Institut for Byggeri & Anlæg Aalborg Universitet Praktikprojekt for Kaare Hedegaard 9. semester 2009
Det tekniske-, natur- og sundhedsvidenskabelige fakultet Institut for byggeri og anlæg Sohngaardsholmvej 57 9000 Aalborg http://www.bsn.aau.dk Titel for projektet: Til- og ombygning af herningcentret Tema for semesteret: Design og analyse af avancerede / specielle konstruktioner Projekt periode: 9. semesters, 2009 Udført af: Vejleder: Oplag: Sider: Kaare Hedegaard Lars Pedersen 4 25 Dato for aflevering: 9. januar 2009 Synopsis: herningcentret står og skal udvide endnu en gang. Denne gang er det vestenden, som skal udvides til ca. 10.000 m 2 og med en ca. 4.500 m 2 parkeringskælder. Problemet for projektet er, at nedføre den vandrette last pga. manglende stabiliserende elementer. Denne rapport omfatter en af konstruktionsdelene af bygningen nemlig vestfacaden, hvor en optimering af dennes statiske virkemåde bliver analyseret. Vedhæftet: CD med statisk dokumentation 4 stk. plantegninger af fundamenter, kælder, stueetage og taget
Forord Denne rapport er udarbejdet som mit praktikprojekt for det 9. semester på civilingeniør uddannelsen indenfor byggeri og anlæg på Aalborg Universitet. Semesterets tema er som følgende: Design og analyse af avancerede / specielle konstruktioner. Rapporten omfatter en rapport som indeholder en vurdering af en bygningsdel, hvorved en konklusion omkring optimeringen af stabiliteten for bygningsdelen er udarbejdet. Vedhæftet i rapporten er en CD med udarbejdelsen af den statiske dokumentation for byggeriet, som har været mit hovedområde i praktikforløbet. Derudover er plantegninger for fundamenter, kælder, stue og taget vedhæftet i en vedlagt tegningsmappe. Afsnittene i rapporten er nummereret, hvorved figurer og formler henviser til det nummererede afsnit de tilhører. Henvisning til litteraturlisten er foretaget efter Harvard reference modellen. Det vil sige, at henvisningen i rapporten vil blive som således [Efternavn af forfatter, Publikations år]. Denne henviser til litteraturlisten bagerst i rapporten, hvor en mere detaljeret beskrivelse forelægger. Til sidst vil jeg gerne sige tak til Midtconsult A/S for at give mig chancen for en praktikplads ved dem, og jeg vil også gerne sige tak for et godt samarbejde. Kaare Hedegaard 1
2
Indholdsfortegnelse 1. Indledning...5 1.1. Beskrivelse af bygningen...6 1.2. Det konstruktive statiske princip...7 2. Stabilitet...9 1.3. Lastfordeling på vestfacaden...11 3. Konklusion...21 4. Litteraturliste...23 Bilag...25 A. Fundaments- og plantegninger...25 3
4
1. Indledning Denne rapport beskriver mit praktikprojekt for 9. semester på byggeri & anlægs uddannelsen på Aalborg Universitet. Projektet omhandler en om- og tilbygning af et indkøbscenter i Herning. Indkøbscentret hedder herningcentret og er beliggende som vist på figur 1.1. N Figur 1.1: Placering af herningcentret i Danmark og Herning [Google, 2009]. Byggeriet er en udvidelse af herningcentrets vestende, således den bliver udvidet til ca. 10.000 m 2. Derudover bygges en 4500 m 2 stor parkeringskælder under den nordlige del af udvidelsen. Byggeriet er placeret i den østlige del af Herning. Nord for byggeriet ligger golfvej, som er en forbindelsesvej imellem parkeringspladserne omkring herningcentret. Derudover ligger en golfbane på den anden side af Golfvej. Golfbanen og herningcentret er adskilt af høje tætpakkede træer. Øst for byggeriet ligger den eksisterende del af centret, samt et A-Z indkøbscenter. Syd for byggeriet ligger den trafikerede Silkeborgvej, som er hovedåren indtil centret. På den anden side af Silkeborgvej ligger flere store butikker, som bl.a. forhandler hvidevare og elektronik. Vest for byggeriet ligger et boligkvarter med lejlighedskomplekser op til fire etager. 5
