Stabilitet - Brugervejledning

Transkript

1 Make IT simple 1 Stabilitet - Brugervejledning Indholdsfortegnelse Indledning... 3 Anvendte betegnelser... 4 Grundlag... 5 Sideopsætning... 5 Fordelingsmetode for vandret last på stabiliserende vægge... 5 Konsekvensklasse... 6 Kontrolklasse... 6 Dimensioneringstilfælde... 6 Materialedata, vægge... 7 Fundering... 8 Lasttilfælde Lastkombinationer Antal vindlasttilfælde Kombinationer for beregning af min./max. påvirkninger ved iteration for bestemmelse af kræfter i vægforbindelser Beregningsmetode... 15

2 Make IT simple 2 Bygningsgeometri Indsæt etage(r) Slet etage Plan og opstalt... Fejl! Bogmærke er ikke defineret. Plangeometri Indsæt væg(ge) Væggeometri Last på bygn Dæk&Bjælker-last Spændkræfter Dæk Vægge Vægskive Kritisk tryk Begræns længder af vægskiver og fundamenter Armering af vægskive Forankring af stringere i top og bund... 27

3 Make IT simple 3 Indledning Programmet beregner lastgang og stabilitet i bygninger på op til 30 etager med system af bærende/stabiliserende vægge, bjælker og søjler (maks. 200 pr. etage). Beregningen er inkl. bestemmelse af statisk nødvendige lodrette forankringer, fundamentsdimensioner, kontrol for overholdelse af kritisk tryk, glidningsundersøgelse mv. i en plastisk brudgrænsetilstandsmodel. Ved beregningen kan desuden bestemmes skivekræfter i vægge, snitkræfter i fundamenter, pælekræfter mv. samt udføres beregning af nødvendig skivearmering i vægge og armering i fundamentsbjælker. Der kan foretages beregning for enkeltlastkombinationer og/eller beregning af min/max påvirkninger (envelopes) for valgte lastkombinationer. Alle normrelaterede beregninger, som indgår, er i henhold til gældende udgave af Eurocodes med tilhørende Nationalt Anneks. Bemærk, at i en plastisk brudgrænsetilstandsmodel som denne er hensigtsmæssig valg af elementopdeling (størrelse/længde af vægfelter) med tilhørende randbetingelser (forskydningsbæreevne i vægforbindelser mv.) afgørende for at opnå en fornuftig lastgang. Programmets brugerflade er Excel-baseret og består af arkene: Grundlag Bygningsgeometri Plangeometri Væggeometri Last på bygning Dæk&Bjælker-last Last på væg Spændkræfter Dæk Vægge Vægskive Pladefundering Pælefundering Montage, opspænding som gennemgås nærmere i det følgende.

4 Make IT simple 4 Anvendte betegnelser K FI K FI -faktor i henhold til DS/EN 1990: K FI = 1,1 i konsekvensklasse CC3 K FI = 1,0 i konsekvensklasse CC2 K FI = 0,9 i konsekvensklasse CC1 γ Partialkoefficient i henhold til DS/EN 1990, tabel A 1.2 ψ Lastreduktionsfaktorer i henhold til DS/EN 1990, tabel A 1.1

5 Make IT simple 5 Grundlag Sideopsætning Tryk for opsætning af sidehoved, som er generel for alle arkene. Udfyld felterne Sag, Emne, Sagsnr., Udarb./dato mv. Det er desuden muligt at foretage specifik opsætning af f.eks. Afsnit og Start-sidenr. for det enkelte ark under udskrift ved brug af knappen under fanen Stabilitet på båndet. Fordelingsmetode for vandret last på stabiliserende vægge Der kan vælges mellem metoderne Inertimoment, Modstandsevne, Areal eller Faktor. I tilfælde af, at der kan antages relativt stive dækskiver i forhold til væggene, kan den vandrette last regnes fordelt på de stabiliserende vægge i forhold til væggenes relative stivheder ud fra en af metoderne Inertimoment, Modstandsevne eller Areal som nærmere beskrevet i det følgende:

6 Make IT simple 6 Fordeling efter Inertimoment kan typisk anvendes i bygninger over 5 6 etager med relativt korte vægge, hvor væggene udbøjning primært er bestemt af bøjningspåvirkningen. Fordeling efter Modstandsevne (modstandsmoment) kan typisk anvendes i bygninger indtil 5 6 etager med relativt korte vægge, hvor væggene udbøjning er bestemt dels af bøjningspåvirkningen dels af forskydningspåvirkningen. Fordeling efter Areal (tværsnitsareal) kan typisk anvendes i lave bygninger med relativt lange vægge, hvor væggenes udbøjning i høj grad er bestemt af forskydningspåvirkningen. I tilfælde af, at der må antages slappe dækskiver i forhold til væggene, må de vandrette kræfter fordeles på væggene i forhold til lastoplandet for den enkelte væg (facadeandele). Hertil kan anvendes metoden Faktor, hvor fordeling af de vandrette kræfter på de stabiliserende vægge sker i forhold til valgte stivhedsfaktorer for de enkelte vægge - i dette tilfælde svarende til lastoplandet for den enkelte vægskive. Konsekvensklasse Konsekvensklassen fastsættes i henhold til DS/EN 1990, Tabel B.1. CC1 betegner Lav konsekvensklasse. CC2 betegner Middel konsekvensklasse. CC3 betegner Høj konsekvensklasse. K FI-faktoren bestemmes i programmet afhængig af den fastsatte konsekvensklasse. Kontrolklasse Kontrolklassen fastsættes i henhold til DS/EN 1992, Tabel 2.1 Nb. Materialepartialkoefficienter i henhold til DS/EN 1992 bestemmes i programmet afhængig af den fastsatte kontrolklasse. Dimensioneringstilfælde I programmet kan vælges mellem følgende 3 dimensioneringstilfælde Bygning, Geoteknisk og Seismisk.

7 Make IT simple 7 I dimensioneringstilfælde Bygning gennemregnes modellen med K FI-faktor på lastvirkningen svarende til lastkombinationer 1 og 2 jf. DS/EN 1990, Tabel A 1.2. I dimensioneringstilfælde Geoteknisk gennemregnes modellen med K FI-faktor på materialeparametrene - svarende til lastkombinationer 3 og 4 jf. DS/EN 1990, Tabel A 1.2. I dimensioneringstilfælde Seismisk gennemregnes modellen i ulykkeslastkombinationer med seismisk last og hertil svarende last- og materialepartialkoefficienter 1,0 jf. DS/EN 1990, Tabel A 1.3. Beregning af min./maks.-påvirkning må gennemføres særskilt for hvert af de 3 dimensioneringstilfælde. Materialedata, vægge Her angives generelle/default-værdier af materialedata for vægge. Forskydningsforbindelser V Rd angiver default værdi af den regningsmæssige forskydningsbæreevne i vægforbindelser. V Rd,fund angiver default værdi af den regningsmæssige forskydningsbæreevne i forbindelser mellem fundamenter. Forskydningsbæreevnerne kan fastsættes individuelt for væggene under arket Væggeometri. Kritisk tryk i vandret snit cr.d angiver default værdi af det kritiske tryk, som kan optages i et vandret snit i en given væg. Det kritiske tryk cr.d skal fastsættes under hensyntagen til bl.a.: søjlevirkning, trykstyrke af understopning, evt. reduceret tværsnit i etagekryds, kombineret normalkraft og forskydning i trykzone ved overkant og underkant af væg i hver etage, plastisk trykstyrke.

