Beregning af tagåse Beregningsforudsætninger og brugervejledning til programmet ÅseDim

Transkript

1 Tagåse på bygninger opført som rammekonstruktioner af stål eller limtræ kan beregnes med programmet ÅseDim udviklet af Træinformation. TRÆ-rapport nr Beregningsforudsætningerne for dimensionering af åse og gerbersamlinger fremgår af nærværende rapport og danner grundlag for beregninger med programmet Åse-Dim. Rapporten er derfor en grundig brugervejledning til ÅseDim, vers. 1, TRÆ-rapporter udgives primært i tilknytning til TRÆhåndbøger, TRÆfakta og TRÆdim beregningsprogrammer og redegør for forudsætninger, beregninger og anden dokumentation, der ligger til grund for de anbefalinger, tabeller og beregningsregler, som indgår i vejledninger og beregningsprogrammer fra Træinformation. Beregning af tagåse Beregningsforudsætninger og brugervejledning til programmet ÅseDim TRÆrapport 05 Udgave 01, februar 2015 Manuskript: Træinformation Copyright Træinformation 2015 ISBN Træinformation 2015

2 Indhold Forord Brugervejledning Inddata Inddata Gem og hent inddata Hjælp, Tvær Hjælp, Længde Kontrol, Tvær Kontrol, Længde Beregningsresultat Dokumentation Beregningsforudsætninger Laster Udbøjninger Sikkerhed Gerberdrager Kipning Vindafstivning Normalkraft i åse Programmet ÅseDim anvendes til at dimensionere tagåse på bygninger med rammekonstruktioner af limtræ eller stål, f.eks. haller, stalde og maskinhuse. ÅseDim gør det hurtigere og mere sikkert at beregne åse af konstruktionstræ og limtræ, samlinger med gerberbeslag samt vælge det mest optimale beslag som en del af dimensioneringen. Programmet er baseret på Eurocode og de danske nationale annekser gældende pr. 1. januar 2015, samt på principperne i afsnittet Baggrund og forudsætninger, hvor de væsentligste principper for åsekonstruktioner er beskrevet sammen med de forudsætninger, der er anvendt ved udarbejdelsen af beregningsprogrammet. Rapporten er både en grundig brugervejledning til ÅseDim, vers. 1, 2015 og en gennemgang af beregningsforudsætningerne for dimensionering af åse og gerbersamlinger iht. EC5, som danner grundlag for beregninger med programmet ÅseDim. ÅseDim er udviklet af Træinformation og omfattet af Træinformation's ansvarsbegrænsninger for anvendelse af programmet. Bilag A Kipningsmoment Bilag B Dokumentation Installationsvejledning Bygning med åse af træ på stålrammer. 1

3 Brugervejledning ÅseDim foretager en eftervisning af den valgte konstruktions bæreevne. Brugeren skal derfor angive konstruktionens mål, vælge åsenes dimensioner, beslagtype mv., hvorefter programmet beregner om åsene og gerberbeslagene er tilstrækkelige. Programmenuen består af syv faneblade: Inddata 1 Inddata 2 Hjælp, Tvær Hjælp, Længde Kontrol, Tvær Kontrol, Længde Beregningsresultat Knapperne til højre i menuen anvendes til at gemme og hente input og beregningsresultater samt til at åbne brugervejledningen. Programmet kan også styres fra menulinjen, og funktionerne er de samme. Fanebladet Inddata 1 er aktivt, når programmet starter her indtastes: Bygningens hovedgeometri, som har betydning for vind- og snelastens størrelse. Åse- og rammeafstande, som har betydning for kræfterne i den enkelte ås. Parametre, som har betydning for egenlastens, snelastens og vindlastens størrelser. Når programmet starter, er inddatafelterne udfyldt med de oplysninger, som ligger i filen Standard.aid, i programmets filmappe: En værdi i et felt kan rettes ved at klikke på feltet. Gerberbeslaget vælges fra en rullegardinmenu med forud definerede beslag fra markedsledende leverandører. Til de fleste felter på inddata-fanebladet fremkommer en hjælpetekst, når musemarkøren holdes stille over feltet. Alle mål, der angives i meter, kan indtastes med 2 decimaler, altså med en centimeters nøjagtighed. Alle øvrige talværdier skal angives som hele tal. Indtastes der for mange decimaler, afrunder programmet værdien og regner videre med det afrundede tal. Ved indtastningen af decimaltal kan der anvendes både punktum (.) og komma (,) som decimaltegn. Projektidentifikation Teksterne i denne boks gengives i beregningsresultatet sammen med dato og klokkeslættet for beregningen for at dokumentere beregningerne. Feltet Firmanavn hentes fra nøglefilen og kan ikke ændres. For enkeltbrugerlicenser bliver feltet Medarbejder også hentet fra nøglefilen og kan heller ikke ændres. For programmer købt med flerbrugerlicens kan brugernavn indtastes i feltet Medarbejder. Felterne Projektnavn, Byggeafsnit, Bygningsdel etc. kan hver højst indeholde 70 tegn, og feltet Medarbejder kan højst indeholde 30 tegn. Bygningens tværsnitsmål Knappen Hjælp eller fanebladet Hjælp, Tvær åbner en illustration, hvor bygningens tvær - snits mål er defineret. Klik på fanebladet Inddata 1 for at komme tilbage til inddatasiden. Husbredde og facadehøjde har kun betydning for vindlastens størrelse. Tagvinkel er tagfladens vinkel med vandret målt i grader. Åseafstand er centerafstanden mellem åsene, målt langs rammerne. Tagvinkel og åseafstand har væsentlig betydning for både sne- og vindlast på den enkelte tagås. Facadeudhæng, som i modsætning til åseafstanden måles vandret, har stor betydning for lasten på ås nr. 1. Inddata kan kontrolleres visuelt på fanebladet Kontrol, Tvær. Bygningens længdemål Knappen Hjælp eller fanebladet Hjælp, Længde åbner en illustration, hvor bygningens længdemål er defineret. Klik på fanebladet Inddata for at komme tilbage til inddatasiden. Antal fag bestemmer bygningens længde, men har kun marginal betydning for lasternes størrelse. Normalrammeafstand er centerafstanden mellem rammerne. Gavlrammeafstand kan være mindre end normalrammeafstanden. Den kan ofte med fordel være ca. 15 % mindre end normalrammeafstanden, se afsnittet Gerberdrager, side 10. Hvis normalrammeafstanden reduceres, så den er under den angivne gavlrammeafstand, reduceres gavlrammeafstanden til normalrammeafstanden, og der fremkommer en advarsel. Charnierforskydningen sættes traditionelt til 1/7 af rammeafstanden. Ofte er det optimalt at vælge en anden (mindre) forskydning, især hvis nogle af åsene er påvirket af kipningsmomenter. Charnierforskydningen skal være så stor, at der er plads til såvel kipningsafstivningsbeslaget på rammen som gerberbeslaget, se figur 8 side 13. Er forskydningen valgt til mindre end 0,4 m, fremkommer en advarsel. Gavludhæng måles fra åsens fastholdelse til gavlrammen og til kanten af taget. Inddata kan kontrolleres visuelt på fanebladet Kontrol, Langs. 2 Brugervejledning Brugervejledning 3

