CONE Musikkens Hus - Projektering og fundering af en kompliceret stålkonstruktion A1 Gruppe P15-5. semester - Konstruktion - 22. december 2011 Institut for Byggeri og Anlæg - Aalborg Universitet
Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet Institut for Byggeri & Anlæg Sohngårdsholmsvej 57 9000 Aalborg Telefon 994085 30 Fax 98 1425 55 http://www.civil.aau.dk Titel: A1 Projektgrundlag Tema: Projektering og fundering af en kompliceret stålkonstruktion Projektperiode: P5, efterårssemester 2011 Projektgruppe: P15 Deltagere: Andreas Elkjær Riis Johanne Falk Pedersen Jonas Bjerg Thomsen Lasse Plejdrup Mads Sønderstrup Røge Denne A1 rapport danner projektgrundlag for 5. semester hovedrapporten med udgangspunkt i Cone, en del af Musikkens Hus i Aalborg. Cones komplicerede konstruktion dimensioneres indenfor fagområderne konstruktion og geoteknik med udgangspunkt i Eurocodes og dertilhørende Nationale Annekser. A1 opstiller indledende antagelser og parametre for projektet, mens hovedrapporten giver en uddybende præsentation og projektering af Cone. Nicole Færch Christensen Peter Roug Vejledere: Konstruktion: Mads Vangsgaard Geoteknik: Søren Mikkel Andersen Oplagstal: 11 Sidetal: 23 Bilagsantal: 2 Afsluttet den: 22. december 2011
Indholdsfortegnelse Kapitel 1 Bygværket 6 1.1 Bygværkets art og anvendelse.......................... 6 1.2 Konstruktioners art og opbygning........................ 6 1.3 Konstruktionsafsnit................................ 7 1.4 Udførelse..................................... 7 1.5 Beskrivelser, modeller og tegninger....................... 7 Kapitel 2 Grundlag 8 2.1 Normer og standarder.............................. 8 2.2 Sikkerhed..................................... 9 2.3 IKT-værktøjer.................................. 10 2.4 Referencer..................................... 10 Kapitel 3 Forundersøgelser 11 3.1 Grunden og lokale forhold............................ 11 3.2 Geotekniske forhold............................... 11 3.3 Klima- og miljøtekniske forhold......................... 11 Kapitel 4 Konstruktioner 12 4.1 Statisk virkemåde................................. 12 4.2 Funktionskrav................................... 12 4.3 Levetid...................................... 12 4.4 Robusthed..................................... 13 4.5 Brand....................................... 13 4.6 Udførelse..................................... 14 Kapitel 5 Konstruktionsmaterialer 15 5.1 Grund og jord................................... 15 5.2 Beton....................................... 16 5.3 Stål........................................ 16 5.4 Træ........................................ 17 5.5 Murværk...................................... 17 Kapitel 6 Laster 18 6.1 Lastkombinationer................................ 18 6.2 Permanente laster................................ 20 6.3 Nyttelaster.................................... 20 6.4 Naturlaster.................................... 20 6.5 Ulykkeslaster................................... 23 6.6 Masselaster.................................... 23 Bilag A Lastkombinationer I 5
Bygværket 1.1 1 Bygværkets art og anvendelse Cone, vist på figur 1.1, er en del af Musikkens Hus, som er placeret nærmest fjorden. Cone opdeles i to etager, som primært skal anvendes til restaurant. Yderligere indeholder stueetagen køkken, konferencerum og mødelokaler. Bygningen opføres som et nybyggeri og dimensioneres efter gældende normer og regler. 1.2 Konstruktioners art og opbygning Cone opdeles i to separate systemer hhv. skallen og 1.sal. Skallen består af den yderste del af konstruktionen, som opbygges af et selvbærende bjælke- og søjlesystem af stål. 1. sal er selvbærende og projekteres ikke i dette projekt. Byggeriet funderes enten direkte eller på pæle, alt efter hvad der vurderes mest hensigtsmæssigt. Figur 1.1. Plantegninger af stueplan 637 m2. 1.sal 378 m2. 6
