Titel: Elementbyggeri ved Fjorden

Transkript

1

2

3 Titel: Elementbyggeri ved Fjorden Tema: Projektering og udførelse af bygge- og anlægskonstruktioner Projektperiode: 6. semester, 2. februar maj 2006 Projektgruppe: C123 Deltagere: Casper Holmgaard Jensen Anders Trondal Svendsen Jakob Hausgaard Lyngs Søren Haxen Østergaard Vejledere: Christian Frier Willy Olsen Benjaminn Nordahl Nielsen Robert Stevens Peres Akrawi Kenneth Simonsen Synopsis Med udgangspunkt i et kontorbyggeri under opførelse, er der i denne rapport udarbejdet en række løsningsforslag til bygge- og anlægskonstruktioner. Der er for disse foretaget kalkulationer af tids-, mand- og ressourceforbruget. Der er detailprojekteret en byggegrube, udført med fri spunsvæg. I kælderkonstruktionen er der detailprojekteret et efterspændt, in-situ støbt kældergulv. Funderingsmetoden for konstruktionen er beskrevet. Kontorbygningens stabiliserende skivesystem er skitseprojekteret, hvorefter en væg, der omslutter en stabiliserende trappeskakt, er detailprojekteret. Der er udført en brandsektionering af en etage, og bæreevnen af ovenfornævnte væg er eftervist for brandlast. Der er udarbejdet løsningsforslag til byggepladsindretning. Der er opstillet en tids- og bemandingsplan for råhusarbejde, og der er udarbejdet en tilbudskalkulation herfor. Likviditeten af entreprisen er undersøgt. Oplagstal: 11 Sideantal hovedrapport: 132 Sideantal bilagsrapport: 297 Vedlagt: Tegningsmappe og cd-rom Afsluttet den: 26. maj 2006 Rapportens indhold er frit tilgængeligt, men offentliggørelse (med kildeangivelse) må kun ske efter aftale med forfatterne.

4

5 Forord FORORD Denne rapport er udarbejdet af gruppe C123 på Bygge- og anlægskonstruktion 6. semester, Aalborg Universitet, i perioden fra d. 1. februar til den 26. maj Det overordnede tema for projektet er Projektering og udførelse af bygge- og anlægskonstruktioner. Rapporten omhandler dimensionering af et kontorbyggeri ved Aalborg havnefront. Projektet består af tre fagligheder: Konstruktion, fundering og anlægsteknik, der er vægtet med henholdsvis 40%, 30% og 30%. Projektmaterialet består af en hovedrapport, bilagsrapport, tegningsmappe, en cd-rom samt en hjemmeside. Hovedrapporten indeholder antagelser, forudsætninger, resultater og konklusioner på projektet. Den er opstillet sådan, at den kan læses uafhængigt af bilagsrapporten, der indeholder beregningerne, der ligger til grund for disse konklusioner. Bilagsrapporten kan således ikke læses uafhængigt af hovedrapporten. På den vedlagte cd-rom findes datafiler fra beregninger, sammen med tegningerne i AutoCADformat og PDF-udgaver af hoved- og bilagsrapporten. Detailtegninger er vedlagt i tegningsmappen. Der henvises til tegningerne som tegning Tx, hvor x er tegningens nummer. Kildelisten er placeret bagerst i hovedrapporten. Kildehenvisningerne er foretaget efter Harvardmetoden: [Forfatterefternavn udgivelsesår]. Dansk Standards normer er angivet med nummer og årstal på følgende måde: [norm:udgivelsesår], for eksempel [DS 410:1998]. Ved beregning af priser er der anvendt 2005-nettopriser, idet disse prisbøger var til gruppens rådighed under projektarbejdet. 1

6

7 Indholdsfortegnelse Indholdsfortegnelse Forord Indledning KMD på Stuhrs Brygge Funktionskrav Bygningerne Behandlede fagområder Konstruktion Fundering Anlægsteknik Hjemmeside Hovedkonstruktion Bygningens ydre dimensioner Plan Facader Kælder Materialevalg Beton Stål Vurdering og valg Dimensioneringsforudsætninger Fordeling af laster og spændinger Skitseprojektering Detailprojektering Robusthed Forhold der bidrager til robusthed Sikring af robusthed Brandsektionering Trappeskakt Dimensionering i brudgrænsetilstanden Dimensionering for brandlast Samlinger Lodret vægsamling Etagekryds Geotekniske forundersøgelser Lagfølge Strømningsforhold Grundvandsspejl

8 Indholdsfortegnelse Byggegrube Permanente foranstaltninger Nabokonstruktioner Fundering Fundamentsplan Differenssætninger Kælder Skitseprojektering Funktion Grundvandstryk Tætning Nederste kældergulv Opdrift på bygningen Anlægsmetode Detailprojektering af kældergulv Spændarmering Spaltearmering Forskydningsarmering Udstøbning af kælder Byggegrube Strømningsproblemer Udformning af byggegrube Fælles udformning Grundvandssænkning Forslag Forslag Forslag Merudgifter Vurdering og valg Udførelse Byggeplads Udførelsesforløb Materiel Byggepladsindretning Montage af elementer i råhus Metode Mængde-, tids- og prisberegning Jordarbejde Funderingsarbejde Betonarbejde Armeringsarbejde Forskallingsarbejde Mængdeopgørelse Montagetid

9 Indholdsfortegnelse 8.4 Tidsplan Forudsætninger Minimal bemanding Øget bemanding Valg af udførelsesplan Tilbudskalkulation for råhus Likviditetsundersøgelse Kildefortegnelse

10

11 1 Indledning KMD på Stuhrs Brygge 1 INDLEDNING Dette projekt omhandler en bygning der opføres på Stuhrs Brygge der er markeret på figur 1 og mere detaljeret på figur 2. Området afgrænses af Gasværksvej, Nyhavnsgade og Østre Havnebassin i Aalborg. Dette afsnit er baseret på [Aalborg Kommune 2003] og [Stuhrs Brygge 2006]. Figur 1: Kort over området. Figur 2 s udsnit er markeret.[krak 2006] 7

12 1 Indledning KMD på Stuhrs Brygge Figur 2: Området behandlet af lokalplan [Aalborg Kommune 2003, p5] På Stuhrs Brygge findes lagerhaller og værftsindustri, der ønskes nedlagt og en tørdok der ønskes bibeholdt. Der er ubenyttede jernbanespor på området, men disse forventes fjernet i takt med, at udviklingen af området finder sted. På vestsiden af Østre Havnebassin har korn- og foderstofvirksomhederne DLG og KFK siloer og på østsiden af området ligger Aalborg Industries. Det er Aalborg Kommunes intention, at der på længere sigt skabes en helhed omkring Aalborg havnefront. Det er ønsket, at havnefronten skal bestå af rekreative områder og boliger, samt en del af det eksisterende erhvervsliv. Ydermere er det planen, at udviklingen af området ved Ø-gadekvarteret skal ske således, at der skabes en sammenhæng mellem midtbyen og det nuværende erhvervsliv. Det ønskes derfor, at området udvikles med kontorer, caféer, hoteller, vidensbaserede erhverv og boliger, hvilket vil skabe den ønskede sammenhæng. 1.1 KMD på Stuhrs Brygge KMD er en IT-virksomhed med ansatte, der har flere afdelinger i Danmark. Alene i Aalborg har KMD tre adresser, og med henblik på at samle disse under et tag, ønsker KMD at opføre et domicil i det nyetablerede område på Stuhrs Brygge. Som udgangspunkt opføres KMDs nye domicil med plads til 960 medarbejdere, og med et samlet etageareal på m 2. Det har dog som udgangspunkt været vigtigt for KMD at sikre mulighederne for yderligere vækst, og der er derfor indgået en aftale med Aalborg Kommune om yderligere at kunne udvide med m 2 i området. 8

13 1 Indledning KMD på Stuhrs Brygge Domicilet skal ifølge lokalplanen for området opføres som illustreret på figur 3, og skal placeres således, at bygningernes længderetning går på tværs af Limfjorden. Figur 3: Bygningsudformning på delområdet ved Tørdokken. [Aalborg Kommune 2003, p22] Funktionskrav KMD har brug for omgivelser, der sikrer et godt kontormiljø, med mulighed for teamarbejde. Dette betyder, at der er behov for både enkeltkontorer og større fællesområder. Desuden har KMD til opgave at hoste en række offentlige netværk, og har derfor behov for plads til servere. 9

14 1 Indledning Behandlede fagområder Bygningerne KMDs nye domicil afspejler et ønske om et skalmuret og åbent byggeri med store glasfacader. Et vigtigt element i bygningen er den centralt placerede tørdok. Hovedkonceptet, illustreret på figur 4, er to selvstændige bygninger, som er forbundet med to mellembygninger, der fungerer som broer over tørdokken. I dette projekt behandles kun den vestlige bygning, vist til højre på figur 4. Denne bygning er omkring 30 m høj, 140 m lang og 15 m bred. De ydre mål ses i detaljer i afsnit 2.1. Figur 4: KMDs domicil. I dette projekt behandles kun den vestlige bygning, til højre på figuren. [Stuhrs Brygge 2006] 1.2 Behandlede fagområder Dette projekt er baseret på tre fagområder: Konstruktion, fundering og anlægsteknik. For hvert fagområde er udvalgte problemstillinger behandlet nærmere, idet der er lagt vægt på anvendelse af indlærte beregningsmetoder i forbindelse med udbudte kurser i studieforløbet. Samtidig er der lagt vægt på udarbejdelse af overslagsmæssige vurderinger af flere løsninger inden en løsning er valgts. I det følgende beskrives kort de områder, der er behandlet i denne rapport Konstruktion Indenfor fagområdet konstruktion er der foretaget en overordnet vurdering af hvilket materiale og opbygningsmetode, der er mest fordelagtig at anvende til den bærende konstruktion. 10

15 1 Indledning Behandlede fagområder Bygningens stabilitet er skitsemæssigt vurderet for den oprindelige opbygning. Efterfølgende er der foretaget ændringer af opbygningen for at optimere det stabiliserende system, hvorefter stabiliteten af det ændrede system er vurderet detaljeret. I forbindelse med stabilitetsanalysen er robustheden af bygningen eftervist. Samtidig er det sikret, at etagedækkene kan regnes tilstrækkeligt stive til at overføre de vandrette laster bygningen udsættes for. Der er foretaget en dimensionering af udvalgte elementsamlinger ligesom der er foretaget en dimensionering af en efterspændt betonkonstruktion. Desuden er der foretaget en dimensionering af en stabiliserende væg hvor der er taget højde for bæreevnen i tilfælde af brand Fundering Indenfor fagområdet fundering er der foretaget en række forundersøgelser af jordbundsforholdene på Stuhrs Brygge for at bestemme funderingsmetode for byggeriet. Med udgangspunkt i denne undersøgelse er der udarbejdet en fundamentsplan der viser hvor der foretages direkte fundering, og hvor det er nødvendigt at pælefundere. Ved overgangen mellem direkte- og pælefundering er der lavet en beregning af hvilke differenssætninger, der kan forventes, og hvorledes konstruktionen kan udformes for at undgå, at dette skaber problemer. Det er behandlet, hvorledes kælderen kan udformes på baggrund af jordbunds- og strømningsforhold. I forbindelse med udførelsen af byggegruben er der foretaget en nærmere analyse af strømninger i jorden for at synliggøre hvilke problemer dette kan medføre, samt hvilke foranstaltninger der kan modvirke problemerne. Samtidig er det undersøgt hvorledes en grundvandssænkning kan foretages. Derudover er det undersøgt hvordan byggegrubeindfatningen kan udformes. Herunder er der foretaget strømningsberegninger og dimensionering af spunsvægge Anlægsteknik Indenfor fagområdet anlægsteknik er udførelsesomkostningerne af byggeriet undersøgt. Ved skitseprojektering af kælderen og byggegrubeindfatningen er omkostningerne ved udførelse anvendt som kriterium for fordelagtige løsninger. Ved fastsættelse af omkostninger ved byggeriet er V&S nettoprisbøger 2005 anvendt i hele projektet, såfremt andet ikke er angivet. 11

16 1 Indledning Hjemmeside Det er undersøgt hvordan byggegruben kan etableres, samt hvorledes jordarbejdet og opbygningen af et råhus i betonelementer kan foretages. Ydermere er kælderen behandlet med hensyn udstøbning af kældergulv og opbygning af en vandtæt konstruktion. Der er udarbejdet en tidsplan for arbejdet med pæle- og spunsramning, jordarbejdet, støbning af fundament og montering af betonelementerne til råhuset. På baggrund af det beregnede tidsforbrug og udførelsesbeskrivelse er der foretaget en tilbudskalkulation for de behandlede arbejder samt etablering af byggepladsen og opstilling af tårnkran. I forbindelse med tilbudskalkulationen er der foretaget en likviditetsundersøgelse. Der er udarbejdet byggepladsindretninger for to forskellige tidspunkter af byggeforløbet. 1.3 Hjemmeside I forbindelse med projektarbejdet er der udarbejdet en hjemmeside, der kan ses på følgende adresse: Oprettelsen af en hjemmeside har dels haft til formål at dokumentere nogle af de færdigheder, som gruppen har tilegnet sig under et sideløbende IT-kursus, og dels for at optimere arbejdsgangen og kontakten mellem gruppe og vejledere. Hjemmesiden har tre indgange, for at imødekomme tre forskellige brugertyper, jf. figur 5, der viser startsiden. Figur 5: Startside for projektets hjemmeside. For offentligheden er der adgang til en række oplysninger om det eksisterende byggeri samt gruppens tilgang til projektet. Der er oplysninger om projektets faglige indhold, dokumentation og baggrund for tilblivelsen af hjemmesiden samt gruppens blå bog og links til vejledernes respektive elektroniske visitkort. Ydermere er der på hjemmesiden mulighed for at se en 3D-model af bygningens bærende og stabiliserende vægsystemer. 12

17 1 Indledning Hjemmeside For vejledere er der foruden de allerede nævnte oplysninger adgang til arbejdsblade. Når arbejdsblade lægges op på siden sendes en til vejlederen hvori det meddeles, at der er læsestof til næste møde. Vejlederen kan derefter logge ind på hjemmesiden med et kodeord, og får adgang til siden som vist på figur 6. Her er alle arbejdsblade, også tidligere versioner tilgængelige, og vejlederen kan se en læsevejledning samt hvilken dato dokumenterne er lagt frem. Figur 6: Skærmbillede fra vejledernes indgangsside til arbejdsblade For gruppen har hjemmesiden fungeret som et projektweb. En primær funktion har således været en elektronisk kalender, der har været ajourført dagligt med gruppens planlagte aktiviteter, kurser, deadlines og personlige gøremål. Dette har hjulpet med til at give et godt overblik over hvilke ressourcer, der har været til rådighed gennem hele projektperioden. Ydermere har hjemmesiden givet bedre muligheder for hjemmearbejde, gennem hjemmesidens funktion som opretter online adgang til universitetets netværk. Arbejdsblade, mødereferater og andet projektrelevant materiale har været tilgængelige, hvilket har lettet papirarbejdet betydeligt. 13

18

19 2 Hovedkonstruktion Bygningens ydre dimensioner 2 HOVEDKONSTRUKTION I dette afsnit gennemgås først bygningens ydre dimensioner. Dernæst gøres nogle overordnede betragtninger vedrørende materialevalg, hvor primært en beton- og stålkonstruktion sammenholdes. Fordele og ulemper for de to typer konstruktioner opstilles, og et endeligt valg træffes herefter. Dimensioneringsforudsætninger gennemgås kort hvorefter det er vist, hvordan laster og spændinger findes først i skitseprojekteringen, og herefter i detailprojekteringen, hvor et udvalgt vægelement undersøges. Robustheden af konstruktionen undersøges, idet normkrav for armering af elementbyggeri opstilles, og det gennemgås hvilke forhold, der kan bidrage til en øget robusthed. Til sidst udføres en brandsektionering af en etage efter gældende regelsæt. 2.1 Bygningens ydre dimensioner Dette afsnit præsenterer opbygningen af KMDs domicil og de forenklinger, der er foretaget i dette projekt. Gennemgangen er opdelt i en beskrivelse af plan-, facade- og kælderopbygning. Dimensionerne for bygningen gennemgås løbende i dette afsnit. Dimensionerne er bestemt ud fra udleverede bygningstegninger fra det virkelige projekt, vedlagt på cd-rom Plan På grund af bygningens kompleksitet og store udstrækning er projektet, som nævnt ovenfor, afgrænset til kun at behandle den vestlige bygning. Det er desuden valgt ikke at medtage gangbroerne i den videre dimensionering, hvorfor dimensioneringsgrundlaget er som illustreret på figur 7, hvor de ydre dimensioner ligeledes fremgår. 15

20 2 Hovedkonstruktion Bygningens ydre dimensioner 141,4 14,5 Auditorium 11,9 83,8 25,1 32,5 Ydre dimension Kælder Figur 7: Ydre dimensioner for bygningsdelen behandlet i dette projekt. Alle mål er i m Facader På KMDs domicil er taget bueformet, som illustreret på figur 8. I dette projekt forenkles tagets udformning til et rektangel, ligeledes illustreret på figur 8. Denne forenkling er kun relevant for bestemmelsen af vind- og snelast og er på den sikre side. Oprindeligt tag 3,9 Tag 0,6 9,8 16,3 Auditorium Kælder 83,8 57,6 Figur 8: Facadeteskitse, hvor niveauforskelle fremgår. Alle mål er i m. Ved dimensioneringen af KMDs domicil ses der bort fra den karnap på taget, der er markeret på figur 9. Plantegningen af taget, som det regnes at se ud, er illustreret på figur 10, hvor de ydre dimensioner ligeledes fremgår. 16

21 2 Hovedkonstruktion Bygningens ydre dimensioner Karnap Figur 9: Udsnit af bygningen med markering af karnappen på taget.[stuhrs Brygge 2006] 11,3 121,5 8,6 Tag Tagoverbygning 2,2 8,7 3,6 Auditorium Figur 10: Plantegning med afstandsmål for tag. Alle mål i m Kælder Kælderens opbygning er illustreret på figur 11, for de dele af bygningen, hvor der ikke er gennemgående bærende eller stabiliserende vægge. Kælderkonstruktionen regnes at se ud som vist i figur 11, over alt. 17

22 2 Hovedkonstruktion Materialevalg Overside gulv Kote +2,1 Terræn Kote +2,2 Underside gulv Kote -2,1 14,5 Figur 11: Udsnit af kælderbygningen. Koter i DNN. Resterende mål er i m. 2.2 Materialevalg I dette afsnit overvejes materialevalget for den bærende konstruktion af bygningen. De gængse bygningsmaterialer som beton, stål, træ og murværk betragtes, men anvendelsen af forskellige kompositmaterialer såsom fiberkompositter vurderes også. Materialevalget bygger på følgende krav: statiske krav, som styrke og stivhed af konstruktionen, anlægstekniske krav til hvordan bygningen kan opføres, økonomiske krav, i form af materiale- og udførelsesomkostninger. Træ Det er vurderet, at en bærende konstruktion i træ kræver store dimensioner for at opnå den nødvendige stivhed, da der er tale om en relativ høj bygning på seks etager. Ligeledes kræver træ store vedligeholdelsesomkostninger, da bygningen opføres i et kystområde. Murværk Brug af en bærende konstruktion i murværk vurderes at have store udførelsesomkostninger, og vil samtidig kræve mange ressourcer ved sikring af stabiliteten grundet materialets ringe evne til at optage træk. Stabiliteten kan sikres ved at indlægge armeringsjern hvilket i murværk er anlægsteknisk omkostningsfuld da det oftest skal fræses ind i murværket. Fiberkompositter Fiberkompositter vil ofte have mere brugsspecifikke egenskaber, og benyttes derfor ofte i situationer hvor de gængse materialer har utilstrækkelige egenskaber. Da den aktuelle bygning ikke fordrer specielle krav, som ikke kan opfyldes med traditionelle byggematerialer, er det vurderet, at fiberkompositter bliver for omkostningsfulde, da de specielle egenskaber forøger materialeprisen. 18

23 2 Hovedkonstruktion Materialevalg Beton Beton betragtes som et isotropt homogent materiale, som ved udstøbning kan formes efter behov. Beton har som murværk en lav trækstyrke, men materialet giver mulighed for indstøbning af armeringsjern af stål til optagelse af trækspændinger. Materialeparametre Beton er karakteriseret ved en relativ stor trykstyrke i forhold til trækstyrke. Betonstyrken varierer alt efter hvilke blandingsforhold der anvendes, hovedsagligt vand/cement-forholdes. Den karakteristiske enaksede tryk- og trækstyrke i beton kan variere mellem henholdsvis 4-60 MPa og 0,6-2,4 MPa, afhængig af blandingsforholdet. Elasticitetsmodulet for beton er ligeledes afhængig af blandingsforholdet. Betonens arbejdskurve er krum, hvilket gør det vanskeligt at fastsætte et entydigt elasticitetsmodul. Som mål for elasticitetsmodulet kan arbejdskurvens tangenthældning i begyndelsespunktet, E 0k, anvendes, jf. figur 12. E 0k varierer for almindeligt anvendt beton mellem MPa. [DS 411:1999, pp23-24]. σ [Pa] Tangenthældning E 0k Arbejdskurve for beton ε [-] Figur 12: Typisk arbejdskurve for beton i tryk med angivelse af elasticitetsmodul til begyndelsespunkt. Densiteten af beton afhænger af materialesammensætningen og luftindblandingen. Som vejledende kg værdier kan anvendes en densitet af armeret beton på m [Teknisk Ståbi 2003, p66]. Elementsamlinger Ved elementbyggeri fremstilles samlingerne oftest til udelukkende at overføre forskydnings- og normalkræfter. På figur 13 ses en typisk hjørnesamling. For at elementerne kan samles er der indstøbt armeringsbøjler langs elementets kanter. Ved montering af et elementhjørne låses de overlappende armeringsbøjler af et låsejern, som skitseret på figur 13, hvorefter hjørnearmeringen indstøbes i beton. Bøjlearmeringen og låsejernet sikrer, at samlingen kan overføre normal- og forskydningskræfter, men da armeringen ikke er gennemgående, er der ringe momentstivhed i forhold til in situ støbte konstruktioner. Ved udfyldningen med beton vil der opstå et støbeskel i hjørnet, hvilket forringer momentstivheden yderligere. Der regnes derfor ikke med, at den skitserede elementsamling på figur 13 kan overføre moment. 19

24 2 Hovedkonstruktion Materialevalg Figur 13: Skitse af samling mellem to elementer. Figur 14: Skitse af samling af in situ støbt betonsektion. På figur 14 ses en hjørnesamling i en in situ støbt betonkonstruktion. Her er det muligt at indlægge armeringsjern før udstøbning og hjørnet består derfor af gennemgående armeringsjern, og der undgås støbeskel. Dette betyder, at en in situ støbt konstruktion regnes som momentstiv. Da en elementsamling ikke regnes som momentstiv, mindskes robustheden af konstruktionen, idet en konstruktion, uden ekstra robusthedsforanstaltninger, ved bortfald af et element kan blive statisk underbestemt, og danne en mekanisme. Dette opstår, idet samlingerne betragtes som charnier, som angivet på figur 16 og figur 18. Stabilitet af betonbygning Råhuset kan opføres i betonelementer, som præfabrikeres på en fabrik, så de udgør et samlet statisk system. En bygning opført af betonelementer består af et system af elementer der overfører de vandrette laster ved plade- og skivevirkning. Princippet for lastoverførsel i elementbyggeri af beton er illustreret på figur 15 til figur 20. Etagedækkene og skillevæggene sikrer stabiliteten af bygningen ved at overføre kræfterne fra facaden og ned til fundamentet. På figur 15 ses den vandrette vindlast på bygningsfacaden. Fladelasten påvirker facadeelementerne, som understøttes ved hvert etagedæk. I facadeelementerne forekommer pladevirkning, og etageunderstøtningerne virker som linieunderstøtninger for facadeelementerne. Vindlasten bliver således overført som en linielast på etagedækkene. Det statiske system er optegnet på figur