4 Laster Egenlast af tagkonstruktion er den permanente last, som åsene skal bære. Det er normalt vægten af tagbeklædning, samt eventuel isolering og undersidebeklædning, men eksklusiv åsenes egenvægt. Programmet tillægger selv egenvægten af åsene. Egenlasten skal derfor indtastes afhængig af, hvordan konstruktionen er opbygget. Tallene i programmet er typiske værdier, der kan overskrives med de aktuelle. Også teksterne kan overskrives. Det kan være hensigtsmæssigt at udføre en beregning med både den største og den mindste værdi af egenvægten, der forventes at forekomme. Terrænkategori refererer til lastnormens terrænkategorier I-IV: I Hede: Kystområder, søer og fladt landskab uden forhindringer. II Land: Landbrugsland med enkelte forhindringer i form af træer og spredt bebyggelse. III Forstad: Forstads- eller industriområder, skov. IV By: Områder med tætstående bygninger, hvis gennemsnitshøjde er større end 15 m. Bemærk, at vindlasten først et stykke inde i et bebygget område er reduceret til værdien for området. I eksempelvis et område med lav bebyggelse grænsende op til landbrugsland vil vindlasten først m inde i bebyggelsen være reduceret svarende til terrænkategori Forstad. Afstand til Vesterhavet/Ringkøb. Fjord skal angives, fordi basisvindhastigheden indtil 25 km fra den jyske vestkyst og Ringkøbing Fjord er højere end i resten af landet. Snelast kan vælges som normal værdi svarende til et almindeligt saddeltag uden specielle læforhold, eller til en forhøjet værdi, hvor snelasten skal øges på grund af risiko for sneophobning, f.eks. på læsiden af store lave bygninger. Værdien må bestemmes af den projekterende efter EN og tilhørende dansk nationalt anneks. Den forøgede værdi anvendes kun, når snelasten regnes jævnt fordelt (bunden last). Hvis der angives en forhøjet værdi, der er mindre end den normale, kommer der en advarsel. Lasttilfældene med uens fordelt last (fri last) baseres da på den angivne værdi. I fanebladet Inddata 2 vælges: Styrkeklasse, anvendelsesklasse og konsekvensklasse Åsens tværsnitsmål Gerbersamling, gerberbeslag og normalkraftfaktor Kipningsmoment. Styrkeklasse Styrkeklassen C18 svarer til normalt konstruktionstræ. Andre konstruktionstræsklasser og limtræ kan også vælges. Anvendelsesklasse Tagåse henregnes normalt til anvendelsesklasse 2. Anvendelsesklasserne 1 og 2 giver samme bæreevne. 4 Brugervejledning Konsekvensklasse (CC) Åse kan ofte henføres til en lavere konsekvensklasse end hovedkonstruktionen. Det gælder dog ikke for kipningsåse, eller åse der indgår i det vindafstivende system, se også afsnittet Konsekvensklasse, side 10. Åsens tværsnitsmål Indtast åsens højde og bredde i Dit valg, se fanebladet Hjælp, Tvær. Dimensionerne kan også vælges i valgmenuerne. Når der under Styrkeklasse er valgt konstruktionstræ, kan der vælges mellem standardmål for savet træ. Når der er valgt limtræ, kan der vælges mellem standardmål for limtræ. Bemærk: Det forudsættes, at åsene ikke har større vankant end 12 mm på smalsiden og 20 mm på bredsiden. Hvis der er større vankant, reduceres især gerberbeslagenes bære - evne, hvilket programmet ikke tager hensyn til. Gerbersamling Øverst i boksen skal angives en Normalkraftfaktor. Den kan vælges til: 0, hvis vindlast på gavle ikke skal gennem gerbersamlingen. 1, hvis hver ås påvirkes af normalkraft svarende til sit naturlige lastopland, se figur 2. >1, hvis nogle åse påvirkes af større normalkraft på grund af f.eks. portsøjler, se Vindafstivning. Ås nr. 2 Gavlareal 2 Åseafstand h/2 h/2 Åseafstand Naturligt lastopland for åse ved vindlast mod gavl. Ås nr. 3 Gavlareal 3 Nederst i boksen vælges, hvilken type gerberbeslag, der skal bruges. Det er forudsat, at der anvendes 4 40 mm beslagsøm til fastgørelsen, se også Gerberbeslag, side 11. Hvis normalkraftfaktoren er større end 0, er kun beslag, der kan optage træk, tilgængelige. Når normalkraftfaktoren er lig 0, er det muligt at vælge type b-beslag, hvis det passer med åsehøjden. Programmet kontrollerer også, om åsebredden er tilstrækkelig til at beslaget kan bruges. Mindste åsebredde for 40 mm søm er 54 mm. For type b-beslag er åsebredden lidt større, fordi der skal være plads til flangerne på beslaget. Brugervejledning 5