Figur 1.2. Snittegning af Cone. 1.3 Konstruktionsafsnit Projektet er opdelt i følgende konstruktionsafsnit: Stålkonstruktion Robusthed Bæreevne Stabilitet Branddimensionering Fundering Direkte fundering Pælefundering 1.4 Udførelse Den direkte fundering udføres in-situ støbt, og til pælefunderingen benyttes præfabrikerede betonpæle. Skallen konstrueres af stålrammer som boltes i rammehjørnerne, og monteres herefter på et profil, som er instøbt i soklen. 1.5 Beskrivelser, modeller og tegninger Cone bliver skitseprojekteret i Robot. 7
Grundlag 2 2.1 Normer og standarder Eurocode 0: Projekteringsgrundlag for bærende konstruktioner. 2. udgave, år 2007 Eurocode 1: Last på bærende konstruktioner - Del 1-1: Generelle laster - Densiteter, egenlast og nyttelast for bygninger. 2. udgave, år 2007 Eurocode 1: Last på bærende konstruktioner - Del 1-2: Generelle laster - Brandlast. 3. udgave, år 2007 Eurocode 1: Last på bærende konstruktioner - Del 1-3: Generelle laster - Snelast. 2. udgave, år 2007 Eurocode 1: Last på bærende konstruktioner - Del 1-4: Generelle laster - Vindlast. 2. udgave, år 2007 Eurocode 1: Last på bærende konstruktioner - Del 1-7: Generelle laster - Ulykkeslast. 2. udgave, år 2007 Eurocode 2: Betonkonstruktioner - Del 1-1: Generelle regler samt regler for bygningskonstruktioner. 3. udgave, år 2008 Eurocode 3: Stålkonstruktioner- del 1-1: Generelle regler samt regler for bygningskonstruktioner. 2. udgave, år 2007 Eurocode 3: Stålkonstruktioner - Del 1-8: Samlinger. 2. udgave, år 2007 Eurocode 7: Geoteknik - Del 1: Generelle regler. 2. udgave, år 2007 Eurocode 7: Geoteknik - Del 2: Jordbundsundersøgelser og prøvning. 1. udgave, år 2007 Robusthed - Baggrund og principper - Information - 2003. 1. udgave, år 2003 8
Tilhørende nationale annekser EN 1991-1-1 DK NA:2007 EN 1991-1-2 DK NA:2008 EN 1991-1-3 DK NA:2010 EN 1991-1-4 DK NA:2010 EN 1991-1-7 DK NA:2007 EN 1992-1-1 DK NA:2007 EN 1993-1-1 DK NA:2010 EN 1993-1-8 DK NA:2007 EN 1997-1 DK NA:2010 EN 1997-2 DK NA:2011 2.2 Sikkerhed Bæreevnen af bygningen eftervises for STR/GEO brudgrænsetilstand, hvor der regnes for indvendigt svigt eller meget stor deformation af konstruktionen eller konstruktionsdele, herunder fundamenter, pæle osv. Styrken af konstruktionsmaterialerne og svigt eller meget stor deformation af jorden er bestemmende for bæreevnen. Ud fra tabel 2.1 fra Det Nationale Anneks til Eurocode 0 er konsekvensklassen for byggeriet valgt til CC3, da Musikkens Hus skal anvendes til koncerter. Der anvendes samme konsekvensklasse for Cone. Dette har betydning for lasten, da den multipliceres med en K F I -faktor bestemt ud fra konsekvensklassen. Konsekvensklasse Beskrivelse K F I -faktor CC3+ Ekstra høj konsekvensklasse. For de konstruktioner i CC3, hvor konsekvenserne af svigt er særligt alvorlige, og hvor der gælder særlige krav til dokumentation og kontrol. CC3 Høj risiko for tab af menneskeliv, 1,1 eller de økono- miske, sociale eller miljømæssige konsekvenser er meget store. CC2 Middel risiko for tab af menneskeliv 1,0 eller de økonomi- ske, sociale eller miljømæssige konsekvenser er betydelige. CC1 Lav risiko for tab af menneskeliv, og de økonomiske, sociale eller miljømæssige konsekvenser er små eller ubetydelige. 0,9 Tabel 2.1. Definition af konsekvensklasser og tilhørende K F I -faktorer. 9