Udvidelsen opføres ovenpå den eksisterende bygning så længe det er muligt.. Det vil sige, at søjler, spær og tag opstilles først, hvorefter det eksisterende byggeri fjernes. Det eksisterende areal over den nye p-kælder fjernes først og kælderen udgraves inden søjler, spær og tag monteres. Ovenpå taget placeres fire ovenlysvinduer samt et teknikhus. Teknikhuset stikker ca. seks meter op over det øvrige tag, mens ovenlysvinduerne højde varierer fra tre til fem meter. Disse kan ses på vedlagte plantegning 4.004. 1.1. Beskrivelse af bygningen Bygningen opføres i hovedtræk som et elementbyggeri, bestående af lodrette sandwichelementer til facaden samt vandrette stålgitre til at bære taget. Taget består af selvbærende trapezplader, som ligger af på stålgitrene og facadeelementerne. Facadeelementerne er ca. ti meter høje, og placeres i terrænkote. Stålgitrene monteres herefter på henholdsvis bagpladen af sandwichelementerne eller på 480x480mm søjler placeret inde i bygningen. Disse søjler benævnes som hovedsøjlerne. Den største spændvidde for stålgitrene er 46 meter. Inde i bygningen laves et indskudt dæk i 600mm TT-elementer, som er understøttet af KBE-bjælker, der ligeledes er understøttet af 360x360mm søjler. Det eksisterende dæk i midten af byggeriet samt 57 meter af sydfacaden længste mod øst bliver bibeholdt. Dette ses på plantegning 4.003. Dækket mellem p-kælder og stueetagen består af 320mm huldæk-elementer, som er understøttet på præfabrikeret kældervægge eller KB-bjælker. KB-bjælkerne er derefter understøttet af 480x480mm søjler. De steder, hvor hovedsøjlerne går ned i p-kælderen, udvides søjlerne til at være 480x720mm i dækket mellem kælderen og stueetagen. Dette ses på plantegning 4.002. Fundamenter og kældergulv udføres som insitustøbte konstruktioner. Den foreløbige statiske dokumentation er vedlagt som bilag på bilagscd en. Med foreløbige er ment, at den ikke er endelig færdig, og derved ikke er gjort offentlig endnu. Fundaments- og plantegninger er vedlagt som bilag. Disse ses i bilag A. 6
1.2. Det konstruktive statiske princip Den lodrette lastnedføring er tiltænkt således, at gitterspærene fordeler lasten fra taget ned i hovedsøjlerne, hvilket fordeler den ned i fundamenterne. Teknikhuset og ovenlysvinduernes last bliver ligeledes overført til gitterspærene. Der opføres gitterspær på moduler af seks meter, og for ikke at have en søjle per modul, er der indført udvekslingsgitre, som fordeler lasterne fra de moduler uden søjler til nærliggende søjler. Disse udvekslingsgitre er 12 meter lange, og holder et gitterspær fra hver side. Derudover er der indført en 30 meter lang udvekslingsgitter i midten. Pga. den store belastning, udføres denne som to gitterspær ved siden af hinanden. Den lodrette last fra det indskudte dæk overføres henholdsvis til facadeelementerne og til 360x360mm søjler, som overfører den videre til fundamenterne. Dækket mellem kælder og stue overføres ligeledes til enten kældervægge eller 480x480 søjler, som overfører dem videre til fundamenterne. Den vandrette lastfordeling er tiltænkt således, at de steder, hvor der er indskudte dæk i vestfacaden og dele af sydfacaden, der optages noget af lasten. De resterende steder optages den i facadeelementer, søjler og trappeskakter. Forudsætningerne for stabiliteten har ændret sig i løbet af projektet op til flere gange, og derved har den vandrette lastfordeling været en væsentlig faktor at få klarlagt. I det næste vil jeg gennemgå en del af stabiliteten for en valgt bygningsdel. 7
8
2. Stabilitet Hovedstabiliteten af bygningen er beskrevet i det forrige afsnit. Dette afsnit handler derved ikke om den færdige stabilitet, men derimod omkring fremgangsmåden til det færdige produkt. I selve udbudsmaterialet er det statiske system bygget op omkring et gitter/søjlesystem, hvor gitrene fordeler de lodrette laster ned i søjlerne, som leder dem videre ned i fundamenterne. De vandrette laster ledes fra facaderne til hver søjle ved skivevirkning i trapezpladerne. Søjlerne er indspændte i bunden, hvorved de vandrette laster derved overføres til fundamenterne. Disse søjler er placeret som vist på figur 2.1. N 107 m 102 m Figur 2.1: Tagplan i udbudsmaterialet. Der ses hvordan de primære gitterspær, som går på langs, er placeret, og udvekslingsgitrene fordeler dem til søjlerne. Dette system er herefter blevet ændret markant, da det er blevet valgt at erstatte facadesøjlerne med bærende betonelementer, hvor det er tænkt, at disse skal overføre den vandrette last til fundamenterne ved forskydning. Derudover er indspændingen i nogle søjler også borttaget pga. pladsmangel til hylstrene i fundamenterne. Ved disse steder er 9