5 Programmet foreslår et andet beslag, hvis det først valgte ikke er tilstrækkeligt, men der kan være andre valg, der er billigere. Det er dog nemt at vælge et andet og se, om det kan anvendes. Ås som kipningsafstivning Når det ved dimensioneringen af stålrammer er forudsat, at nogle af åsene skal afstive rammerne mod kipning, skal disse åse kunne optage det såkaldte kipningsmoment ud over de normale påvirkninger. Det regningsmæssige kipningsmoment skal oplyses af ram me - leverandøren, se også afsnittet Kipning, side 12. Resultatomfang Normalt viser de primære resultater, der kan indgå i projektdokumentationen. Detaljeret viser flere oplysninger om lastkombinationer og snitkræfter. Når resultatet gemmes, er det muligt at vælge også at få gemt andre filer med flere resultater. De kan med fordel kopieres ind i et regneark. De valgte værdier i fanebladene Inddata 1 og Inddata 2 kan gemmes til senere brug og hentes ind igen ved at klikke på knapperne Gem som (Alt-S) eller Hent (Alt-H) til højre i programvinduet. Vælg selv filmappe og -navne. Filtypen skal altid være *.aid. Filen Standard.aid må gerne overskrives med gemmefunktionen. Fanebladet viser et tværsnit af en bygning med definitioner for målene: Husbredde, Facadehøjde, Tagvinkel, Åseafstand, Åsebredde, Åsehøjde og Facadeudhæng. Figuren er fast og ligner derfor ikke nødvendigvis det aktuelle bygningstværsnit. Fanebladet viser et længdesnit i en bygning med definition på målene: Fagvidde, Gavludhæng og Charnierforskydning. Figuren er fast og ligner derfor ikke nødvendigvis det aktuelle længdetværsnit i bygningen. Når fanebladet åbnes, konstruerer programmet et tværsnit af den aktuelle bygning baseret på de indtastede mål. Det giver en visuel kontrol af eventuelle grove fejl i inddata af husets tværsnitsmål. Tegningen viser også det naturlige lastopland for de tre åse, der undersøges, samt et forstørret åsetværsnit. For yderligere at sikre mod grove fejl, er der vist en 1,8 m høj person i samme målestok som bygningen. Når fanebladet åbnes, konstruerer programmet et længdesnit af den aktuelle bygning baseret på de indtastede mål. Det giver en visuel kontrol af eventuelle grove fejl i inddata af husets længdemål. Figuren viser også fagenes benævnelser og gerberbeslagets form og størrelse i forhold til åsehøjden (som forstørret detalje). Når fanebladet åbnes, gennemfører programmet en bæreevneberegning og viser resultatet i en rapport. Resultat angiver den største udnyttelsesgrad for åse og gerberbeslag, nedbøjninger samt de kræfter, der skal kunne overføres fra åse til rammer. Er konstruktionen underdimensioneret, fremgår det tydeligt med rød skrift nederst til højre i programvinduet. Samtidig fremgår det naturligvis af rapporten, at åsen og/eller beslagdimensionen er utilstrækkelig. Gå derfor tilbage til et af fanebladene Inddata 1 eller Inddata 2 og foretag en ændring af inddata, f.eks. valg af en større åsedimensionen eller valg af et andet gerberbeslag. Detaljerede resultater angiver resultater for både mellemfag og de to endefag, herunder hvilken lastkombination, lasttilfælde og åsenummer, der er dimensionsgivende. Hvis der under en udnyttelsesgrad f.eks. står 3/b/2 betyder det, at lastkombination 3, lasttilfælde b, ås nr. 2 er det tilfælde, der giver den største udnyttelsesgrad eller reaktion. (Der kan være andre tilfælde, der giver samme resultat). Lastkombinationerne er beskrevet nedenfor. De små bogstaver, der angiver lasttilfældet, er (for særligt interesserede) forklaret i Bilag B, Dokumentation. Forudsætninger angiver de valg, der er foretaget i fanebladene Inddata 1 og Inddata 2. Forklaring beskriver de lastkombinationer, der er relevante for bygningen og definerer retninger. Rapporten kan udskrives direkte tryk: Udskriv (Print: Alt-P), eller den kan gemmes som en tekstfil tryk: Gem Resultat (Alt-R). Se også Resultatomfang, side 6. 6 Brugervejledning Brugervejledning 7

