ARKITEKTSKOLEN AARHUS
HVEM ER JEG Kåre Tinning Tømrer 1988 Uddannet ingeniør i 1992 fra Ingeniørhøjskolen i Aarhus 23 års erfaring med bærende konstruktioner Sidder nu som afdelingsleder for NIRAS konstruktionsafdelingen i Aarhus Tilknytning til Arkitektskolen Aarhus de sidste 16 år Undervisning/forelæsninger 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus
KOMPETENCER - NIRAS 400 EKSPERTER Bygherrerådgivning og byggeledelse Projektering Renovering Energi, indeklima og bæredygtighed Tekniske installationer Digitalt byggeri Brand- og sikringsrådgivning 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 3
ARKITEKTSKOLEN AARHUS Dagsorden Ydre påvirkninger Statisk analyse og stabilitet Spændvidder hvis der er tid Når konstruktionerne fejler hvis der er tid 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 4
ARKITEKTSKOLEN AARHUS Dagsorden YDRE PÅVIRKNINGER. hvad skal et hus modstå? 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 5
YDRE PÅVIRKNINGER Egenvægt Egenvægt af en konstruktion er af stor betydning Ingeniøren regner i kn (1 kn ca. = 100 kg) 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 6
YDRE PÅVIRKNINGER Nyttelast Nyttelast er en variabel last 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 7
YDRE PÅVIRKNINGER Vind I Danmark blæser det med 24 m/s Ved vestkysten 27 m/s 50-120 kg/m 2 afhængig af beliggenhed og bygningshøjde I andre lande kan det være mere eller mindre 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 8
YDRE PÅVIRKNINGER Sne I Danmark regner vi med karakteristisk terrænværdi s k = 1,0 kn/m 2 Afhængig af bygningens udformning kan snelasten stige væsentligt I andre lande kan snelasten være mere eller mindre 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 9
YDRE PÅVIRKNINGER Jordskælv (seismisk last) Har vi jordskælv i Danmark? JA Det seneste (større) blev mål d. 6. august 2012 Masselast: Vi vurderer massen af bygningen, som omsættes til en vandret last. I hver enkelt tilfælde vurderer ingeniøren, om det er masselast eller vindlasten, som er afgørende. 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 10
YDRE PÅVIRKNINGER Påkørselslast Vi har regler/normer for, hvad en bygning skal beregnes for ved påkørsel både biler og lastbiler Eller værre Vi har ingen regler for fly (i Danmark)! 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 11
YDRE PÅVIRKNINGER Gaseksplosion eller noget helt andet Fyrværkeriulykken i Seest Gaseksplosion London i 1968 Progressivt kollaps Vi har ikke dimensioneringsregler for alt. I stedet skal ingeniøren undersøge, om bygningen er robust. Vi undersøger, hvad der sker, hvis søjler og/eller vægge forsvinder. 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 12
YDRE PÅVIRKNINGER Da NIRAS blev ramt Hvad sker der, hvis søjlen/væggen forsvinder? Nøgleelement 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 13
YDRE PÅVIRKNINGER Vand og radon Bygninger skal sikres mod vand både i forhold til klimaskærm og opdrift (konstruktioner under jorden) Radon er en radioaktiv luftart, som kommer fra undergrunden. Sikring kan ske på flere måder: Tæt konstruktion, ventilation Måles i becquerel pr. kubikmeter (Bq/m 3 ) Grænseværdi: 100 Bq/m 3 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 14
YDRE PÅVIRKNINGER Brand En bygningsdel skal kunne bevare sin bæreevne og/eller adskillende brandmodstandsevne i f.eks. 30, 60 eller 120 minutter Tiden har betydning for, hvor lang tid brandvæsnet har til at redde folk ud af huset og til at afgrænse og kontrollere branden 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 15
YDRE PÅVIRKNINGER Uvidenhed (ikke sagkyndige) Et hus på Silkeborgvej med revner 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 16
YDRE PÅVIRKNINGER Uvidenhed (ikke sagkyndige) Der var kun en løsning! 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 17
Hvad betyder statisk? Hvad er det modsatte af statisk? 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 18
I en statisk analyse redegør vi for, hvordan påvirkninger (laster) føres ned gennem bygningen for til sidst at blive afleveret i fundamentet. En statisk analyse er grundlaget for: - at vurdere om bygningen er stabil - at dimensionere komponenter og samlinger 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 19
3 ting i en statisk analyse Hvordan optages lodret og vandret (fra 2 sider) kraft? 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 20
Ligevægt Ved aktion skal der en reaktion til for at opnå ligevægt 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 21
Ligevægt Er der statisk ligevægt? 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 22
Ligevægt Når konstruktionerne er statisk ubestemte, vil kræfterne løbe i retning af de stiveste understøtninger 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 23
