadskillelser har, som udgangspunkt, vederlag på præfabrikerede konsolbjælker, stålbjælker eller bærende vægge i facader eller skillevægge. De udkragende dele af bygning udføres alle i stålkonstruktioner, som fastgøres til betonvægge/dæk. Bygningens åbne kontormiljø gør, at der i store arealer af bygningen anvendes et søjle/bjælke system, som giver ringe stabilitet. Samtidig er store dele af bygningens facader udført med større vinduesarealer. Bygningens antal af stabiliserende vægge er derfor begrænset til et lille antal, i bygningens ender, som det fremgår af figur 1.6. Figur 1.6: Oversigt over stabiliserende vægge.

9 7. Semester Bygningsingeniør Side 9 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport Bygningsbeskrivelse: Bygning 2 Udstilling Bygningsbeskrivelse På nærtliggende arealer ved siden af hovedbygningen har man valgt at opføre en separat bygning med funktion af udstillingslokaler for virksomhedens energivenlige produkter og samarbejdspartnere. Figur 1.7: Situationsplan. (Eksisterende bygninger røde, nye bygninger grå.) Udstilling placeret umiddelbart til højre for hovedbygning. Bygningen anvendes som udstillingslokaler og er på ca. 250 m 2. Bygningen er 23m lang og 11,5m bred. Bygningens bærende elementer er placeret i moduler med en afstand på 4,5m. Figur 1.8: Udstilling Facade mod vest

10 7. Semester Bygningsingeniør Side 10 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport Bygningen strækker sig på sit højeste ca. 6,8m over terræn og er udført med et kurvet tag, som falder mod bygningens bagside, der udføres med 15 graders hældning og har en højde på ca. 3.4m. Figur 1.9: Udstilling Facade mod syd De bærende konstruktioner i bygningen udføres som trækonstruktioner. I tagkonstruktionen anvendes savskåret tømmer som tagåse, som har vederlag på bærende limtræsbjælker med spændretning på tværs af bygningen. Bærende limtræsbjælker understøttes af søjler i facaderne. Figur 1.10: 3D rendering af udstilling fra sydvest Bygningen stabiliseres af træskeletvægge i bygningens gavle og et vindkryds placeret i bygningens facade udført i stål. Tagkonstruktionen anvendes til fordeling af laster til bygningens stabiliserende elementer. Figur 1.10: Oversigt stabiliserende elementer

11 7. Semester Bygningsingeniør Side 11 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport 1.2. Læsevejledning Projektet består af 5 dele, som afleveres i 6 separate mapper/spiralhæfter bestående af: Hovedrapport (indeværende dokument) A1 Projektgrundlag A2 Statiske beregninger (2 dele) A2 Bilag A3 Tegninger De forskellige dele indeholder dokumentation som beskrevet nedenfor: Hovedrapport (spiralhæfte) Projektets indledning, projektbeskrivelse og konklusion, samt bilag til hovedrapporten (projektjournal, mødereferater, timeregistrering, kvalitetssikring og underskrevet projektbeskrivelse) A1 Projektgrundlag (spiralhæfte) Beskrivelser af bygningsmaterialer og grundlag for beregninger udført i A2 Statiske beregninger. A2 Statiske beregninger (2 ringbind) Udførte statiske beregninger på projektet. Afsnittet er delt i 2 ringbind, hvor ringbind 1:2 indeholder afsnit 1 4 og ringbind 2:2 indeholder afsnit Benævnelse af afsnit er udført i overensstemmelse med benævnelser i projektbeskrivelse og ringbind er inddelt i faner tilsvarende afsnittene. Indholdsfortegnelse for A2 Statiske beregninger er at finde i begge ringbind. Beregninger i aktuelle ringbind vil være fremhævet i forhold til resterende beregninger. Alle beregninger er anført med nr. i overensstemmelse med nummerering i projektbeskrivelse På beregningernes forside findes informationer om hvem der har udført beregningen, udført kvalitetssikring, hvad der regnes på og hvorhenne i bygningerne. Henvisninger i beregninger er udført med reference til litteratur nummereret på beregningens forside. Ved henvisning til bilagsnr. Henvises til altid til A2 Bilag, med mindre andet er angivet. A2 Bilag (ringbind) Bilag til beregninger udført i A2 Statiske beregninger. Forrest i ringbindet findes en indholdsfortegnelse, med en oversigt over alle bilag. A3 Tegninger (Ringbind) Tegninger som dokumentation for bygningsgeometri og resultater for udførte beregninger i A2 Statiske beregninger. Derudover et udvalgt repræsentativt uddrag af arkitektens tegningsmateriale, som danner grundlag for projektet. Tegninger er alle forsynet med et tegningsnummer inddelt i kategorier iht. tegnings og dokumentlisten, som er at finde forrest i A3 Tegninger.