6 Beregningsforudsætninger Programmet bestemmer den samlede last på åsene og deres fastgørelser for de relevante lastkombinationer. Der tages hensyn til egenlast, snelast, punktlast, vindlast samt eventuelle kipningsmomenter. Programmet er baseret på Eurocodes med tilhørende danske annekser gældende pr. 1. maj Programmet undersøger følgende lastkombinationer: 1 Egenlast 1,2 g KFI 3 Egenlast + sne + Mkip (1,0 g + 1,5 s + evt. Mkip) KFI 5 Egenlast + sne + vindtryk (1,0 g + 1,5 s + 0,45 w) KFI 6 Egenlast + vindtryk (1,0 g + 1,5 w) KFI 8 Egenlast + punktlast (1,0 g + 1,5 Q) KFI 9 Egenlast + vindsug 0,9 g + 1,5 wkfi g, s, w og Q betegner de karakteristiske værdier af egenlast, snelast, vindlast og punktlast, mens Mkip er det regningsmæssige kipningsmoment. Talværdierne er partialkoefficienter, for ikke-dominerende lastbidrag reduceret med lastkombinationsfaktoren. KFI er korrektion for konsekvensklassen (0,9 for CC1, 1,0 for CC2 og 1,1 for CC3). Egenlast Tyngden af tagbeklædning, eventuel isolering, samt undersidebeklædning. Programmet tillægger selv egenlasten af åsene. Snelast Ved normal snelast betragtes halvdelen af snelasten som lastfri iht. nationalt anneks til EN , idet gerberdragere er følsomme for uens last. I kombinationer med kipningsmoment antages sneen for bunden, da der ikke er kipningsfare ved reduceret last. I nogle tilfælde skal der iht. Nationalt anneks til EN regnes med en forøget snelast, f.eks. på læsiden af store lave bygninger, der ikke er beskyttet mod snestorme fra østlige vindretninger. I programmet kan der i sådanne tilfælde vælges en højere snelast end den normale. Ved forøget snelast regnes snelasten bunden, da specielle tilfælde ikke skal kombineres. Punktlast For korte åse kan punktlasten på tage (Qk = 1,5 kn) være afgørende. Vindlast Vindlasten bestemmes som funktion af terrænkategori, afstand til Vesterhavet og bygningens geometri. Det indvendige tryk sættes til værdierne gældende for små åbninger i facaderne, altså enten indvendigt overtryk svarende til formfaktoren 0,2 eller indvendigt undertryk svarende til formfaktoren -0,3. Vindtilfælde, der giver tryk på tagfladen, har kun betydning for åsedimensionerne ved højt hastighedstryk og store taghældninger (over 35 ). Vindsug er afgørende for åsenes fastgørelse til rammerne. Når åsene indgår i det afstivende system, har vindlasten også betydning for gerberbeslagene, se afsnittet Vindafstivning, side 15. Programmet gennemregner 3 åsestrenge, fordi vindlasten er forskellig over taget. Figur 3 viser placeringerne samt vindlastområderne iflg. EN ved vind på tværs af bygningen. Vind mod facade F Kiplinje Tagås G H J I K Sug på facade Kiplinje Tagås Ås nr Ås nr Betegnelser for vindlastområder og placering af de tre åse, som programmet kontrollerer. Ås nr. 1 er placeret ved tagkanten. Her vil der altid være placeret en ås, og den opadrettede last er maksimal ved vind mod facaden. Det giver tryk på undersiden og sug på oversiden. Til gengæld er lastbredden højst en halv åseafstand. Ås nr. 2 er placeret én åseafstand længere inde, så den ligger i de hårdt belastede områder F, G og K (se figur 3), og lastbredden er lig åseafstanden. Hvis afstanden mellem de to nederste åse er reduceret, fordi åseafstanden ikke går op i tagfladens bredde, kan ås nr. 2 få en lidt mindre last, men det ses der bort fra ved beregningen. Ås nr. 3 er placeret 1 /2 åseafstand fra kippen, således at den har fuld lastbredde svarende til åseafstanden. Ved vind mod facaden ligger åsen i normalområdet H, hvor der ved større taghældninger kan være tryk. Ved sug på facaden kan den ligge i det hårdest påvirkede område J, hvor der altid er sug. I J H F G K 8 Beregningsforudsætninger Beregningsforudsætninger 9

7 Nedbøjningen u vinkelret på tagfladen samt tværudbøjningen w parallelt med tagfladen beregnes. For snelast beregnes den øjeblikkelige udbøjning, for egenlast beregnes langtidsudbøjningen. Nedbøjningen vinkelret på tagfladen bør normalt højst være 1/400 af spændvidden, i lav konsekvensklasse dog højst 1/300. Andre krav kan aftales, afhængigt af bygningens brug. Grænsen for tværudbøjningen afhænger af bygningens brug og den valgte tagdækning. Den bør ikke være over 1/200 af spændvidden. Dette kan være afgørende for valget af åsens bredde, især ved lidt større taghældninger. Desuden beregnes den øjeblikkelige nedbøjning for punktlast. Den bør højst være 1/200 af spændvidden. Konsekvensklasse Åse kan ofte henføres til en lavere konsekvensklasse end bygningens hovedkonstruktion (rammerne). Det gælder dog ikke kipningsåse, der er essentielle for hovedkonstruktionens bæreevne. Det gælder i princippet heller ikke, når åsene indgår i vindafstivningssystemet, men vindlasten er i praksis ikke dimensionsgivende for åse og gerberbeslag. Så en ås dimensioneret for snelast i lav konsekvensklasse (CC1) vil normalt kunne modstå lasten fra vindafstivningen med sikkerhed svarende til normal konsekvensklasse (CC2). En vejledning om valg af konsekvensklasser er publiceret af Dansk Standard som DS/INF 1990: Robusthed Kravene til robusthed overfor ikke forudsete påvirkninger angivet i nationalt anneks til EN 1990 betyder blandt andet, at der skal placeres et (vind-) afstivende system ved hver ende af bygningen. Eneste undtagelse er, hvis hovedkonstruktionen kan henføres til konsekvensklasse CC1. I så fald kan åsene bruges til at føre vindlasten hen til det afstivende system. En uendelig lang bjælke med understøtninger med afstanden L og med jævnt fordelt last har momentnulpunkter i afstanden L/7 fra understøtningerne. Charnierer i disse punkter ændrer derfor ikke snitkræfterne. Gerberbeslag i åse er derfor traditionelt placeret i disse punkter for at optimere konstruktionen. I praksis kan den optimale placering være et andet sted, fordi lasten ikke er jævnt fordelt, fordi endefagene påvirker snitkraftfordelingen, og fordi åsene kan være påvirket af kipningsmomenter. Endefagene er ofte afgørende for dimensioneringen ved ens rammeafstande. Ved at gøre rammeafstanden i gavlfagene omkring 15 % kortere end i de øvrige fag, kan der ofte opnås en betydelig besparelse. Gerberbeslag Der eksisterer 3 typer gerberbeslag, se figur 5, som alle leveres af både Simpson Strong- Tie og ITW-Byg. I programmet anvendes kun typerne a og b, og det er forudsat, at de er fastgjort med beslagsøm 4,0 40 mm. For type a kontrolleres desuden flækningsbæreevnen R90 iht. Eurocode 5. Simpson betegner type a og type b henholdsvis type W og type B, mens ITW betegner dem type 3 og type 2. Anvendes type a skal der bruges mindst beslaghøjde 120 mm til åsehøjder 150 og 175 mm, og beslaghøjde 140 mm til åsehøjder 200 og 225 mm. Programmet korrigerer beslagbæreevnerne for de kræfter, der opstår, når beslagene er små i forhold til åsehøjden. Indgår åsene i vindafstivningen, skal der bruges type a fra Simpson (W), da det er det eneste gerberbeslag, der har en deklareret trækbæreevne, og der må kun sømmes i de to yderste hulrækker, som vist på figur 6. Anvendes type b, skal størrelsen svare til åsenes højde, alle huller skal udsømmes, og der kan ikke overføres træk og tryk i åsens retning. Tagåsene forudsættes udført som gerberdragere, som vist på figur 4. Gerberdragere består af bjælker med længde svarende til rammeafstanden L, samlet med gerberbeslag. Besla - gene placeres i en vis afstand fra rammerne, kaldet charnierforskydningen, fordi gerberbeslagene betragtes som charnierer. Kort endefag Mellemfag Langt endefag Type a, forskydning, træk og tryk Type b, kun forskydningslast Type c, kun forskydningslast Ås udført som gerberdrager. Alle mellemfag har længde svarende til rammeafstanden. Ved enderne opstår et kort og et langt endefag, som samtidig bærer udhænget over gavlene. Typer af gerberbeslag. 10 Beregningsforudsætninger Beregningsforudsætninger 11