Funktion af komponenter En bygning opdeles i komponenter F.eks.: Facadevægge, Gavle, Gitterspær, Bjælker o.s.v. Hver komponent tildeles nogle funktionskrav, alt efter hvordan den modstår en påvirkning. Funktion afhænger af påvirkningen Funktionskrav: - Pladefunktion - Skivefunktion - Søjlefunktion - Bjælkefunktion - Trækbånd - Selvafstivende konstruktion 10/12/2015 Aarkitektskolen Aarhus 24
Plader PLADEFUNKTION Evnen til at videreføre laster VINKELRET på en plan flade Eksempel: Gulvet i klasselokalet for en lodret last Ydervæggen for en vandret last vinkelret på den 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 25
Skiver SKIVEFUNKTION Evnen til at videreføre laster i elementets plan eller parallelt hermed 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 26
Skiver SKIVEFUNKTION Den velkendte 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 27
Skiver Hvornår er en skivebygning stabil? Hvis dækskiven har 1 fast støttelinje er den bevægelig 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 28
Skiver Hvis dækskiven har 2 faste støttelinjer - er den bevægelig 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 29
Skiver Hvis dækskiven har 3 faste støttelinjer er den STABIL MEN 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 30
Skiver De 3 vægskivers planer må ikke have retning mod samme punkt og vægskiverne må ikke stå i forlængelse af hinanden. 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 31
Skiver Væltning og flytning af skiver 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 32
Skiver Eksempler på skiver 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 33
Skiver Eksempler på skiver Kolding Sygehus 180 m lang, 19 m bred, 35 m høj 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 34
Skiver Eksempler på skiver Kolding Sygehus Trappe- og elevatorkerner danner skiver 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 35
Skiver Trappe- og elevatorkerner danner skiver 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 36
Skiver Efterspænding med flere tons 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 37
Søjler SØJLEFUNKTION Evnen til at videreføre laster igennem elementets længdeakse 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 38
Søjler 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 39
Søjler 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 40
Søjler Den frie søjlelængde Ls 4 x ekstra last 16 x ekstra last 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 41
Søjler Bjælkesøjlen 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 42
Søjler 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 43
Bjælker BJÆLKEFUNKTION Evnen til at videreføre laster vinkelret på længdeaksen 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 44
Bjælker 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 45
Bjælker 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 46
Bjælker Brudformer: Forskydningsbrud 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 47
Bjælker Brudformer: Vridningsbrud 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 48
Bjælker Brudformer: Kipningsbrud 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 49
Trækbånd TRÆKBÅND Evnen til via træk (og/eller trykstænger) at afstive konstruktioner 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 50
Trækbånd 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 51
Trækbånd 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 52
Trækbånd 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 53
Selvafstivende konstruktion SELVAFSTIVENDE KONSTRUKTION En konstruktion som er stabil over for påvirkninger i eget plan. Eks.: Søjle/drager-system med indspændte søjler 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 54
Selvafstivende konstruktion 2-charnier buer 2-charnier rammer med momentstive hjørner 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 55
Selvafstivende konstruktion 3-charnier ramme med momentstive hjørner 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 56
Selvafstivende konstruktion 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 57
Selvafstivende konstruktion 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 58
Samling Eksempel på charnier samling (bevægelig understøtning) 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 59
Samling Stabilitet af en garagebygning (let bygning) Understøtningsform? Charnier Understøtningsform? Indspændt 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 60
Samling Stabilitet af en garagebygning (let bygning) Med vindbånd som båndstål eller udspændte wirer 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 61
Selvafstivende konstruktion - eksempel Understøtningsform ved fundament (charnier/indspændt)? 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 62
Selvafstivende konstruktion - eksempel Samling søjle/bjælke (charnier/indspændt)? 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 63
Selvafstivende konstruktion - eksempel Det færdige resultat en kombination af Indspænding/charnier/trækbånd 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 64