2.3 IKT-værktøjer Der anvendes følgende beregningsprogrammer: Maple 13, 15 MathCad 14 Microsoft Excel 2010 Der anvendes følgende IKT-værktøjer: Dropbox Der anvendes følgende programmer til digital modellering: Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2011 AutoCAD Architecture 2011 2.4 Referencer Bygningsreglementet 2010. 2010 Stålkonstruktioner efter DS/EN 1993. 2009, 1. udgave Plasticitets-teori tværsnit, bjælker, rammer og plader. 2006, 1. udgave Bygningsberegninger. 2010, 1. udgave SBi-anvisning 223: Dokumentation af bærende konstruktioner - Udarbejdelse og kontrol af statisk dokumentation. 2009, 1. udgave Fundamentals of Structural Stability. 2006, 1. udgave Teknisk Ståbi. 2009, 20. udgave Lærebog i Geoteknik. 2009, 1. udgave Musikkens Hus i Nordjylland. http://www.musikkenshus.dk/pages/default.aspx Downloadet: 26-09-2011 10
Forundersøgelser 3 3.1 Grunden og lokale forhold Grunden, hvor på Cone opføres, ligger på Stuhsvej 8, 9000 Aalborg. Den har matrikel nummer: 1399. Grunden er overtaget fra Aalborg Kommune, som har fjernet tidligere konstruktioner til terræn kote +2,5. Konstruktioner under kote +2,5 er ikke fjernet. Under hele byggeprocessen sikres, at der ikke sker skader på omkringliggende bygninger og infrastrukturelle vejanlæg. 3.2 Geotekniske forhold Den generelle lagdeling på grunden er fra toppen: fyld, aalborgler med sandslier, sten og sand. Grundvandet står ca. i kote 0,5. Det skal bemærkes, at sandslierne i den fede aalborgler kan virke som transportlag for gundvandet. Jordbundsforholdene gennemgåes yderligere i hovedrapporten kapitel 4 Geoteknisk forundersøgelse. 3.3 Klima- og miljøtekniske forhold Disse forhold er ikke undersøgt. 11
Konstruktioner 4.1 4 Statisk virkemåde Der er udarbejdet to skitseforslag til den bærende konstruktion af Cone, hvor der udelukkende ses på skallen. På figur 4.1 er vist, hvordan vind- og snelaster optages i konstruktionen ved hhv. skitseforslag 1 øverst og skitseforslag 2 nederst. De røde profiler optager tryk ved de viste lastpåvirkninger, mens de blå optager træk. Figur 4.1. Træk og tryk ved vandrette og lodrette kræfter i skitseforslag 1 øverst og skitseforslag 2 nederst. Konstruktionen er simpelt understøttet ved begge skitseforslag. I hovedrapporten beskrives både direkte og pælefundering, og det vurderes, hvilket funderingsprincip, der er mest hensigtsmæssigt til Cone. 4.2 Funktionskrav l Den vejledende værdi for udbøjningen sættes til 250 med udgangspunkt i værdier for maksimal udbøjning for tage og ydervægge samt søjler i fleretagers bygninger. 4.3 Levetid Bygningen dimensioneres efter kategori 5 med en vejledende forventet levetid på 100 år. Dette er vurderet ud fra, at Musikkens Hus og dermed Cone, er en monumental bygning (se tabel 4.1). 12
Kategori for forventet Vejledende forventet Eksempler levetid levetid (år) 1 10 Ikke-permanente konstruktioner 2 10 til 25 Udskiftelige bærende dele, f.eks. kranbjælker og lejer 3 15 til 30 Landbrugets avlsbygninger og lign. 4 50 Andre almindelige konstruktioner 5 100 Monumentale bygninger, broer og anlægskonstruktioner Konstruktioner eller dele af konstruktioner, der kan nedtages med henblik på genopførelse, bør betragtes som permanente konstruktioner. Tabel 4.1. Vejledende forventet levetid. 