8 Programmet kontrollerer, at åsebredden er tilstrækkelig. Den skal være mindst 4 sømdiametre større end sømmenes indtrængningsdybde, da der sømmes fra begge sider. Med 4 40 mm søm og 2 mm godstykkelse bliver minimumsbredden = 54 mm. For type b afgøres minimumsbredden af flangerne på over- og underside. Til brug for dimensionering af åsene skal rammeleverandøren oplyse, hvilke åse der skal virke afstivende, samt det regningsmæssige kipningsmoment Mkip og den åsehøjde det gælder for. Desuden bør rammeleverandøren beregne og levere beslag til fastgørelse af kipningsåsene til rammerne. Hvis ikke leverandøren også beregner, hvorledes beslagene skal fastgøres til åsene, må hulstørrelsen i beslagene aftales med den, der projekterer åsene. Kropplade Gerberbeslag type a må kun udsømmes i de to yderste hulrækker, når de skal overføre normalkraft. Kipningsfastholdese og kropplade (se detalje 1) Ved dimensionering af stålrammer forudsættes normalt, at nogle af åsene skal afstive rammerne mod kipning. Åsene skal derfor kunne optage det såkaldte kipningsmoment ud over de normale påvirkninger. Manglende afstivning mod kipning kan føre til svigt, som vist i figur 7. Det regningsmæssige kipningsmoment Mkip = Md kan beregnes som beskrevet i Bilag A, Kipningsmoment. Det er normalt på den sikre side at benytte følgende tilnærmelse M kip 0,015N Ed (h p 1 2 h) hvor NEd er den regningsmæssige trykkraft i underflangen af stålrammen, hp er stålrammens profilhøjde det pågældende sted, og h er åsens højde. Flange Kipningsfastholdese og kropplade Kipningsfastholdelse Kropplade Flange Stålspær Træås Kropplade Eksempel på svigt under snelast som følge af utilstrækkelig kipningsafstivning. Foto: Bente Søgaard, Bygningskontoret NORD A/S 12 Beregningsforudsætninger Åse med gerbersamling placeret til venstre for stålramme. En af flangerne, der fastholder åsene til stålrammen, har et påsvejset tværgående stykke, der overfører kipningsmomentet fra stålrammen til åsen, se også detaljen til venstre. Beregningsforudsætninger 13

9 Hver af de kipningsafstivende åse regnes påvirket af et primært moment Mkip fra én stålramme, af et modsat rettet sekundært moment fra nabostålrammen på α Mkip, og af et tertiært moment af størrelsen β Mkip eller mindre fra hver af de øvrige stålrammer. De tertiære momenter kan der ses der bort fra, da de på grund af charniererne ved gerberbeslagene ikke har indflydelse på åsens maksimale snitkræfter. Figur 9 viser de snitmomentkurver fra kipningsmomenterne, som skal adderes til snitmomentkurverne fra egenlast og sne. I programmet anvendes α = 0,73, se Bilag A, Kipningsmoment. Lasttilfældet med egenlast, sne og kipningsmomenter giver samme påvirkning for ås nr. 2 og 3 og alle mellemliggende åse. Det er derfor uden betydning, hvilke af disse åse der skal fungere som kipningsafstivning. For ås nr. 1 er lastoplandet og dermed påvirkningen for egenlast og sne ca. halvdelen af det normale, så denne ås bliver ikke dimensionsgivende i lastkombinationer uden vindlast. Gavlrammerne får kun godt halv last og antages derfor ikke at påføre åsene momenter, der er dimensionsgivende. Ås, endefag α M k M k (β M Ås, k ) (β M k ) mellemfag Ås, endefag Gavlramme Indre ramme Indre ramme Indre ramme Indre ramme Gavlramme + -M k - M-kurve for M k alene α M k M-kurve for - α M k alene Momenter i gerberdrager påvirket af kipningsmomenter. + Min mm mm Max mm mm Ø 6 mm skrue Max mm mm Når kipningsåse fordobles, skal to normalåse samles med ø 6 mm skruer som vist. Ved højst 75 mm brede åse kan der eventuelt anvendes søm, se afsnittet Kipningsåse. Kipning af ås For særligt høje åse kan kipning af selve åsen være aktuel, uanset om den skal optage kipningsmoment fra rammerne eller ej. Programmet kontrollerer denne kipning, idet den effektive bjælkelængde sættes lig rammeafstanden. Vindlast på langs af bygningen skal normalt optages at et vindafstivende system i tagfladen. I SBI-anvisning 187 Simple stålrammebygninger anbefales det at udforme det vindafstivende system helt uafhængigt af åsene, ved hjælp af et gittersystem med tryk- og trækstænger af stål. Figur 11 viser et eksempel. En af fordelene herved er, at disse stænger kan placeres nær rammernes midterlinjer. En anden fordel er, at træk og tryk i åsene helt kan undgås, når der i overensstemmelse med robusthedskravene, nævnt side 10, placeres et gittersystem i hver ende af bygningen. Vindgitter Kipningsåse Åse, der skal optage kipningsmomenter, her kaldet kipningsåse, kan udføres enten ved at anvende bredere åse end normalåsene, eller ved at anvende to normalåse, der samles før oplægningen, se figur 10. Herved undgås, at der skal anvendes mere end én åsedimension, og der kan alligevel optages store momenter. Åsene samles pr. 500 mm med ø 6 mm skruer med gevind over det meste af længden, og som er mindst 50 mm længere end normalåsens bredde. I højst 75 mm brede åse kan også anvendes 4,2 130 mm ringede søm eller 4,8 130 mm firkantsøm. Åsene placeres, så den nederste ås følger inddelingen på taget. Boltene, der fastgør åsene til rammer og afstivningsbeslag, skal gå gennem begge stykker træ. Stålspær Portsøjle Normalsøjle Portåbning Vindafstivning helt i stål, uafhængigt af åsene. 14 Beregningsforudsætninger Beregningsforudsætninger 15