12 7. Semester Bygningsingeniør Side 12 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport Generel bemærkning Idet der arbejdes videre med projektet udført på 6. semester, er alle nummereringer af beregninger, tegninger mv. udført som en fortsættelse heraf. Tidligere udførte opgaver vil fremgå af indholdsfortegnelser, men være angivet med gråtonet skrift Projektbeskrivelse Uddrag af projektbeskrivelse, godkendt 12/ Samlet projektbeskrivelse findes i Bilag E. Projektets formål Projektets primære formål er, at gruppen i en rolle som rådgivende ingeniør skal udarbejde en del af projektmaterialet til udvidelsen af EnergiMidts kontorfaciliteter, i form af et nyt selvstændigt kontordomicil og dertilhørende udstillingslokaler. Heri ligger øvelsen i statiske beregninger og udførelse af tegningsmateriale som dokumentation for de valgte løsninger. I sammenhæng med dette, ligger øvelsen også i forskellige overvejelser af løsningsmuligheder og materialevalg. De overvejelser og diskussioner der vil være blandt gruppens deltagere, samt konsultering med vejleder, vil indgå i projektets formål, for at styrke gruppens evner og kompetencer inden for gruppearbejde og den generelle arbejdsform med projektarbejde. Det sekundære formål ved gennemførelse af projektet er, at gruppen opøver færdigheder i planlægning, problemformulering, projektbeskrivelse samt dataindsamling, behandling og analyse. Gruppens udbytte af projektet ventes at være udvidet erfaringer og kompetencer indenfor: valg af konstruktionsløsninger ud fra overvejelser af flere forskellige løsningsmuligheder. beregning, opstilling og anvendelse af laster på bærende konstruktioner. beregning og projektering af bærende konstruktioner. analyse og beregning af kræfter i samlinger mellem bærende konstruktioner. forståelse og anvendelse af IT værktøjer ved projektering, modellering og udførelse. analyse af konstruktionsdele i henhold til gældende brandkrav.

13 7. Semester Bygningsingeniør Side 13 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport Problemformulering Der er i projektets indledende fase arbejdet med en række problemstillinger, som gruppen har fundet relevante for det pågældende projekt: Hvordan sikres tilstrækkelig kapacitet i hovedbygningens bærende og stabiliserende betonkonstruktioner? o Hvordan sikres tilstrækkelig kapacitet af insitu dæk for optagelse af lodrette laster. o Hvordan sikres tilstrækkelig kapacitet af dækskiver, anvendt til fordeling af laster til afstivende betonvægge? o Hvordan sikres stabilitet og tilstrækkelig kapacitet af betonvægge anvendt som stabiliserende for bygningen? o Kan facadeelementer, med større udsparinger, anvendes som stabiliserende for bygningen? o Hvor vidt kan facadeelementer anvendes til fordeling af lodrette laster til punktunderstøtninger ved elementernes ender? o Hvordan udføres søjle og bjælkeelementer i bygningens bærende konstruktioner? o Hvordan udføres samlinger mellem de bærende konstruktioner? Hvordan udføres stålkonstruktioner i hovedbygningens udragende bygningsdele? o Hvordan udføres søjle og bjælkeelementer? o Hvordan udføres samlinger mellem bærende konstruktioner? Hvordan udføres udstillingsbygningens bærende konstruktioner i træ, idet der ønskes en åben og transparent bygning? o Hvordan udføres bærende søjle og vægelementer? o Hvordan sikres tilstrækkelig kapacitet af skiver i væg og tagkonstruktioner? o Hvordan udføres samlinger mellem bærende konstruktioner?