25 2 Hovedkonstruktion Materialevalg Facadeelement Fladelast Facadeelementer Etagedæk Fladelast Etagedæk Figur 15: Bygningsfacade udsat for vindlast. Figur 16: Statisk system for bygningsfacade udsat for vindlast. På figur 17 ses linielasten på etagedækkene. Etagedækkene understøttes af en række tværgående vægge, der virker som eftergivelige understøtninger, alt efter væggenes stivhed. Etagedækkene påvirkes til bjælkevirkning, og overfører kræfterne, som punktlaster, til tværvæggene. Det statiske system er vist på figur 18. Tværvægge Etagedæk Linielast Figur 17: Etagedæk udsat for linielast fra facadeelementer. 21

26 2 Hovedkonstruktion Materialevalg Linielast Etagedæk Tværvægge Figur 18: Statisk system for etagedæk udsat for linielast fra facadeelementer. På figur 19 ses punktlasterne på tværvæggene. Da punktlasterne virker om tværvæggenes stærke akse, regnes punktlasterne overført til fundamentet ved at betragte tværvæggene som udkragede bjælker med indspænding ved fundamentet, vist på det statiske system på figur 20. Punktlast Tværvægge Punktlast Stabiliserende væg Figur 19: Tværvægge udsat for punktlast fra etagedæk. Figur 20: Statisk system for tværvægge udsat for punktlast fra etagedæk. Ofte er det hensigtsmæssigt at undgå gennemgående tværvægge i bygningen, af hensyn til bygningens ruminddeling, da de gennemgående tværvægge begrænser rumstørrelsen, så der ikke skabes store sammenhængende rum, jf. figur

27 2 Hovedkonstruktion Materialevalg Figur 21: Skitse af ruminddeling ved anvendelse af gennemgående stabiliserende skillevægge. Der er ikke angivet døråbninger. Figur 22: Skitse af forbedret ruminddeling ved anvendelse af stabiliserende kerner. For at undgå gennemgående tværvægge kan eksempelvis elevator- og trappetårne benyttes stabiliserende. Ved at dimensionere samlingerne i elevator- og trappetårne til at kunne overføre forskydningskræfter kan et sådan tårn betragtes som et samlet profil, hvilket giver en væsentlig større stivhed. Ved at koncentrere de stabiliserende vægge omkring elevator- og trappetårne, undgås de gennemgående tværvægge, og ruminddelingen gøres mere fri, jf. figur 22. Vurdering af anvendelse af beton Der er i tabel 1 angivet de væsentligste fordele og ulemper ved anvendelse af betonelementer i byggeriet. 23

28 2 Hovedkonstruktion Materialevalg Tabel 1: Fordele og ulemper ved anvendelse af beton. Fordele Økonomi: Beton er et billigt materiale i forhold til stål. Montage: Betonelementer er hurtige at montere på konstruktionen og kræver kun forskalling i samlingen. Dette gør at der kan monteres store sektioner ad gangen med minimal forskalling. Kvalitet: Idet betonelementerne er hærdnet under kontrollerede forhold er der en relativ god kvalitetssikring af betonens endelige styrke i forhold til in situ støbt beton. Varmeledning: Beton har en relativ lav varmeledningsevne og ved at sikre en tilstrækkelig dæklagstykkelse er elementerne brandresistente. Ulemper Trækstyrke: Beton har en lav trækstyrke der kan resultere i revnedannelse, og der må derfor indlægges armering. Montage: In situ støbt beton kræver stor mængde forskalling og hærdeperiode, hvilket gør montagetiden lang. Kvalitet: In situ støbt beton er hærdet på pladsen, hvor forholdene varierer, hvorved der kræves en ekstra kontrolindsats for at sikre kvalitet. Stivhed: Beton har et relativt lavt elasticitetsmodul hvilket giver en mindre stivhed end for stål. Ved trækrevner i betonen mindskes stivheden yderligere. Stivheden er større ved in situ støbt beton end ved betonelementbyggeri Robusthed: Grundet elementsamlingernes manglende momentstivhed har et elementbyggeri uden ekstraforanstaltninger ringe robusthed. In situ støbt beton har en lidt større robusthed. Vægt: Betonelementernes tyngde forudsætter, at der er en byggekran tilstede ved montage. Fragt og håndtering: Grundet betons lave trækstyrke skal elementerne ofte armeres for at undgå revnedannelser ved transport. Ruminddeling: Ved tværvægge mindskes mulighederne for ruminddeling. Dette kan afhjælpes ved at anvende elevator- og trappetårne som stabiliserende kerner. Sejhed: Beton er et sprødt materiale. Armeringen gør at betonelementerne bliver mere seje Stål Stål er et isotropt og homogent materiale der er bearbejdeligt i en sådan grad, at det kan udformes alt efter behov. Stålets egenskaber er afhængige af fremstillingsprocessen og stofindhold. Stål er, på grund af gode styrke- og stivhedsegenskaber, velegnet til at udgøre de bærende og stabiliserende elementer i en konstruktion. I det følgende gennemgås stålets karakteristiske materialeparametre. 24

29 2 Hovedkonstruktion Materialevalg Materialeparametre Idet stål er isotropt, har det, ideelt set, én styrkeparameter, uafhængig af hvilken retning det belastes. Styrkeparameteren for stål er oftest angivet ved f y, flydespændingen, men i visse situationer anvendes f u, brudstyrken. For normalt konstruktionsstål ligger den karakteristiske flydespænding normalt mellem MPa. Stål er et relativt stift materiale, med et elasticitetsmodul, E, på 0, kg MPa. Med en egenvægt på er stål et tungt materiale i forhold til beton, murværk, træ m.m. m Til gengæld er materialeforbruget væsentligt mindre når dette benyttes til en bærende eller stabiliserende konstruktion. Samlinger i stål Samlinger i en stålkonstruktion dimensioneres oftest for moment, normal- og forskydningskræfter. Ved en stålkonstruktion, hvor samlinger udføres ved svejsning og boltning, søges det tilstræbt, at svejsningen foretages før montering. Herved skal kun boltesamlinger udføres under selve opførelsen. Dette kræver mindre tid, præcision og inspektion end svejsning. Derudover vil det, pga. frigang i boltesamlinger og efterspænding af bolte, være lettere at få profilerne samlet, hvis der er en mindre unøjagtighed ved samlingen af profiler. På figur 23 er vist et eksempel på, hvordan to bjælker kan monteres på en søjle, hvor udelukkende boltesamlingen skal udføres in situ. En typisk boltesamling virker ved, at der for enden af et profil påsvejses en plade, der efterfølgende boltes på et andet profil. Det andet profil kan evt. forstærkes med laskeplader for, i samlingen, at opnå den ønskede styrke og stivhed. I samlingen overføres moment og normalkræfter som træk i boltene og kontakttryk mellem stålpladerne. Forskydningskræfterne kan enten overføres i bolte, eller ved en dorn-/friktionssamling, hvor boltene opspændes i en sådan grad, at friktionen mellem stålpladerne overfører forskydningskræfterne. 25

30 2 Hovedkonstruktion Materialevalg Figur 23: Principskitse af samling mellem tre I-profiler, hvor al svejsning kan foretages inden montering. Skitsen er ikke målfast. Stabilitet af stålkonstruktion Opbygningen af stålkonstruktionen kan udføres som vist på figur 24, hvor et system af bjælker og søjler udgør den stabiliserende og bærende konstruktion. Det ses, at søjler kun føres ved ydervæggene for at give frihed til rumopdelingen. Bjælkerne langs facaden overfører de lodrette laster, samt vindlast på gavl og facade til søjlerne, og der føres bjælker på tværs af bygningen til optagelse af vindlast på facaden. Der kan altså skabes stor frihed til rumopdelingen på hver etage i hele bygningens længde og bredde, hvis vindlasten udelukkende optages som moment i samlingerne. Figur 24: Principskitse der viser de bærende og stabiliserende stålprofiler, henholdsvis søjler og bjælker, i konstruktionen. Skitsen er et udsnit af den samlede konstruktion, afskåret i højre side. For at opnå stiv- og robusthed i en stålkonstruktion tilstræbes det at udføre de fleste samlinger momentstive ved boltning og/eller svejsning. Ved at udføre samlingerne momentstive gøres konstrukti- 26

31 2 Hovedkonstruktion Materialevalg onen flere gange statisk ubestemt, hvilket giver mulighed for omlejring og optagelse af kræfter, skulle et element svigte eller bortfalde. Momentstive samlinger medfører desuden, at vindlasten på konstruktionen kan optages som indre momenter i stålprofilerne, som vist øverst på figur 25. Disse momenter ønskes ofte minimeret, da de kan være årsag til store spændinger og deformationer. Derfor kan der anvendes vindgitre, som vist nederst på figur 25, til at minimere de indre momenter, der ellers ville forekomme i stålprofilerne. Disse vindgitre bør placeres så lasterne overføres tilfredsstillende, mens det undgås at føre dem ved vinduer m.m. Denne problemstilling kan være ganske væsentlig i en bygning med store vinduesarealer, som i dette byggeri. stålbjælke indre moment stålsøjle fladelast vindgitter tryk træk tryk træk Figur 25: Optagelse af vandrette kræfter i stålkonstruktion med henholdsvis momentstive samlinger og vindgitter. Øverst til venstre ses den udeformerede momenstive konstruktion med horisontal last og øverst til højre ses hvorledes lasten optages ved indre momenter. Nederst til venstre ses den udeformerede gitterkonstruktion, med horisontal last og nederst til højre ses hvorledes lasten optages ved træk- og trykkræfter. Samlingerne er på nederste tegning, for forståelsens skyld, angivet som charniers. Det overordnede system i stålkonstruktionen kan betragtes som havende skivevirkning. Lodret virkende laster overføres fra etagedæk til bjælker, der overfører lasterne til søjlerne og derfra ned i fundamentet. 27

32 2 Hovedkonstruktion Materialevalg Vurdering af anvendelse af stål I tabel 2 er de væsentligste fordele og ulemper ved anvendelse af stål opstillet. Tabel 2: Fordele og ulemper ved anvendelse af stål. Fordele Ulemper Styrke: Konstruktionsstål er med gængse styrker på op til 500 MPa et stærkt materiale. Grundet den høje styrke kan der anvendes væsentligt mindre profiler end ved anvendelse af beton. Stivhed: Stål er langt stivere end beton, og har til en given belastning relativt små deformationer. Stål har desuden høj brudtøjning. Montage: Stålprofiler er hurtige at samle, såfremt de nødvendige afstivnings- og montagemæssige plader er påsvejset fra leverandørside. Robusthed: Grundet muligheden for momentstive samlinger er stålkonstruktioner generelt særdeles robuste. Økonomi: Stål er et relativt dyrt materiale i forhold til beton. Vægt: Stålprofilernes tyngde forudsætter, at der er en byggekran tilstede ved montage. Varmeledning: Stålets høje varmeledningsevne gør det sårbart overfor brandlast, idet et profil hurtigt bliver opvarmet hvis blot en del heraf er udsat for høj varme. Ligeledes medfører stålets høje varmeledningsevne en ringe isoleringsevne, og stålet vil således ofte virke som en kuldebro i en ellers velisoleret konstruktion. Isotropt: Stål er et isotropt materiale, der er velegnet til at optage både træk og tryk. Fragt og håndtering: Grundet stålets høje styrke og stivhed kan stålprofiler fragtes og håndteres uden større forbehold. Ruminddeling: Grundet anvendelsen af søjler og bjælker frem for plader og skiver, giver stål en større mulighed for at skabe store åbne rum Duktilitet: Stål er, afhængig af fremstillingsprocessen, et relativt duktilt materiale, og et brud vil oftest være varslet Vurdering og valg I afsnit og er det klarlagt, hvorledes en konstruktion i henholdsvis beton og stål er opbygget. I dette afsnit vurderes det, hvilket materiale der er hensigtsmæssigt at bruge i dette projekt. 28

33 2 Hovedkonstruktion Dimensioneringsforudsætninger Som vurderingskriterium kan benyttes parametrene angivet i tabel 1 og tabel 2, men det er vurderet at økonomien vægtes højere end de andre parametre. Det er derfor valgt at basere materialevalget ud fra økonomiske vurderinger, og så sikre, at de ulemper som materialet har, undgås så vidt muligt ved at foretage de nødvendige foranstaltninger. Set ud fra økonomiske betragtninger er elementbyggeri i beton billigere end både in situ støbt beton og en stålkonstruktion. Derfor vælges det at opføre byggeriet med betonelementer, hvor det er muligt at foretage foranstaltninger, der minimerer de ulemper materialet har. Da beton har ringe trækstyrke, ilægges armering i betonelementerne for at sikre, at der ikke opstår trækbrud ved for store trækspændinger. Ved at ilægge armering i elementerne øges sejheden af materialet ligeledes, idet det kan sikres, at der armeringen flyder inden brud og derved medvirker til et varslet brud. Hvis der i den videre dimensionering vurderes, at stivheden af de stabiliserende elementer er for ringe, kan stivheden øges ved at anvende spændarmering. Herved undgås trækrevner i betonen. Som beskrevet i afsnit regnes samlingerne mellem to betonelementer som charnier, hvilket betyder, at bortfald af elementer kan være et problem, da en konstruktion herved hurtigt bliver statisk underbestemt. For at undgå dette benyttes et armeringsbånd om alle dækelementer på hver etage, så det kan betragtes som en hel plade, hvorved et bortfald af et underliggende element ikke vil skabe totalkollaps. For at undgå for store trækspændinger i betonelementerne under transport og montage skal denne lastsituation undersøges ved dimensioneringen, og der kan, hvis nødvendigt, ilægges et armeringsnet. I dette projekt er mulighederne for ruminddelingen maksimeret ved at benytte elevator- og trappeskakterne i bygningen som stabiliserende kerner. 2.3 Dimensioneringsforudsætninger De bærende dele af bygningen er projekteret i høj sikkerhedsklasse, da bygningen er over 5 etager og benyttes til ophold af personer. Resterende dele af bygningen projekteres i normal sikkerhedsklasse. Der er afgrænset fra at regne på vandret masselast. 2.4 Fordeling af laster og spændinger I det følgende gennemgås først hvordan laster og spændinger er fundet i skitsefasen, og derefter hvordan de er fundet i detailfasen. Undervejs forklares de forudsætninger der er gjort. 29

34 2 Hovedkonstruktion Fordeling af laster og spændinger Skitseprojektering Først gennemgås forudsætninger, hvorefter den oprindelige bygning undersøges. Til sidst ændres opbygningen, for at opnå et mere optimal last- og spændingsfordeling. Forudsætninger Formålet med at analysere bygningens statiske system og rumlige stabilitet er at finde nøgleelementer i bygningen, og vise at disse er tilstrækkelige til at sikre rumlig stabilitet. Dette er første skridt mod et forslag til en alternativ statisk udformning af bygningen. I det følgende er derfor anvendt en række forsimplinger, der afspejler beregningernes skitsemæssige karakter. Det er alene formålet med dette afsnit at bestemme, hvorledes de regningsmæssige laster ledes til fundamentet og at redegøre for, at bygningen har en tilstrækkelig rumlig stabilitet. Det er undersøgt, at det for skitseopbygningen er muligt at benytte såvel standard dæk- som vægelementer. Dette ses i bilag A.2. Ud fra de udleverede bygningstegninger, vedlagt på cd-rom, er de bærende betonvægge identificeret. For ydervæggene, der består af en formur af murværk og en bagmur af betonelementer, er kun medregnet bagmuren i analysen af den rumlige stabilitet. Ydermere er det vurderet at de gangbroer, der binder de to hovedbygninger sammen, ikke bidrager væsentligt til den rumlige stabilitet. Der er i denne forbindelse set bort fra de vandrette laster der måtte overføres fra gangbroerne, idet bygningen betragtes separat. Figur 26 viser alle bærende vægge i bygningen i isometrisk afbildning, og en oversigtstegning er vist i figur

35 2 Hovedkonstruktion Fordeling af laster og spændinger Sydgavl Nordgavl Auditorium Element optager kun vandret last Element optager lodret og vandret last Element optager kun lodret last Figur 26: Bygningens bærende elementer, vist i isometrisk afbildning. I analysen af den rumlige stabilitet skelnes mellem elementer, der optager lodret last, vandret last eller begge typer af laster, som vist på figur 26. Mellem de bærende elementer findes fortrinsvis vinduespartier, døre og lette vægge. Ved optagelse af lodret last forstås, at alle vægge optager egenlast, og de der er markeret er dem, der optager lodret last fra etagedæk. Ved en betragtning af figur 26 og figur 27 ses, at bygningens rumlige stabilitet hovedsagligt sikres af en række trappetårne og elevatorskakte. Da der er tale om et omfattende system af bærende elementer, der ønskes beregnet manuelt, er følgende simplificeringer og antagelser gjort: Elementer med relativt små stivheder bidrager alene til optagelse af lodrette kræfter. Et eksempel på et sådant element er markeret på figur 27, og vist med grøn i figur 26. Der regnes således ikke med et bidrag fra disse elementer til optagelse af vandrette laster. 31

36 2 Hovedkonstruktion Fordeling af laster og spændinger Figur 27: Plan over bygningens bærende elementer. Cirklen markerer et element med relativt lille stivhed, som derfor alene regnes at optage lodrette laster. Bygningens ydre geometri er vist ved det ubrudte omrids. Da de bærende elementers tværsnit ændres i højden, er der i beregningerne anvendt en værdi svarende til elementernes tværsnitsareal på 3. sal, jf. de udleverede tegninger, vedlagt på cd-rom. Nogle af de bærende elementers tykkelser varierer fra 600 mm i kælderen til 250 mm på øverste etage. De anvendte tykkelser for disse elementer regnes konstant lig 300 mm. Dækelementerne regnes uendeligt stive, hvilket bevirker, at lasten på de stabiliserende vægge fordeles efter disses stivheder. Som stivhed af elementerne anvendes inertimomentet, idet en høj bygning kan betragtes som en bernoulli-euler bjælke. De enkelte elementer regnes vridningsslappe, hvilket vil sige, at selvom bygningen bliver udsat for en rotation, regnes elementerne ikke udsat for vridning. Elementerne antages at kunne overføre forskydningskræfter i samlingerne. Der regnes med slappe dørbjælker, som vist i figur 28. Dette betyder, at større partier af vinduer regnes uden stivhed. Dør- og vinduesbjælker overfører alene tryk og træk. Figur 28: Statisk princip ved "slappe" dørbjælker. Vinduespartiet til venstre i figuren modelleres som vist til højre. Auditoriet, der ses på figur 26 og figur 27, er ikke medtaget i analysen af den rumlige stabilitet. Da auditoriet ikke er af ubetydelig størrelse er simplificeringen sket for at lette beregningerne i skitseprojekteringen, som derfor vil give resultater der er på den sikre side. 32

37 2 Hovedkonstruktion Fordeling af laster og spændinger Ved den skitsemæssige beregning af bygningens rumlige stabilitet simplificeres også geometrien af de bærende elementer. I figur 26 ses de elementer, der regnes at bidrage til optagelse af vandrette laster, og hvilke der udelukkende regnes at optage lodrette laster. Generelt regnes mindre fremspring og elementer kun at optage lodrette laster. Figur 29: Plan over bygningens bærende elementer der regnes at bidrage til den rumlige stabilitet. Cirklen markerer en kombineret trappeopgang og elevatorskakt vist i figur 30. For at simplificere beregningerne yderligere vælges det at opdele de enkelte profiler således, at deres hovedakser er parallelle med bygningens ydervægge. Som et eksempel på denne simplificering kan den i figur 29 markerede trappeopgang og elevatorskakt betragtes, nærmere vist i figur 30. Figur 30: Eksempel på opdeling af profil i to dele, der begge får hovedakser parallelt med bygningens facade og gavl. Profilets hovedakser er markeret med pile. Denne forsimpling reducerer det oprindelige profils inertimoment og reducerer dermed hele bygningens stivhed. I bilag A.4 er forskydningscentret for hele bygningen bestemt og placeringen fremgår af figur 31 og tegning T.1. y FC x Figur 31: Placering af globalt forskydningscenter. 33

38 2 Hovedkonstruktion Fordeling af laster og spændinger Spændingerne for den oprindelige opbygning er udregnet i bilag A.3, og som det ses af tabel 3 er der flere elementer med trækspændinger, der ligger over betonens trækstyrke. Tabel 3: Trækspændinger ved oprindelig opbygning. Elementer med trækspænding Elementer hvor opspænding er nødvendig, trækspænding >1,6 MPa Oprindelig opbygning 18 6 Ændring af opbygning I bilag A.3 ses det, at der i flere elementer opstår trækspændinger. Da det i afsnit 1.2 blev klarlagt, at bygningen opbygges af beton, er det grundet betonens materialeegenskaber relevant at undersøge hvorvidt det konstruktionsmæssigt er muligt at reducere disse spændinger. Eftersom bygningen er seks etager høj vurderes det, at opspænding af elementerne så vidt muligt undgås. Undersøgelsen foretages ved at betragte to udvalgte elementer, jf. figur 32, som begge har trækspændinger. Figur 32: Elementer der undersøges for at klarlægge hvorledes trækspændinger kan minimeres. Det undersøges hvorvidt ændringen af elementernes stivheder har indflydelse på trækspændingerne, og hvilken indflydelse ændringen får på lastfordelingen. Det viser sig i bilag A.4, grundet beregningsmetoden, at ved at tildele et element med trækspænding større stivhed, vil dette ikke nødvendigvis betyde en minimering af trækspændingerne. Derfor vurderes det, at det er nødvendigt at forøge bygningens samlede inertimoment. Det ses dog, at det ikke er muligt at reducere samtlige trækspændinger i bygningen tilstrækkeligt, og det er derfor nødvendigt at armere og evt. opspænde visse elementer. Med udgangspunkt i resultaterne fra undersøgelsen af de to elementer, vurderes det, at den mest hensigtsmæssige løsning er at distribuere lasten mellem flere elementer, samtidig med, at deres inertimoment øges. Denne løsning må dog foretages med hensyntagen til bygningens overordnede opbygning. Derfor vurderes det ud fra den nuværende opbygning, jævnfør tegning T.1, hvorledes bygningen kan ændres på en konstruktionsmæssig fornuftig måde. Bygningen før og efter ændringerne ses på figur

39 2 Hovedkonstruktion Fordeling af laster og spændinger Figur 33: Bygningen før og efter ændring. Nederst ses den nye opbygning, hvor ændringerne i forhold til den oprindelige opbygning er markeret. Ændringerne i trækspændinger for den nye opbygning, sammenholdt med den oprindelige, kan ses ved at sammenholde tabel 3 med tabel 4. Ændringerne har medført en materialeforøgelse på 15 %. Dette må opvejes med de fordele der forbindes med, at udelukkende tre elementer skal opspændes. Der benyttes beton med en trykstyrke på 25 MPa, da elementerne befinder sig i moderat miljøklasse [DS 411:1999, pp22.23]. Tabel 4: Trækspændinger ved ændret opbygning. Elementer med trækspænding Elementer hvor opspænding er nødvendig, trækspænding >1,6 MPa Ændret opbygning Detailprojektering Som beskrevet i afsnit 1.4.1, er der foretaget en række simplificeringer så vægsystemet kan beregnes forholdsvis simpelt, som vist i bilag A.3. For at tage hensyn til profilernes geometri, uden simplificeringer, benyttes metoden som beskrevet i [Borchersen og Larsen 1985]. Her tages der hensyn til, at elementernes hovedakser er roteret i forhold til det globale system, og disse derfor ikke vil have en translatorisk udbøjning i samme retning som den ydre last. Der er regnet i lastkombination 2.1 med de i bilag A.1 angivne laster. I bilag A.5 er der vist et eksempel på hvorledes hovedinertimomenter og drejningsvinklen φ beregnes for et udvalgt profil, vist på figur 34, for at vise fremgangsmåde og teorien bag. 35