8 Make IT simple 8 Det anbefales at fastsætte værdien af det kritiske tryk forsigtigt i forhold til ovenstående kriterier. Det kritiske tryk kan fastsættes individuelt for væggene under arket Væggeometri. Eksempel for vurdering af kombineret normalkaft og forskydning i trykzone: Udnyttelse af en friktionskoefficient 0,5 vil resultere i et skråt betontryk på 1,25 * normalspændingen i det vandrette snit ved revnevinkel cot() =0,5, svarende til at det kritiske tryk i det vandrette snit - i forhold hertil - maks. bør regnes til ca. 0,8 * f cd. Nødvendig skivearmering i trykzonen med kombineret normalkraft og forskydning kan fastsættes ved beregning som plan spændingstilstand. Friktionskoefficient angiver den regningsmæssige friktionskoefficient i vandrette støbeskel. For elementbyggeri med glatte støbeskel mellem vægelementer og understopning hhv. etagekrydsudstøbning er = 0,5. Der medregnes ikke kohæsionsbidrag i beregningsmodellen. Rumvægt Den karakteristiske værdi af rumvægten - for normaltarmerede betonkonstruktioner typisk 24 kn/m 3. Der kan differentieres mellem rumvægten for vægge hhv. fundamenter. Lodret forankring Der angives flydespænding og diameter for lodrette forankringer. Flydespænding og diameter kan ikke fastsættes individuelt for væggene. I tilfælde af anvendelse af forankringer med anden flydespænding og/eller diameter end den default angivne, må eftervisning af den aktuelle forankring ske ved særskilt beregning i forhold til den ved modelberegningen bestemte maks. trækkraft i den aktuelle forankring. Fundering Jordart Der kan vælges mellem beregning af fundering på Sand, Ler, udrænet, Ler, drænet, Pæle hhv. Klippe. Funderingsbetingelserne kan ikke fastsættes individuelt for fundamenterne. I tilfælde af fundering med forskellige funderingsbetingelser for fundamenterne, må der foretages gennemregning af modellen for hver at disse.

9 Make IT simple 9 De nødvendige parametre under Fundering tilpasser sig afhængig af Jordart: Sand k er den karakteristiske friktionsvinkel for sandet, som der funderes på. d er den effektive rumvægt, som indgår ved beregningen af fundamentsbæreevnen på sand. d indgår endvidere ved beregning af det resulterende overlejringstryk for fundamenter ført til en anden dybde end den overordnede funderingsdybde jf. arket Bygningsgeometri. q er overlejringstrykket i den overordnede funderingsdybde jf. arket Bygningsgeometri. jord er glidnings-/friktionskoefficienten beregnet som tan( d) i friktionsjord. Ler, udrænet c uk er den karakteristiske forskydningsstyrke for lerjorden, som der funderes på. d er den effektive rumvægt, som indgår ved beregning af det resulterende overlejringstryk for fundamenter ført til en anden dybde end den overordnede funderingsdybde jf. arket Bygningsgeometri. q er overlejringstrykket i den overordnede funderingsdybde jf. arket Bygningsgeometri. jord er glidnings-/friktionskoefficienten i kohæsionsjord.

10 Make IT simple 10 Ler, drænet k hhv, c k er de karakteriske værdier af effektive styrkeparametre for friktion hhv. forskydning for lerjorden, som der funderes på. d er den effektive rumvægt, som indgår ved beregning af det resulterende overlejringstryk for fundamenter ført til en anden dybde end den overordnede funderingsdybde jf. arket Bygningsgeometri. q er overlejringstrykket i den overordnede funderingsdybde jf. arket Bygningsgeometri. jord er glidnings-/friktionskoefficienten i kohæsionsjord. Pælefundering P tryk,d hhv. P træk,d er de regningsmæssige tryk- hhv. trækbæreevner for pælene i dimensioneringstilfælde Bygning. I øvrige dimensioneringstilfælde omregnes pælebæreevnerne i forhold til aktuelle bærevnefaktorer. Bemærk, at ved pælefundering på lodpæle (uden skråpæle) er eftervisning af optagelse af vandrette kræfter ikke indeholdt i beregningen. Klippe Ved fundering på klippe forudsættes default værdi af kritisk tryk, som for vandrette snit i øvrigt. Det kritiske tryk kan fastsættes individuelt for fundamenterne under arket Væggeometri.

11 Make IT simple 11 Lasttilfælde Permanent last I programmet skelnes mellem lasttilfældene Egenlast og Fri egenlast for permanent last. Lasttilfældet Egenlast svarer til den nedre værdi af den permanente last, dvs. G inf i henhold til DS/EN Lasttilfældet Fri egenlast svarer til differencen mellem den øvre og nedre værdi af den permanente last, dvs. G sup - G inf i henhold til DS/EN Variabel last Lasttilfældene Nyttelast kategori A - E, Trafiklast kategori F og G samt Vindlast er foruddefineret med - faktorer jf. DS/EN 1990, Tabel A 1.1. Yderligere op til 3 lasttilfælde (angivet med blå skrift) med variabel last kan defineres særskilt. Default kategori angiver lastkategori, som indsættes som default ved oprettelse af en væg. Vælg Default kategorien svarende til den kategori, som er fremherskende i projektet.