14 7. Semester Bygningsingeniør Side 14 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport Afgrænsning Der er foretaget afgrænsning af de overordnede problemstillinger og de dertilhørende underliggende emner. Dokumentation af bærende konstruktioner udføres i henhold til SBI anvisning 223. Projektet omfatter redegørelse for konstruktionsdokumentation og indeholder ikke projektdokumentationen. Konstruktionsdokumentationen udføres som: A1 Projektgrundlag A2 Statiske beregninger A3 Tegninger Bemærk! Anvisning af modullinjer og tegningsnumre udføres med henvisning til konstruktionsdokumentation A3 Tegninger. I indeværende dokument henvises til bilag 1, for oversigt over beregningsopgavers placering i bygningerne. Nummerering af opgaver er udført som fortsættelse på systemet, som gruppen anvendte på 6. semester projektet, for at undgå duplikering af opgavenumre ved henvisning til beregninger/resultater. Med mindre andet fremgår, vedrører alle opgaverne bygning 1: Hovedbygning. Opgaver omhandlende bygning 2: Udstilling indledes med Byg2.

15 7. Semester Bygningsingeniør Side 15 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport Generelt Beskrivelse: Udføres af: Brand Statiske beregninger Med mindre andet er angivet udføres styrkeftervisning af bærende konstruktioner også iht. brandpåvirkning. Alle A1 Projektgrundlag Beskrivelse: Udføres af: Revision af projektgrundlag Revision af projektgrundlag udført på 6. semester. Der tilføjes nødvendige beskrivelser af bygning 2: udstilling. Herunder bestemmelse af basislaster. Vandrette laster revideres for bygning 1: hovedbygning mht. valg af metode for bestemmelse af vandret masselast. Ulrik E. Knudsen René S. Laursen A2 Statiske beregninger A2.1 Bygværker Beskrivelse: Udføres af: A2.1.1 Lodret last A2.1.1 Lodret lastnedføring A2.1.2 Vandret last A Lastopstilling Revision af tidligere udførte lastnedføringer. Der foretages revision i det omfang det er relevant for nye beregningsopgaver. Revision af vandret lastopstilling iht. ændringer af basislaster i A1 projektgrundlag. René S. Laursen René S. Laursen A Stabilitet på tværs Revision af beregninger udført på 6. Troels Nielsen semester iht. A og udvalgte stabiliserende vægge. Der foretages kontrol af forudsætninger for beregninger iht. stivheder og princip for fordeling af laster. I det omfang det findes nødvendigt foretages en generel revision af Excel ark. A Byg2 Vandret stabilitet Bestemmelse af bygningens Troels Nielsen statiske system og dokumentation af last fordeling. A2.1.3 Robusthed Udført på 6. semester. Anvendes i forbindelse med fugearmeringsplan A2.2 Vægge Placering: Beskrivelse: Udføres af: A2.2.3 Forspænding af væg VX09 Modul 11 / C D HK1.20X HK2.109 Der udføres et studie i forhold forspænding af lodrette konstruktioner. Beregning af forspænding i lodret armering, samt dokumentation for skivevirkning af vægelement. Troels Nielsen

16 7. Semester Bygningsingeniør Side 16 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport A2.2.4 Facadevæg VX28 Modul / F HK1.20X HK C A2.2.5 Byg2 Træskive i væg Modul / N HK1.601 HK2.201 Svind af beton og dets virkning på forspændingen tages i betragtning, men nøjagtig kalkulation foretages ikke. Undersøgelse for kapacitet af skivevirkning i element, samt beregning af armering heri. Herunder en undersøgelse af elementets mulige bjælkevirkning i forhold til lodret lastpåvirkning. Dokumentation af bæreevne for træskelet væg med skive af krydsfinér påvirket af vandret og lodret last. Ulrik E. Knudsen René S. Laursen A2.3 Søjler Placering: Beskrivelse: Udføres af: A2.3.3 Betonsøjle med konsol Modul 4/E HK1.201 HK Bestemmelse