der rammet minipæle ned, som ikke kan optage et moment. Derved bliver understøtningen til en simpel understøtning, som kun kan optage en lodret last. Dette giver, at de viste søjler med cirkel omkring sig på figur 2.2 er de eneste, som kan nedføre de vandrette laster sammen med facadeelementerne. Søjlerne med firkant omkring sig, kan kun optage en lodret last. N Figur 2.2: Placering af søjler i systemet. De med cirkel, kan optage både lodret og vandret last, mens søjlerne med firkant, kun kan optage lodret last. Billedet er vist i stueplanen. Problemet går også ud på at kunne overføre lasten til søjler og facader. Ifølge trapezpladefabrikanten, kan deres tag ikke overføre vandrette laster, og derved går forudsætningen omkring skivevirkning i taget væk. Dette giver rigtige store problemer, da alle vandrette laster skal optages på en helt anden måde. Jeg vil tage udgangspunkt i at analysere denne situation i en af bygningsdelene, og mit valg er faldet på vestfacaden. Dette valg er truffet, idet oplandet for vindlasten er stor, mens der kun er tre små vægge og to søjler, til at optage lasten. I det følgende vil dette blive diskuteret, og en optimering vil blive udarbejdet. 10
1.3. Lastfordeling på vestfacaden Dette afsnit vil handle om lastfordelingen på vestfacaden. For at forstå fordelingen, vil en mere detaljeret beskrives af vestfacadens opbygning og derved også det statiske system blive beskrevet. På figur 2.3 ses bygningen i stueplan, hvorved seks snit vises. Disse snit viser en ny ændring af konstruktionen. N I det næste vil disse snit blive beskrevet. Figur 2.3: Placering af snit i vestfacaden. Snit A-A Snittet er taget langs facaden. Her ses facadeelementer, som står på et stribefundament i terrænkote. Gitterspærene er lagt af på bagpladen af sandwichelementerne med seks meter i mellem dem. Facadeelementerne er tre meter brede. 11
2 m 8,6 m 6 m 6 m 6 m Figur 2.4: Snit A-A Snit B-B Snittet viser facadeelementet mod vest, samt det indskudte TT-dæk, som er understøttet i facaden og i den anden ende af 520mm høje KBE-bjælker. Disse er bagefter understøttet af 360x360mm søjler. Disse søjler ligger ikke på en lige linie, som det ses på figur 2.3, men på en vilkårlig linie. Derved varierer længden på alle TT-dæk. I toppen ses tre primære gitterspær, som går på langs, og i bunden ses en eksisterende kælder. I kælderdækket laves hul til søjlerne til TT-dækket. 6,4 m 4,2 m 12 m 5 m Figur 2.5: Snit B-B. 12
Snit C-C Snittet viser, hvor udvekslingsgitrene kommer ind, samt de 480x480mm søjler, som holder dem. Disse er 12 meter lange, den ene ende er understøttet på facadevæggen, mens den anden er understøttet af en 480x480mm søjle. 480x480mm søjlen går igennem både TTog huldækket og er funderet på et punktfundament. Næste primære gitterspær er understøttet af et andet udvekslingsgitter, et modul på seks meter, længere væk. Der er ingen sammenhæng mellem de to udvekslingsgitre på nær trapeztaget. TT-dækket er stadig understøttet af KBE-bjælker, mens disse nu er understøttet på en konsol på de 480x480mm søjler, som går op og understøtter gitterspærene. Den eksisterende kælder stopper her, og der bygges en ny p-kælder under den resterende del af vestfacaden. Huldækket er understøttet af KB-bjælker, hvilket er understøttet af 480x480mm søjler. Den maksimale spændvidde for huldækkene er 13,2 meter. 6,4 m 4,2 m 12 m 6 m Figur 2.6: Snit C-C Snit D-D Snittet viser facadeelementet mod vest og det indskudte TT-dæk understøttet af 360x360mm søjler. Derudover er der vist tre primære gitterspær. Den nye p-kælder er stadig under stueetagen. 13