40 2 Hovedkonstruktion Fordeling af laster og spændinger Figur 34: Planskitse der viser placering af det undersøgte profil, element 16+17, i konstruktionen. Tværsnitskonstanterne for de resterende elementer er udregnet med et CAS-program. I bilag A.5 beskrives fremgangsmåden for beregningen af lastfordelingen for profilet. Resultaterne ses i detailstabilitet.xls på den vedlagte cd-rom. Der er for den ændrede opbygning af stabiliserende vægge udregnet de lastpåvirkninger, som hvert enkelt vægelement bliver påvirket af i A.5.2. Af disse vægelementer er det valgt at se nærmere på element 16+17, der udgør en del af en trappeskakt i bygningen. Element er vist på figur 35. Figur 35: Vægelement med ydre mål i mm. Idet samlingerne af væggene i elementet udføres på en sådan måde, at de kan overføre forskydningskræfter, regnes elementet som ét profil. Tyngdepunkt, forskydningscenter, hovedaksernes orientering, samt inertimomenterne om disse er udregnet i bilag A.5. Herefter er der undersøgt normal- og forskydningsspændinger i et snit over fundamentet, og elementet er undersøgt for eventuelle løft- eller glidningsproblemer. Elementet er beregnet i lastkombination 2.2, idet det er vurderet, at egenlasten har en afgørende betydning, samt at den lodrette last virker til gunst, ud fra et totalstabilitetsmæssigt syn. Spændingerne er fundet ved en elastisk beregningsmetode, idet der forudsættes urevnede elementer samt, at der tillades ikke store deformationer. 36

41 2 Hovedkonstruktion Fordeling af laster og spændinger Normalspændinger Der er ved normalspændingsberegningen taget højde for, at last fra etagedækkene virker excentrisk i forhold til elementets tyngdepunkt. Normalspændingerne er udregnet for fire vindlasttilfælde i bilag A.6 og spændingsfordelingerne herfor er optegnet i figur 36. Figur 36: Skitsering af normalspændingsfordeling i element for de fire forskellige vindlasttilfælde. Trækspændinger er regnet negative. Det ses, at der for to vindlasttilfælde vil forekomme mindre trækspændinger, men da disse, jf. A.6, er af størrelsesordenen < 0,1 MPa, er det vurderet, at en opspænding af elementet ikke er nødvendig. Forskydningsspændinger Forskydningsspændingerne i snittet er bestemt, således at den forskydningskraft, for hvilken samlingerne imellem væggene i elementet skal dimensioneres, kan bestemmes. Forskydningsspændingerne er fundet i bilag A.6 og et eksempel på forskydningsspændingsfordelingen er vist i figur

42 2 Hovedkonstruktion Robusthed Figur 37: Skitse af forskydningsspændingsfordeling i element ved vindlasttilfælde 1, vind på østvendt facade og sug på sydlig gavl. Løft og glidning Idet langt størstedelen af elementet er i tryk, og at de trækspændinger der forefindes er ubetydeligt små, er det vurderet at der ikke vil forekomme problemer med løft af elementet. Glidningen er undersøgt, idet forskydningskraften ikke må være større end halvdelen af tryknormalkraften i elementet [Jensen et al. 2005, p194]. Dette kriterium er i bilag A.6 vist overholdt, idet tryknormalkraften er ca. 20 gange større end forskydningskraften. 2.5 Robusthed Udover at sikre, at de enkelte konstruktionselementer har en sikkerhedsmæssig tilstrækkelig bæreevne ved brug af partialkoefficientmetoden, stiller [DS 409:1998] ligeledes krav til konstruktionen som helhed. [DS 409:1998] opstiller de almene funktionskrav som følger: En konstruktion skal dimensioneres og udføres således, at den i den forventede brugstid ved korrekt anvendelse og vedligeholdelse: med en tilfredsstillende sikkerhed kan modstå de laster, den kan forventes udsat for fungerer tilfredsstillende ved normal brug har tilfredsstillende bestandighed og robusthed. I [DS 409:1998, p11] defineres robusthed som følger: En konstruktion er robust, enten når de afgørende dele af konstruktionen kun er lidt følsomme over for de aktuelle påvirkninger, eller når der ikke sker et omfattende svigt af konstruktionen, hvis en begrænset del af konstruktionen svigter. 38

43 2 Hovedkonstruktion Robusthed I formuleringen hvor følsomheden beskrives, kan det udledes, at en konstruktion er lidt følsom overfor de aktuelle påvirkninger, i de tilfælde hvor elementerne er udført med en tilstrækkelig modstand i brugssituationen. Bygningen skal besidde tilstrækkelig modstand i situationer hvor denne er udsat for uforventede, men realistiske, påvirkninger. Opnåelse af en robust konstruktion kan opnås ved et hensigtsmæssigt valg af materiale, statisk princip, konstruktionsopbygning og ved en hensigtsmæssig udformning af nøgleelementer [DS 409:1998]. Disse forhold er behandlet nærmere i afsnit Nøgleelementer beskrives som begrænsede dele af konstruktionen hvor et svigt betyder, at store dele af konstruktionen svigter. Robustheden skal dokumenteres enten ved eftervisning af lastkombination 3.2, ulykkeslast. ved eftervisning af tilfredsstillende sikkerhed af nøgleelementer. [DS 409:1998, p16] Det fremgår dog, at for traditionelle husbygningskonstruktioner, hvor robusthedskravet er opfyldt gennem anordning af en passende sammenhæng af konstruktionsdelene, er en beregningsmæssig eftervisning af lastkombination 3.2, ulykkeslast, bortfald af konstruktionsdele, ikke nødvendig [DS 411:1999]. I det følgende gennemgås de forhold som vil have indflydelse på en konstruktions robusthed Forhold der bidrager til robusthed For at opbygge en robust konstruktion, er det vigtigt at være bekendt med de forhold, der bidrager til en forøget robusthed. For et elementbyggeri gør der sig således flere forhold gældende, hvormed en god robusthed kan sikres. Følgende gennemgås nogle af de forhold, der bør overvejes i det aktuelle byggeri. Dette afsnit er baseret på [DS/INF ]. Lastfastsættelse Lastfastsættelsen ved projekteringen skal ske med omhu og omtanke, således at der tages højde for hele konstruktionens levetid. Ved fastsættelse af nyttelast bør der tages hensyn til, at lastsituationen kan ændres under bygningens levetid. Der bør for ulykkeslast, i princippet, overvejes alle tænkelige uheldsscenarier for bygningen, heriblandt brand, påkørsel, eksplosionsfare og uhensigtsmæssig udførsel med svigt til følge samt mindre jordskælv. Det vurderes, at bygningen grundet sin beliggenhed ca. 50 m fra trafikeret vej ikke vil være udsat for påkørsel i en sådan grad at det kan være skadeligt for bygningens stabilitet. Det er vurderet, at eksplosionsfaren er minimal, da bygningen ikke er tilsluttet bygas. Det er vurderet, at bygningens robusthed ved normal dimensionering er tilstrækkelig til at modstå de mindre jordskælv der kan fore- 39

44 2 Hovedkonstruktion Robusthed komme i Danmark, men der er ikke undersøgt nærmere for vandret masselast. De relevante ulykkeslaster er dermed bortfald eller svigt af konstruktionsdele og brand. Systemopbygning Det er ønskeligt at opbygge bygningen som et parallelt system, hvor et lokalt svigt vil begrænses til en enkelt sektion af bygningen, og ikke medføre totalsvigt, som er tilfældet ved et hierarkisk system. Ved visse statiske systemer kan der forekomme et progressivt kollaps, hvor omlejring af snitkræfterne medfører, at bruddet breder sig progressivt igennem konstruktionen. Dette bør modvirkes ved en hensigtsmæssig udformning af konstruktionen eller ved at udføre supplerende konstruktionsdele, der træder i kræft ved brud. Statisk ubestemthed Ved at konstruere en bygning statisk ubestemt, kan snitkræfter i større eller mindre grad omlejres ved svigt. Statisk ubestemthed kan opnås ved at anvende flere armeringsstænger til omlejring af kræfter i tværsnittet, samt ved anvendelse af flere elementer end det minimum, der skal til, for at konstruktionen er statisk bestemt.. Desuden skal der ved samlinger etableres en hensigtsmæssig armering til overførsel af kræfter og etablering af robusthed. Duktilitet I en betonkonstruktion sikres duktiliteten ved en hensigtsmæssig armering, således at eventuelle brud varsles. Soliditet Soliditet i konstruktionen, kan opnås ved at give de bærende elementer større proportioner og masse end nødvendigt, samt ved at begrænse slankheden af disse. Ydermere kan den generelle robusthed øges ved at proportionere elementer, samlinger og forankringer, så deres bæreevne er af samme størrelsesorden, selv om den beregningsmæssige påvirkning at et enkelt element, kan være forholdsvis lille. Sammenhæng In-situ støbte betonkonstruktioner har normalt en stor sammenhæng i vandret og lodret retning. Ved betonelementbyggeri kan sammenhængen sikres ved anordning af supplerende trækelementer i form af armering. Overvejelse og kontrol Ved at overveje det statiske system kan man allerede i projekteringen identificere afgørende elementer for konstruktionens sikkerhed og robusthed. Disse bør projekteres på en sådan måde, at en kon- 40

45 2 Hovedkonstruktion Robusthed trol under drift kan udføres hensigtsmæssigt. Der kan ligeledes oprettes retningslinjer for, hvorledes byggeriet kontrolleres under udførelse, samt under drift Sikring af robusthed Sikringen af robustheden for den pågældende opbygning udføres ved at sikre anordninger, der skaber en passende sammenhæng af konstruktionsdelene, og dækker forholdene i afsnit 2.5 og Når dette sikres, er eftervisning af lastkombination 3.2, ulykkeslast og bortfald af konstruktionsdele ikke nødvendig. Det er angivet i [DS 411:1999], at robustheden for konstruktioner i høj sikkerhedsklasse kan sikres ved overholdelse af følgende betingelse: I hver etageadskillelse etableres gennemgående trækforbindelser som er i stand til at optage en karakteristisk last på 30 kn m i hver retning. Langs omkredsen af hver etageadskillelse anordnes en randarmering, som er i stand til at optage en karakteristisk last på 80 kn. Randarmeringen skal være forankret til etagedækkene med U-bøjler eller lignende. Ydervægge forankres horisontalt til etageadskillelserne med forbindelser, som er i stand til at overføre en karakteristisk last på 30 kn. m Bærende konstruktionsdele forankres til hinanden med trækforbindelser, som er i stand til at overføre en karakteristisk last på 20 kn. m Følgende konstruktive regler skal ligeledes være opfyldt for konstruktioner i høj sikkerhedsklasse, hvis en passende sammenhæng mellem konstruktionsdelene skal opnås: Parallelt med bærende vægge anordnes i hver etageadskillelse trækforbindelser, som kan optage en karakteristisk last på 150 kn. Trækforbindelserne skal være anordnet således, at hver enkelt væg kan fungerer som en bjælke, der er udkraget over et tænkt lokalbrud i den underliggende etage. Bærende vægge forankres i top og bund til etageadskillelserne med forbindelser, som er i stand til at optage en karakteristisk på 30 kn lodret. m Dør- og vinduesoverliggere samt brystninger dimensioneres for en karakteristisk forskydningskraft på 60 kn og et karakteristisk moment på 60 knm. [DS 411:1999, p28] Opfyldelsen af de opstillede betingelser sikres som beskrevet i bilag A.7. Ved at betragte etageadskillelsen som en bjælke, og ved brug af en stringermodel, er det muligt at beregne kræfterne i dækket ved at betragte denne som en selvstændig bygningsdel. Det bliver således muligt at beregne de anordninger, der er nødvendige for at opfylde de ovenfornævnte krav. Beregningerne er foretaget i bilag A.7. Dimensionerne for de nødvendige armeringsjern ses af armeringsplanen på figur

46 2 Hovedkonstruktion Brandsektionering 5Y Y12 3Y14 2Y14 3Y14 Signatur U-bølje Stød Hjørnejern Detailskitse bjl R5 5Y Y16 Figur 38: Armeringsplan for beregnet område, der er taget som et snit i den nordlige del af bygningen. Krydset angiver en trappeskakt. Det er antaget, at de armeringsjern på figur 38, der lægges på tværs af dækelementerne, udføres ved indlæggelse af tværgående bøjler i dækelementerne, der samles med stødjern, hvorved den tværgående forbindelse opnås. Stødjern og bøjler til sikring af den tværgående armering er ikke medtaget i vurderingen, men det er antaget at armeringsmængden for disse svarer til de på figur 38 angivne mængder. 2.6 Brandsektionering I det følgende behandles, hvorledes det er muligt at brandsektionere tredje etage i bygningen. Da der ikke er taget stilling til rumopdeling ved den ændrede opbygning, er det valgt at eksemplificere brandsektioneringen ud fra den oprindelige opbygning, gennemgået i afsnit For at udforme en bygning hensigtsmæssigt mod brand, kan den opdeles i mindre dele, brandmæssige enheder, som har til formål at afgrænse branden. Disse inddelinger er vist på figur 39. Bygning Bygningsafsnit Brandsektion Brandcelle Figur 39: Brandmæssige enheder til brandsektionering. En bygning opdeles i et eller flere bygningsafsnit. Opdelingen i bygningsafsnit udføres således, at anvendelsen i de forskellige rum i afsnittet i brandmæssig henseende er sammenlignelig, som beskrevet i det følgende afsnit. Et bygningsafsnit består af en eller flere brandsektioner. En brandsektion er en del af bygningen, der er udformet således, at en brand ikke spredes til andre brandsektioner før der har været tid til evakuering og redningsberedskabets indsats. 42

47 2 Hovedkonstruktion Brandsektionering Da brandsektioner højst må være på 2000 m 2, omtrent svarende til en etages areal, vælges det overordnet at lade hver etage i bygningen være en selvstændig brandsektion. En brandsektion kan yderligere opdeles i brandceller, således at en brand kan isoleres til en brandcelle. En brandcelle kan være et eller flere rum. [BR 95], [Erhvervs- og boligstyrelsen 2004, p16] Anvendelseskategori Alle bygningsafsnit henføres til én anvendelseskategori. Der er i alt seks anvendelseskategorier. Kriterierne for inddelingen er, om personerne i bygningsafsnittet har kendskab til flugtveje, om personerne kan bringe sig i sikkerhed ved egen hjælp, om bygningsafsnittet er indrettet til natophold, samt antallet af personer pr. brandmæssig enhed. Hele bygningen betragtes som ét bygningsafsnit, der henføres til anvendelseskategori 1, da bygningen er til dagophold, og de personer, som normalt opholder sig i bygningen, har kendskab til flugtvejene, og er i stand til at bringe sig i sikkerhed ved egen hjælp. Antallet af personer er ikke relevant for anvendelseskategori 1. [BR 95, 6.1.1] Flugtveje For at trapper kan anvendes som flugtveje i hele evakueringstiden kan de udformes som selvstændige brandsektioner [Erhvervs- og boligstyrelsen 2004, p32]. Derfor vælges det at inddele tredje etage, der betragtes som et eksempel, i de på figur 40 viste brandsektioner. Som det ses, er såvel trappeskakterne som auditoriet selvstændige brandsektioner. Det antages, at de resterende etager sektioneres på samme måde som tredje etage. Som vist på figur 40 opdeles etagen midtpå, således at det store frirum i etagen, der kan betragtes som en flugtvejsgang, ikke bliver længere end 50 m [Bygbjerg 2005, p62]. Figur 40: Brandsektioner for tredje etage. Brandsektionsadskillelse For ethvert rum gælder, at der fra et vilkårligt punkt i rummet ikke må være mere end 25 m til nærmeste flugtvejsgang eller udgang [Bygbjerg 2005, p57]. Som det ses af figur 41 er denne afstand overholdt i alle punkter i etagen, idet der afgrænses fra auditoriet. 43

48 2 Hovedkonstruktion Brandsektionering Figur 41: Flugtveje. Flugtvej 25 m radius I brandceller, der er mindre end 150 m 2, er det tilstrækkeligt med én udgang, der fører til et areal med minimum to uafhængige udgange. I brandceller, der er større end 150 m 2, skal der være minimum to flugtveje. Hvis lokalet er beregnet for mere end 50 personer skal disse to flugtveje tillige være uafhængige. [Bygbjerg 2005, pp57-60] For storkontorerne på etagen, der alle er større end 150 m 2, ses det på figur 41, at ovenstående er overholdt. For alle cellekontorerne og øvrige smårum, der alle er mindre end 150 m 2, er der kun én udgang. Derfor samles disse i brandceller på mindre end 150 m 2, som vist på figur 42. Da disse brandceller har flugtveje via storrumskontorerne, der alle har mindst to uafhængige flugtveje, er flugtvejene tilstrækkelige [Erhvervs- og boligstyrelsen 2004, pp26-27]. Brandcelle Figur 42: Brandceller. Redningsåbninger Alle rum, der anvendes til personophold, skal udføres med redningsåbninger. Der skal etableres én redningsåbning pr. påbegyndt 10 personer, som er tiltænkt at have ophold i rummet. Redningsåbninger kan dog undværes, hvis der er to uafhængige flugtveje i et rum. [Erhvervs- og boligstyrelsen 2004, p34] Redningsåbningerne kan således placeres som angivet på figur 43. Der er angivet to rum med kun en udgang, hvor det ikke er muligt at etablere redningsåbninger. Det ene rum, til venstre på figur 43, er et mødelokale. Det forudsættes her, at der etableres vinduer i lokalet, således at det er muligt at overskue det omkringliggende storkontor. Funktionen af det andet rum, midt i bygningen, er ikke fastlagt. Det forudsættes derfor, at dette rum ikke indrettes til personophold, men eksempelvis print- og kopirum eller opbevaring. 44

49 2 Hovedkonstruktion Brandsektionering Redningsåbning Problematiske rum Figur 43: Redningsåbninger. Hvis øverste gulv i bygningen er mere end 22 m over terræn skal der træffes særlige forholdsregler, da redningsberedskabets stiger ikke vil kunne nå. Dette er ikke tilfældet med den aktuelle bygning. Krav til bygningsdele Bygningsdele kategoriseres ud fra deres brandmæssige funktion, og hvor lang tid de kan opretholdes ved en brand. De efterfølgende krav er alle for anvendelseskategori 1. Overordnet anvendes bogstaver R, E og I til kategorisering af bygningsdelens funktion inden for det givne tidspunkt. R, Resistance, angiver at bygningsdelens bæreevne er tilstrækkelig. E, Integrity, angiver at bygningsdelen virker adskillende, således at flammer eller varme gasser ikke kan gennemtrænge den. I, Insulation, angiver at der ikke indtræder betydelig varmetransport fra den brandpåvirkede side til den ikke-brandpåvirkede side. [Bygbjerg 2005, p30-34] Brandsektioner skal minimum adskilles af en EI 60 A2-s1,d0 bygningsdel, tidligere benævnt BS 60 [Bygbjerg 2005, p26]. EI 60 angiver, at bygningsdelen virker adskillende og isolerende i mindst 60 minutter. De følgende koder er materialeangivelser. A2 angiver, at materialets medvirken til brand er yderst begrænset, s1 angiver, at røgudviklingen fra materialet er meget begrænset og endelig angiver d0 at der ingen brændende dråber eller partikler frigives. [Erhvervs- og boligstyrelsen 2004, p39] En sådan bygningsdel kan eksempelvis etableres som en væg af stållægter, isolering og med to lag gipsplader på hver side [Silvan 2005]. Tilsvarende skal brandceller minimum adskilles af en EI 60 bygningsdel, tidligere benævnt BD 60. [Bygbjerg 2005, p24] Dørene i brandsektioners og brandcellers vægge skal generelt minimum være hhv. i klasse EI 2 60-C og klasse EI 2 30-C. I 2 svarer til I for bygningsdele, og C angiver, at døren er selvlukkende. [Bygbjerg 2005, p78] For bærende bygningsdele stilles der krav til bæreevnen, afhængig af bygningens højde. For bygninger, hvor gulvniveauet på øverste etage er mellem 12 m og 22 m over terræn, skal de bærende bygningsdele minimum være klasse R 120 A2-s1,d0. I øverste etage kan de bærende bygningsdele dog udføres som klasse R30. [Erhvervs- og boligstyrelsen 2004, p45] 45

50 2 Hovedkonstruktion Brandsektionering På baggrund af det ovenstående er kravene til bygningsdelene i den aktuelle bygning opstillet i tabel 5. Tabel 5: Krav til bygningsdele. Ikke-bærende væg Bærende væg Dør Ikke adskillende Ingen krav R 120 A2-s1,d0 Ingen krav Brandcelleadskillende EI 60 REI 120 A2-s1,d0 EI2 30-C Brandsektionsadskillende EI 60 A2-s1,d0 REI 120 A2-s1,d0 EI2 60-C 46

51 3 Trappeskakt Brandsektionering 3 TRAPPESKAKT I dette kapitel undersøges bæreevnen nærmere for et udvalgt bærende profil i bygningen. Det er valgt at se nærmere på profil 16+17, jf. figur 44 efter ændringen af opbygningen som foretaget i afsnit Figur 44: Profilet der undersøges for bæreevne er markeret. Profilet er element 16+17, jf. tegning T.2. For profilet undersøges den lodrette bæreevne af væg 1 på figur 45 i profilet for brudgrænsetilstanden og for brandlast. Som det ses af figur 45 regnes tykkelsen af denne væg i dette projekt til at være 200 mm. For at bæreevnen er overholdt ved brandlast, er det dog nødvendigt at forøge tykkelsen til 225 mm. For at profilet kan regnes som et samlet profil, er det ligeledes undersøgt om forskydningsbæreevnen i samlingerne mellem væggene er overholdt, ligesom der er undersøgt bæreevnen for en samling i et etagekryds i væg 1. 47

52 3 Trappeskakt Dimensionering i brudgrænsetilstanden 200 mm 5. Væg 3 Forskydningssamlinger Væg mm ,1 m 4,1 m 4,1 m 4,1 m 4,1 m Forskydningssamlinger Væg 1 Plan, profil A A 200 mm Stue Etagekryds Kælder 4,1 m 3, 6 m Snit A-A: Tværsnit, væg 1: Figur 45: Profil Væg i profilet der ligger til grund for beregningerne i brud- og brandlastkombination er markeret fed. Tværsnittet viser placeringen af væg 1 i opbygningen. Tykkelsen af væg 2 og 3 er skønnet ens med den beregnede tykkelse af væg Dimensionering i brudgrænsetilstanden Bæreevnen af væg 1 i det viste profil på figur 45 er beregnet. Det er valgt at dimensionere væggen i stueplan, som illustreret på figur 45, da højden her er størst samtidig med at den lodrette last er størst blandt de etager med en højde på 4,1 m. I beregningerne tages der højde for såvel udførelsesmæssige excentriciteter, samt for de excentriciteter der stammer fra lastfordelingen. Metode III, jf. [DS 411:1999, p56], der benyttes til beregningerne tager også højde for resultanter af anden orden. Excentriciteterne placeres så disse virker til størst ugunst. Lastoplandenes excentriske virkning på profilet er dermed medregnet ved hjælp af lastfordelingen og spændingerne fundet i bilag A.6. Bæreevneberegningen foretages efter metode III i [DS 411:1999]. Der regnes i lastkombination 2.3, hvor egenlasten er dominerende, da store excentriske kræfter antages at være kritiske. Der regnes ikke med vind, men med maksimal snelast, jf bilag A.1. Den regningsmæssige last og bæreevne er angivet i tabel 6. Der regnes med en betonstyrke på 25 MPa i høj sikkerhedsklasse og normal materialeklasse. 48