af søjledimension ved anvendelse af konsol for vederlag til KB/KBE bjælker. Ulrik E. Knudsen A2.3.4 Rund betonsøjle i facade Modul 10/F HK1.202 A2.3.5 Stålsøjle ved altan Modul 4/F HK1.205 A2.3.6 Byg2 Træsøjle Modul 15/K HK1.601 HK2.201 Beregning af rund betonsøjle i facade virkende som understøtning af overliggende etagekonstruktioner. Beregning af stålsøjle ved altan. Bærende for tagkonstruktion og udkragede altandele. Beregning af træsøjle virkende bærende for tagkonstruktion i bygning 2: udstilling Ulrik E. Knudsen René S. Laursen Ulrik E. Knudsen A2.4 Bjælker Placering: Beskrivelse: Udføres af: A2.4.4 Bjælke i facade Modul 10 11/F HK1.202 Beregning af bjælke i facade, for understøtning af dækkonstruktion og evt. facadeelementer Troels Nielsen A2.4.5 Udkraget stålbjælke ved altan Modul 1 3/F H HK1.205 HK3.101 A2.4.6 Bjælkelag i altankonstruktion Modul1 3/ F H HK1.205 HK3.101 A2.4.7 Facadebjælke ved altan Modul 2 3/F HK1.205 HK3.101 A2.4.8 Udkraget bjælke i karnap Modul 12 13/E F HK1.201 HK3.100 A2.4.9 Byg2 Limtræsbjælke i tag Modul 14 16/K HK1.601 HK2.201 Dimensionering af udkraget stålbjælker i altan. Dimensionering af bjælker i bjælkelag ved altan. Dimensionering af bjælke hvortil søjle i altankonstruktion forankres og samtidig virker bærende for tagkonstruktion. Dimensionering af udkraget bjælke karnap i stueplan. Dimensionering af limtræsbjælke i tagkonstruktion. Bjælken udføres med variabelt tværsnit. René S. Laursen René S. Laursen René S. Laursen Troels Nielsen René S. Laursen

17 7. Semester Bygningsingeniør Side 17 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport A2.5 Dækkonstruktioner Placering: Beskrivelse: Udføres af: A2.5.2 Insitudæk over kælder HK1.302 Dæk over kælder beregnes for Troels Nielsen lodret last som insitu støbt med vederlag på vægge og søjler. Der foretages vurdering af dækfelter og der udvælges på baggrund af dette relevante steder for beregninger. A2.5.3 Skiveberegning dæk over stueetage HK1.303 HK3.100 Der foretages skiveberegning af armering i dækkonstruktion af præfabrikerede huldækelementer over stueplan. Der foretages ikke styrkeeftervisning af de enkelte elementers skivevirkning. Ulrik E. Knudsen A2.5.4 Skiveberegning Tagskive HK1.306 HK3.100 Der foretages skiveberegning af armering i dækkonstruktion af præfabrikerede huldækelementer over 3. sal. Der foretages ikke styrkeeftervisning af de enkelte elementers skivevirkning. Beregning af træskive i tagkonstruktion. René S. Laursen A2.5.5 Byg2 Tagskive HK1.601 HK3.200 Troels Nielsen A2.6 Samlinger Placering: Beskrivelse: Udføres af: A2.6.3 Væg /dækelement samling HK3.100 Beregning af betonsamling mellem Troels Nielsen væg og dækelementer. A2.6.4 Konsol på betonsøjle Modul 4/E Beregning af betonkonsol på Ulrik E. Knudsen HK1.201 betonsøjle for anvendelse i A HK A2.6.5 Indspænding af udkraget bjælke Modul 11 13/E H HK1.201 HK3.100 A2.6.6 Altandæk 3. sal udkraget bjælke Modul 4/F HK1.205 HK3.101 Beregning af samling mellem udkraget bjælke i karnap i stueetage og kældervæg. Beregning af samling mellem udkraget bjælke og søjle i facade. Troels Nielsen René S. Laursen A2.6.7 Altandæk 3. sal bjælkelag Udgået René S. Laursen A2.6.8 Byg2 Vindkryds i facade Modul 15/k L HK1.601 HK3.201 Dimensionering af vindkryds i facade samt forankring af dette til tilstødende konstruktioner. Ulrik E. Knudsen A2.6.9 Byg2 Charnier ved søjle/bjælke Modul 16 HK1.601 HK3.200 A Byg2 Søjle/bjælke samling Modul 15/J HK1.601 HK2.200 Beregning af charnier samling mellem skrå søjle og bjælke i tag. Beregning af samling mellem træsøjle i facade og bærende limtræsdrager i tag. Troels Nielsen Ulrik E. Knudsen