12 Make IT simple 12 Lastkombinationer Dimensioneringstilfælde Bygning Skemaet Lasttilfælde og kombinationer viser en oversigt over lastfaktorer for de forskellige lasttilfælde/lastkombinationer. Foruddefinerede lastkombinationer: 1: Lastkombination med dominerende egenlast 2.1: Lastkombination med dominerende nyttelast og egenlast samt vindlast til ugunst 2.2: Lastkombination med dominerende vindlast og egenlast samt nyttelast til ugunst. 2.3: Lastkombination med dominerende vindlast og egenlast til gunst. Det første tegn betegnelsen for lastkombinationerne refererer til betegnelserne anvendt i DS/EN 1990, tabel A 1.2. Lastfaktorer for lasttilfældene Egenlast, Fri egenlast, Nyttelast og Vindlast er bestemt i henhold til DS/EN 1990, tabel A 1.2, dvs. for egenlast og dominerende variabel last som γ K FI og for øvrig variabel last til ugunst som γ ψ 0 K FI. For lastilfældet Imperfektionslast skal angives imperfektionslastens andel af den samtidigt virkende lodrette last i intervallet 0,25-0,5 %, som nærmere bestemt i henhold til DS/EN 1992, pkt Den lodrette last, som danner grundlag for bestemmelse af imperfektionslasten, fastsættes i dimensioneringstilfælde "Bygning", lastkombination 2.1 i arket "Vandret last". Lastfaktorer for lastilfældet Imperfektionslast kan anvendes til regulering af imperfektionslasten i de enkelte lastkombinationer. Lastfaktorer for lastilfældet Jordtryk kan anvendes til regulering af jordtrykslasten i de enkelte lastkombinationer. Der kan ud over de foruddefinerede lastkombinationer defineres op til 3 yderligere lastkombinationer x.1, x.2 og x.3 med tilhørende lastfaktorer.

13 Make IT simple 13 Dimensioneringstilfælde Geoteknisk Skemaet Lasttilfælde og kombinationer viser en oversigt over lastfaktorer for de forskellige lasttilfælde/lastkombinationer. Foruddefinerede lastkombinationer: 3: Lastkombination med dominerende egenlast 4.1: Lastkombination med dominerende nyttelast og egenlast samt vindlast til ugunst 4.2: Lastkombination med dominerende vindlast og egenlast samt nyttelast til ugunst. 4.3: Lastkombination med dominerende vindlast og egenlast til gunst. Det første tegn betegnelsen for lastkombinationerne refererer til betegnelserne anvendt i DS/EN 1990, tabel A 1.2. Lastfaktorer for lasttilfældene Egenlast, Fri egenlast, Nyttelast og Vindlast er bestemt i henhold til DS/EN 1990, tabel A 1.2, dvs. for egenlast og dominerende variabel last som γ og for øvrig variabel last til ugunst som γ ψ 0. I dimensioneringtilfældet Geoteknisk ganges K FI -faktoren på partialkoefficienten for styrkeparametre og modstandsevne i henhold til DS/EN, Tabel A 1.2. Lastfaktorer for lastilfældet Imperfektionslast kan anvendes til regulering af imperfektionslasten i de enkelte lastkombinationer. Lastfaktorer for lastilfældet Jordtryk er som default sat svarende til K FI -faktoren for alle lastkombinationer, idet K FI -faktoren i dimensioneringstilfældet Geoteknisk skal ganges på partialkoefficenten for jordparametre og modstandsevne i henhold til DS/EN, Tabel A 1.2. Lastfaktorer for lastilfældet Jordtryk kan suppleres med yderligere faktorer for regulering af jordtrykslasten i de enkelte lastkombinationer. Der kan ud over de foruddefinerede lastkombinationer defineres op til 3 yderligere lastkombinationer y.1, y.2 og y.3 med tilhørende lastfaktorer.