53 3 Trappeskakt Dimensionering for brandlast Tabel 6: Regningsmæssig last og bæreevne for væg. kn kn Last [ m ] Bæreevne [ m ] Det ses af tabel 6, at bæreevnen er væsentligt højere end lasten. Årsagen til denne umiddelbare overdimensionering er resultant af de nødvendige vederlagsdybder for dækelementerne. Ifølge [Betonelement 2006] er en vederlagsdybde på 75 mm at foretrække i tilfælde hvor dækelementerne har spændvidde på over 7 meter, og det bliver derfor nødvendigt med en væg på 200 mm for at sikre en fornuftig løsning i etagekrydset, som optegnet på figur 46. Mellemrummet mellem etagedækkene vil kunne benyttes til at sikre den lodrette trækforbindelse mellem vægelementerne, enten ved en montagebolt eller ved den lodrette fugearmering mellem vægfugerne Figur 46: Samling i etagekrydset over den dimensionerede væg. 3.2 Dimensionering for brandlast Den i afsnit 3.1, og på figur 45 viste bærende væg 1 adskiller to brandsektioner, hvorfor den karakteriseres som REI 120 A2-s1,d0, jf. afsnit 2.6. For at bæreevnen i brandlastkombinationen er tilstrækkelig er det i bilag B.2 eftervist, at væggens bæreevne er tilstrækkelig efter 120 minutters brand ved en tykkelse på 225 mm, der således er forøget i forhold til den tykkelse på 200 mm, der er regnet med i det øvrige projekt. Væggen er regnet ensidigt påvirket af brand, da væggens sider befinder sig i to forskellige brandsektioner [DS 410:1998, p92]. Der er taget højde for væggens temperaturforårsagede deformationer, der resulterer i en tillægsexcentricitet af den lodrette last. 49

54 3 Trappeskakt Dimensionering for brandlast Brandlast Bæreevnen af væggen er eftervist ved hjælp af et nominelt standardbrandforløb for brandlast af typen cellulose, jf. [DS 410:1998, p93]. Det nominelle brandforløb er standardiseret i ISO 834, og er et bestemt temperaturforløb, der bruges til ensartet prøvning af konstruktionsdele. Temperaturforløbet er vist i figur 47. [Bolonius 2005, p37] 1200 Temperatur [ C] Nominelt forløb Parametrisk forløb 2 4 Tid [h] Figur 47: Nominelt brandforløb og parametrisk brandforløb med O = 0,04 m ½ og q = 300 MJ/m 2. Efter [Bolonius 2005, p37 og p45] Et alternativt brandforløb er et parametrisk brandforløb bestemt ved åbningsfaktormetoden. Dette brandforløb er afhængig af brandcellens geometri og indhold af brændbart materiale. Et eksempel på et sådant forløb er vist i figur 47. Fordelen ved et parametrisk brandforløb, bestemt ved åbningsfaktormetoden, er at hele brandforløbet beregnes, således at også afkølingsfasen er medregnet. Dermed kan det bestemmes, om en konstruktion vil være i stand til at bevare bæreevnen selv efter en brand. Åbningsfaktormetoden er baseret på laboratorieforsøg, og forudsætter at der er ensartede forhold overalt i brandrummet, samt at branden er ventilationskontrolleret. Dette medfører, at åbningsfaktormetoden kun er anvendelig ved undersøgelse af bygningsdele i brandceller op til 200 m 2, og med en rumhøjde på maksimalt 4 m. [DS 410:1998, p95] Da den betragtede væg, som det ses af figur 40 og figur 44, befinder sig i en brandsektion på ca. 900 m 2, vil forudsætningerne for at regne en brand ventilationskontrolleret ikke være opfyldt, hvorfor det er valgt at eftervise bæreevnen ved hjælp af et nominelt standardbrandforløb. Bæreevne Den regningsmæssige last og bæreevne er udregnet i bilag B.2, og angivet i tabel 7. 50

55 3 Trappeskakt Samlinger Tabel 7: Last og bæreevne for væggen ved 120 minutters brand. [ kn kn Last ] Bæreevne [ ] m Selv om bæreevnen er meget større end belastningen, er det ikke muligt at reducere tværsnitstykkelsen til 200 mm, da bæreevnen derved ikke vil være overholdt. Dette skyldes at den væsentligste belastning af væggen hidrører fra instabilitet. m 3.3 Samlinger Der er i bilag B.3 foretaget en beregning af bæreevnen af de lodrette vægsamlinger i profilet på figur 45 for at sikre at de kan overføre forskydningsspændingerne. Der er ikke undersøgt forskydningsbæreevne for de vandrette samlinger mellem elementerne, da disse samlinger er udsat for stor normalspænding som øger forskydningsbæreevnen betragteligt. Det er sikret at bæreevnen for etagekrydset mellem væg 1 på figur 45 og etagedækket og trappeopgangen ved overgangen fra kælder til stueetage er tilstrækkelig Lodret vægsamling Den lodrette forskydningsbæreevne er undersøgt for forskydningsspændinger i kældergulvniveau. Dette er valgt, da forskydningskraften og dermed forskydningsspændingerne er størst i bunden af bygningen. Samlingerne er foretaget med fortandede vægelementer med fire Y8 hårnålebøjler med B550 armering i hvert element, hvilket svarer til minimumarmeringen, jf. figur 48. Da tykkelsen af væg 1, 2 og 3 er antaget ens vil der for samtlige forskydningssamlinger være nødvendigt med 4xY8 hårnålebøjler. 51

56 3 Trappeskakt Samlinger h = 4,1 m 2Y16 Y8 Y8 Y8 Y8 h 8 h 4 h 4 h 4 h 8 Figur 48: Snit af vægsamling hvor hårnålebøjler samt gennemgående længdearmering er angivet. Det er valgt ikke at anvende de parallelliggende armeringsjern i toppen og bunden af vægdelen til optagelse af forskydningskraften. Disse armeringsjern er derfor kun med til at sikre robustheden. Dette undlades, da den undersøgte samling er ved et udadgående hjørne, som bør forskydningsarmeres med hårnålebøjler. [Jensen et al. 2005, p240] Det er antaget, at fugebetonen som minimum har en karakteristisk trykstyrke på 25 MPa svarende til de tilstødende betonelementer. Forskydningsbæreevnen for støbeskellene, τ Rd, er ved anvendelse af minimumarmering udregnet til τ Rd = 0,242 MPa. De maksimale forskydningsspændinger i støbeskellet, τ sd, er for de fire undersøgte vindlasttilfælde i afsnit fundet til τ sd = 0,18 MPa og τ sd = -0,18 MPa for de to hjørner i profilet, hvorfor forskydningsbæreevnen er tilstrækkelig. Samlingen ses i tegning T Etagekryds I bilag B.3 er det eftervist, at den koncentrerede last i etagekrydset angivet i figur 45 ikke overstiger bæreevnen for den underliggende væg som angivet i figur 49. Beregningen bygger på, at fugebetonen er væsentligt stivere end etagedækkene, således at lasten alene skal overføres gennem fugebetonen. 52

57 3 Trappeskakt Samlinger N = 2329 kn sd Væg 1: stueetage Etagedæk Trappe Væg 1: kælderetage 200 Figur 49: Etagekryds mellem væg 1 fra og etagedækket og trappeopgangen, jf. figur 45. N sd er lasten fra ovenliggende væg. Alle mål i mm. Bæreevnen, N Rd, er beregnet til N Rd = 3495 kn, hvoraf det ses, at bæreevnen er tilstrækkelig, idet den koncentrerede last er N sd = 2329 kn, jf. figur

58

59 4 Geotekniske forundersøgelser Samlinger 4 GEOTEKNISKE FORUNDERSØGELSER Der er foretaget en overordnet analyse af områdets jordbundsforhold og geologi. Data er indhentet fra GEUS-databasen over boringer samt en geoteknisk rapport, som er udført af GEODAN i forbindelse med projektet [GEUS 2006] [GEODAN 2004]. Terrænet omkring Stuhrs Brygge er fladt og ligger i kote +1 á +2. En orienterende skitse af områdets jordbundsforhold er vist på figur 50. Figur 50: Orienterende skitse af områdets jordbundsforhold. Det fremgår af figur 50, at kridtoverfladen ligger tæt på terræn i den østlige del af området, og synker gradvist mod vest. Lagfølgen i området kan overordnet beskrives som fyld, senglacialt yoldialer, smeltevandssand, moræne og kridt. I det på figur 50 markerede område er yoldialeret overlejret af 55

60 4 Geotekniske forundersøgelser Lagfølge postglaciale aflejringer fra et tidligt forløb af Østerå eller et tilsvarende vandløb, som har eroderet en strømrende. I dette område er der derfor særlig risiko for at træffe organiske aflejringer. 4.1 Lagfølge Til bestemmelse af funderingsforholdene er der foretaget fem prøveboringer på projektlokaliteten. På figur 51 ses boringernes placering på byggegrunden. Det fremgår af figuren, at boreprøverne udelukkende er foretaget på byggeriets østfløj. Disse er antaget direkte overført til vestfløjen som vist på figuren. Boreprofilerne er gengivet simplificeret i bilag C.1, og den geotekniske rapport er vedlagt som bilag G.1. Rumvægt, styrke- og deformationsparametre er angivet i bilag C.1. Antaget placering Oprindelige boringer * 13 * 14 * 18 * 15 * 16 Figur 51: Situationsplan over boringerne. [GEODAN 2004, p155] Den forventede lagdeling på byggegrunden er illustreret på figur 52. Der er antaget følgende ved skitsering af jordbundsforholdene: Lagdelingen antages retlinet mellem boringerne. Antagelsen er bedst for marine aflejringer og smeltevandsaflejringer, hvilket er dominerende i området. Lagfølgen regnes ens fra boring 16 og til sydgavlen af bygningen. For jordlag, som forsvinder mellem to boringer, er der interpoleret retlinet til midt mellem boringerne. Da antagelserne er usikre, må det ved funderingsarbejdets udførelse undersøges, om forudsætningerne er korrekte. I modsat fald må funderingen af bygningen tilpasses de aktuelle forhold. 56

61 4 Geotekniske forundersøgelser Lagfølge XXX her indsættes en A3 tegning af lagdelingen over bygnings længde Figur 52: Forventet jordlagsdeling under bygningen. 57

62

63 4 Geotekniske forundersøgelser Strømningsforhold 4.2 Strømningsforhold Underbundens sammensætning og de forskellige lags indbyrdes placering er af stor vigtighed for de strømninger, der forekommer under bygningen. Der er i det følgende foretaget en analyse af underbunden med henblik på at fremhæve eventuelle problemer, der måtte opstå ved etablering af en byggegrube samt ved dræning af en fremtidig kælderkonstruktion. Figur 53 viser en forsimplet udgave af lagfølgetegningen fra området, indtil kote -14. Det er vurderet, at de dybereliggende lag ikke vil have indflydelse på hverken etablering af byggegrube eller dræning af kælderkonstruktion Grundvandsspejl Ved dimensioneringen af fundamenter og byggegrube regnes grundvandsspejlet, GVS, i det niveau, der er mest ugunstig for situationen. Normalt GVS er kote 0,0 DNN, men Aalborg Havn har målt GVS til at variere mellem kote +1,5 og -0,8 DNN fra år 1944 til år 2003 [GEODAN 2004, p133]. Af hensyn til mulige fremtidige havspejlsstigninger anvendes kote +2,0 DNN for det maksimale GVS. Kote -0,8 anvendes som minimalt GVS. [GEODAN 2004, p135] Byggegrube Byggegrundens placering ved kanten af Limfjorden er karaktergivende for strømningsforholdene i området. Særligt bør der ved etablering af en byggegrube tages hensyn til sandlaget, der strækker sig ind under den fremtidige bygning, fremhævet på figur 53. Dette sandlag må formodes at have direkte forbindelse til Limfjorden, og da det overlejres af et lerlag, må der gøres foranstaltninger for at undgå grundbrud eller dannelse af kviksand under udgravningen. 59

64 4 Geotekniske forundersøgelser Strømningsforhold Boring 13 Boring 14 Boring 18 Boring 15 Boring 16 Kotei DNN 2 1 JOF Fyld: Sand Fyld: Sand + kalk max GVS 0 Ler 1 min GVS Gytje / tørv? Sand??? Ler Antaget FUK 5 6? Sand Ler Moræneler / -sand Morænekalk Ler kalk 14 0m 10 m 20m 30m 40m 50m 60m 70m 80m 90m 100 m 110 m 120 m 130 m 141m Figur 53: Udsnit af lagfølgetegning. Cirklen markerer et område hvor der er særlig risiko for løftning ved etablering af byggegrube Permanente foranstaltninger For at mindske vandtryk på kældervægge kan der i nogle tilfælde nedlægges dræn. For at vurdere muligheden for dræning af kælderkonstruktionen anvendes [DS 436:1993]. Denne opererer med en opdeling af jordbunds- og grundvandsforholdene i fire klasser, afhængig af grundvandets placering og jordens strømningsparameter. Som det ses i figur 53 ligger fundamentsunderkant, FUK, for kælderen, og dermed også dræningsniveau, i ler. Dog må det føromtalte sandlag tages i betragtning, da det findes så tæt ved den fremtidige FUK, at der er risiko for at det direkte forbindes med et dræningslag som vist på figur

65 4 Geotekniske forundersøgelser Strømningsforhold Ler, sandsliret Kritisk placering af laggrænse Sand Figur 54: Sandlagets placering umiddelbart under FUK medfører risiko for grundbrud. Samtidig må det bemærkes, at leret er beskrevet som sandsliret i den geotekniske rapport, hvilket forøger den vandrette permeabilitet betydeligt. Disse forhold bevirker, at jordbunds- og grundvandsforholdene henføres til klasse 4. For denne klasse gælder at: Vandtryk ikke kan fjernes uden stor permanent afdræning. Konstruktionen bør dimensioneres for vandtryk på vægge og gulve samt opdrift. Overskridelse af det ved dimensioneringen fastsatte vandtryk sikres eventuelt ved dræn. [DS 436:1993] På baggrund af denne klassificering vurderes det, at en permanent dræning af kælderkonstruktionen kun er hensigtsmæssig, hvis der gøres særlige foranstaltninger for at afskære de vandførende jordlag under bygningen Nabokonstruktioner Der skal ved geotekniske arbejder træffes alle nødvendige foranstaltninger for at sikre den omkringliggende grund, bygninger og ledningsanlæg. [Byggeloven 1998, 12] De eksisterende bebyggelser indenfor en radius på m fra kontorbygningen er vist på figur 55 og figur 56. Bygningerne er den tidligere værftshal, kontorbygningen for Aalborg Industries samt et menighedshus. Den tidligere værftshal er i lokalplanen angivet som bevaringsværdig. I dette projekt er indflydelsen på eventuelle ledningsanlæg ikke vurderet. 61

66 4 Geotekniske forundersøgelser Strømningsforhold Figur 55: Nabobebyggelser. Tidligere værftshal Menighedshus Aalborg Industries Figur 56: Eksisterende bebyggelser tæt på KMD-domicil. Som beskrevet ovenfor er der gennemgående sandlag i en del af området, og en del af leraflejringerne er sandslirede. Det må derfor forventes, at en grundvandssænkning vil have en forholdsvis stor sænkningstragt, hvilket kan resultere i sætninger af nabobygningerne. 62

67 4 Geotekniske forundersøgelser Strømningsforhold Opførelsesåret og funderingen af nabobygningerne er ukendte. Som beskrevet i afsnit 4.1 er der risiko for organiske jordlag i området, hvorfor der kan være anvendt pæle. Det kan ikke udelukkes, at disse kan være af træ, der vil kunne begynde at rådne ved en sænkning af grundvandsspejlet. I forbindelse med den tidligere drift af tørdokken, må det dog formodes, at der tidligere er foretaget midlertidige, omfattende grundvandssænkninger for at modvirke opdriften på tørdokken. Det kan dog ikke afvises, at grundvandssænkninger under arbejdet i byggegruben vil give anledning til skader på nabobygningerne. Anbefalede forholdsregler For at undgå skader på de eksisterende bebyggelser ved grundvandsænkning og pæleramning anbefales det, at der tages en række forholdsregler. Forinden byggearbejdets påbegyndelse skal brugerne af bygningerne varsles, og der bør foretages en fotoregistrering af de eksisterende bebyggelser og en detaljeret undersøgelse af deres fundering. Ud fra denne undersøgelse, der kan indebære at der graves ned til udvalgte fundamenter, kan krav til grundvandsspejlets niveau opstilles. Desuden bør der tegnes en all-risk forsikring. Under byggeperioden bør der løbende foretages vibrationsmålinger på de eksisterende bebyggelser og pejlinger af grundvandets beliggenhed. 63

68

69 5 Fundering Fundamentsplan 5 FUNDERING 5.1 Fundamentsplan På baggrund af den i figur 52 optegnede lagfølge er det skitsemæssigt vurderet, hvorledes en hensigtsmæssig fundering af det aktuelle byggeri kan udføres. Figur 57 viser en skitsemæssig fundamentsplan for bygningen, hvor det ses, at en direkte fundering foretages ved boring 15 og 16 under kælderen. Da afstanden til oversiden af de bæredygtige lag, OSBL, under resten af bygningen ikke muliggør direkte fundering, vælges det her at pælefundere. Grundplan 14,5 Tilbygning 11,9 83,8 25,1 32,5 Facade Boring: ,0 Tilbygning Pæl Direktefundering Kælder: Direkte funderet OSBL, jf. geoteknisk rapport Figur 57: Skitsemæssig funderingsplan. Fundamenter og pæle er ikke dimensioneret. Alle mål i m. 65

70 5 Fundering Differenssætninger Det kan være fordelagtigt at etablere trækpæle under kælderen, for at modvirke løftning. Disse trækpæle er ikke vist i figur Differenssætninger Den i afsnit 5.1 beskrevne fundamentsplan skaber et problem, da en direkte funderet konstruktion sandsynligvis vil have større sætninger end en pælefunderet konstruktion. Der vil således kunne forekomme relativt store differenssætninger ved overgangen mellem pælefundament og det direkte fundament. I bilag C.2 er foretaget en sætningsberegning af den direkte funderede del af bygningen. Der er ved denne beregning anvendt de ekstreme værdier for deformationsparameteren K, som opgivet i den geotekniske rapport, jf. bilag G.1. For disse værdier er sætningerne fundet til henholdsvis 16 mm og 81 mm. Sætningsberegningen er stoppet i den dybde hvor tillægsspændingerne fra fundamentet er 20 % af den effektive in situ spænding [DS 415: 1998]. Da det på den sikre side antages, at den pælefunderede del af bygningen ikke sætter sig, er der risiko for relativt store differenssætninger. For at modvirke denne problematik, kan et af følgende løsningsforslag vælges: 1) Overgangen mellem pælefundament og direkte fundament armeres tilstrækkelig til at kunne optage de spændinger, der måtte opstå ved en sætning af den direkte funderede del. 2) Kælderkonstruktionen kan helt eller delvist pælefunderes, så der sikres en jævn overgang fra pælefundament til direkte fundament. For at tage højde for de mindre differenssætninger, der måtte opstå ved denne løsning kan der indlægges en dilatationsfuge i hele bygningens højde. Det er vurderet, at løsningsforslag 1 vil være uholdbar, da lasterne grundet bygningens ydre dimensioner vil blive uforholdsmæssigt store, og det derfor vil være en uholdbar løsning, såvel økonomisk som udførelsesmæssigt. Det vælges derfor, at udføre overgangen som beskrevet i løsningsforslag 2, jf. figur 58. Dilitationsfuge Tilbygning Figur 58: Skitsering af løsningsforslag 2. Kælder: Delvis pælefunderet Der er ikke foretaget nærmere beregninger mht. pælelængder og dilatationsfuger. 66

71 5 Fundering Differenssætninger 67

72

73 6 Kælder Skitseprojektering 6 KÆLDER Som beskrevet i afsnit er der kælder under den sydlige del af bygningen. Det er undersøgt, hvorledes denne mest hensigtsmæssigt kan sikres mod grundvandstryk, samt hvorledes kælderen kan holdes tør. Det er ligeledes vurderet, hvorvidt det er hensigtsmæssigt, at kælderen støbes in situ eller opbygges af elementer. Disse undersøgelser baseres på en analyse af omkostningerne. Det vælges at udforme kælderens nederste gulv i spændbeton, som er dimensioneret. Desuden gives en beskrivelse af udstøbningsforløbet. 6.1 Skitseprojektering I det følgende undersøges forskellige måder, hvorpå kælderen vil kunne projekteres. Der er vurderet to forslag; dimensionering mod vandtryk og dræning. Derudover er det vurderet hvorledes en tør kælder kan sikres Funktion Det er antaget, at kælderen skal anvendes til papirarkiv og EDB-serverrum. Begge disse anvendelser kræver en tør kælder. Der må tages højde for, at kældergulvet er placeret under grundvandsspejlet, hvilket stiller krav til kælderkonstruktionens permeabilitet, samtidig med at der skal etableres et passende luftskifte, der bortventilerer indtrængende fugt Grundvandstryk De to forslag til hvorledes kælderkonstruktionen kan udføres er vist på figur

74 6 Kælder Skitseprojektering Oprindeligt vandspejl A Oprindeligt vandspejl B Vandtryk Bentonit / spuns Evt. trækpæl Figur 59: Vandtryk på kælder. Ved A dimensioneres kælderen ikke for vandtryk, da der etableres permanent dræn. A kan evt. udføres med netdræn under konstruktionen. Ved B dimensioneres kælderen for fuldt vandtryk. Som beskrevet i afsnit vil en dræning af kælderkonstruktionen kræve særlige foranstaltninger, der afskærer de vandførende lag under bygningen. Dette kan gøres ved ramning af en spunsvæg eller etablering af en vandtæt bentonitvæg omkring hele bygningen, som vist i figur 59A. Dette vil sikre, at vandmængden der strømmer til kælderen minimeres, således at der kan etableres permanent dræn, uden at der opstår en sænkningstragt, der strækker sig ud under de omkringliggende bygninger. Ved denne metode er det ikke nødvendigt at dimensionere kælderkonstruktionen for opdrift eller vandtryk. Det skal bemærkes at denne konstruktionsudformning vil kræve en høj sikkerhed af drænsystemet med fuld pumpereserve og nødstrømsanlæg. En anden mulighed er at undlade dræn, som vist i figur 59B. Ved denne udformning skal vægge og kældergulv dimensioneres for fuldt vandtryk og løftning udover de øvrige laster. Det kan være nødvendigt at etablere trækpæle under kældergulvet. I det følgende analyseres udformningsprincip A og B for: Belastning af konstruktion Fugtighed af kælder Vedligehold og drift af pumpe Belastning af konstruktion I princip A bortdrænes det vandtryk, som princip B skal dimensioneres for. Dermed kan dimensionerne af vægge og gulv gøres mindre, som det er skitseret på figur 59. For princip B kan dimensionen af gulvet eventuelt gøres mindre ved at placere trækpæle under gulvet, således at spændet halveres. Reduktion af fugt i kælder Da vandtrykket på kælderen i princip A er bortdrænet, vil denne alt andet lige være mere tør end for princip B. 70

75 6 Kælder Skitseprojektering Vedligehold og drift af pumper For princip A skal det drænede vand pumpes væk, og da den geotekniske rapport antyder, at grunden er olieforurenet må det forventes, at kommunen kræver, at vandet ledes til offentlig spildevandsklo- kr ak. Bortledningsafgiften for spildevand var i ,75 3 m [KL 2006]. Derudover må der påregnes udgifter til elektricitet og vedligehold af pumper. Pumpestationen vil skulle dimensioneres med 100 % reserve og nødstrømforsyning af hensyn til konsekvenserne ved et pumpesvigt. Vurdering De ovenfor nævnte kriterier er opsummeret i tabel 8. Tabel 8: Ved vurderingen af kælderkonstruktionen er de forskellige parametre vægtet forskelligt. Dette er angivet ved antallet af plusser. A B Belastning af konstruktion + Reduktion af fugtbelastning af kælder + Vedligehold og drift af pumper +++ De store anlægs- og særligt vedligeholdelsesudgifter for princip A er vægtet højere end udgifterne til dimensionering mod vandtrykket, hvorfor det er valgt at udføre kælderen ud fra princip B Tætning Som beskrevet i afsnit skal der sikres en tilstrækkelig vandtæt konstruktion. I det følgende er beskrevet tre konstruktionsudformninger, der sikrer en tør kælder. Fælles for de tre udformninger er, at der eventuelt kan etableres trækpæle for at mindske spændet. Dette er undersøgt i afsnit De tre udformninger kan kombineres. Dobbeltbund Kælderen udføres med dobbeltbund, som angivet i figur 60. Nederste kældergulv og yderste kældervæg dimensioneres mod fuldt vandtryk. Ved en konstruktion i slapt armeret beton vil der dannes revner, hvorved permeabiliteten øges. Dermed vil der langsomt sive vand gennem den yderste konstruktion, hvorfor der anlægges et drænlag mellem de to betonlag. 71