6,4 m 4,2 m 13 m 4 m Figur 2.7: Snit D-D Snit E-E Snittet viser hvordan indsnævringen af bygningen foregår. Der er facadeelementer mod vest og det første modul mod nord. Det ene primære gitterspær stopper ved indsnævringen, og bliver understøttet af en 480x600mm søjle. Det indskudte TT-dæk spænder stadigt fra øst mod vest, men efter indsnævringen bliver den et modul på seks meter kortere. De er stadig understøttet af facadeelementerne. 6,4 m 4,2 m 6 m 7 m 4 m Figur 2.8: Snit E-E 14
Snit F-F Snittet viser den anden endefacade modsat snit A-A. Her er vist, at der er facadeelementer hele vejen rundt, samt at de primære gitterspær ligger af på endefacadevæggens bagmur. Det indskudte TT-dæk er stadig lagt af på KBE-bjælker og 360x360mm søjler. Nede i kælderen er der et hul i kælderelementerne til udkørsel af p-kælderen. 6,4 m 4,2 m 6 m 6 m Figur 2.9: Snit F-F Dette system skal alene udgøre stabiliteten i vestfacaden. Dette kan gøres på forskellige måder. Jeg vil hovedsagligt tage udgangspunkt i den oprindelige tanke, med at det indskudte dæk er medvirkende i stabiliteten. Lasten på bygningen er antaget kun at virke fra terrænskote til toppen af murkronen. Der hvor terrænet skråner ned til kælderen er det antaget, at vindlasten ikke virker. Det karakteristiske vindtryk på bygningen er fundet til 0,69 kn/m 2 ud fra den statiske dokumentation. Regningsmæssigt vil den blive således: 2 q = 1,5 0,69 = 1,04 kn/m (2.1) d Lastfordelingen fra vinden, når der blæser fra vest mod øst, kan findes ud fra de før omtalte seks snit, hvor det ses, at lasten fra halvdelen af 6,4 meter går i tagkonstruktionen, den resterende halvdel af 6,4 meter plus halvdelen af 4,2 meter går i TT-dækket og resten i huldækket mellem kælder og stueetage. Derved bliver den regningsmæssige last på henholdsvis taget, TT-dækket og huldækket således: 15
6,4 qd,taget = 1,04 = 3,3 kn/m 2 6,4 + 4,2 qd,ttdæk = 1,04 = 5,5 kn/m 2 4,2 qd,huldæk = 1,04 = 2,2 kn/m 2 (2.2) Disse skal fordeles ud. Der er ingen problemer med overførsel af lasten fra TT- og huldækket, men i tagkonstruktionen kan der opstå problemer. Der er kun facadeelementerne i enderne og to søjler, som kan optage lasten. Som tidligere nævnt er der ikke skivevirkning i taget, og derved skal de to søjler og tre facadeender optage lasten. Deres placering og afstande kan ses på figur 2.10. 12 m Facadevæg 3 Facadevæg 2 24 m Søjle 2 28 m Søjle 1 y 43 m x Facadevæg 1 Figur 2.10: Placering af stabiliserende vægge og søjler. Ved at fordele lasten ud efter afstanden og bruge udvekslingsgitrene til overførsel af den vandrette last fra gavlen til søjlerne, da vil facadeenderne og søjlerne have følgende regningsmæssige last: 16
43 VFacade1 = 3,3 = 71 kn 2 42,8 + 28 VSøjle1 = 3,3 = 117 kn 2 28 + 24 VSøjle2 = 3,3 = 86 kn 2 24 + 12 VFacade2 = 3,3 = 59 kn 2 12 VFacade3 = 3,3 = 20 kn 2 (2.3) Her kan det ses, at lasten på facaderne ikke er stor, men at lasten på søjlerne er. Det er ikke sikkert, at den kan blive optaget, hvis de bibeholdes som 480x480mm søjler og er næsten 13 meter høje. Derved skal der laves en anden anordning, som kan overføre flere kræfter over i facaderne og mindre i søjlerne eller gøre søjlerne i stand til at optage den store last. For at aflaste søjlerne kan et gittersystem konstrueres. Denne kan føre hele eller dele af lasten over til facaderne. Denne gitterkonstruktion skal sidde imellem de primære gitterspær, og for at nå hele vejen ud til søjlerne skal de ligge imellem modullinie 40 og 39, samt imellem 39 og 38. Disse modullinier henviser til vedlagte plantegninger. Hvis det vælges kun at overføre lasten til endefacaderne og ikke medtage søjlerne, kan der nøjes med at indlægge et gitter imellem modullinie 40 og 39. Dette påvirker, at lasten skal nedføres på kun seks meter