10 Stålrammebygning med gavlsøjler placeret med så stor afstand, at vindlasten mod gavlen ikke kan antages at være fordelt jævnt over åsene, når disse skal føre lasten hen til gittersystemet. Hvis åsene bruges til at føre vindlasten på gavlen hen til et gittersystem placeret i f.eks. 2. fag, eller hen til et fælles gittersystem i en bygning i konsekvensklasse CC1, skal gerberbeslagene og åsenes fastgørelse til gavlremmen dimensioneres for den andel af vindlasten på gavlen, de skal overføre. Andelen kan være større end det naturlige opland vist på figur 2, side 5, f.eks. når vindlasten på gavlen primært overføres til gavlrammen af nogle få søjler, se figur 12. I programmet må man i disse tilfælde vælge en passende normalkraftfaktor større end 1, se også Gerbersamling, side 5. Vindsuget på gavlen er i praksis større end vindtrykket og derfor afgørende for samlingerne. Hvis ikke tagbeklædningen kan fastholde åsene mod udknækning i den svage retning, kan det være nødvendigt at kontrollere søjlebæreevnen af åsene ved vindtryk mod gavlen og samtidigt vindsug på taget. Hvis åsene indgår direkte i gittersystemet, vil lasten akkumuleres ned langs rammerne. Dette er ikke omfattet af normalkraftfaktoren i ÅseDim. Når åsene anvendes til at føre vindlast fra gavlene hen til det vindafstivende system, skal det sikres, at lasten på gavlen kan føres over i åsene, og at gerberbeslagene kan optage normalkraften samtidig med de relevante forskydningskræfter. Når normalkraftfaktoren vælges > 0, vil programmet sikre, at de valgte gerberbeslag kan optage trækkraften, og det angives under Resultat, hvilke kræfter der skal kunne overføres fra gavlen til åsene i åsenes retning. (Det angives også, hvilke kræfter åsene skal fastgøres for, både vinkelret på tagfladen og parallelt med rammehovedet). Ved vind på tværs af bygningen er der sug på både gavlene og på taget, så det farligste lasttilfælde optræder ved indvendigt overtryk. Ved vind mod gavl kommer der en tryknormalkraft i åsene. Da der samtidigt vil være sug på tagets yderside, er indvendigt overtryk normalt dimensionerende for åsen og dens fastgørelser, da det giver størst tværlast. Men det indvendige overtryk reducerer normalkraften i åsen, så fastgørelsen mellem gavlramme og ås skal dimensioneres for indvendigt undertryk. Hvis det ønskes kontrolleret, om tryknormalkraften kan give stabilitetssvigt, kan både indvendigt overtryk og undertryk i princippet være afgørende. Undertryk giver størst normalkraft, men tværlasten i form af vindsuget på taget er størst ved overtryk. Hvis man vælger Detaljeret resultatomfang under Inddata 2, kan de relevante laster findes under Lastkombination 9, opadrettet vind fra syd. Man skal bruge tallene markeret med gult i Eksempel på udskrift, se side 18. For indvendigt overtryk findes tværlasterne i z-retningen (vinkelret på tagfladen) og y- retningen (parallelt med rammeoversiden) under punktet Regningsmæssig linielast på åse fra g+s+w. Lasten i z-retningen afhænger af afstanden fra udhænget og er i eksemplet større på de første 2,00 m, hvor den er -1,70 kn/m. Normalkraften findes under Detaljer vedr. vindlast på gavl som summen af lasterne fra områderne D og N, hvor D, der svarer til vindtrykket på ydersiden, er negativ, og N, der svarer til det indvendige overtyk, er positiv. I eksemplet bliver normalkraften -11,88 + 2,28 = -9,60 kn. Normalkraften ved indvendigt undertryk findes som ovennævnte last i område D minus 1,5 lasten fra det indvendige undertryk (fordi formfaktoren for undertryk er 0,3, mens den for overtryk er 0,2), altså -11,88-1,5 2,28 = 15,30 kn. (Den er identisk med den kraft, der under Resultat (øverst i udskriften) angiver den kraft, gavlrammen skal kunne overføre til åsen, når der er træk i åsen (15,29 kn). Ovennævnte tværlast i z-retningen kan korrigeres fra overtryk til undertryk ved at finde den regningsmæssige linjelast for område N under Detaljer vedr. vindlast på tag (-0,215 kn/m) og fratrække 2,5 gange denne til tværlasten i z-retningen, så lasten på de første 2 m bliver -1,70 -(2,5-0,215) = -1,16 kn/m. 16 Beregningsforudsætninger Beregningsforudsætninger 17