76 6 Kælder Skitseprojektering GVS Slapt armeret beton Figur 60: Kælder udført med dobbeltbund.. Membranisolering Kældergulv og -væg kan beklædes med en membran af plast, eller asfalteres, som vist i figur 61. En sådan membranisolering skal udføres med stor omhu for at undgå utætheder omkring samlinger, hjørner og eventuelle rørgennemføringer. Figur 61: Membranisolering. [Moust Jacobsen, p7.30] Spændbeton Endelig kan kælderkonstruktionen udføres i spændbeton som vist i figur 62 for at undgå trækspændinger. Herved dannes i anvendelsesgrænsetilstanden ingen revner i betonen, som derved i højere grad forbliver vandtæt. GVS spændarmeret beton Figur 62: Kælder udført med spændarmeret beton. Valg I dette projekt er det valgt at udføre kælderkonstruktionens gulv i spændbeton. For yderligere at sikre en tæt konstruktion etableres der en dobbeltbund med et drænlag imellem, mens væggene gøres vandtætte med en membran. Dette er valgt, da en membran er billigere end en drænet konstruktion, men det vil ikke være muligt at reparere en membran under kælderen. Konstruktionen er vist på figur

77 6 Kælder Skitseprojektering Kældervæg Membran Øverste kældergulv Dræn Nederste kældergulv Efterspændt beton Fundament Figur 63: Kælderens udformning Nederste kældergulv Som det er valgt i afsnit dimensioneres kælderen for fuldt vandtryk. I dette afsnit analyseres, hvorledes kælderens nederste gulv kan dimensioneres for dette vandtryk. I skitseprojekteringen er det nederste kældergulv regnet som slapt armeret plade, da beregningen er overslagsmæssig. I afsnit 6.3 er beskrevet, hvorledes det er dimensioneret som efterspændte T-profiler. Da kælderen placeres under grundvandsspejlet, vil der være stor opdrift på det nederste kældergulv. Der er opstillet to forslag, vist på figur 64. Dækket er i forslag A en enkeltspændt plade med et spænd på 13,7 m, svarende til modulmålet. I forslag B understøttes dækket af en række trækpæle i bygningens længderetning, således at spændet halveres. Pælene står i ler. Som det er skitseret på figur 64, må der i forslag B forventes mindre nødvendig dimension af dækket. A +2,0 B -2,1 13,7 m Opdrift Opdrift Trækpæl Figur 64: Lodret snit i kælder for de to løsninger. Det i figur 64 viste tværsnit findes f.eks. i den på figur 65 viste sektion af kælderen. 73

78 6 Kælder Anlægsmetode Pæl Direkte fundering Figur 65: Grundplan af bygningen. Det stiplede rektangel angiver, hvor tværsnittet i figur 64 tænkes placeret. I bilag D.1 er det nederste kældergulv og trækpæl dimensioneret i brudgrænsetilstanden, hvorefter de totale omkostninger ved forslagene er estimeret ved hjælp af nettoprisbøger. Betonpladerne er dimensioneret i hele længden for det numerisk største moment i pladen. Da formålet med dimensioneringen udelukkende er sammenligning af de to opstillede forslag, er dette vurderet som en acceptabel antagelse, idet der er taget hensyn til at forslag B skal armeres både i over- og underside. Begge betontværsnit er optimeret med hensyn til de totale variable omkostninger. De samlede omkostninger for de to forslag er angivet i tabel 9. Omkostningerne er angivet pr. meter i bygningens længderetning. Tabel 9: Estimerede samlede omkostninger ekskl. moms for de to forslag. kr [ ] Samlede omkostninger Som det ses i tabel 9 er forslag B ca. 25 % billigere end forslag A, hvorfor det vælges at arbejde videre med forslag B. Forskellen skyldes, at besparelsen på beton og armering er større end omkostningen for en trækpæl. m A B Opdrift på bygningen I bilag D.2 er det kontrolleret, at konstruktionens tyngde er tilstrækkelig til at modvirke fuld opdrift. Dermed er bygningen som helhed sikret mod opdrift 6.2 Anlægsmetode Det er undersøgt, om det er mest hensigtsmæssigt at udføre kælderkonstruktionen som enten betonelementer eller in situ støbt beton. De to forslag er vurderet ud fra økonomi, tidsforbrug og konstruktionens driftsmæssige kvalitet. 74

79 6 Kælder Anlægsmetode Fælles for forslagene er, at den krævede størrelse og kvalitet af byggegruben er den samme. Alle de indvendige bærende vægge udføres for begge forslag af betonelementer. Fundamenterne støbes for begge forslag in situ, og kælderdækket udføres af betonelementer. Det vurderes, at disse arbejder vil være ens for de to forslag, og omkostningerne medregnes derfor ikke. For at kælderen kan udføres af standard væg- og dækelementer, er udformningen af kælderen regnet anderledes end i de øvrige afsnit af denne rapport. Da formålet med undersøgelsen er at sammenligne omkostningerne for de to udformninger er disse tilpasninger anvendt for begge udformninger. Da standard vægelementer har en højde på 2,6 m er denne højde valgt. Gulvet opdeles på to fag, da der ikke leveres standarddækelementer af spændbeton med primær armering i både overside og underside, således at både positive og negative momenter kan optages. Dermed er det nødvendigt at lade dækelementerne være simpelt understøttede [Fisker et al. 2004, p572]. Standardbetonelementerne leveres alle i passiv miljøklasse, hvorfor dette i denne sammenligning også er valgt for den in situ støbte beton. Reelt vil det nederste kældergulv være i aggressiv miljøklasse, og væggen i ekstra aggressiv miljøklasse, som beskrevet i bilag D.1. Kælderen er vist på figur ,5 m 57,6 m Pælerække 2,6 m Figur 66: Den undersøgte kælder. I bilag D.2 er omkostningerne vurderet ud fra skønnede dimensioner af kælderen. Omkostningerne er estimeret ud fra opslag i nettoprisbøger, hvor tidsforbruget er korrigeret ved hjælp af Wrights formel. Omkostningerne er angivet i tabel

80 6 Kælder Detailprojektering af kældergulv Tabel 10: Omkostninger for de to forslag. Enhed Mængde Tidsforbrug [mh] Totalomkostninger [kr] Elementer Vægge m Dæk m SUM In situ støbning Forskalling af vægge m Beton i vægge m Armering i kældergulv kg Beton i dæk m SUM Som det ses af tabel 10 er de totale omkostninger for udførsel af kælderen i elementer ca. 20 % større end for en in situ støbt konstruktion. Derimod vil en kælder i elementer kunne udføres med kun ca. 60 % af de, for en in situ støbt konstruktion, nødvendige mandtimer. Der er i tidsforbruget kun taget højde for den effektive arbejdstid, og altså ikke for betonens hærdetid, inden det er muligt at afforme. Dermed vil en kælder i elementer være at foretrække, hvis tidspres er den afgørende faktor. En kælder udført i elementer vil dog, alt andet lige, være vanskeligere at holde tør end en in situ støbt kælder. Dette skyldes samlingerne mellem elementerne, der vil tillade vand at trænge ind i konstruktionen. Ud fra de ovenfor opridsede betragtninger er det valgt at støbe kælderen in situ. Dette skyldes, at de økonomiske omkostninger samt konstruktionens holdbarhed er vægtet højere end en hurtig udførelse. 6.3 Detailprojektering af kældergulv I dette afsnit er resultatet af dimensioneringen af det nederste kældergulv i bilag D.3 beskrevet. Kældergulvet er regnet understøttet i hver side af det underliggende fundament samt midt på af en rammet trækpæl. Det statiske system er angivet på figur 67. Spændvidden er på den sikre side angivet som ydermål. 76

81 6 Kælder Detailprojektering af kældergulv y x A D G L = 7,25 m 2 L = 7, 25 m 2 Figur 67: Statisk system for nederste kældergulv set i bygningens længderetning. Kældergulvet er opbygget som en række in situ sammenstøbte T-profiler som det ses på figur 68, hvor dimensioneringen er foretaget ved at betragte en enkelt sektion som enkeltstående. Sektion der betragtes enkeltstående L =14,5 m Plan A A Snit A-A Figur 68: Det dimensionerede kældergulv i plan og snit Spændarmering Gulvet er, som beskrevet i afsnit 6.1.3, en efterspændt betonkonstruktion. Det dimensioneres for de mest kritiske laster fra nedadrettet egenlast og nyttelast samt opadrettet vandtryk til forskellige tidspunkter. Der er anvendt beton med en karakteristisk trykstyrke på 35 MPa og det nederste kældergulv projekteres i aggressiv miljøklasse, jf. afsnit 6.2. Profilets dimensioner er angivet på figur

82 6 Kælder Detailprojektering af kældergulv Armering angrebspunkt = 649 h = Figur 69: Geometriske størrelser for T-profilet. Kabelankerets placering for enden af T-profilet er angivet. Kabelføring På figur 70 ses kabelføringen i profilet. Der er relativt små kabelkraftexcentriciteter gennem profilets længde. Dette skyldes, at de laster som profilet er udsat for er modsatrettede, i form af nedadrettet egenlast og nyttelast og opadrettet vandtryk. Dette betyder, at momentet i ethvert snit har forskelligt fortegn, alt efter valg af lastkombination. Ved valg af stor kabelkraftexcentricitet vil kabelkraften ved det ene lasttilfælde altid forøge det resulterende moment i stedet for at mindske det, som det er formålet. På grund af dette skal trækspændinger i betonen primært undgås ved at have stor trykkraft uden stort bidrag til momentet fra kabelkraften. Dette opnås ved en relativ lille kabelkraftexcentricitet. Af udførelsesmæssige årsager, vil det muligvis være mere fordelagtigt at lade kabelexcentriciteten være konstant langs hele profilet, hvilket også vil medføre mindre projekteringsudgifter. Dette er ikke vurderet nærmere. 78

83 6 Kælder Detailprojektering af kældergulv y ka, = 25 mm tgp y kb, = 50 mm y kf, = 50 mm y kd, = 100 mm R = 39 m B R = 39 m D R = 39 m F y kg, = 25 mm 1000 mm A B C D E F G L 6 L 6 L 6 L 6 L 6 L 6 Figur 70: Kabelføring. R angiver krumningsradius for cirkelbuerne og y k angiver kabelkraftexcentriciteten målt positiv fra tyngdepunktet, tgp. Figuren er ikke målfast. Lasthistorie Kældergulvet er dimensioneret for de kritiske lasttilfælde ved forskellige lasttidspunkter. Der er antaget en lasthistorie som vist på figur 71. Tre døgn efter udstøbning vælges det at opspænde gulvet. Samtidig vælges det at medtage egenlasten til dette tidspunkt, da det vurderes at det underliggende jordlag ikke længere er med til at understøtte gulvet grundet sætning og gulvet alene understøttes af ende- og pælefundamenter. Efter 90 døgn er det antaget at den midlertidige grundvandssænkning afsluttes, hvorfor der regnes fuldt vandtryk på konstruktionen. Samtidig påføres nyttelast. Last Ibrugtagning: egenlast + nyttelast + vandtryk + kabelkraft Opspænding: egenlast + kabelkraft 0 3 døgn 90 døgn 10 år Tid Figur 71: Lasthistorie for nederste kældergulv. Det er ved dimensioneringen antaget at betonen de første tre døgn er hærdet svarende til syv modenhedsdøgn. For at dette kan lade sig gøre skal betonen have en gennemsnitlig hærdetemperatur på 39 C. Ved høje hærdetemperaturer skal det undersøges om der er risiko for termorevner. En sådan undersøgelse er ikke foretaget. Kabelkraft Ved dimensioneringen er størrelsen af kabelkraften og tværsnitsgeometrien optimeret ud fra et ønske om så lille en kabelkraft som muligt. Dette gøres ved at vælge den kabelkraftexcentricitet i snit D som kræver mindst kabelkraft i anvendelsesgrænsetilstanden, da snit D er det hårdest belastede i 79

84 6 Kælder Detailprojektering af kældergulv konstruktionen. Tværsnitsgeometrien af T-profilet er optimeret ved at minimere kropstykkelsen og flangehøjden ud fra et krav til intervallet af kabelkraften. Intervallet skal sikre at der ikke kommer spændinger over de tilladelige tryk- eller trækspændinger. For at tage højde for tab af kabelkraft igennem konstruktionens levetid er det vurderet at det er nødvendigt med en opspændingskraft som er 45 % større end den mindste tilladelige kabelkraft. Den valgte opspændingskraft samt mekaniske, initiale og effektive kabelkraft gennem profilet ses på figur 72. K [kn] K = 1421 kn øvre grænse,d K 0 = 1374 kn Låsetab K ops K mek K1, mek = K1, init = 1256 kn Friktionstab ' K 0 = 1139 kn K Aeff, = 1057 kn Svind, krybning og relaxation K init K eff K 1, eff = 1175 kn KDinit, = KDmek, = 1253 kn K Deff, = 1172 kn K = 948 kn nedre grænse,d A B x 1 = 7,05 m C 0, 20 m D x [m] Figur 72: Opspændingskraft samt mekanisk, initial og effektiv kabelkraft gennem profilet.. Der er ligeledes angivet nedre og øvre værdi for kabelkraftens størrelse for det beregnede tilladelige interval i D. Kabelkraften er symmetrisk omkring snit D Kablet er lavet af 12 x L12,5 liner med en brudstyrke på F tk = 164 kn. Linerne er samlet i et kabelrør og opspændes fra begge ender af Line profilet. Anvendelses- og brudgrænsetilstand Det er sikret, at der i anvendelsesgrænsetilstanden ikke opstår trækspændinger i betonen. Dette er valgt for at sikre en så lav permeabilitet som muligt, da der ønskes en tør kælder, jf. afsnit Der er i anvendelsesgrænsetilstanden ikke medregnet tvangskræfter fra kontaktkræfterne fra armeringen på betonen. Det er i bilag D.3 vist, at når tvangskræfter ikke medregnes vil momentet fra kabelkraften blive omkring 100 % større i punkt D og 25 % mindre i punkt B og F. Der er ikke foretaget nogen videre analyse af denne tilnærmelse. I brudgrænsetilstanden er der undersøgt fire lastsituationer som er vurderet mest kritiske. Disse lastsituationer er bestemt ved maksimalt positiv og negativ moment i snit D og i spændet A D. Ved denne analyse er der medregnet tvangskræfter. De udregnede brudmomenter og maksimale snitmo- 80

85 6 Kælder Detailprojektering af kældergulv menter ses i tabel 11, hvoraf det ses, at brudgrænsetilstanden for de fire undersøgte tilfælde er overholdt. Tabel 11: Samlet moment samt brudgrænsemoment til sammenligning. Samlet moment M s [knm] Brudmoment M u [knm] D, revnedannelse i underside D, revnedannelse i overside A-D = D-G, revnedannelse i underside A-D = D-G, revnedannelse i overside Det ses, at den kombination der giver højeste udnyttelsesgrad er i punkt D ved revnedannelse i oversiden, hvor udnyttelsesgraden er omkring 85 % Spaltearmering Ved nederste kældergulvs ender påføres trykket fra spændarmeringen gennem ankerpladen, vist på figur 73. Kraften som ankerpladen påvirker betonen med, vil et stykke inde i bjælken være fordelt jævnt ud over tværsnittet. Denne udbredelse af spændingerne vil resultere i trækkræfter i betonen, som der skal armeres for, for at undgå spaltning. Størrelsen af denne armering er beregnet i bilag D.3. Placeringen og dimensionen er vist på figur 73. A Ankerplade 2Y16 Ankerkraft Spaltearmering Kabelkanal A Snit A-A dæklag: 35 Figur 73: Tværsnit med spaltearmering og kabelkanal. Alle mål i mm. I flangen vil der ske en horisontal udbredelse af spændingerne. Der skal indlægges tværarmering i flangerne for at sikre kraftoverførslen mellem kroppen og flangen, og det antages, at denne armering er tilstrækkelig til at modvirke spaltning i flangen. Denne armering er ikke dimensioneret. 81

86 6 Kælder Udstøbning af kælder Forskydningsarmering Det er undersøgt, hvorvidt der er behov for at forskydningsarmere det nederste kældergulv. Det snit hvor den største forskydningskraft optræder er undersøgt, og forskydningsbæreevnen er her overholdt jf. [DS 411:1999]. 6.4 Udstøbning af kælder Kælderen skal udformes som illustreret på figur 74. Dimensionerne af stribefundament, kældervæg, konsol på kældervæg samt isolering er skønnet. Kældergulvet er udført som dobbelt bund, som beskrevet ovenfor. Vægelement Murværk Huldækelement JOF 2,2 Evt Lecablokke Murpap 2,1 1, 78 Gipsvæg Støttefod til ydermur Kældervæg 500 mm Isolering 200 mm Øverste kældergulv 100 mm Drænlag, 100 mm Støbeskel 2 1, 4 Flange/nederste kældergulv Krop pr. 0,9 m Konsol Kabelrør 1,8 2,1 2,5 2,8 3, 0 Støbeskel 1 Stribefundament Figur 74: Udsnit af kælderen. Armering er ikke vist. Koter i DNN Udformningen udføres ved sammenstøbning af stribefundament og konsol samt nederste kældergulv og kældervæg. Da grundvandsspejlet periodevis kan være beliggende over kældervæggens overside, bør der indlægges tagpap eller anden fugtisolering for at undgå vandindtrægning. Råhuset tænkes udført i følgende faser efter etablering af byggegruben 3) Opsætning af fundamentsforskalling som vist på figur 75 samt ilægning af armering. Stribefundamenter er fravalgt for at sikre en høj kvalitet af udstøbningen. 82

87 6 Kælder Udstøbning af kælder Drænlag i bunden af byggegrube Bredde af forskallingskasse 1,5 m Forskalling til stribefundament: Højde minimum 0,5 m Figur 75: Fundamentsforskalling 4) Udstøbning af stribefundament. Den forholdsvis lille betonmængde tillader, at udstøbningen foregår af én gang. 5) Opfyldning og komprimering af et sandlag på 20 cm, som afgrænses udadtil af stribefundamentet. Der anvendes sand, som er tidligere afgravet i forbindelse med etableringen af byggegruben. 6) Opsætning af forskalling til formgivning af kroppen af det nederste kældergulv, som vist på figur 76. Som dækforskalling genanvendes fundamentsforskallingen. Den indre forskalling samt forskallingen til kroppe skal indstøbes permanent, med tilstrækkelig bæreevne til at optage et formtryk på 9,6 kn/m 2, som bestemt i bilag F.4. Kasser til dækkrop: Højde 0,7 m A Indre forskallingsbræt: Højde 0,4 m A Ydre forskallingsbræt: Højde minimum 0,7 m Stribefundament udstøbt tidligere Figur 76: Dækforskalling samt udsnit af forskallingskasser. Alle mål er i m. 7) Opfyldning og komprimering af sand i hullerne mellem kasserne til formgivning af dækflangens underside, som vist på figur

88 6 Kælder Udstøbning af kælder Huller mellem dækkroppe fyldes med sand Figur 77: Opfyldning og komprimering af sand. 8) Ophængning af foringsrør til spændkabler, som illustreret på figur 74 samt udlægning af forskydningsarmering og spaltearmering jf. figur 105 på side ) Udstøbning af kroppe og flange af nederste kældergulv. Udstøbningen foregår af flere gange på grund af den store betonmængde. Af hensyn til kvaliteten af det efterspændte dæk, må lodrette støbeskel ikke placeres i umiddelbar nærhed af kroppene. 10) Opspænding af spændkabler i nederste kældergulv. 11) Opsætning af vægforskalling og udsparingskasser til formgivning af kældervæggen, som vist på figur 78. Disse skal jf. bilag F.4.1 have en bæreevne på mindst 60 kn/m 2, såfremt temperaturen af den leverede beton er mindst 20 grader og pumpningen til vægformen ikke overstiger 200 m 3 /h. En mulig udformning er vist på figur 79, hvor der er anvendt rasterforskalling af typen Rasto. Derudover er der anvendt udsparringskasser på 4055 mm 250 mm 1000 mm. Rasterforskalling opstilles til udstøbning af kældervægge Figur 78: Vægforskalling. 84

89 6 Kælder Udstøbning af kælder Rasterforskalling 1200 x Rasterforskalling 2700 x Udsparingskasse Figur 79: Mulig udformning af vægforskalling og udsparingskasser. Mål i mm. 12) Ophængning af forskydningsarmering ved støttefod for ydermur, jf. figur 105 på side ) Udstøbning af kældervæg. 14) Opfyldning af drænlag, indbygning af isolering og udstøbning af øverste kældergulv. 85

90

91 7 Byggegrube Strømningsproblemer 7 BYGGEGRUBE Før kælderen kan opføres skal der foretages udgravningsarbejde under terræn og grundvandsspejl i kontorbygningens sydlige ende, som vist på figur 80. Byggegrubens tørholdelse og stabilitet under påvirkning af strømninger, jordtryk og nyttelast skal sikres. I dette kapitel redegøres for mulige udformninger af byggegruben med afgravningsskråninger, spunsvægge, anlæg til grundvandssænkning og kombinationer af disse. Der afsluttes med vurdering og valg af den mest optimale udformning på lokaliteten. N Byggegrube Figur 80: Situationsplan for byggegrube. 7.1 Strømningsproblemer Da byggegruben medfører en udgravning under grundvandspejlet, har strømningerne en afgørende betydning for udformningen af byggegruben. I dette afsnit redegøres overordnet for to strømningstilfælde på grunden og mulige løsninger af disse, som grundlag for en nærmere behandling i afsnit

92 7 Byggegrube Udformning af byggegrube Der skal tages hensyn til det artesiske reservoir, der strækker sig ind under den fremtidige bygning, som tidligere fremhævet på figur 53. Sandlaget må formodes at have direkte forbindelse til Limfjorden, og da det overlejres af et lerlag må der foretages foranstaltninger for at undgå løftning under udgravningen af byggegruben og pumpning af grundvandet. Enten kan den artesiske strømning forhindres ved afskæring med spunsvægge eller potentialet kan sænkes ved en midlertidig grundvandssænkning, Desuden skal der tages hensyn til, at det omtalte lerlag er sandsliret. Det har derfor hydrauliske egenskaber som fint sand for vandrette strømninger med trykniveau svarende til Limfjorden. Dette giver en forøget belastning på byggegrubens indfatning, og kan desuden bidrage til en forøget vandføring i byggegruben afhængig af udformningen. Strømningen kan forhindres ved afskæring med spunsvægge eller pumpes bort fra byggegruben. En grundvandssænkning for dette strømningstilfælde vurderes at være uhensigtsmæssig på grund af risikoen for direkte forbindelse udenom grundvandssænkningens filterstrækninger. I de næste afsnit er det analyseret hvilken udformning, der er mest fordelagtig. 7.2 Udformning af byggegrube Byggegruben tænkes udformet på tre måder. I de følgende afsnit er der foretaget en analyse af hvert forslag og et skøn af udgifterne herved. Dette danner grundlag for sammenligning og valg af den mest fordelagtige udformning. De tre mulige udformninger af byggegruben er vist på figur