af endegavlen. Dette giver følgende forskydningskraft under hver facadeende: 106 Vd = 3,3 = 175 kn 2 (2.4) Dette er en relativ stor last, men kan lade sig gøre at nedføre. Ved at lave et gitter mere imellem modullinie 39 og 38 kan forskydningskraften blive fordelt over i alt 12 meter, som derved kan fordele lasten bedre. Kraften i træk- og trykstængerne bliver også mindre ved at fordele den i et bredere gitter, men set på et økonomisk synspunkt, da vil et bredere gitter med mindre profiler være dyrere end et kortere gitter med større profiler. Hvis gittersystemet skal understøttes af de to søjler, skal der sørges for, at de ikke får en for stor last. Dette vil den gøre, hvis den er fuldt understøttet i søjlerne. Derved skal en anordning til, for at sørge for, at søjlerne ikke er fuldt understøttet. Dette kan gøres ved en fjedermekanisme, som er indsat imellem søjlerne og gitteret. Denne fjedermekanisme kan dimensioneres efter, at den maksimale vandrette last på søjlen er bestemt. Herefter dimensioneres fjederen således, at stivheden i den kun overfører den ønskede kraft. Den resterende last bliver således overført til endefacaderne, som godt kan nedføre lasten til fundamenterne. En anden mulighed er at bruge enten TT- eller huldækket som en simpel understøtning for søjlerne. Dette gør søjlerne mere stive, og kan derved optage en større last. Herudover 17
skal diverse dæk også kunne føre lasten fra reaktionen videre til enten en søjle eller en bærende væg. En helt tredje mulighed kunne være, at TT-dækket kan optage hele lasten fra gavlen og bruge dækket som en skive og overføre hele lasten til endefacaderne. Dette kræver dog at randarmeringen kan klare denne kraft. Hvis figur 2.2 betragtes, kan det ses, at den ene side af TT-dækket går meget skævt, og derved komplicerer overførelsen af kraften i randarmeringen. En anden mulighed kunne være at fabrikere en skivevirkning i taget. Dette kan gøres over hele taget og vil forenkle lastfordelingen, eller det kan gøres lokalt såsom ved vestfacaden. Begrænsningen af skivevirkning i det oprindelige tag kan være pga. tykkelsen af metallet. Ved at øge tykkelsen af denne eller montere to trapezplader ovenpå hinanden, kan en eventuel skivevirkning opnås. Dette er dog en økonomisk dyr situation, og derved kan andre faktorer i projektet sætte en stopper for dette forslag. I det næste vil forudsætningen omkring skivevirkning i taget blive diskuteret, hvor to forskellige forudsætninger for beregningsmetoder fremlægges. Disse to er en plastisk og en elastisk fordelingsmetode. Plastisk lastfordeling Lasten kan altid fordeles plastisk, hvis systemet og materialer kan virke plastisk. I dette tilfælde er der tale om et system bestående af jern og jern-beton, og derved kan systemet antages at virke plastisk. Ved plastisk lastfordeling, da bruges plasticitetsteoriens nedreværdisætning. Den kræver, at ligevægtsligningerne skal være opfyldte ved, når der vælges en fordeling af lasten på facadeenderne og søjlerne [Jensen og Hansen, 2005]. Ved at vælge lastfordelingen, da kan forskellige metoder benyttes. Den letteste måde er at lave en statisk bestemt konstruktion ved at tildele en last til det antal elementer, som det kræver, således ligevægtsligningerne kan bestemme de resterende. Derved er nedreværdisætningens krav sikret. Ved at bruge en plastisk fordeling kan lasten blive bedre fordelt ud på det, der ønskes. For eksempel ved vestfacaden ønskes mere last fordelt ud til endefacaderne og mindre til søjlerne. Situationen er vist på figur 2.10. Fordelingen kan gøres ved at tildele søjlerne den last, som de maksimalt kan klare, og derved bruge momentligevægt og ligevægt i x-aksens retning til at bestemme lasten på endefacaderne. Derefter skal skivevirkningen dimensioneres efter disse laster. Næste afsnit vil omhandle, hvilke forudsætninger en elastisk fordelingsmetode har, og hvilken indflydelse, dette har på bygningen. 18