ARKITEKTSKOLEN AARHUS Dagsorden SPÆNDVIDDER. hvad kan konstruktionerne? 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 65
SPÆNDVIDDER Materialer og egenskaber Ofte benyttede materialer til store spænd: Beton, letbeton (pladsstøbt, elementer) Stål og træ (Tegl) Materialer kombineres ofte (komposit) Materialets stivhed (elasticitetsmodul) bliver ofte det afgørende for design og valg af konstruktioner E-modul stål = 210.000 MPa E-modul træ = 10.000 MPa 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 66
SPÆNDVIDDER Materialer og egenskaber Tommelfingerregel for spændvidder 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 67
SPÆNDVIDDER Eksempler - Huldæk Materiale: Beton Anvendelse: Tag og etagedæk Højde: 180-400 mm Spænd: < 15 m 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 68
SPÆNDVIDDER Eksempler - Ribbedæk Materiale: Beton Anvendelse: Tag og etagedæk Højde: 300-1200 mm (standard) Spænd: < 30 m 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 69
SPÆNDVIDDER Eksempler - Tagkassetter Materiale: Stål og træ Anvendelse: Kun tag Højde: Ca. 200-500 mm Spænd: < 30 m 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 70
SPÆNDVIDDER Eksempler - Stålbjælker Anvendelse: Ingen begrænsning Højde: normalt < 2 m Spænd: normalt < 50 m Specialkonstruktioner < 100 m 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 71
SPÆNDVIDDER Eksempler - Limtræ Anvendelse: Ingen begrænsning Højde: normalt < 1,0 m Spænd: normalt < 40 m Specialkonstruktioner < 80 m 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 72
SPÆNDVIDDER Eksempler Gitterbjælker, når det skal være ekstra stort Gitterbjælker er en materialebesparende konstruktion Materiale: Træ og stål Anvendelse: Ingen begrænsning Højde: normalt < 4,0 m Spænd: normalt < 100 m 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 73
SPÆNDVIDDER Eksempler på konstruktioner Håkons Hall Lillehammer i Norge Gitterkonstruktion i limtræ med spænd på 85 m 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 74
SPÆNDVIDDER Eksempler på konstruktioner Krystallen i København Gitterkonstruktion i stål hele stålkonstruktionen understøttes kun af tre punkter udkragning på 35 m 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 75
SPÆNDVIDDER Eksempler på konstruktioner Storebæltsbroen (hængebro): 2700 m mellem ankerblokke 1624 m mellem pyloner 65 m gennemsnithøjde 254 m høje pyloner 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 76
SPÆNDVIDDER Eksempler på konstruktioner Højhuse Vi ser flere og flere (små) højhuse i Danmark der er stof til en ny forelæsning 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 77
SPÆNDVIDDER Eksempler på udkragninger Kulturhuset i Nordvest - København Udkragede konstruktioner i huse holder sig normalt under 10 m Løsningen er som regel en gitterkonstruktion 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 78
SPÆNDVIDDER Eksempler på udkragninger Tietgenkollegiet - København 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 79
SPÆNDVIDDER Eksempler på udkragninger DOKK1 Aarhus I øvrigt med Europas største fuldautomatiske P-hus med plads til 1000 biler 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 80
SPÆNDVIDDER Eksempler på udkragninger Når vi går ud over husbyggeri, kan udkragninger blive større end de normale 10 m 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 81
ARKITEKTSKOLEN AARHUS Dagsorden NÅR KONSTRUKTIONERNE FEJLER. vi skal hele tiden lære 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 82
NÅR KONSTRUKTIONERNE FEJLER Årsager - Beregningsfejl fra ingeniøren - Manglende overblik/beregninger fra ingeniøren - Ændring af bygningens funktion Eks. fra kontor til tungt erhverv Eks. lokaler ændres til fitness - Konstruktionens egenfrekvens (hvis en konstruktion sættes i bevægelse) over 8 Hz (boliger) er normalt godt for en konstruktion Har i årtier drillet ingeniøren Eks: Broer, tribuner, skorstene, fitnesslokaler, trapper - Udførelsesfejl på byggepladsen - Opførte byggerier, som ikke er lovlige Sikkerhedsfaktor 2-3 på konstruktioner, vi går aldrig til grænsen 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 83
NÅR KONSTRUKTIONERNE FEJLER Tacoma Bridge og Millennium Bridge - egenfrekvens Tacoma Bridge: 1646 m lang 57 m frihøjde 155 m høj År 1940 Millennium Bridge: 325 m lang År 2000 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 84
NÅR KONSTRUKTIONERNE FEJLER Sne Hallen i Valby 2010 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 85
NÅR KONSTRUKTIONERNE FEJLER Pga. dårlig fundering 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 86
NÅR KONSTRUKTIONERNE FEJLER Fundering når det går helt galt 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 87
NÅR KONSTRUKTIONERNE FEJLER Vind når det går galt 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 88
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10/12/2015 Arkitektskolen Aarhus 89