93 7 Byggegrube Udformning af byggegrube 1 Fyld QGVS QGVS Ler Sand Filterboring Ler 2 QGVS Spunsvæg QGVS Filterboring 3 Spunsvæg Figur 81: Tre forskellige udformninger af byggegrube. Det første forslag indebærer, at byggegruben udføres med afgravningsskråninger og grundvandssænkning. Der bortledes store mængder af grundvand hidrørende fra grundvandssænkningen og vandtilstrømningen gennem skråningerne. Udgifterne til bortledning af grundvand kan blive forholdsvis store. Det skyldes at grunden er forurenet, hvorfor Aalborg Kommune kræver bortledning kr af oppumpet grundvand til offentlig kloak til en enhedspris i 2005 på 18,75 m 3, jf. afsnit Det andet forslag består af spunsvæg med grundvandssænkning. Denne mulighed minimerer størrelsen af byggegruben mod en væsentlig merudgift til spunsvægge. Vandtilstrømningen gennem lerets sandslirer afskæres, men bortledning vil stadig være forholdsvis dyrt på grund af grundvandssænkningen. Det sidste forslag indeholder en fri spunsvæg uden grundvandsænkning. Der er foretaget en dybere ramning af spunsvæggen, således at sandlaget kan afskæres og udgifterne til bortledning af grundvand undgås Fælles udformning Fælles for alle tre forslag er en udformning, som vist på figur

94 7 Byggegrube Udformning af byggegrube 1, 9 0,0 20 cm drænlag 3, 0 Figur 82: Udformning, som er fælles for de tre forslag. Koter i DNN. Der skal foretages en udgravning af jord samt udlægning af drænlag i bunden. Herefter indbygges den udgravede jord om kælderen uden komprimering eller fordeles ud på grunden. Der placeres entreprenørpumper i byggegrubens bund, som skal bortlede nedbør og mindre vandmængder, der siver til byggegruben. På begge sider af kælderen er der indregnet en fri zone på to meter til arbejdsrum, forskalling og flugtvej. I forslag 2 og 3 med spunsvæg skal byggegruben desuden indhegnes indenfor en zone på en meter omkring byggegruben, hvilket skal sikre mod nedfald. Dette er i overensstemmelse med Arbejdstilsynets regler. [Arbejdstilsynet 2001] Grundvandssænkning Fælles for forslag 1 og 2 er en grundvandssænkning, som sikrer tørholdelse af byggegruben og sikkerhed mod løftning. I de følgende afsnit undersøges en mulig udformning af denne. Forudsætninger Brugsperioden for byggegruben er skønnet ud fra varigheden af udgravning af jord, forskallings- og armeringsarbejde samt udstøbning af fundamenter og kælder. Desuden skal betonen have opnået tilstrækkelig modenhed, og den lodrette last skal være tilstrækkelig stor, før kælderen kan optage fuldt vandtryk. Derfor forventes det, at byggegruben opretholdes i tre måneder. Den udarbejdede lagfølgetegning i figur 52 viser, at sandlaget er truffet ved boring 15, men ikke ved boring 16. Dette betyder, at der er usikkerhed om sandlagets beliggenhed og aflejringens tykkelse mellem disse boringer. Da en ugunstig placering af dette sandlag kan få meget store konsekvenser foretages den forsigtige antagelse, at sandlaget findes i en tykkelse på ca. to meter under hele byggegruben, som vist på figur 83. Ved den færdige udgravning overlejres det vandførende sandlag af et lerlag, der ikke er tykkere end 0,2 m. 90

95 7 Byggegrube Udformning af byggegrube 50m 1, 9 0,0 Sand, k = 5 10 Ler 4 m s 3, 0 5, 2 3, 2 Figur 83: Forenklede jordbunds- og strømningsforhold af byggegruben. Koter i DNN. Da sandlaget antages at have direkte forbindelse til Limfjorden, omtrent 50 m fra byggegruben, vil potentialet i sandlaget følge vandstanden i Limfjorden. Denne regnes at være kote 0,0 svarende til daglig vande. Der er ikke taget hensyn til vandstandstigning af Limfjorden, da byggegruben er en interim konstruktion. Det forudsættes, at grundvandet i byggegruben skal sænkes til kote 0. Sandlagets strømningsparameter skønnes, da der ikke er foretaget prøvepumpning eller andre forsøg. Sandet er beskrevet i den geotekniske rapport som mellemkornet, hvorfor permeabilitetskoefficienten sættes til k t = 510 [DGF 2005, p104]. 4 m s Udformning af grundvandssænkningsanlæg Det vælges at foretage grundvandssænkningen ved hjælp af filterboringer frem for sugespidser. Dette skyldes primært, at der forventes en vandføring fra sandlaget af en sådan størrelse, at vandet ikke kan bortpumpes med sugespidsanlæg. Desuden forventes de samlede udgifter til grundvandssænkningsanlægget at blive reduceret ved dette valg. Årsagen er, at filterboringernes forholdsvis større etableringsudgifter forventes at kunne opvejes af anlæggets forholdsvis mindre driftsudgifter, når driftsperioden antages at være tre måneder. En sidste fordel ved filterboringerne frem for sugespidser er minimerede gener for de udførende parter, fordi filterboringerne kan etableres med større indbyrdes afstand og færre ledninger. Beregningerne for grundvandsænkningen af foretaget i bilag E.1. For at undgå løftning i lerlaget under byggegrubens bund, skal potentialet i sandlaget reduceres til kote -2,9 overalt under byggegruben. Dette opnås ved at placeres seks filterboringer omkring byggegruben, som skitseret i figur 84. Byggegrube 9 m 9 m 10 m 40 m 10 m Figur 84: Pumpeplan. 3 Ydelsen af hver pumpe er 16,6. Hver filterboring skal bores til en dybde svarende til kote -5,2. m h Variationen af potentialet i sandlaget er illustreret grafisk på figur

96 7 Byggegrube Udformning af byggegrube Trykniveau [m] Trykniveau [m] Byggegrubens længderetning [m] Byggegrubens tværretning [m] Byggegrubens længderetning [m] Figur 85: Øverst: Rumlig afbilding af potentialet i sandlaget under byggegruben med spring mellem konturer på 0,2 m og nullinie i kote 0. Nederst: Plan afbilding i udsnit af byggegruben langs bygningens længderetning. Der er anvendt forskellige skalaer på akserne og mål i m Forslag 1 Byggegruben kan udføres med afgravningsskråninger, som vist på figur 86, hvilket normalt er den billigste udformning ~6.0 Filterboring Sikkerhedszone Tørdok Kælder Drænlag Fundament Figur 86: Snit af byggegruben udformet med afgravningsskråninger. Alle mål i m. I dette afsnit er strømningerne og stabiliteten ved denne løsning analyseret på et skitsemæssigt niveau på baggrund af beregninger i bilag E.2. Strømningsberegningerne giver et nærmere kendskab til strømningens bevægelse og hastighed gennem skråningen. Dette benyttes til at skønne udgifterne 92

97 7 Byggegrube Udformning af byggegrube til bortledning samt strømningens indflydelse på skråningens stabilitet. Stabilitetsberegningerne giver et skøn af størrelsen af skåningstoppens maksimale belastning ved anlæg 1:1. Disse oplysninger benyttes til at vurdere hvilket skråningsanlæg, som forslaget bør udføres ved, samt om udgravningsarbejdet kan foretages i praksis uden særlige foranstaltninger. Indledende overvejelser Som anført i afsnit 7.1 skal der tages højde for strømningerne, der vil opstå ved udgravning under grundvandsspejlet. Dette tænkes gjort ved en kombineret grundvandssænkning og lænsning, som vist på figur 87. Bortledning til offentlig kloak Fyld Strømning i sandsliret ler til lænsepumpe Filterboring Lænsepumpe Ler Sand Strømning fra artesisk reservoir til filterboring Ler Figur 87: Principskitse over løsning af strømningsproblemer med filterboringer og lænsepumpe. Vand fra det artesiske reservoir forventes at resultere i en stor vandføring og potentialet sænkes ved hjælp af filterboringer ved skråningsfoden, som angivet i afsnit Borerørene forudsættes udført i PVC og tilskæres efterhånden som udgravningen skrider frem. Nedbør samt vandet i det sandslirede ler forventes at kunne bortledes ved hjælp af drænlag i byggegrubens bund til lænsepumper. Tørdokken ligger omtrent seks meter fra skråningsfoden, jf. figur 86. Strømningerne omkring tørdokken forventes ikke at have indflydelse på skråningsstabiliteten, som kun påvirkes af lokale strømninger i skråningen. Tørdokkens indflydelse er ikke taget i nærmere regning på grund af manglende oplysninger om dens opbygning. Forudsætninger Der regnes med normal sikkerhedsklasse, dels fordi skråningen er midlertidig og dels indebærer lille risiko for personskade ved brud. Jorden omkring byggegruben består af fyld underlejret af ler i grundvandsspejlet, som vist på figur 88. For at tage højde for store variationer i fylds egenskaber, og for at forenkle beregningerne regnes fyld uden friktions- og forskydningsstyrke. Leret regnes med en karakteristisk udrænet forskydningsstyrke på 50 kpa, svarende til det svageste snit i en dybde indtil byggegrubens bund fra boring 15 jf. bilag G.1. Størrelsen antyder, at leret ikke har stor bæreevne. 93

98 7 Byggegrube Udformning af byggegrube JOF 1.9 m Fyld γ = 18 kn 3 m c uk ϕ = 0, = 0 GVS 3.0 m Ler, sandsliret γ ' = 9 kn 3 m ϕ = 0, c = 50 kpa k Tx uk = 10, k = 10 4 m 6 m s Ty s 1:1 FUK Figur 88: Forudsatte jordbunds- og strømningsparametre. For at simulere strømningsegenskaberne af det sandslirede ler er der regnet med en anisotrop permeabilitetskoefficient, svarende til fint sand og ler i henholdsvis vandret og lodret retning. Skråningen antages udført med anlæg 1:1 på begge sider. Anlægget tilstræber at opnå en tilstrækkelig stabilitet af skråningen samtidig med at minimere pladsbehovet. Tørdokkens placering tæt på byggegruben østlige side, sætter en grænse for hvor flade skråningsanlæg, der kan benyttes for den østlige skråning. Analyse af strømninger Der er foretaget strømningsberegninger for byggegruben med afgravningsskråninger i FEMprogrammet COMSOL Multiphysics. Beregningerne danner grundlag for bestemmelse af strømkraften i skråningen som følge af grundvandets bevægelse samt vandmængden. På figur 89 og figur 90 er vist konturer for potentialet og gradienten af grundvandet i skråningen. Potentialet angiver beliggenheden af vandstanden ved pejling i et punkt, mens gradienten angiver hvor hurtigt potentialet falder i punktet. Figur 89: Potentialliner i jorden i skråningen. 94

99 7 Byggegrube Udformning af byggegrube Figur 90: Konturer af gradienten i skråningen. Da strømningers retning er vinkelret på potentiallinierne, kan det udledes af figur 89, at der vil foregå en næsten vandret strømning gennem skråningen ind i byggegruben. Det iagttages, at jordens anisotropi har afgørende indflydelse for strømretningen, hvor sandslirerne i vandret retning har været dominerende. Det fremgår af figur 90, at gradienten er 0,9 og 1,0 langs hovedparten af skråningens overflade. Strømningens hastighed vil derfor omtrent være lig permeabilitetskoefficienten. Skråningen skal derfor sikres mod erosion ved at udlægge et filterlag af grus. I bilag E.2, er der skønnet en vandføring gennem skråningerne ind i byggegruben i størrelsesordenen 180 m 3 /h, eller 50 l/s. Denne vandmængde vil kunne bortledes med kraftige lænsepumper i byggegruben.. Analyse af skråningsstabilitet Til bestemmelse af skråningsstabiliteten er ekstremmetoden benyttet. Det er en anerkendt øvreværdimetode, hvor der gættes på sandsynlige brudlinier, indtil den kritiske brudlinie findes. Beregningerne er foretaget i bilag E.2. Skråningen er påvirket af egenlasten af jorden og lerets forskydningskraft langs en brudlinie. Brudlinien antager form som en cirkelbue når friktionsvinklen er regnet lig nul i fyld og ler. Der optræder ikke forskydningskræfter langs brudlinien i fyldlaget. Desuden regnes med en ensformig fordelt nyttelast på skråningens top, hvis størrelse og udbredelse er variabel, samt en strømkraft, hvis retning og gradient er angivet i forrige afsnit. Alle kræfter er vist på figur

100 7 Byggegrube Udformning af byggegrube p d V1γ d V2 γ ' iv2γ w c ud Figur 91: Kræfter virkende på skråningen. Figur 92 viser de undersøgte brudlinier og forholdet mellem det drivende og stabiliserende moment hidrørende fra systemets ydre kræfter. Da stabilitetsforholdet er mindst lig 1 for alle brudlinier er skråningen stabil, såfremt skråningens top belastes af en regningsmæssig nyttelast på højst p = 33. d kn 2 m kn p d = 20,8 2 m 1,21 1,20 1,00 1,05 1,08 2,52 2,10 Figur 92: Undersøgte brudlinier og stabilitetsforhold for skråningen. Den kritiske brudlinie har det mindste stabilitetsforhold. Den maksimale størrelse for nyttelasten på skråningens top begrænser hvilke udgravningsmaskiner og -metoder, der kan benyttes. Ingen hydrauliske gravemaskiner på markedet i dag har så lav en driftsvægt. Det er ikke undersøgt om gravemaskinen kan placeres på tørdokken og afgravet jord løftes væk med kran. Alternativt kan skråningen udføres med fladere skråningsanlæg på den ene side eller forstærkes med net, som giver mulighed for en forøget belastning på skråningens top. Det kræver nærmere beregninger, som ikke foretages her Forslag 2 Byggegruben kan udføres med spunsvæg, som vist på figur 93 enten som en fri spunsvæg eller en forankret spunsvæg. Begge muligheder er dimensioneret i bilag E.3 og behandlet i de følgende afsnit. Ved dimensioneringen af den forankrede spunsvæg, er det valgt at se bort fra ankerpladen, samt totalstabiliteten af spunsvæg og ankerplade. 96

101 7 Byggegrube Udformning af byggegrube ~6.0 Filterboring Tørdok Spunsvæg Kælder Fundament Drænlag Figur 93: Snit af byggegrube udformet med spunsvæg og grundvandssænkningsanlæg. Beregningsforudsætninger I modsætning til forslag 1, vurderes byggegruben her at være i høj sikkerhedsklasse. Det skyldes risikoen for store økonomiske tab og personskade såfremt indfatningen bryder [DS 415:1998, p32]. Der anvendes normal materialekontrolklasse. Spunsvæggen tænkes nedrammet til en tilstrækkelig dybde så denne kan modstå de regningsmæssige jordtryk, og ikke med henblik på at afskære vandførende lag, hvilket undersøges i forslag 3. Placeringen af sandlagets underside kan variere, og sandsynligvis er laget kontinuert under spunsvæggen. Grundvandssænkningen vurderes ikke at kunne reducere poretrykket i leret med sandstriberne. Derfor er spunsvæggen dimensioneret for fuldt vandtryk, som illustreret på figur Q GVS Ler m. sandstriber Vandtryk Drænlag Antaget placering af sandlag Ler Figur 94: Vandtryk på spunsvæg. Spunsvæggen er desuden dimensioneret for jordtryk. Da spunsvæggen er eftergivelig, er jordtrykkene bestemt ved Brinch Hansens jordtryk. Den er velegnet til dimensionering af spunsvægge, hvor der kan opstå kombinerede zone- og liniebrud i jorden. Teorien kendetegnes ved trykspring, som vist på figur 95. Trykspringet afspejler det fysiske princip, at jordtrykkene er betydeligt størrre, når spunsvæggen bevæger sig mod jorden i forhold til væk fra jorden. 97

102 7 Byggegrube Udformning af byggegrube Trykspring Spunsvæg Byggegrubens bund Figur 95: Principskitse af enhedsjordtryk ifølge Brinch Hansen. Der er anvendt lagdeling svarende til boring 15. Fyldet er karakteriseret som sand med en skønnet friktionsvinkel på 30 grader. Leret er regnet med en udrænet karakteristisk forskydningsstyrke på 120 kpa. Årsagen til, at der er valgt en større værdi end ved forslag 1 er, at forskydningsstyrken vokser med dybden ifølge den geotekniske rapport [GEODAN 2004]. Der er ikke regnet med, at lerlaget er underlejret af sandet i det artesiske reservoir. Denne forenkling er på den sikre side, idet sandet ved beregning forøger jordtryk under trykspringet og dermed virkningen af jordens indspænding. De forudsatte jordbundsforhold er vist på figur 96. p = 50 k kn 2 m Kote JOF +1,7 Sand γ = 17, γ = 20 d ϕ = 30 k kn kn 3 m m 3 m GVS +0,0-0,2 Ler γ ' = 9 c uk kn 3 m = 120 kn 2 m FUK, GVS - 3,0 Ler Figur 96: Forudsatte jordbundsforhold og -parametre. Koter i DNN. Af hensyn til udgravning af byggegruben er det nødvendigt at medregne en nyttelast p d, eftersom der skal kunne holde en gravemaskine på kanten. Nyttelasten er vurderet at svare til havnearealer bereg- kn net til aflæsning af spunsjern og stålplader, hvorfor den karakteristisk har størrelsen p = 50 2 [DS 410:1998, p26]. I byggegrubens bund vil der desuden være en betydelig belastning fra byggeriets k m 98

103 7 Byggegrube Udformning af byggegrube egenvægt, som skal modvirke opdrift på kælderen, når indfatningen fjernes ved byggegrubens ophør. Belastningen er ikke taget i regning og vurderes at være uden betydning for resultaterne, fordi kohæsionen i lerlaget har tilstrækkelig kapacitet til at optage den forøgede belastning. Det er givet, at jordtrykspåvirkede konstruktioner bryder som forudsat i dimensionering. Derfor kan en vilkårlig statisk og kinematisk tilladelig brudmåde anvendes ved dimensionering af spunsvægge [Harremoës et al. 2003, p12.7-8] Den fri spunsvæg tænkes at rotere omkring et punkt under byggegrubens bund. For forankrede spunsvægge har det vist sig økonomisk, at forudsætte en brudmåde, hvor der udvikles et enkelt flydeled i væggen samtidig med, at jorden foran væggen giver efter. Brudmåderne er vist på figur 97. Brudmåde Anker Brudmåde Figur 97: Brudmåder for henholdsvis fri og forankret spunsvæg. Spunsvæggen regnes som fuldstændig ru. Derfor vil dette også være den reelle brudform. Da dimensioneringen er holdt på et skitsemæssigt niveau, er der ikke foretaget beregninger med en glat væg. Dette kunne medføre mindre dimensioner ved beregning for ler i korttidstilstanden, fordi leret er omrørt. [DS 415:1998, p66] Resultater For den fri spunsvæg er der fundet en fordeling af differensvandtryk og enhedstryk, som vist på figur 98. I beregningerne bliver det aktive jordtryk i leret negativt, svarende til en trækspænding. Disse er vist på figur 98 ved en stiplet linie og værdier i parentes. Disse er ikke medregnet ved dimensioneringen. [DS 415:1998, p67] 99

104 7 Byggegrube Udformning af byggegrube JOF Sand e x 2 22,8 Brudmåde for spunsvæg +1,7 GVS 32,9 33,6 (-85,9) +0,0-0,2 e x 2 Δp w Ler (-60,7) 181,8 FUK, GVS - 3,0-3,6 e x1 e y 2 163,3 e y1 (-30,6) 187,6 (-54,9) Ler - 6,1 30 Differensvandtryk Jordtryk Figur 98: Fordeling af differensvandtryk og jordtryk for fri spunsvæg. Indeks 1 og 2 referer til henholdsvis spunsvæggens forside og bagside. Indeks x og y referer til enhedsjordtrykket henholdsvis over og under trykspringet. Tryk er i kn/m 2 og koter i DNN. Beregningerne viser, at den fri spunsvæg skal have en længde på 7,8 m og rammes ned i kote -6,1. Spunsvæggen skal optage et elastisk snitmoment på 276 knm/m. Derfor anvendes et H1605-profil fra Grønbech og Sønner A/S i styrkeklasse S240 med en regningsmæssige brudstyrke på 298 knm/m. [Grønbech 2006] For den forankrede spunsvæg vil et anker placeret i kote +0,75 kunne optage hovedparten af jordtrykket, hvorfor belastningen på spunsvæggen reduceres til en næsten ubetydelig størrelse. Spunsvæggen skal derfor rammes mindst 0,15 m under byggegrubens bund, men rammedybden skal forøges af udførelseshensyn. Det anbefales, at ramme spunsvæggen mindst 1 m under byggegrubens bund. I den forankrede spunsvæg fås et dimensionsgivende snitmoment på 19,4 knm/m. Selv det mindste spunsjern som H1106-profil i styrkeklasse S240 fra samme leverandør vil give stor bæreevnereserve. Alternativt vil en 21 mm tyk rektangulær plade i samme styrkeklasse have en tilstrækkelig bæreevne på 20,6 knm/m. Der er ikke undersøgt andre placeringer af ankeret. Til den videre sammenligning er den forankrede spunsvæg fravalgt. Det skyldes dels, at spunsvæggen vil blive væsentligt overdimensioneret på grund af udførelseshensyn og markedsbetingelser. Desuden er etableringen og trækprøvningen af ankre tidskrævende og dyr. På grund af manglende oplysninger om tørdokkens konstruktion er det ikke muligt at vurdere om der er risiko for, at tørdokkens tætte placering ikke giver tilstrækkelig plads til ankrene, eller om spunsvæggen kunne forankres i tørdokken. 100

105 7 Byggegrube Udformning af byggegrube Forslag 3 I det tredje forslag undgås en grundvandssænkning ved at ramme spunsvæggen til en sådan dybde, at det vandførende lag afskæres, jf. figur 99. Desuden aflastes spunsvæggen ved at afgrave det øverste jordlag på omtrent to meter og danne en skråning. Dette er fordelagtigt, fordi udgifterne til afgravning er betydeligt mindre end prisen per løbende meter spunsvæg. Der er ikke foretaget en nærmere dimensionering af spunsvæggen, men forslaget er vurderet kvalitativt. 3 Ler m. sandstriber Vandtryk Antaget placering af sandlag Figur 99: Skitsemæssig opbygning af forslag 3. På grund af lerets impermeabilitet i lodret retning vurderes det, at strømningen under spunsvæggen forårsaget af udgravning af byggegruben, vil foregå med meget lille hastighed. Vandmængden ind i byggegruben vil derfor være af ubetydelig størrelse, og de tilstrømmende vandmængder forventes bortledt ved lænsning. Spunsvæggen skal dimensioneres for fuldt vandtryk på grund af poretrykket i det sandslirede ler og sandlaget. Tillægslasterne hidrørende fra egenvægten af den øvre skråning samt strømkraften fra strømningen omkring spunsvæggen vil være af en lille størrelsesorden, hvorfor der tages udgangspunkt i resultaterne fra forslag 2. Spunsvæggen antages at skulle rammes til kote -7,1, jf , og længden bliver dermed 6,9 m Merudgifter Som grundlag for sammenligning af de tre forslag, er der foretaget et groft skøn af merudgifterne ved hvert af de gennemgåede forslag. Udgifterne til den fælles udformning er ikke medregnet i de merudgifter. De samlede beløb er afrundet til nærmeste hele hundrede kroner. Der regnes med priser, og hvor andet ikke er anført, er der benyttet nettopriser fra V&S-prisbøger for anlæg [V&S 2005a]. 101