4.4 Robusthed Cone antages at være robust, når: De sikkerhedsmæssigt afgørende dele af konstruktionen kun er lidt følsomme overfor utilsigtede påvirkninger og defekter. Der ikke sker et omfattende svigt af konstruktionen, hvis en begrænset del af konstruktionen svigter. Mindst et af de ovenstående kriterier for robusthed skal være opfyldt, hvorfor følgende punkter undersøges i kapitel 7 Robusthed i hovedrapporten. Lastfastsættelse Systemopbygning Statisk ubestemthed Duktilitet Soliditet Sammenhæng Granskning og kontrol i tilknytning til robusthed Eftervisningen af robusthed indeholder en kritisk gennemgang af den konstruktive opbygning, herunder identifikation af nøgleelementer og af lastscenarier. 4.5 Brand Cones bærende konstruktion skal have tilstrækkelig bæreevne for at modstå brand i 60 min. Dette krav er ligeledes gældende i forhold til spredning af brand og røg, inddeling af brandceller og -sektioner samt flugtveje. Cone fastsættes til at være i brandmæssig anvendelseskategori 3, se tabel 4.2. 13
Anvendelses- Eksempel kategori 1 Kontorer, industri- og lagerbygninger, jordbrugserhvervets avls- og driftsbygninger, garager, carporte og udhuse, teknikhuse til elektroniske kommunikationsnet og tjenester samt visse garageanlæg i én eller i flere etager. 2 Undervisningsrum, skolefritidsordninger og fritidshjem, dagcentre og andre lignende rum beregnet til højst 50 personer. Hvert rum udgør en brandmæssig enhed. 3 Butikker, forsamlingslokaler, kantiner, biografer, restaurationer, selskabslokaler, visse dele af skoler, idrætshaller, kirker, diskoteker, teatre, garageanlæg ved f.eks. indkøbscentre, møderum, koncertsale, udstillingslokaler og andre lignende rum beregnet til mere end 50 personer. 4 Etageboliger, ungdomsboliger samt enfamiliehuse, dobbelthuse, rækkehuse, kædehuse, gruppehuse og sommerhuse. 5 Hoteller, kollegier, vandrerhjem, kroer og pensionater. 6 Ældreboliger, behandlings- og sengeafsnit på hospitaler, plejehjem, fængsler, boliger og institutioner til fysisk eller psykisk handicappede, vuggestuer og børnehaver. Tabel 4.2. Anvendelseskategorier til branddimensionering. Cone branddimensioneres ved anvendelse af nominelle og parametrisk brandforløb i et opstillet brandscenarie. Samtidig betragtes stålkonstruktionens temperatur, som ikke må overstige stålets kritiske temperatur. Yderligere tillades kollaps eller nedfald af enkelte konstruktionsdele ikke under en eventuel brand i cone. 4.6 Udførelse Montageproceduren undersøges ikke nærmere, men overvejelserne herom inddrages i valg af skitseforslag i kapitel 9, Valg af projektforslag i hovedrapporten. 14
Konstruktionsmaterialer 5 5.1 Grund og jord Grunden, hvorpå Cone skal placeres, består fra toppen af fyld, aalborgler, sand og sten. Fyldlaget afgraves og erstattes med sand. Undersøgelser og udledninger har medført materialeparametre som vist nedenfor. For udledning og mere beskrivelse, henvises til kapitel 4, Geoteknisk forundersøgelse i hovedrapporten. Sand: Ler: Sten: γ m = 19,5 kn/m 3 ϕ = 37 c = 0 K = 30 MPa γ ϕ = 1,2 γ γ = 1,0 γ m = 18,8 kn/m 3 c u,ler = 80-235 kn/m 2 ϕ = 27,5 c = c u,ler K = 2,01 MPa σ pc = 0,6 MPa γ m,sten = 21,0 kn/m 3 ϕ = 37 c = 0 Fyldsand: γ m = 18 kn/m 3 ϕ = 37 I hht. de gældende standarder gøres jordparametrene ved direkte fundering regningsmæssig, hvorimod det er bæreevnen, der gøres regningsmæssig ved pælefundering. Partialkoefficienter for modstandsevne ved direkte fundering benyttes ikke i DK. For direkte fundering benyttes partialkoefficienterne, som er angivet i tabel 5.1. Jordparameter Symbol Direkte fundering Friktionsvinkel γ ϕ 1,2 Effektiv kohæsion γ c 1,2 Udrænet forskydningsstyrke γ cu 1,8 Simpel trykstyrke γ qu 1,8 Rumvægt γ γ 1,0 Tabel 5.1. Partialkoefficienter for direkte fundering. Partialkoefficienter for friktionsvinklen gælder for tan(ϕ ). 15