18 7. Semester Bygningsingeniør Side 18 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport 1.4. Konklusion Gruppen har i projektet arbejdet med opgaven udvidelse af EnergiMidt. Arbejdet er udført med et højt ambitionsniveau og med stor vægt på resultatet af den samlede løsning. Forskellige løsninger og muligheder er blevet diskuteret gennem projektforløbet og de valgte løsninger er dokumenteret ved hjælp af beskrivelser, beregninger og tegninger. Der er lagt stor vægt på opbygningen af den statiske dokumentation og opnåelsen af et overskueligt og forståeligt system, som gør det muligt for læseren nemt at finde de enkelte beregninger og andet materiale der måtte blive henvist til. Arbejdet med projektet har givet gruppen mulighed for at opøve dennes kompetencer inden for projektering af større kontorbyggerier. For at kunne opnå et godt og overskueligt produkt, er der anvendt forskellige IT værktøjer, der gennem projektets forløb har hjulpet gruppen med at administrere, effektivisere og behandle projektets data. Ligeledes er det valgt at udføre alle beregninger digitalt, hvilket har givet en stor fleksibilitet i forbindelse med blandt andet kvalitetssikringen af opgaverne. Der er blevet arbejdet med 3 overordnede problemstillinger, som alle har taget udgangspunkt i de bærende konstruktioner i de to bygninger. De overordnede problemstillinger og dertilhørende underemner er blevet bearbejdet i forbindelsen med udførelsen af A2 Statiske beregninger. Projektet er blevet udvidet med en udstillingsbygning, i forhold til det tidligere udførte projektmateriale. Dette har medført en revision af A1 Projektgrundlag, hvor resultatet er en samlet beskrivelse af de to bygninger, materialeparametre og basislaste, for videre anvendelse i A2 Statiske beregninger. Projektets første hovedproblemstilling vedrører dokumentation for kapacitet af de bærende og stabiliserende betonkonstruktioner i hovedbygningen. I forbindelse hermed er der i A2.1 arbejdet med de virkende laster på bygningen. For hovedbygningen er alle beregninger i afsnittet udført som revisioner af allerede udførte beregninger på 6. semester. I A er der foretaget en revision af de vandrette laster, idet der er valgt at bestemme massalasten ud fra metode 2 iht. DS/EN DK NA: Dette har medført en reduktion af de dimensionsgivende vandrette laster på bygningen, hvormed de virkende laster på bygningens stabiliserende vægge kan reduceres. Lasten på bygningens stabiliserende vægge er bestemt i A I forbindelse med revisionen heraf er der også foretaget en revision af Excel arket, som beregner fordelingen af lasterne til de stabiliserende vægge på de enkelte etager. På grund af skrå søjler i bygningen, med vandrette lastkomposanter, var det nødvendigt at udvide Excel arket, så der kunne tages højde for de forskellige partialkoefficienter på de enkelte lasttyper for videre beregning. Trods reduktionen af vandret last, bestemt i A , viste det sig stadig nødvendigt med forankringer i flere af bygningens stabiliserende vægge. På baggrund af beregninger udført i A , blev den størst belastede væg bestemt som værende VX09. I A2.2.3 er der udført beregninger, som dokumenterer stabiliteten og bæreevnen for denne væg. Væggens stabilitet er sikret ved hjælp af lodret efterspænding med Macalloy efterspændingssystem. Beregningerne viste det nødvendigt at efterspænde væggene på bygningens 3 nederste etager. Efterspændingen er udført således, at der opnås et urevnet tværsnit, i situationen hvor væggen påvirkes af den størst mulige vandrette last. For at opnå dette, er det nødvendigt med 4 stk. 25mm Macalloy stænger i kælderen, 3 stk.