106 7 Byggegrube Udformning af byggegrube Merudgifter ved forslag 1 Merudgifterne for udførelse af byggegruben med afgravningsskråninger og grundvandssænkning er skønnet. På grund af vandtilstrømningen gennem skråningen er der behov for to kraftige lænsepumper med en effekt på 15 kw. I filterboringerne er der benyttet pumper ligeledes med en effekt på 15 kw. Der er ikke indregnet udgifter, der er forbundet med at benytte en alternativ udgravningsmetode eller forstærkning af skråning. Udgifterne er opstillet i tabel 12. Det ses, at udgifterne til bortledelsen af spildevand er forholdsvis stor, og følsom overfor ændring af vandmængde og driftsperiode. Tabel 12: Skønnede merudgifter ved forslag 1. Arbejdets art Mængde Enhed Råjord at afgrave og oplægge i depot på byggegrund Råjord at afhente i depot og påfylde omkring kælder eller fordele på byggegrund Enhedspris [kr/ enhed] Samlet pris [kr] Kilde m 34, , m 34, ,06 Etablering af filterboringer 31,2 m 2000, Drift af pumper i filterboringer kwh 0, Drift af lænsepumper i byggegrube kwh 0, Spildevand at bortlede fra filterboringer til offentlig kloak Spildevand at bortlede fra byggegrube til offentlig kloak [Nielsen 2006] [Grundfos 2006] [Grundfos 2006] m 18, [KL 2006] m 18, [KL 2006] Sum Merudgifter ved forslag 2 Ved udførelse af byggegruben med fri spunsvæg og grundvandssænkning skal spunsvæggen have en m kg længde på 7,8 m og profiljern svarende til 107 2, som beskrevet i afsnit Optagning af spunsjern er ikke medregnet fordi udgifterne herved opvejes af skrapværdien. Udgifterne i forbindelse med overvågning af grundvandssænkningsanlægget er ikke medregnet. Merudgifterne ved denne udformning er skønnet i tabel

107 7 Byggegrube Udformning af byggegrube Tabel 13: Skønnede merudgifter ved forslag 2. Arbejdets art Mængde Enhed Anstilling og afrigning af spuns Spunsvæg at levere, ramme og renskære Enhedspris [kr / enhed] Samlet pris [kr] Kilde 1 stk , , m 952, ,04 Etablering af filterbrønde 31,2 m 2000, Drift af pumper i filterboringer Spildevand at bortlede fra filterboringer til offentlig kloak kwh 0, [Nielsen 2006] [Grundfos 2006] m 18, [KL 2006] Sum Merudgifter ved forslag 3 Et skøn over merudgifterne, der er forbundet med forslag 3 med fri spunsvæg uden grundvandssænkning, er givet i tabel 14. Spunsvæggen har en længde på 6,9 m, som bestemt i afsnit Tabel 14: Skønnede merudgifter ved forslag 3. Arbejdets art Mængde Enhed Enhedspris [kr / enhed] Samlet pris [kr] Kilde Anstilling og afrigning af spuns 1 stk , ,01 Spunsvæg at levere, ramme og renskære Råjord at afgrave og oplægge i depot på byggegrund Råjord at afhente i depot og påfylde efter kælderkonstruktion er færdiggjort m 952, , m 34, , m 3 34, ,06 Sum Vurdering og valg I det foregående er tre forskellige udformninger af byggegruben analyseret. Som det ses af tabel 12 og tabel 13 er det dyrt at foretage en grundvandssænkning på grund af spildevandsafgiften. Foruden det økonomiske aspekt, er der en hvis usikkerhed forbundet med en grundvandssænkning. Grundet de alvorlige konsekvenser ved et svigt i anlægget er det påkrævet at etablere en række pejlerør, der skal kontrolleres dagligt. For at minimere risikoen for et driftstop må der indsættes et nødstrømsanlæg samt fuld pumpereserve på alle filterboringer. Det vælges derfor, at udføre byggegruben som forslag 3, idet der ikke ønskes en grundvandssænkning. 103

108

109 8 Udførelse Byggeplads 8 UDFØRELSE Dette kapitel beskriver opførelsen af KMD domicil. Først beskrives forløbet i udførelsen, der vælges materiel og byggepladsindretningen beskrives. Derefter bestemmes mængde-, og tidsforbrug, samt prisen, for udførelsen af råhus, jordarbejde og fundering. Hvorefter der opstilles en tidsplan, tilbudskalkulation og likviditetsanalyse. 8.1 Byggeplads I dette afsnit beskrives udførelsesforløbet, valget af materiel og byggepladsindretningen Udførelsesforløb Rækkefølgen for udførelse af de store poster for jordarbejdet er illustreret i figur 100. Der er ikke medtaget læssemaskinens arbejde med at transportere jorden fra udgravningen og til depotet, hvilket er på grund af, at det kun er den kritiske streng, der her er angivet. I figur 100 er der ikke taget højde for andet arbejde, der skal udføres for at en aktivitet kan påbegyndes, med mindre det er jordarbejde. Afgravning af sandlag og skråninger, 15,05 h Spunsramning, 80,10 h Pæleramning, byggegrube, 26,41 h Planering, 23,69 h Afgravning til pælefundament, 1,26 h og terrændæk, 1,21 h Udgravning af byggegruben, 30,56 h Pæleramning til pælefundamenter, 207 h Figur 100: Rækkefølge for udførelse af jordarbejdet. Når byggegruben er udgravet påbegyndes støbningen af kælderen, der er tænkt støbt af flere gange, hvor fremgangsmåden er beskrevet ved følgende punkter. Stribefundamentet Det nederste kældergulv, samt konsol til fundamentet 105

110 8 Udførelse Byggeplads Kældervæggene Øverste kældergulv Når pæleramningen til pælefundamentet er overstået påbegyndes støbningen af terrændæk og fundamentsbjælker ved den pælefunderet del af KMD domicil. Når alt støbearbejdet er overstået påbegyndes montagearbejdet. Denne beskrivelse fremgår også af tidsplanen beskrevet senere i afsnit Materiel Byggepladsens indretning er illustreret på tegningen figur 101, side 108. Følgende materiel er tænkt anvendt til jordarbejdet og ramningen af spunsvæg og pæle. 1 gravemaskine, type RH16 PMS 1-2 frontlæssere, type 966G 1-2 rambukke til ramning af spunsvæg 1-2 rambuk til ramning af betonpæle 3 minilæssere 1 håndtrukket vibrationstromle Det præcise antal af materiel bestemmes senere og fremgår i afsnit 8.4 omhandlende tidsplanen. Udover materiel til jordarbejdet, skal der også anvendes, klippe- og bukkeredskaber til armeringsarbejdet, men det er der set bort fra. Der skal desuden anvendes en kran, hvor det er valgt at anvende en Krøll 200-D, som beskrevet i bilag F Byggepladsindretning Der er i det følgende gennemgået et forslag til indretning af byggepladsen, på to forskellige tidspunkter i byggeprocessen. En række generelle ting er fælles for byggepladsens indretning under hele processen. Byggepladsvej: Vejens bredde skal minimum være 7 m for at tillade vogne at passere hinanden, da der ikke anlægges vigepladser. Skurbyen: Skurvogne placeres i et hjørne af matriklen, hvor der er mindst muligt udsat for nedstyrtende materialer, støv, støj og andre gener. Omkring vognene udlægges et lag stabilgrus, så man kan færdes i området i lette sko, uanset vejret. Da der maksimalt er 12 mand på pladsen vurderes det, at to mandskabsvogne samt to vogne med toilet og bad er tilstrækkeligt. 106

111 8 Udførelse Byggeplads Byggepladsbelysning: Da der arbejdes i toskiftehold må der etableres kunstig belysning, svarende til arbejdets art. Der er ikke taget stilling til størrelsen af lysarmaturerne i masterne. Dog skal det sikres, at der til arbejdet i byggegruben er mindst 100 lux. I den del af byggetiden hvor der er opstillet en tårnkran kan der med fordel ophænges yderligere belysning heri. Toilet og bad: Toiletter og bad etableres således, at afstanden dertil fra alle steder på pladsen ikke overstiger 200 m. Affaldscontainere: Der anlægges en plads tæt ved byggepladsvejen til opsætning af affaldscontainere. Pladsens størrelse bestemmes af behovet for at have flere containere opstillet på samme tid, for at sikre en ordentlig affaldssortering. På tegningen er vist en plads med målene 10 m 20 m. Byggepladsindhegning: For at sikre offentligheden og for at undgå tyverier indhegnes pladsen. Da bygningens færdige højde overstiger 20 meter er sikkerhedsafstanden minumum 8 meter. [Fisker et al. 2004] Byggepladsindretning under støbning af kælder Under udstøbning af kælderkonstruktionen, tænkes byggepladsen indrettet som vist i figur 101. Der udlægges to pladser til deponering af ler og sand fra udgravning af byggegruben. Råjorden kan oplægges med hældningen 1:1,5 og uden højdebegrænsning [Fisker et al. 2004]. Til bearbejdning af forskalling oprettes en plads på 600 m 2, i umiddelbar tilknytning til byggegruben. Denne plads tænkes også anvendt til opbevaring af forskalling der ikke er i brug under hele støbeprocessen. Samtidig med at arbejdet i byggegruben udføres, rammes der pæle i den anden ende af bygningen jf. afsnit 8.4. Til dette er udlagt et område mellem byggepladsvejen og bygningen hvor pælene kan aflæsses og deponeres. Herfra kan rambukken nå pælene uden for megen manøvrering. Der etableres en jernplads til klipning og bukning af armeringsjern i forbindelse med byggepladsvejen. Langvogne kan således levere jernet direkte til jernpladsen. 107

112 8 Udførelse Byggeplads 200 m til toilet Vendeplads Radius ca. 15 m Affaldscontainere Pæledepot: Sanddepot: 3 ca m Byggegrube Lerdepot: ca 4100 m 3 Byggepladsvej Bredde 7 m Jernplads 45 m 9 m Forskallingsplads 2 ca. 600 m Toilet og bad Byggepladsindhegning Skurvogne 10 pers. Parkering Forslag til byggepladsbelysning 0 m 20 m 40 m 60 m 80 m 100 m Figur 101: Byggepladsindretning under støbning af kælderkonstruktion. Efter at kælderkonstruktionen er færdiggjort, tilfyldes med ler. Der tilbagefyldes ca m 3 ler og 170 m 3 sand, hvorfor jorddepoternes størrelse mindskes til henholdsvis 1800 m 3 og 3530 m 3. Byggepladsindretningen under montage af elementer I figur 102 er vist hvorledes byggepladsen tænkes indrettet under montagen af væg- og huldækelementer. Der opstilles en tårnkran med specifikationer som vist i bilag F.5. Med en egenlast på 4,1 108

113 3 3 8 Udførelse Byggeplads kn/m 2 vejer huldækelementerne 6,8 tons og vægelementerne vejer ca. fem tons. Som det ses på figur 102 er kranens rækkevidde tilstrækkelig til at tage elementerne direkte fra en reolvogn der holder på byggepladsvejen og til at montere de vægelementer der skal placeres i det fjerneste hjørne af byggeriet. Kranen kan også række ind over jernpladsen, og løfte armeringsjern til montagestedet på byggeriet. Kran 6 t - 40 m 200 m til toilet Kran 10 t - 25 m affaldscontainere Areal til vending og anhugning af elementer Sanddepot: ca m Lerdepot: ca 1800 m Jernplads 45 m 9 m Kranspor Bredde 6 m Byggepladsvej Bredde 7 m Toilet og bad Byggepladsindhegning Skurvogne 10 pers. Parkering Forslag til byggepladsbelysning 0 m 20 m 40 m 60 m 80 m 100 m Figur 102: Byggepladsindretning under elementmontage. 109

114 8 Udførelse Montage af elementer i råhus 8.2 Montage af elementer i råhus I det følgende er principper for montagen af betonelementerne beskrevet Metode Overordnet princip Montering af væg- og dækelementer i byggeriet kan foretages ved at bygge lodret eller vandret, som vist på figur 103. Fordelen ved at bygge lodret, så byggeriet færdiggøres på trappeform er muligheden for tidlig tildækning af de første rum, så det indvendige arbejde kan påbegyndes hurtigt. Fordelen ved at bygge vandret, så en hel etage færdiggøres før det næste niveau påbegyndes, er at stabiliteten lettere sikres. Af hensyn til bygningens overordnede stabilitet, som afhænger af få afstivende elevatortårne og trappeskakte, er metoden vist til højre i figur 103 valgt. Figur 103: To forskellige fremgangsmåder ved montering af elementer. Ved princippet til venstre kan den overordnede stabilitet ikke sikres, da trappeskaktene er stabiliserende. Elementstøtter Fremgangsmåden ved monteringen er, at vægelementerne rejses på det udstøbte gulv og fastgøres med elementstøtter som vist i figur 104. Herefter monteres huldækelementerne, og forskydningsarmering ilægges. Elementstøtterne må først nedtages efter, at randarmeringen i hele det overliggende etagedæk er monteret og fugerne er afhærdede. Først på dette tidspunkt kan etagedækket betragtes som en uendelig stiv skive, hvilket er en forudsætning for at sikre den overordnede stabilitet for byggeriet. 110

115 8 Udførelse Mængde-, tids- og prisberegning Figur 104: Elementstøtter fastholder vægelementerne i montagesituationen. Der anvendes elementstøttetype C, der har en længde på 2,4 til 4,1 m og som kan monteres af to personer, da vejer 22,2 kg. En eftervisning af, at elementstøttetype C har tilstrækkelig bæreevne er foretaget i bilag F Mængde-, tids- og prisberegning Dette afsnit omhandler jord-, ramning af spunsvæg og pæle, forskallings-, armerings-, beton- og montagearbejdet. Der fremgår mængder, tider og priser for de enkelte poster Jordarbejde Det vælges ikke at fjerne jorden fra byggepladsen, da denne er forurenet og bortskaffelsesomkostningerne derfor er store. Jordbearbejdningen er listet i tabel 15. Tabel 15: Den totale mængde jord, der bearbejdes. ** variabel tid alt efter hvor mange læssemaskiner, der benyttes. * angiver øverst for sand, nederst for ler. Sand Ler Total Tid m 3 3 m 3 m [h] Grube, opgravning, fast ,6 * Grube, flytning, løst ** Opfyldning, kældergulv, løst ,7 Opfyldning, kælder, løst ,7 Fundamentsrender, afgravning, fast ,3 Fundamentsrender, flytning, løst ,9 Terrændæk, afgravning, fast ,2 Terrændæk, flytning, løst ,8 Planering af jorddepot = Afgravet opfyldning ,1 Total mængde bearbejdet jord I tabel 16 er priserne for jordarbejdet beregnet ved anvendelse af V&S nettoprisbøger. Enhedspriserne er interpoleret retliniet mellem de to angivne mængders enhedspris i tilfælde, hvor der har været stor afvigelse. 111

116 8 Udførelse Mængde-, tids- og prisberegning Tabel 16: Mængden og pris for jordarbejdet. [V&S 2005a] Udgravning af byggegrube og oplægning i depot Opfyldning mellem kælderfundamenter Opfyldning omkring kælder Udgravning af fundamentsrender og oplægning i depot Udgravning til terrændæk og oplægning i depot Kode Enhedspris Mængde 13.01, ,01 Total pris [1000 kr.] 25, , ,01 34, , , , , ,06 33, ,5 34, ,0 34, ,9 Planering 15.01, ,06 33, ,8 Total 423, Funderingsarbejde Priserne for ramningen af betonpæle og spunsvæggen er opdelt i priser for det enkelte arbejde og desuden er priserne for ramningen af pælene opdelt i ramning over byggegruben og ramning til pælefundamenter. Pris for ramning af betonpæle Pælene har dimensionen 300 x 300 mm og prisen for ramningen af betonpæle i byggegruben er listet i tabel 17, hvor der anvendes 8 m lange pæle, der dykkes fra terræn. Der er i dette tilfælde ikke taget højde for, at pælene skal være længere for at koblingen mellem pæle og kældergulv kan findes sted, da at der ikke er priser for pæle der er 0,5-1 m længere. Tabel 17: Pris for ramning af pæle i byggegruben. Kode Enhedspris kr [ stk ] Antal [stk] Pris [kr] Anstilling og afrigning 37.06, Ramning 37.10, Dykning 37.25, Kapning 37.30, Total Der er i alt 311 pæle, der skal rammes til pælefundamentet. Pælene skal ikke dykkes og er 16 m lange, men prismæssigt er de regnet, som værende 18 m, hvilket gør ramningen dyrere. Priserne er listet i tabel 18, hvor der ikke indgår priser for anstilling og afrigning, da rambukken allerede findes på pladsen. 112

117 8 Udførelse Mængde-, tids- og prisberegning Tabel 18: Pris for ramning af pæle til pælefundamentet. Kode Enhedspris kr [ stk ] Antal [stk] Pris [kr] Ramning 37.10, Kapning 37.30, Total Pris for ramning af spunsvæggen Prisen for ramningen af spunsvæggen eksklusiv prisen for anstilling og anrigning er listet i tabel 19. Tabel 19: Prisen for ramning af spunsvæggen undtaget prisen for anstilling og afrigning af rambuk. Kode Enhedspris Længde kr 2 m [m] Pris pr. meter spunsvæg kr m Længde spunsvæg [m] Pris ramning [kr] Ramning 32.03,02 952,00 6, ,80 160, I tabel 20 er listet priserne for ramningen af spunsvæggen for de forskellige antal rambukke, der er tænkt anvendt til ramningen af spunsvæggen. Tabel 20: Priser for ramning af spunsvæggen ved de forskellige alternativer. Kode Enhedspris Anstilling og afrigning [kr] Tid [h] Pris for ramning [kr] Pris for anstilling og afrigning [kr] Total pris [kr] 1 rambuk 32.03, , rambukke 32.03, , rambukke 32.03, , rambukke 32.03, , Det fremgår af tabel 20 at antallet af rambukke, der anvendes til ramning af spunsjern ikke medfører en stor stigning i prisen, i forhold til den tid der spares. Ud fra dette vælges det at anvende to rambukke til ramningen af spunsvæggen, eftersom at det kun medfører en meromkostning på 1,2 % af prisen for ramning udført med en rambuk, men halvere tiden Betonarbejde I henhold til figur 74 findes de anvendte betonmængder for hele bygningen, med undtagelse af elementerne. Resultatet af mængdeopmålingen ses i tabel

118 8 Udførelse Mængde-, tids- og prisberegning Tabel 21: Opgørelse af betonarbejdet. Konstruktionsdel Volumen 3 m Stribefundament 105,6 Konsol 28,2 Kroppe af nederste kældergulv 114,1 Flanger af nederste kældergulv 243,1 Kældervæg 251,9 Øverste kældergulv 72,6 Terrændæk 364,5 I alt 1180,0 I tabel 22 er angivet støbetiden for de forskellige bygningsdele af beton. Mandtimer/mængde er fundet ved opslag i [Fisker et al. 2005, pp ] Tabel 22: Antal mandtimer betonudstøbningen, ekskl. ilægning af armering. Mængder Mandtimer/mængde m 3 3 mh m [ mh ] Mandtimer Fundament kælder 105,6 0,7 73,92 Kældergulv 385,4 0,3 115,62 Kældervæg 251,9 0,3 75,57 Pælefundament 364,5 0,3 109,35 Øverste kældergulv 72,6 0,3 21, Armeringsarbejde Ved opmåling af armeringsmængder benyttes figur

119 8 Udførelse Mængde-, tids- og prisberegning JOF 2,2 Støttefod til ydermur Forskydningsarmering Y10 pr. 0,25 m 2 0,5 m Armeringsnet 150 mm 6 mm 150 mm Forskydningsarmering i konsol Y10 pr. 0,25 m 2 0,5 m kabelkanal Spaltearmering Y16 pr. 0,9 m 2 2 0,67 m Fundamentsarmering Y16 pr. 0,25 m 2 1 m Figur 105: Skønnet armeringsplan for kælderkonstruktion og fundament. Spændarmering er ikke medtaget. Terrændækket over den pælefunderede del af konstruktionen armeres med et armeringsnet af størrelsen 150 mm 8 mm 150 mm. En skønnet armeringsplan for en del af elementbyggeriet er vist i figur 105. Armeringsmængden omkring en trappeskakt er kun beregnet for et udvalgt område, jævnfør bilag A.7. Denne mængde antages at være gældende ved alle skakter. Trækarmeringen over vægelementer, som fundet i bilag A.7, er indlagt i alle profilers fulde længde. 115

120 8 Udførelse Mængde-, tids- og prisberegning 5Y Y12 3Y14 2Y14 3Y14 Signatur U-bølje Stød Hjørnejern Detailskitse bjl R5 5Y Y16 Figur 106: Armeringsplan for en del af elementbyggeriet. Krydset angiver en trappeskakt. Den samlede mængdeopmåling af armeringen tager udgangspunkt i figur 106 og resultater er vist i tabel 23. Tabel 23: Opgørelse af armeringsarbejdet. Konstruktionsdel Vægt [kg] Fundamentsarmering 1835 Forskydningsarmering i konsol 358 Spaltearmering 533 Forskydningsarmering i støttefod til ydermur 358 Armeringsnet i øverste kældergulv 2196 Armeringsnet i terrændæk 6521 Randarmering langs facade Randarmering langs gavl 337 Fugearmering mellem huldæk 3150 Armering omkring elevator og trappeskakt 5225 Trækarmering over vægelementer 4480 I alt Foruden de i tabel 23 listede mængder skal der anvendes 61 kabler af 12xL12,5 liner til opspænding af kældergulvet. Tidsforbruget for ilægningen af armeringen er listet i tabel

121 8 Udførelse Mængde-, tids- og prisberegning Tabel 24: Tidsangivelser for ilægning af armering i de forskellige konstruktionsdele. [Fisker et al 2005, pp ] Vægt [kg] Areal 2 m Armeringsforbrug/ areal kg 2 m Mandtimer pr tons mh [ Ton ] Mandtimer [mh] Fundament kælder , Kældergulv , ,4 Kældervæg , ,3 Pælefundament , ,8 Øverste kældergulv , ,9 Udover at lægge armeringen i forskallingen, skal den klippes og bukkes til. Tidsforbrug for disse aktiviteter er listet i tabel 25. Tabel 25: Tider for klipning og bukning af armeringen. [Fisker et al. p481] Klipning mh [ Ton ] Bukning mh [ Ton ] Y ,50 12,50 Y8-10 6,00 8,50 Klippe- og bukningstiderne er listet i tabel 26, hvor der er set bort fra netarmeringen i de to gulve, da det antages at disse leveres i korrekt længde. Tabel 26: Klippe- og bukningstider for armeringsmængderne. Klipning Y16 [kg] Bukning Y16 [kg] Mandtime Y16 [mh] Klipning Y8 [kg] Bukning Y8 [kg] Mandtime Y8 [mh] Totalt antal mandtimer Buk. og Klip. [mh] Fundament kælder 1835,00 0,00 11,01 0,00 0,00 0,00 11 Kældergulv 358,00 358,00 5,19 358,00 358,00 5,19 10,4 Kældervæg 0,00 0,00 0,00 358,00 358,00 5,19 5,2 Pælefundament 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0 Øverste kældergulv 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0 Det totale tidsforbrug til klipning, bukning og ilægning af armering er listet i tabel

122 8 Udførelse Mængde-, tids- og prisberegning Tabel 27: Totaltiderne for ilægning, klipning og bukning af armering. Ilægning [mh] Total buk. og klip. [mh] Totalt antal mandtimer [mh] Fundament kælder ,0 Kældergulv 13,4 10,4 23,7 Kældervæg 9,3 5,2 14,5 Pælefundament 97,8 0 97,8 Øverste kældergulv 32,9 0 32, Forskallingsarbejde Der forudsættes, at forskallingen lejes, hvorfor priser indeholder udgifter til løn og leje. Priserne er opgivet i 2005 netto-priser. For forskalling er der i arbejdstiden indeholdt opstilling og nedtagning, og for udsparringskasser fremstilling og anbringelse. [V&S 2005a] [Fisker et al. 2005, pp ] På baggrund af forløbet beskrevet i afsnit 6.4 er forskallingsarbejdet for kælderen opgjort i tabel 28. Forskalling til nederste gulv er ikke vist, fordi fundamentsforskallingen genanvendes. Desuden er forskallingsarbejdet ved terrændækket af den pælefunderede del af bygningen skønnet. Tabel 28: Forskallingsarbejde. Konstruktion Kilde Type Mængde Enhed Fundament 33.03,02 Nederste kældergulv Væg Traditionel forskalling Enhedstid [mh/enhed] Enhedspris [kr/enhed] Samlet tid [mh] Samlet pris [kr] 145 m 2 1, ,04 Kasser 1250 m 2 0, ,01 Rasterforskalling 2450 m 2 0, ,04 Udsparringskasser 136 stk. 0, Mængdeopgørelse Der forudsættes, at den in situ støbte del af råhuset er færdigstøbt, således at mængdeopgørelse alene behandler de anvendte elementer af råhuset over terræn. En mængdeopgørelse af det nødvendige antal vægelementer foretages på baggrund af den endelige opbygning, som beskrevet i afsnit Ydre elementer Den ydre del af råhuset består af beton-vægelementer ( 3750mm 2700mm 200mm) og huldækelementer ( 1200 mm mm 320 mm), som vist på figur 107 og figur 108. Vægelementerne i gavlen varierer en smule fra standardstørrelser, men der er set bort fra dette. 118