Elastisk lastfordeling Lasten kan også fordeles elastisk, hvorved der igen kan bruges forskellige metoder. Fælles for dem alle er, at lasten ikke kan vælges så frit på samme måde som ved en plastisk fordeling. Her er man mere bundet til det resultat, som der fremkommer. Forudsætningerne for at bruge en elastisk fordeling skal være opfyldte. Dette vil sige, at skiven regnes uendelig stiv i dens eget plan, samt at understøtningerne skal være elastiske. Ved situationen, hvor en skive indlægges ved at bruge dobbelte trapezplader, kan forudsætningen omkring, at skiven skal virke uendelig stiv godt diskuteres. Skiven bliver således ca. 107 meter lang og 12 meter bred, og derved vil den nærmest opføre sig mere som en bjælke end en skive, hvorved en udbøjning vil fremkomme. Hvis der laves skivevirkning i hele taget, da kan forudsætningen omkring en uendelig stiv skive godt imødekommes. Understøtningerne er lavet af jernbeton, hvorved de sagtens kan regnes som elastiske. Hvis skivens deformationer skal medregnes, da kan en FEM-model betragtes. Dette vil gøres senere, men først vil en anden metode betragtes. Hvis der ses bort fra forudsætningen omkring en uendelig stiv skive, kan en metode, hvor lasten fordeles ud efter stivheder, benyttes. Denne går ud på, at en samlet enkeltkraft angriber skiven, hvorefter den skal fordeles ud på de stabiliserende elementer. Når lasten angriber på skiven vil den forårsage en flytning i både x- og y-aksens retning, samt en vinkeldrejning. For at undgå vinkeldrejningen, flyttes enkeltkraften hen i forskydningscentrumet. Dette forskydningscentrum afhænger både af kraften og stivhederne i de afstivede elementer. Stivheden i elementerne kan også modelleres forskelligt. Den normale fordeling er hyppigst efter areal eller inertimoment. Brugen af disse er dog afhængig af dimensionerne af bygningen. Dette er på grundlag, om det er normal- eller forskydningsspændingerne, som forårsager deformationen af bygningen. Ved lave og brede bygninger er det forskydningsspændingerne, som er dominerende, og derved vil en fordeling efter arealerne være at fortrække. Derimod vil en bygning, som er høj og slank, deformere pga. normalspændingerne forårsaget af det moment, lasten angriber en bygning med. I dette tilfælde vil en fordeling efter inertimoment være at fortrække. Fælles for disse to fordelingsmetoder er, at de ikke tager hensyn til deformationer af den anden art. Altså ment således, at en fordeling efter areal ikke tager hensyn til de deformationer, som bliver forårsaget af normalspændingerne og vise versa. For at medtage diverse spændinger, kan henholdsvis areal og inertimoment blive korrigeret, således de medtager den manglende deformation fra den manglende spænding. 19
Ifølge [Jensen og Hansen, 2005] anbefales det, at fordele lasten efter areal ved bygninger, som går op til tre etager, og efter inertimoment ved bygninger fra ti etager og opefter. Imellem disse to intervaller bruges en af de korrigerede fordelingskonstanter. Ved denne bygning vil det være mest fornuftigt at fordele lasten efter korrigerede arealer, da de stabiliserende elementer ikke er forholdsvis høje, men meget slanke. Derved vil deformationer forårsaget af både forskydningsspændinger og normalspændinger kunne tages med i regning. Ved at fordele lasten efter stivheder, da vil størstedelen af lasten gå i facadeelementerne pga. de har større arealer. Derved vil næsten ingen last gå i søjlerne, og deres kapacitet vil ikke blive udnyttet ordentligt. Ved en fordeling efter inertimomenter vil lasten blive endnu mindre på søjlerne, da inertimomentet afhænger af længden af profilet opløftet i tredje, mens arealmetoden afhænger af længden opløftet i første. Dette foregår under den forudsætning, at skiven er uendelig stiv, men hvis skiven kun er ca. 12x107m, da vil den, som tidligere nævnt, ikke virke uendelig stiv, hvorved store deformationer omkring søjlernes placering vil opstå, og derved vil de også blive angrebet af en