19 7. Semester Bygningsingeniør Side 19 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport 25mm Macalloy stænger i stueetagen og 2 stk. 25mm Macalloy stænger i stueetagen, i begge ender af væggene. Alle stænger udføres med en effektiv forspænding på 300kN. Det er valgt at anvende forholdsvis små dimensioner på Macalloy stængerne, for at undgå for tykke vægge i bygningen. Dette medfører et forholdsvist tæt armeret tværsnit af væggene, idet der ved forspænding på væggen, er nødvendigt med forholdsvis store mængder spaltearmering. I forbindelse med stabilisering af bygningen ønskedes det undersøgt, hvor vidt vægelementer i sydfacaden med store udsparinger, kunne anvendes som stabiliserende for bygningen. Samtidig ønskedes det undersøgt om de samme vægelementer kunne bære sig selv mellem bærelinier i de krydsende moduler, hvor de kun er undersøttet af søjler. Dokumentation af dette er blevet udført i A Der er anvendt en stringermodel for 2 forskellige vægtyper med forskellige understøtningsforhold og udsparringer. Beregningerne har vist, at facadeelementer både kan virke som stabiliserende og selvbærende. De er derfor taget i regning ved lastfordeling udført i A Dog er deformationerne for væggen ikke bestemt, og disse kan forventes at blive afgørende for de tilladelige laster på væggen. Når vægelementerne også kan virke som selvbærende for lodret last, kan bjælken i facaden, beregnet i A2.4.4, udføres således, at den kun skal bære last fra dæk over stueetage. Beregninger af bjælken viser et nødvendigt stålprofil på HE300B. Dette er en væsentlig reduktion sammenlignet med tegningsmateriale fra Søren Jensen Rådgivende Ingeniørfirma, hvor der er anvendt en HE800B til samme formål. Som vederlag for HE300B profilet er der regnet med en rund betonsøjle, som er beregnet i A Søjlen er eftervist med en diameter på 450mm og regnet således, at armeringen er optimeret i forhold til momentet omkring de 2 akser. Da søjlen er rund og der ikke umiddelbart er nogle naturlige indikationer for hvordan den skal vende under udførelse, er det efterfølgende konkluderet, at armeringen burde fordeles ens i tværsnittet, for at undgå en situation under udførelsen, hvor søjlen ikke placeres rigtigt i forhold til den last som påvirker søjlen. Andet steds i bygningen er der udført beregning af betonsøjle med konsol. Søjlen er dokumenteret i A2.3.3 og konsollen i A Søjlen er eftervist med et kvadratisk tværsnit på 350x350mm. Konsollen er eftervist med en dybde på 200mm og en højde på 300mm. Konsollen er udført med en 10mm indstøbt endeplade af stål ved konsollens forkant, for at forankre den vandrette trækarmering i toppen af konsollen. Som nogle af underemnerne til de bærende konstruktioner i hovedbygningen, er der arbejdet med dækkonstruktionerne på enkelte etager. For dæk over stueplan og dæk over 3. sal, er der i hhv. A2.5.3 og A2.5.4 udført beregning som dokumenterer skivevirkningen i dækkonstruktionerne. Som udgangspunkt blev det forsøgt at beregne et samlet stringersystem for den komplette dækskive vha. stringermetoden. Løsningen gav for mange ubekendte faktorer og krævede dermed for mange valg under vejs, for at få stringersystemet til at gå op med lastfordelingen på de stabiliserende vægge. I stedet endte det med en løsning, hvor der er anvendt en kombination af stringer og bjælkemetoden. Bjælkemetoden er anvendt for at flytte laster fra bygningens midte til stabiliserende vægge ved bygningens ender. Herefter er stringermetoden anvendt til fordeling af laster ved de stabiliserende kerner ved bygningens ender. Beregningerne har afledt en række konstruktive udfordringer i forbindelse med udførelsen, som det i samråd med elementleverandør er nødvendigt at finde løsninger på. Blandt andet kan det nævnes, at bygningens stabiliserende vægge ikke er placeret optimalt i forhold til elementfuger i dæk og dermed stringersystem. Ligeledes skal stringerne flere steder i konstruktionen krydse dækelementer, hvilket giver