123 8 Udførelse Mængde-, tids- og prisberegning 5 vægelementer i gavl 117 huldækelementer Figur 107:Plantegning af etagedæk. 6 vægelementer In-situ støbt terrændæk 48 huldækelementer over kælderkonstruktion In-situ støbt kælder Vægelementer i facade: 52 elementer 2,7 = 140,4m m element Figur 108: Udsnit af facade. Indvendige elementer Foruden de ydre vægelementer, er der indre stabiliserende vægge, der varierer i størrelse. Opgørelsen af disse vægge er foretaget således, at den summerede indre væglængde er divideret med vægelementernes standardbredde og tillagt 20 % for at tage højde for uregelmæssige størrelser. 119

124 8 Udførelse Mængde-, tids- og prisberegning Samlet Den samlede mængdeopgørelse af væg- og huldækelementer for alle seks etager ses i tabel 29. Vægog huldækelementerne leveres af henholdsvis Betonelement A/S i Hobro og Spæncom i Aalborg. Tabel 29: Mængdeopgørelse. Type Placering Antal Facade 624 Vægelementer Gavl 60 Indvendigt 336 I alt 1020 Huldækelementer Kælderdæk 48 Etagedæk 585 Tag Montagetid Vægelementer Til bestemmelse af den totale montagetid for vægelementerne ud fra en køteoretisk betragtning anvendes følgende arbejdscyklus: Anhugge element. Vende element. Da elementernes højde overstiger 3,5 m leveres de liggende, og må derfor vendes i luften ved monteringen. Udretning af forskydningsbøjler. Det antages, at forskydningsbøjlerne er bøjet ind, da elementerne leveres liggende på reolvognen. Påsætning af beslag til gelænder. Kran løfter og transporterer element til montagested. Kran nedfirer element til to montagemænd, der styrer elementet på plads. Der isættes vertikal fugearmering. Elementet afstives med elementstøtte. Elementet justeres. Kran krøjer tilbage til elementvogn. [Fisker et al. 2004, p281] For denne arbejdscyklus er der foretaget et detaljeret tidsstudium, hvor en repræsentativ cyklus tager i alt 14 minutter. Denne tid er målt og derfor er tiden inklusiv pauser osv. Det vurderes, at der ikke har været ventetid ved leveringen, og såfremt der altid er elementer tilstede, tager det altså 14 minutter at montere et element. [Fisker et al. 2004, p281] Vægelementerne leveres fra Betonelement A/S i Hobro, på reolvogne, der medtager fire elementer pr. vogn. Afstanden fra fabrikken til byggepladsen er 55 km, og køretiden sættes til 45 minutter. 120

125 8 Udførelse Mængde-, tids- og prisberegning Læsning af de fire elementer sættes til 30 minutter, hvorfor en samlet køretid fra den tomme vogn forlader byggepladsen til den returnerer med elementerne er 120 minutter. Udgifterne til leje af materiel og løn er sammenfattet i tabel 30. Tabel 30: Udgifter til leje af materiel og løn. [V&S 2005a] Prisnr , ,10 00.s5 Beskrivelse Leje af reolvogn/lastvogn med tippelad. Inkl. fører og driftsmidler. Leje af byggekran. Inkl. fører og driftsmidler. Aflønning af montagearbejder i byggeri Enhedspris [kr/h] På baggrund af disse forudsætninger er der foretaget beregninger i bilag F.3. En grafisk afbilding af resultaterne er givet i figur 109. Her er vist produktionen og omkostningerne pr. element som funktion af antal elementvogne. kr. / element 1200,0 1000,0 800,0 600,0 400,0 200,0 0,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 min. / element Omkostning Tid Elementvogne Figur 109: Produktion og omkostninger ved levering og montering af vægelementer. Det ses, at den mindste omkostning fås ved anvendelse af tre elementvogne, men at der tillige kan spares tid ved en forholdsvis lille merudgift ved anvendelse af fire vogne. Ved at anvende fire vogne frem for tre opnås en tidsbesparelse på 16 % mod en meromkostning på 3 %. Ved en samlet mængde af vægelementer på 1020 er tidsbesparelsen ca. 40 timer og meromkostningen er ca kr. Det vælges derfor at anvende fire vogne til levering af vægelementer til byggepladsen. Herved er den gennemsnitlige montagetid for vægelementerne 15,7 minutter pr. element. 121

126 8 Udførelse Tidsplan Huldækelementer Priserne for montering af huldækelementerne er fundet i [Fisker et al. 2005, p484] for elementer op til 10 m 2. Der ekstrapoleres derfor retlinet, og priserne for montering ses af tabel 31. Det skal bemærkes, at opstilling af tårnkran ikke er medregnet i nogle af de anvendte priser. Tabel 31: Tidsforbrug ved montering af huldækelementer. Arbejdets art Enhedstid [mh/stk] Montering, sammenkobling, afstivning og justering. 0,33 Fugning inkl. armering og isolering. 0,61 I alt 0, Tidsplan Tidsplanen er afgrænset til at omfatte jord- og råhusarbejdet. I råhuset er inkluderet støbning af kælderkonstruktion og montage af væg- og huldækelementer. Der undersøges hvor stor en bemanding, der skal anvendes ud fra to tidsplaner, der vurderes ud fra tiden og økonomien Forudsætninger Det forudsættes at byggeriet starter d. 2/4-07, samt at byggepladsen er etableret, hvilket er forudsat at tage en uge. Der er i tidsplanen antaget at afforskallingen tager lige så lang tid som opsætningen. Ramningen af pæle er i tidsplanen inklusiv kobling og kapning af pæle. Tidsplanen omhandler jordarbejde, støbning af fundamenter, vægge og gulve, elementmontage og opstilling af kran. Der er forudsat at alt betonen i kælderen skal hærde i 2 dage, hvorfor der ikke kan arbejdes videre i disse dage på den givne aktivitet. Der er forudsat en hærdetid på et døgn for terrændæk og pælefundamenter. Årsagen til disse antagelser er, at betondelene i kælderen har større dimensioner, hvilket gør, at der er en større varmeudvikling under hærdeprocessen. Hvis der afforskalles for tidligt kan der derfor opstå store temperaturforskelle med revnedannelse som resultat. Tidsplanen er udfærdiget i programmet MS Project. Ved aktiviteter, hvor der eksempelvis står gravemaskine 1, menes at der er anvendes en gravemaskine og at føreren af denne er så kaldt gravemaskine 1. I det følgende beskrives de to tidsplaner, hvorefter vurderingen foretages. 122

127 8 Udførelse Tidsplan Minimal bemanding Som udgangspunkt afspejler tidsplanen arbejdsgangen, såfremt der kun arbejdes med minimumsbemanding, hvilket vil sige at der ikke er taget højde for en mulig forcering. Ifølge tidsplanen kan råhuset stå færdig d. 3/6-08, ved minimal bemanding. Dette betyder, at jord- og råhusarbejdet tager 1 år og 2 måneder Øget bemanding Det er undersøgt hvor meget tid der kan spares ved at øge bemandingen på ramningen af spunsvæggen, ramningen af pæle, samt montagen af elementer. Bemandingsforøgelsen sker ved at montagen sker i skiftehold og at der anvendes 2 rambukke til ramning af spunsvæg og pæle til pælefundamentet. Tidsplanen er illustreret på tegning T.10, hvor den kritiske streng fremgår, sammen med det totale slæk for de forskellige aktiviteter. Det totale slæk, er den forsinkelse, som en opgave kan have for ikke at forsinke byggeriet, når de forudgående aktiviteter er lavet tidligst muligt og de efterfølgende aktiviteter laves senest muligt. Ifølge tegning T.10 ses det at råhuset kan stå færdigt d. 30/11-07, hvilket gør byggeperiode 7 måneder og 4 dage kortere. Denne tidsbesparelse kan øges endnu mere, ved at øge bemandingen på forskallingsarbejdet, men det er der valgt at se bort fra i dette projekt. På tegningen er den kritiske vej markeret med rød. Strukturen for tidsplanen er tillige illustreret som netværksdiagram, vedlagt som tegning T.11. Ud fra tidsplanen er der udfærdiget en bemandingsplan, der er illustreret i figur 110. Bemandingsplan Antal mand uge nr. Figur 110: Bemandingsplan ved øget bemanding. Bemandingsplanen er forholdsvis flad, men der er enkelte udsving i bemanding, der hænger sammen med at der er enkelte aktiviteter, der er afhængige af, at der kommer ekstra bemanding på, for at minimere byggeperiode. 123

128 8 Udførelse Tilbudskalkulation for råhus Valg af udførelsesplan De to tidsplaner vurderes ud fra den tilhørende økonomi. Den øgede bemanding kræver en rambuk mere til ramningen af spunsvæggen, hvilket medfører en meromkostning på kr. hvilket vurderes, at være en så lille meromkostning at den øgede bemanding skal benyttes, eftersom tidsbesparelsen er ca. 7 måneder. Der er ikke taget højde for aftentillæg til montagearbejderne, hvilket er på grund af at priserne er bestemt ud fra V&S nettoprisbøgerne, hvor det er mængden, der afgør prisen og ikke tiden. 8.5 Tilbudskalkulation for råhus Der er foretaget en tilbudskalkulation for udførelsen af råhuset. Udgifterne er opdelt efter fagentrepriserne: Byggepladsindretning, jordarbejde, funderingsarbejde, forskallingsarbejde, armeringsarbejde, betonarbejde samt montagearbejde. Priserne for arbejderne er fundet ud fra V&S nettoprisbøger. Priserne fra nettoprisbøgerne er tillagt et administrationstillæg på 5 % og et finanstillæg på 1 % af nettopriserne. Yderligere er der tillagt et risikotillæg på 2 % af nettopriserne inkl. administrations- og finanstillæg. Fortjenesten er tillagt som 4 % af nettopriserne inkl. administrations-, finans- og risikotillæg. Tillæggene er beregnet i bilag F.6. Administrationstillægget dækker ekstra faste omkostninger, som ikke direkte er knyttet til entreprisen, men som er omkostninger til drift af hovedkontoret. Finanstillægget er et tillæg der skal dække finansieringsomkostninger for entreprisen. Risikotillægget skal dække usikkerheden ved tilbudskalkulationen, idet en række uforudsete faktorer kan have indflydelse på entrepriseómkostningerne, som naturforhold, projektorganisation og udførelsesmetoder. Ved entrepriser med stort materialeindkøb som for eksempel elementbyggeri, kan risikotillægget sættes lavt. I tabel 32 er den endelige tilbudssum vist. Enhedsprisen er korrigeret så disse er inkl. de ovenfor beskrevne tillæg. Det ses, at den samlede tilbudssum er på ca. 25 millioner kr. 124

129 8 Udførelse Tilbudskalkulation for råhus Tabel 32: Tilbudskalkulation for råhus. Nr. Aktivitet Mængde Enhed 1 Byggepladsindretning Brutto enhedspris [kr/enhed] Samlet pris [kr] 1.1 Byggepladsveje m 2 224, Skurvogne, toilet og bad - leje 8 mdr 2.248, Tårnkran Krøll K 200 opstilling og nedtagning 1 stk , Tårnkran Krøll K 200 leje + driftsmidler h 601, Byggepladsindretning i alt Jordarbejde Udgravning af byggegrube og oplægning i 2.1 depot m 3 28, Opfyldning mellem kælderfundamenter 167 m 3 38, Opfyldning omkring kælder m 3 38, Udgravning af fundamentsrender og oplægning i depot 232 m 3 38, Udgravning til terrændæk og oplægning i depot 231 m 3 38, Planering m 3 37, Jordarbejde i alt Funderingsarbejde 3.1 Pælearbejde: Anstilling og afrigning af pælerambuk 1 stk , Pæleramning byggegrube 64 stk 2.867, Pæledykning byggegrube 64 stk 103, Pælekapning byggegrube 64 stk 177, Pæleramning resterende del af bygning 311 stk 6.915, Pælekapning resterende del af bygning 311 stk 177, Spunsarbejde: Anstilling og afrigning af rambukke 2 stk , Spunsvæg ramning 160 m 7.386, Funderingsarbejde i alt Forskallingsarbejde 4.1 Forskalling til kælderfundament 145 m 2 221, Udsparingskasser til nederste kældergulv m 2 174, Rasterforskalling til kældervæg m 2 123, Udsparringskasser til kældervæg 136 stk 174, Forskalling til terrændæk 364 m 2 221, Forskallingsarbejde i alt Armeringsarbejde 5.1 Længdearmering i kælderfundament kg 14, Forskydningsarmering i konsol i kælderfundament 358 kg 17, Freyssinnet wirekabler til nederste kældergulv kg 45,

130 8 Udførelse Likviditetsundersøgelse 5.4 Spaltearmering ved spændkabler 533 kg 14, Forskydningsarmering i støttefod til ydermur 358 kg 17, Armeringsnet i øverste kældergulv 732 m 2 40, Armeringsnet i terrændæk m 2 71, Randarmering til elementer kg 14, Fugearmering til elementer kg 17, Trækarmering over vægelementer kg 14, Armering omkring trappe- og elevatorskakte kg 14, Armeringsarbejde i alt Betonarbejde 6.1 Kælderfundament, aggressiv miljø 134 m , Nederste kældergulv, aggressiv miljø 357 m , Øverste kældergulv, aggressiv miljø 73 m , Kældervæg, aggressiv miljø 252 m , Terrændæk, ekstra aggressiv miljø 365 m , Betonarbejde i alt Montagearbejde 7.1 Vægelementer inkl. fragt og montage m 2 828, Huldækelementer inkl. fragt og montage m 2 606, Montagearbejde i alt Råhusarbejde i alt Den beregnede pris på ca. 25 mio. er eksklusiv moms. Det bemærkes, at der ikke er medtaget priser til byggemodning, som omfatter nedrivning og rydning af beplantning, kloakering. el, osv. Der er ikke medregnet priser for el, hvilket det er forudsat ikke at være en del af tilbudet. Der er ikke medregnet priser til sociale ydelser til arbejdskraften samt andre omkostninger til drift af arbejdspladsen end leje af kran og skurvogne. Der er medregnet udgifter til spændarmeringen i kælderkonstruktionen, men ikke for de øvrige bærende dele af bygningen. 8.6 Likviditetsundersøgelse I forbindelse med råhusentreprisen er der foretaget en likviditetsundersøgelse. Under byggeriet foregår en strøm af transaktioner i form af indbetalinger fra bygherre og udbetalinger til lønninger, materialer, materiel m.m. Likviditeten er derfor undersøgt under entreprisen, idet det ønskes skønnet, hvor store finansieringsomkostninger der er forbundet med entreprisen. For at undersøge likviditeten nærmere er der i bilag F.7 opstillet en fremgangsmåde til beregning af kurverne i et finansieringsdiagram, hvor de løbende indbetalinger og udbetalinger sammenholdes for at skabe et overblik over likviditeten. Finansieringsdiagrammet er vist på figur

131 8 Udførelse Likviditetsundersøgelse Millioner kr S2 S1 S3 S4 F Tid [måned] Figur 111: Finansieringsdiagram for byggeriet. S1 er omkostningssumkurven, S2 er udbetalingssumkurven, S3 er indtægtssumkurven, S4 er indbetalingssumkurven og F er finansieringskurven. Kurvernes betydning er nærmere forklaret i bilag F.6. Som det ses i figur 111 af finansieringskurven F, er der under stort set hele byggeriets forløb et likviditetsunderskud. Underskuddet beregnes til gennemsnitligt at være 2,6 mio. pr. måned, hvilket tænkes finansieret med et lån med en udlånsrente på 7 % p.a. Dette giver finansieringsomkostninger på kr. jf. bilag F.7 Finansieringsomkostningerne svarer til ca. 0,5 % af nettoprisen. Da der blev afsat 1 % til finansieringsomkostninger, vurderes dette acceptabelt. Det ses ligeledes af finansieringskurven, at et lån på 10 mio. kr. bliver nødvendig, hvorfor en kassekredit af denne størrelse bør aftales med et pengeinstitut. Der er ikke set nærmere på omkostningerne vedrørende oprettelse af en kassekredit. 127

132

133 Kildefortegnelse KILDEFORTEGNELSE [Ajos 2006]: Produktprogram for tårnkran K200 Ajos, Hentet den 9. maj 2006 [Arbejdstilsynet 2001]: Bekendtgørelse om indretning af byggepladser og lignende arbejdssteder Arbejdstilsynet, Hentet den 19. maj 2006 [Bai 1993]: Lærebog i geoteknik, Bind 1 Werner Bai, 1993 Ingeniørhøjskolen, Horsens Teknikum [Betonelement 2006]: Bæreevnetabeller for vægge og huldæk Betonelement A/S, Hentet den 29. marts 2006 [Betonelement-foreningen 2006]: Betonelementer Betonelement-foreningen, Hentet den 23. marts 2006 [Bolonius 2002]: Montagebyggeri - Skivebygningers stabilitet Frits Bolonius, 2002 Instituttet for Bygningsteknik, Aalborg Universitet [Bolonius 2005]: Brandteknisk dimensionering af bærende konstruktioner Frits Bolonius, 2005 Instituttet for Bygningsteknik, Aalborg Universitet ISSN: udgave [Borchersen og Larsen 1985]: Skivebygningers statik Eigil Borchersen og Henning Larsen, 1985 Den polytekniske læreanstalt [BR 95]: Bygningsreglement for erhvervs- og etagebyggeri (inkl. tillæg 1-14) Erhvervs- og byggestyrelsen, Hentet den 9. maj 2006 [Bygbjerg 2005]: Brandsikring af byggeri Henrik Bygbjerg, 2005 Dansk Brand- og Sikringsteknisk Institut ISBN: udgave [Byggeloven 1998]: Bekendtgørelse af byggelov Erhvervs- og byggestyrelsen, LBK nr. 452 Hentet d. 3. marts

134 Kildefortegnelse [Cement og beton 2002]: Cement og beton Aalborg Portland, 2002 Aalborg Portland 17. udgave [DGF 2005]: Funderingshåndbogen, DGF-Bulletin nr 18 Dansk Geoteknisk Forening, 2005 ISBN: [DS/INF ]: Robusthed Baggrund og principper Dansk Standard, 2003 [DS 409:1998]: Norm for sikkerhedsbestemmelser for konstruktioner Dansk Standard, 1998 ICS: udgave DS projekt: [DS 410:1998]: Norm for last på konstruktioner Dansk Standard, 1998 ICS: udgave DS projekt: [DS 411:1999]: Norm for betonkonstruktioner Dansk Standard, 1999 ICS: udgave DS projekt: [DS 415:1998]: Norm for fundering Dansk Standard, 1998 ICS: udgave [DS 436:1993]: Norm for dræning af bygværker mv. Dansk Standard, 1993 DS-tryk 2. udgave [EN :2002]: Europæisk lastnorm Draft Udleveret i undervisningen [Erhvervs- og boligstyrelsen 2004]: Eksempelsamling om brandsikring af byggeri Erhvervs- og boligstyrelsen, 2004 Byggecentrum ISBN: udgave [Fisker et al. 2004]: Anlægsteknik 1 - Materiel og udførelsesmetoder Red. Søren Fisker, 2004 Polyteknisk forlag ISBN: udgave [Fisker et al. 2005]: Anlægsteknik 2 - Styring af byggeprocessen Red. Søren Fisker, 2005 Polyteknisk forlag ISBN: udgave 130

135 Kildefortegnelse [Freyssinet 1999]: The C Range Post-tensioning System Freyssinet, Hentet den 8. maj 2006 [GEODAN 2004]: Geoteknisk rapport GEODAN A/S, 2004 sag nr [GEUS 2006]: Geologiske- og hydrologiske databaser - Jupiter GEUS, Hentet den 8. maj 2006 [Grundfos 2006]: Transportable lænsepumper Grundfos A/S, W000&appcode=null&pdfid=981&language=DAN Hentet den 3. maj 2006 [Grønbech 2006]: Grønbech og sønner A/S, Hentet den 3. april 2006 [Harremoës et al. 2003]: Lærebog i geoteknik bind 1 og 2 Poul Harremoës,H. Moust Jacobsen og N. Krebs Ovesen, 2003 Polyteknisk forlag ISBN: og og 4. udgave [Herholdt et al. 1985]: Beton-Bogen Aage D. Herholdt, Chr. F. P. Justesen, Palle Nepper-Christensen og Allan Nielsen, 1985 Aalborg Portland ISBN: udgave [Heshe et al. 2005]: Betonkonstruktioner - teori & udførelse Gert Heshe, Aage Peter Jensen, Poul Kring Jakobsen og René Christensen, 2005 ISBN: udgave [Jensen et al. 2005]: Bygningsberegninger efter DS 409 og DS 410 Bjarne Chr. Jensen og Svend Ole Hansen, 2005 Nyt Teknisk Forlag ISBN: udgave [KL 2006]: Kommunefakta, Aalborg Kommune Kommunernes Landsforening, ger Hentet den 20. april 2006 [Kloch 2002]: Noter vedrørende spændbeton Søren Kloch, 2002 Instituttet for Bygningsteknik, Aalborg Universitet [Krak 2006]: Krak.dk, Hentet den 8. marts

136 Kildefortegnelse [Moust Jacobsen]: Kompendium i fundering H. Moust Jacobsen Instituttet for Vand, Jord og miljøteknik, Aalborg Universitet [Nielsen 2006]: Vejledning i geoteknik Benjaminn Nordahl Nielsen, 2006 [pren ]: Eurocode 1: Actions on structures - Generel actions - Part 1-4: Wind actions European Commitee for Standardization, 2004 ICS: Ref No: pren :2004: E, Final draft [Silvan 2005]: Rådgivning på hjemmeside Silvan, an%2fd947gdsf.nsf%2f34ee6f97be83a2c1c1256a52005c4642%2f4e29552f76a98701c % 3FOpenDocument%26AutoFramed Hentet den 9. maj 2006 [Spæncom 2006]: Bæreevnetabel PX 37/120 Spæncom, Hentet den 1. maj 2006 [Spændbeton]: Arbejdskurve for L12,5 Skandinavisk Spændbeton Udleveret i undervisningen [Stuhrs Brygge 2006]: Fra skibsværft til moderne business- og boligpark TK Development, Hentet den 2. marts 2006 [Sørensen 2006]: Undervisningsmateriale fra B6 John Dalsgaard Sørensen, 2006 [Teknisk Ståbi 2003]: Teknisk Ståbi Red. Bjarne Chr. Jensen, 2003 Ingeniøren/Bøger ISBN: udgave [Thelandersson 1987]: Analysis of thin-walled elastic beams Sven Thelandersson, 1987 [V&S 2005a]: V&S Prisbog Anlæg Netto V&S Byggedata, 2005 ISSN: [V&S 2005b]: V&S Prisbog Husbygning Netto V&S Byggedata, 2005 ISSN: [Williams og Todd 2000]: Structures - theory and analysis M. S. Williams og J. D. Todd, 2000 Palgrave Macmillan ISBN: [Aalborg Kommune 2003]: Lokalplan Aalborg Kommune, Hentet den 13. februar