11 Eksempel på udskrift *************************************************************** Lastkombination 9: 0,9 g + 1,5 w. Lasttilfælde w: Opadrettet vind fra syd. Aas nr 3. *************************************************************** Regningsmæssig linielast på åse fra egenlast: x (m) 0,00 37,80 z-retn (kn/m) 0,622 y-retn (kn/m) 0,226 Detaljer vedr. vindlast på tag (Part.koeff. eller psi = 1,50): Område Form- Karakt. Last- Regn.mæss. y-område faktor fladelast bredde linielast start slut D 0,71-0,62 kn/m2 1,20 m -1,120 kn/m 0,00 m 0,30 m E -0,32 0,28 kn/m2 1,20 m 0,499 kn/m 37,50 m 37,80 m G -1,33-1,17 kn/m2 1,20 m -2,109 kn/m 0,00 m 2,30 m H -0,67-0,59 kn/m2 1,20 m -1,055 kn/m 2,30 m 11,49 m I -0,50-0,44 kn/m2 1,20 m -0,791 kn/m 11,49 m 37,80 m N 0,20-0,12 kn/m2 1,20 m -0,215 kn/m 0,30 m 37,50 m Regningsmæssig linielast på åse fra vindlast (w) alene: x (m) 0,00 0,30 2,30 11,49 37,50 37,80 z-retn (kn/m) -3,229-2,324-1,269-1,006-0,292 y-retn (kn/m) 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Regningsmæssig linielast på åse fra g+s+w: x (m) 0,00 0,30 2,30 11,49 37,50 37,80 z-retn (kn/m) -2,608-1,702-0,648-0,384 0,330 y-retn (kn/m) 0,226 0,226 0,226 0,226 0,226 Detaljer vedr. vindlast på gavle (Part.koeff. eller psi = 1,50): Normalkraftfaktor = 2,00 Kar. hastighedstryk ude/inde = 0,88/0,60 kn/m2: Område N er inde, øvrige delområder er ude. Område Form- Karakt. Del- Regn.mæss. faktor fladelast areal dellast Kort yderfag, vind fra Syd: D 0,71-0,62 kn/m2 6,36 m2-11,88 kn N 0,20 0,12 kn/m2 6,36 m2 2,28 kn Langt yderfag, vind fra Syd: E -0,32 0,28 kn/m2 6,36 m2 5,30 kn N 0,20 0,12 kn/m2 6,36 m2 2,28 kn Bilag A Kipningsmoment De åse, der skal fastholde stålrammen mod kipning, skal kunne optage et ekstra regningsmæssigt moment Mkip. Det beregnes som følger. Iht. Eurocoden for stål, EN afs kan imperfektionen for én ramme sættes til: e 0 = L / 500 (1) hvor L er afstanden mellem kipningsfastholdelserne eller stederne, hvor trykket flytter til overflangen i rammen. Da fastholdelsen sker i enkeltpunkter må momentet qd L 2 /8 i EN formel (5.13) erstattes af QdL/4, så fastholdelsesbehovet ved undersiden af rammen er: Q d 4N Ed (2) L (e 0 q ) hvor NE d er trykkraften i underflangen og q er flytningen af underflangen som følge af åsens drejning. Kipningsmomentet, som åsen skal optage, bliver: M kip = Q d (h p h) (3) hvor hp er stålrammens profilhøjde, og h er åsens højde. Åsens drejning som følge af Mkip er mindre end: γ = M kip l (4) 6(EI) ås hvor l er rammeafstanden. Formlen gælder for en simpelt understøttet bjælke og er på den sikre side for en gerberdrager. Flytningen af underflangen bliver: δ q = γ (h p h a) (5) Ved indsættelse af øvrige udtryk i (3) fås: M kip 4N [ Ed L L 500 M ] kip l (h p 1 2 6(EI) h) (h p 1 2 h) ås der kan omskrives til M kip L 500 [ ] L 4N Ed (h p 1 2 h) l (h p 1 2 h) 6(EI) ås 1 (6) (7) 18 Beregningsforudsætninger Bilag A Kipningsmoment 19

12 Bilag B Dokumentation Den aktuelle bygning forudsættes at være et rektangulært længehus med symmetrisk sadeltag og placeret på vandret, plant terræn. For at gøre det nemt at referere til retninger i forhold til huset, benævnes retningen parallelt med tagets kiplinie som husets længderetning, hhv. syd-nord-retningen, mens retningen parallelt med spærene benævnes husets tværretning, hhv. vest-øst-retningen, uafhængigt af de virkelige verdenshjørners beliggenhed i forhold til huset, se figur 13. I hver ås indlægges et koordinatsystem som vist med nulpunkt i åsens sydlige ende. Hvis bygningen er indtil 7 fag lang, beregnes snitkræfterne for det aktuelle antal fag. Er den længere regnes med 7 fag. Fejlen er forsvindende. Tabel 1 viser de lastkombinationer og lasttilfælde, der gennemregnes. Detaljer kan ses ved at vælge Meget detaljeret resultatomfang under Inddata 2. Vindlastområderne er defineret i figur A14. x Øst ås z Nord Traditionelt er anvendt Qd = 1,5 % af NEd. Det er formentlig altid på den sikre side at benytte denne tilnærmelse. Af (3) findes da M kip 0,015N Ed (h p 1 2 h) (8) y Sekundært kipningsmoment Det sekundære kipningsmoment α Mkip bestemmes vha. EN afsnit Når der er m trykkede elementer bestemmes den gennemsnitlige faktor på Mkip som: Retninger og koordinatsystem. Vest Syd α m = 0, m (9) For m = 2 findes α2 = 0,866. Når man, som i figur 9, på den sikre side sætter faktor 1 på de primære moment, bliver faktoren på det sekundære moment α = 2α2-1 = 0,76, svarende til resten af 2 gange middelværdien. 20 Bilag A Kipningsmoment Bilag B Dokumentation 21