større last end beregnet. Dette kan undgås ved at gøre skivevirkningen mere stiv, som ved at lave skivevirkning i hele taget. Hvis disse deformationer skal tages med i beregning, da kan en anden elastisk fordelings metode benyttes. Denne metode er som tidligere nævnt en FiniteElementMethod (FEM) model. Denne model har sine fordele i, at den kan tage alle detaljer i regning, hvorved hele vestfacaden kan modelleres, og den mest eksakte løsning findes. Ved at lave denne model findes den eksakte stivhed af hele system. Her er ment, at stivheden i samlingerne, såsom hvor søjlerne understøtning i dækkene også kan medtages. En FEM model kan som tidligere nævnt medtage anden ordens tillæg, som vil sige, den kan medtage deformationer i beregningerne. Derved vil sådan en model kunne klarlægge de ekstra tillæg en lastfordeling i dette tilfælde vil få. Ud fra alle disse betragtninger er kun de to første søjler i vestfacaden medtaget pga. de er de eneste, som har kontakt med facaden. Hvis de resterende søjler kan forbindes til disse søjler, kan disse også medvirke til lastoptagelsen, hvorved systemet bliver mere stift. En sådan løsning kan være et jernprofil i forlængelse af udvekslingsgitterets spærhoved, som forbinder til næste udvekslingsgitter. Derved, skal disse udvekslingsgitre også dimensioneres for den last, som bliver overført. Ud fra disse betragtninger vil næste afsnit være en konklusion på brugen af disse metoder. 20
3. Konklusion Stabiliteten i bygningen har som nævnt i indledningen været et problem i byggeriet. Udfra dette har jeg lavet nogle overvejelser omkring hvilke metoder, som kan benyttes til nedføring af de vandrette laster. Ud fra disse overvejelser kan en optimering af den bedste løsning findes. Problemet ligger i, at de store hovedsøjler bliver udsat for en alt for stor last, som de ikke kan nedføre. Derved skal en anden fordelingsmetode findes. En måde kunne være at lave en gitterkonstruktion, som kan fordel lasten ud på endefacadeelementerne, således søjlerne bliver aflastet. Dette er en enkel løsning, men også omkostningsfuldt, og derved vil andre løsninger være og fortrække. Den bedste måde vil være at lave skivevirkning i taget. Ikke bare lokalt, men over hele taget. Derved vil en plastisk overførelse af lasten være muligt, hvorved udnyttelsen af alle stabiliserende elementer kan benyttes. Hermed vil lasten kunne blive overført til andre stabiliserende elementer i bygningen, og søjlerne vil få tildelt en last, således disse også medvirker i stabiliteten. Et problem ved at bruge hele tagskiven i beregningerne vil være de store huller, hvor ovenlysvinduerne og teknikhuset er placeret. Kan kraften komme omkring dem, og fordele den beregnede last til de stabiliserende elementer? Dette skal undersøges nærmere for at kunne konkludere, hvorvidt denne løsning kan lade sige gøre. En FEM-model vil være bedst til at komme tættest på den mest korrekte elastiske fordeling. Den kan tage alle hensyn med, men problemet er bare, at modelleringen skal være omfangsrig nok til at kunne bruges. Dette er tidskrævende og kræver en rutineret person indenfor FEM-modellering til at udføre dette. Resultatet vil blive sammenligneligt med den last fundet i formel 2.2, hvorved det kan konkluderes, at lasten er for stor til søjlerne, og en anden metode eller forbehold skal laves. Jeg vil anbefale, at taget bliver lavet til en hel skive, selv om det er omkostningsfuldt, men derudfra fås den mest stive konstruktion. Dette kan også sørge for at fremtidige problemer med f.eks. revenedannelser efter for store udbøjninger kan undgås. 21
22
4. Litteraturliste [Jensen og Hansen, 2005] Jensen, B. og Hansen, S. (2005), Bygningsberegninger efter DS409 og DS410, Nyt Teknisk Forlag. ISBN nr. 87 571 2519 8. [Google, 2009] Google maps (2009), http://www.maps.google.com, set den 04/01-2009 23
24
Bilag A. Fundaments- og plantegninger 4.001 Fundamentstegning 4.002 Kælderplan 4.003 Stueplan 4.004 Tagplan 25