14 Make IT simple 14 Dimensioneringstilfælde Seismisk Skemaet Lasttilfælde og kombinationer viser en oversigt over lastfaktorer for de forskellige lasttilfælde/lastkombinationer. Foruddefinerede lastkombinationer: U1: Ikke aktiv. U2.1: Lastkombination med egenlast (sup) + kvasipermanent nyttelast og seismisk + imperfektionslast U2.2: Ikke aktiv. U2.3: Lastkombination med egenlast (inf) og seismisk + imperfektionslast Lastfaktorer for lastilfældet Seism. + impf.last kan anvendes til regulering af den seimiske last + imperfektionslasten i de enkelte lastkombinationer i forhold til den aktuelle lodrette last. Lastfaktorer for lastilfældet Jordtryk kan anvendes til regulering af jordtrykslasten i de enkelte lastkombinationer. Der kan ud over de foruddefinerede lastkombinationer defineres op til 3 yderligere lastkombinationer z.1, z.2 og z.3 med tilhørende lastfaktorer. Antal vindlasttilfælde I det grå område af regnearket til højre for skemaet Kombinationer for beregning af min./max. påvirkninger er der en rullemenu for valg af antal vindlasttilfælde: Der kan regnes med op til 12 vindlasttilfælde. Kombinationer for beregning af min./max. påvirkninger Det viste skema gælder for dimensioneringstilfælde Bygning. Tilsvarende skemaer findes for dimensioneringstilfælde Geoteknisk og Seismisk.

15 Make IT simple 15 I skemaet kan de enkelte lasttilfælde for vandret last navngives i forhold til f.eks. den aktuelle vindretning. Her er valgt betegnelser svarende til koordinatakserne X, -X, Y og -Y. Vindlasten for de forskellige vindretninger defineres under arket Last på bygn.. Markér med "x" i skemaet, hvilke kombinationer af vandret last/lastkombinationer, som ønskes gennemregnet for bestemmelse af min./max. påvirkninger. Bemærk, at bestemmelsen af min./max. påvirkninger foregår ved iteration og derfor kan være tidskrævende, så begræns så vidt muligt antallet af kombinationer. Husk at udfylde Impf.lastvektor for alle lasttilfælde. Impf.lastvektoren angiver retningsvektoren for imperfektionslasten, som skal adderes til vindlasten i hvert lasttilfælde. Retningsvektoren for imperfektionslasten skal bestemmes svarende til den resulterende vindlastvektors retning i hvert lastilfælde. ved iteration for bestemmelse af kræfter i vægforbindelser Beregningsparameteren ved iteration for bestemmelse af kræfter i vægforbindelser er udtryk for præcisionen ved bestemmelse af kræfter i vægforbindelser som netop sikrer stabilisering af den enkelte vægskive. Ved mindre modelberegninger, hvor beregningstiden ikke er kritisk, kan f.eks. vælges = 10. Ved større modelberegninger, kan a evt. øges for at reducere beregningstiden. Vær dog opmærksom på, at det kan gøre den beregnede udnyttelse af forskydningsforbindelserne mindre optimal. Uanset den angivne værdi af, regnes dog maks. svarende til 1/4 af bæreevnen i samlingen (forskydnings- hhv. momentbæreevne pr. etage). Så i tilfælde, hvor optimering af beregningstiden er afgørende, kan vælges til en vilkårlig stor værdi i forhold til en værdi svarende til 1/4 af bæreevnen i samlingen uden at det får yderligere indflydelse på iterationen for bestemmelse af kræfter i vægforbindelserne. Vælges f.eks. = 1000 vil det være dækkende i forhold til optimering af beregningstiden ved bæreevne i samlinger (inkl. fundamenter) op til 4000 kn hhv knm. Beregningsmetode Der bør vælges beregningsmetode "Fuld model" for at sikre fuld konsistens i beregningsresultaterne.

16 Make IT simple 16 Ved større modeller kan vælges beregningsmetode "Delmodel" for at begrænse beregningstiden under redigering af modellen, idet man ved beregning så får mulighed for at vælge hvilken/hvilke etager, der aktuelt skal gennemregnes. Eksempelvis kan man på denne måde begrænse gennemregningen til fundamentsetagen under redigering i denne etage, forudsat at de ovenstående etager er gennemregnet forinden. Ved anvendelse af beregningsmetode "Delmodel" under redigering bør der afslutningsvis foretages beregning med beregningsmetode "Fuld model" for at sikre fuld konsistens i beregningsresultaterne.