13 Beskrivelse af Lastkombination / Lasttilfælde. Komb./ tilfælde Beskrivelse 1/a Egenlast [1,2 g KFI] 3 Egenlast + sne + kipningsmomenter [(1,0 g + 1,5 s + evt. Mkip) KFI] Det primære kipningsmoment placeres som I tilfælde 3b til 3g regnes med bunden snelast følger, regnet fra syd: og kipningsmoment, begge med regningsmæs- 3/b 1. normalramme sig værdi da kipningsmomentet også afhænger 3/c 2. normalramme af snelasten. Snelasten beregnet med forhøjet 3/d 3. normalramme formfaktor, hvis en sådan er valgt. Kipnings- 3/e 4. normalramme momenter påføres kun ved normalrammerne, 3/f 5. normalramme da gavlrammerne har mindre snelast. 3/g 6. normalramme Hvis der er færre end 7 fag, overspringes tilfælde f, e, osv. 3/h Fuld last på sydlige gavludhæng, I tilfælde 3h og 3i regnes med fuld snelast i halv last på kort endefag, osv. hvert andet fag og halv snelast i de øvrige fag. 3/i Halv last på sydlige gavludhæng, Der regnes med normal snelast, uanset om der fuld last på kort endefag, osv. er valgt forhøjet snelast. 5 Egenlast + sne + vindtryk (sædvanlig værdi) [(1,0 g + 1,5 s + 0,45 w) KFI] Snelast som i tilfælde 3c samt: Der regnes med tryk på oversiden og sug på 5/a Vind fra Vest på undersiden, undtagen på undersiden af luv 5/j Vind fra Nord tagudhæng, hvor der er tryk. 5/m Vind fra Øst 5/v Vind fra Syd Snelast som i tilfælde 3h samt: 5/b Vind fra Vest 5/k Vind fra Nord 5/n Vind fra Øst 5/w Vind fra Syd Snelast som i tilfælde 3i samt: 5/c Vind fra Vest 5/l Vind fra Nord 5/o Vind fra Øst 5/x Vind fra Syd 6 Egenlast + vindtryk [(1,0 g + 1,5 w) KFI] 6/a Vind fra Vest 6/j Vind fra Nord 6/m Vind fra Øst 6/v Vind fra Syd Komb./ tilfælde Beskrivelse 8 Egenlast + punktlast (personlast) [(1,0 g + 1,5 Q) KFI] Punktlast i fag: Punktlast placeres hvor snelasten giver max 8/a Kort endefag moment. 8/b Mellemfag 8/c Langt endefag Punktlast ved ender: Hvis der er færre end 7 fag overspringes tilfæl- 8/d Udhæng, syd de j, i, osv. 8/e Udhæng, nord 8/f Til venstre for første charnier 8/g Til venstre for andet charnier 8/h Til venstre for tredje charnier 8/i Til venstre for fjerde charnier 8/j Til venstre for femte charnier 8/k Til venstre for sidste charnier 9 Egenlast til gunst + vindsug [0,9 g + 1,5 wkfi] 9/b Vind fra Vest. Sug på undersiden af sydligt Der regnes med sug på oversiden, tryk på ungavludhæng dersiden indvendigt og ved tagudhæng i vind- 9/c Vind fra Vest. Sug på undersiden af nordligt siden, samt sug på undersiden af tagudhæng i gavludhæng læsiden. På undersiden af tagudhæng over 9/k Vind fra Nord. Sug på undersiden af østligt ydervægge parallelt med vinden er der enten facadeudhæng neutralt tryk (hverken sug eller tryk) eller sug 9/l Vind fra Nord. Sug på undersiden af vestligt som anført. facadeudhæng 9/n Vind fra Øst. Sug på undersiden af sydligt gavludhæng 9/o Vind fra Øst. Sug på undersiden af nordligt gavludhæng 9/w Vind fra Syd. Sug på undersiden af østligt facadeudhæng 9/x Vind fra Syd. Sug på undersiden af vestligt facadeudhæng (fortsættes næste side) 22 Bilag B Dokumentation Bilag B Dokumentation 23

14 Betegnelser for vindlastområder benytter i detaljeret udskrift. Vind fra Tagets overside Tagets underside bx bx e Øst kiplinie F by C B I J H G E N D bx bx e by F kiplinie B C Vest G H J I D N E I C M by K L M Syd bx H F G K by by bz e B N D L by by Nord bx F G K H bz e B D L I C N M E 24 Bilag B Dokumentation Bilag B Dokumentation 25

15 ÅseDim 1.0 Installationsvejledning ÅseDim skal installeres på en Windows-baseret maskine. Efter køb af programmet bør følgende anvisning for installation af programmet følges: Download filen Åsedim.zip via linket fra TRÆinformation, f.eks. til Skrivebordet på din PC. Flyt zip-filen til den filmappe, hvor du ønsker at ÅseDim skal ligge, f.eks. Dokumenter. (Mappen kan åbnes ved klik på Computer og derefter Dokumenter under Biblioteker). Udpak zip-filen ved at højreklikke på den og vælge Udpak alle filer. Herved oprettes mappen Åsedim, som indeholder programmet AaseDim10.exe, standard-inputfilen Standard.aid, ÅseDim10 Brugervejledning. og ÅseDim10 Installationsvejledning. Opret en genvej til programmet ved at højreklikke på exe-filen og vælge Opret genvej. Flyt genvejen til skrivebordet. Zip-filen kan herefter slettes. Kopier nøglefilen AaseDim.id, som du har modtaget pr. mail, til mappen med de øvrige filer. Nøglefilen må ikke ændres, da det hindrer programmet i at starte. Brugervejledning til programmet kan åbnes i programmet og på traeinfo.dk vælg TRÆrapport 05 Beregning af tagåse under menuen Mit TRÆinfo og TRÆrapporter. Manuskript: Jørgen Munch-Andersen, Træinformation Redaktion: Træinformation Omslag og grafik: IW, Ida Wang Grafisk tilrettelægning: Gøtze Grafisk, Herning Copyright 2015, Træinformation 1. udgave, januar 2015 Eftertryk er kun tilladt efter aftale med Træinformation Lyngby Kirkestræde 14, 2800 Kgs. Lyngby Telefon traeinfo@traeinfo.dk 26 Installationsvejledning