20 7. Semester Bygningsingeniør Side 20 af 34 Bachelor Konstruktion Hovedrapport problemer, da stringere normalt placeres imellem fuger eller ved ender. Ved arbejdet med dækkonstruktionerne, er det blevet klart, at det ville være en fordel at føre dækkonstruktionen ud til væggene omkring trapperne i bygningens ender. Dette vil gøre det muligt at anvende væggene omkring trappeskaktene som stabiliserende og hermed nedsætte belastningen på de allerede valgte vægge og eventuelt undgå forspænding af væggene. Ved dæk over kælder er der arbejdet med optagelse af de lodrette laster virkende på konstruktionen. Dækket er udført som insitu og beregninger udført i A2.5.2 dokumenterer det nødvendige betontværsnit og armeringsarealer. Dækfelterne på etagen varierer meget i størrelse, men det er af udførelsesmæssige årsager valgt at udføre med den samme tykkelse på 270mm. Beregningerne er udført for 4 forskellige dækfelter, som er udvalgt repræsentative for dækket. Bygningens midte er regnet som padehattedæk, hvilket har gjort det muligt at undgå tværgående bjælker i store dele af kælderen, som er en fordel i forhold til installationer. I bygningens midte, hvor de største snitkræfter i dækket findes, er der behov for et armeringsareal svarende til Y20 armering pr. 100mm i begge retninger. For generel anvendelse ved detaljer, er der udført beregning af samling mellem vægge og dækelementer af beton. Beregningen er udført i A2.6.3 og dokumenterer bæreevnen for lodrette strittere i væggens top. Beregningen er udført som beregning af støbeskel, og dokumenterer bæreevnen som den resulterende kræft i kn/m. Beregningen dokumenterer også forbindelsen mellem væg og dækelement ved kantstringer i forbindelse med robusthedskrav. Idet robusthedskravet skal betragtes som en minimumsarmering, er den mindste dimension for de lodrette strittere bestemt som Y8 pr. 350mm. Der skal i den forbindelse som minimum placeres 3 stk. Y12 langsgående armeringsjern i kantstringeren, for at opnå tilstrækkelig bjælkekapaitet i kantstringeren, for at flytte lasten til armering i fuger mellem dækelementer. Som en anden hovedproblemstilling for hovedbygningen er der arbejdet med bygningens udkragede konstruktionsdele i facaden. På bygningens 3. sal, i det sydvestlige hjørne, er der udført beregninger af den udkragede altan. Der er arbejdet med en samlet løsning, hvor alle bærende konstruktioner udføres i stål. I A2.4.5 beregnes den udkragede bjælke, som bærer altandækket. Bjælken er eftervist som en HE200B. Imellem de udkragede bjælker placeres et bjælkelag, som i A2.4.6 er eftervist som et HE160B profil. Den udkragede bjælke fastgøres til søjle i facadekonstruktionen, som igen fastgøres til dækkonstruktionen over 3. sal. Forbindelsen herimellem er udført som en boltet samling og dokumenteret i A I forbindelsen udføres udkragede bjælke med en 15mm endeplade og fastgøres til søjlen med 6 stk. M16 bolte. Søjlen er i A2.3.5 eftervist som et HE200B profil, som påvirkes af moment, både fra den udkragede bjælke i altandækket og halvtag umiddelbart over altanen. Søjlen anvendes også for optagelse af lodrette laster fra dæk over 3. sal, idet dækkene ligger af på bjælker i facaden mellem søjlerne. Disse bjælker er dokumenteret i A2.4.7 og er eftervist som HE200B profiler. Løsningen kræver noget midlertidig afstivning i forbindelse på opførelsen af byggeriet, idet dækkene skal bæres af søjlerne, mens søjlen samtidig har brug for en vandret forankring til dækkene. Den midlertidige afstivning kan evt. fastgøres til dæk over 2. sal og fjernes når stringere er udstøbt i dæk over 3. sal. Bygningens stueetage er udført med en lang udkraget karnap i bygningens sydøstlige hjørne. Ligesom for 3. salens udkragede altan udføres den bærende konstruktion her i stål. Bjælken er i A2.4.8 eftervist som et