17 Make IT simple 17 Bygningsgeometri Under Bygningsgeometri defineres antallet af etager, etagehøjder samt plangeometri for bygningen. Plangeometrien definerer en omskreven rektangel til bygningskonturen svarende til at bygningsgeometrien definerer en kasse som netop omkranser bygningen. Bygningsgeometrien danner grundlag for default værdier af facadegeometrien, som anvendes ved beregning af vindlast på bygningen under arket Last på bygning. Indsæt etage(r) Placér markøren i en celle i kolonnen Etage og tryk for at indsætte en etage mellem den markerede og ovenstående etage. Der fremkommer en formular for angivelse af antal etager, som skal indsættes: Udfyld og tryk Fortsæt for at indsætte det angivne antal etager eller tryk Annuller for at fortryde. Etager kan ikke indsættes mellem Fund.etagen og etage 1.

18 Make IT simple 18 Indlæs evt. projektspecifikke etagebetegnelser samt bygningsgeometri (etagehøjder og plangeometri). En beregningsmodel kan maks. indeholde 30 etager foruden Fund.etagen. Slet etage Placér markøren i en celle i kolonnen Etage og tryk for at slette den markerede etage. Fund.etagen og den ovenstående etage kan ikke slettes. Grafik Grafikken viser bygningsgeometrien i plan og opstalt. Grafikken opdateres automatisk under redigering i arket. Anvend knapperne til at zoome og/eller flytte grafikken.

19 Make IT simple 19 Plangeometri Under Plangeometri defineres væggene med tilhørende grundgeometri (x,y-koordinater til vægkanter samt tværdimension). Indsæt væg(ge) Placér markøren i en celle i kolonnen Væg og tryk for at indsætte en væg mellem den markerede og væggen i rækken ovenover. Der fremkommer en formular for angivelse af antal vægge, som skal indsættes: Udfyld og tryk Fortsæt for at indsætte det angivne antal vægge eller tryk Annuller for at fortryde. Ved indsættelse af en væg oprettes denne som aktiv i alle etager. Indlæs evt. projektspecifikke vægbetegnelser samt grundgeometri ((x,y-koordinater til vægkanter samt tværdimension). En beregningsmodel kan maks. indeholde 200 vægge, som hver kan være aktiv i alle etager. Slet væg Placér markøren i en celle i kolonnen Væg og tryk for at slette den markerede væg. Ved sletning af en væg slettes denne i alle etager.

20 Make IT simple 20 Rediger væg Placér markøren i en celle i kolonnen Væg og tryk for at redigere den markerede væg. Der fremkommer en formular for valg af etager, som væggen skal være aktiv i: Indsæt/fjern markering i felterne Aktiv (ved klik i felterne) for valg af etager, som væggen skal vægge aktiv i, og tryk Fortsæt for at gennemføre den valgte redigering eller tryk Annuller for at fortryde. Grafik Grafikken viser plangeometri for væggene i en given etage. Grafikken opdateres automatisk under redigering i arket. Anvend rullemenuen for at skifte visning til en anden etage. Anvend knapperne til at zoome og/eller flytte grafikken.

21 Make IT simple 21 Væggeometri

22 Make IT simple 22 Last på bygn.

23 Make IT simple 23 Dæk&Bjælker-last

24 Make IT simple 24 Spændkræfter

25 Make IT simple 25 Dæk Arket Dæk er et resultatark, som viser kræfter på dæk.

26 Make IT simple 26 Vægge

27 Make IT simple 27 Vægskive Kritisk tryk Begræns længder af vægskiver og fundamenter Armering af vægskive Forankring af stringere i top og bund Såfremt der ikke udføres lukkebøjler langs de lodrette frie kanter svarende til den nødvendige vandrette armering for optagelse af forskydningskraften V Rd i et lodret snit nær den frie kant, men alene forskydningsarmeres for V Rd,min, skal der foretages særskilt undersøgelse for optagelse af den vandrette komposant af det skrå betontryk inden for trykzonens længde evt. suppleret med vandretliggende forankringsbøjler til overførsel af kraften til stringerarmeringen.