For pælefundering gælder, at den karakteristiske brudbæreevne bestemmes ud fra formel (5.1). R c;k = R c;ber ξ (5.1) Hvor ξ = 1,5. Den regningsmæssige brudbæreevne, også kaldt modstandsevnen, bestemmes ved at dividere med partialkoefficienterne i tabel 5.2. Modstandsevne Symbol Rammede pæle Spids γ b 1,3 Overflade (tryk) γ s 1,3 Total/kombineret (tryk) γ t 1,3 Overflade(træk) γ s;t 1,3 Tabel 5.2. Partialkoefficienter for modstandsevne for rammede pæle. 5.2 Beton Konstruktionerne udføres minimum i flg. betonkvaliteter med en rumvægt på 2400 kg/m 3. Miljøklasse Betonstyrke f ck γ c γ s Direkte fundering Moderat 25 MPa 1,45 γ 3 1,20 γ 3 Pælefundering Moderat 25 MPa 1,40 γ 3 1,20 γ 3 Der anvendes normal kontrolklasse med en partialkoefficient γ 3 = 1,00. 5.3 Stål Der anvendes varmvalstet konstruktionsstål HEA-profiler med stålkvalitet S 235 ud fra standard 10025-2. Ud fra det valgte profil anvendes tværsnitsklasse 1 til detailprojektering, mens tværsnitsklasse 2 anvendes under skitseprojektering, da Robot regner med denne klasse. Sikkerhed: Bæreevne af tværsnit uanset klasse: γ M0 = 1,1 γ 3 Bæreevne af elementer mht. stabilitetssvigt fastsat ved kontrol af element: γ M1 = 1,2 γ 3 Bæreevne af trækpåvirkede tværsnit mht. brud: γ M3 = 1,35 γ 3 Normal kontrolklasse: γ 3 = 1,00 Materialeparametre: E = 210.000 MPa G = 81.000 MPa ν = 0,3 ρ = 78,50 kn m 3 16
f u = 360 MPa Til boltesamlingerne anvendes bolte med rullet gevind styrkeklasse 8.8. Trækstyrke f ub = 800 MPa Flydespænding f yb = 640 MPa 5.4 Træ Forefindes ikke i projektet. 5.5 Murværk Forefindes ikke i projektet. 17
Laster 6 6.1 Lastkombinationer Alle laster er statiske laster. Da lasterne ikke virker maksimalt på samme tid, anvendes lastkombinationer for at finde den mest kritiske og dermed også den dimensionsgivende situation for Cone. Der ses kun på lasterne, som påvirker stålkonstruktionen, hvorfor nyttelaster ikke indgår i lastkombinationerne. Den generelle formel (6.1) for lastkombinationer, formel (6.10) fra DS/EN 1990. E d = K F I γ G,j G k,j + K F I γ P P + K F I γ Q,1 Q k,1 + K F I γ Q,i ψ 0,i Q k,i (6.1) E d K F I γ G,j G k,j γ P Regningsmæssig værdi af lastvirkninger Faktor for konsekvensklasse Partialkoefficient for permanent last j Karakteristisk værdi af permanent last j Partialkoefficient for forspændningslaster P Relevant repræsentativ værdi af en forspændningslast γ Q,1 Partialkoefficient for dominerende variabel last 1 Q k,1 Karateristisk værdi af dominerende variabel last 1 γ Q,i Partialkoefficient for variable laster ψ 0,i Faktor for en kombinationsværdi af en variabel last i Karateristisk værdi af en anden variabel last i Q k,i Faktor for kombinationsværdien af en variabel last, som benyttes til dimensionering af lastkombinationer, findes ud fra tabel 6.1 på modstående side. 18
Last ψ 0 ψ 1 ψ 2 Nyttelast Kategori A1: Køkkener 0,5 0,3 0,2 Kategori B: Kontorarealer 0,6 0,4 0,2 Kategori C1: Samlingslokaler med bordopstilling 0,6 0,6 0,5 Kategori D: Butiksarealer 0,6 0,6 0,5 Kategori E: Erhverv og lagerarealer 0,8 0,8 0,8 Kategori F: Trafikarealer, bruttovægt 30 kn 0,6 0,6 0,5 Kategori G: Trafikarealer, 30 kn < bruttovægt 160 kn 0,6 0,4 0,2 Kategori H: Tage 0 0 0 Snelast Ved kombination med dominerende nyttelast kategori E 0,6 0,2 0 Ved kombination med dominerende vindlast 0 0 0 Ellers 0,3 0,2 0 Vindlast Ved kombination med dominerende nyttelast kategori E 0,6 0,2 0 Ellers 0,3 0,2 0 Temperatur 0,6 0,5 0 Brudgrænsetilstand (BGT) Ud fra formel (6.1) opstilles de relevante lastkombinationer for Cone i brudgrænsetilstand. Snelast dominerende. E s = 1,0 1,1 1,0 g + 1,1 1,5 q s + 1,1 1,5 0,3 q v Vindlast dominerende (Egenlasten til gunst). E v = 0,9 g + 1,1 1,5 q v + 1,1 1,5 0 q s Egenlast dominerende. E g = 1,1 1,0 g Den generelle formel (6.2) for lastkombinationer ved ulykkesdimensioneringstilfælde. E d = G k,j + P + A d + (ψ 1,1 eller ψ 2,1 ) Q k,1 + ψ 2,i Q k,i (6.2) Brandlast, egenlast dominerende. E b = g + q b + 0,2 q s E b = g + q b + 0,2 q v g q s q v q b Karakteristisk egenlast Karakteristisk snelast Karakteristisk vindlast Karakteristisk termisk brandlast 19
Anvendelsesgrænsetilstand (AGT) Ved anvendelsesgrænsetilstand sættes alle partialkoefficienterne lig 1. For en ekstra sikkerhed multipliceres lasterne stadig med K F I -faktoren. De relevante lastkombinationer for Cone opstilles. Snelast dominerende. E s = 1,0 1,1 1 g + 1,1 1 q s + 1,1 0,3 1 q v Vindlast dominerende (Egenlasten til gunst). E v = 1 g + 1,1 1 q v + 1,1 0 1 q s De anvendte lastkombibationer kan findes i bilag A på side I. 6.2 Permanente laster Egenlasten er klassificeret som en permanent bunden last, der omfatter de bærende og ikkebærende dele af konstruktionen, hvoraf taget og siderne i Cone antages at være en let konstruktion bestående af aluminium, isolering og gips. Facaden mod nord består af glas. Egenlasten fra bjælker og søjler beregnes i Robot, og de øvrige ses i tabel 6.1. Materiale Last g [kn/m 2 ] Glasfacade 0,60 Tag og sider 0,60 Tabel 6.1. Egenlast for Cone. 6.3 Nyttelaster Forefindes ikke i projektet. 6.4 Naturlaster Vindlast Vindlasten er klassificeret som en variabel bunden last. For at bestemme det samlede vindtryk på Cone er der foretaget en række antagelser opstillet i tabel 6.2 på næste side. 20
Vindlast c dir Retningsfaktor 1 c sæson Sæsonfaktor 1 v b,0 Grundværdi for basisvindhastigheden 24 m/s v b Basisvindhastigheden, v b = c dir c sæson v b,0 24 m/s z 0 Ruhedslængden 0,01 m (I) z 0,II Ruhedslængden for terrænkategori II 0,05 m (II) ( ) 0,07 k r Terrænfaktor, k r = 0,19 z0 z 0,II 0,17 z Højden af bygningen ( ) 9,25 m Ruhedsfaktor, c r (z) = k r ln z 1,16 z0 c r c 0 Orgrafifaktoren 1 v m Middelvindhastigheden, v m = c r c 0 v b 27,82 m/s k 1 Turbolensfaktoren 1 σ v Turbulensens standardafvigelse, σ v = k r v b k 1 4,07 m/s I v Turbolensintensiteten, I v = σv v m 0,15 ρ Luftens densitet 1,25 kg/m 3 q p Peakhastighedstryk q p = (1 + 7 I v ) 1 2 ρ v m 2 0,98 kn/m 2 Tabel 6.2. Antagelser til beregning af vindlasten. Til beregning af belastningen på bygningen er Cone delt op i forskellige zoner, for at bestemme om der er sug eller tryk i zonen. Grundet konstruktionens komplicerede udformning er det valgt at simplificere zoneinddelingen som vist i figur 6.1. For at være på den sikre side benyttes den største værdi for de sammenlagte zoner. Vind fra N Opstalt F tag H tag I tag A Opstalt B A D F H tag tag A Vind fra V D E B I tag F B F H I C H C A B E Figur 6.1. Opdeling af bygningen i tryk og sug zoner. Opdelingen af de forskellige zoner er sket iht. DS/EN 1991-1-4. Lasten på de forskellige zoner er opgivet i tabel 6.3 på den følgende side. 21
Zone Påvirkning A B C D E F H I I Ftag Htag Itag Itag Sug Sug Sug Tryk Sug Sug Sug Sug Tryk Sug Sug Sug Tryk qv fra V [kn/m2 ] -1,5-1,1 0,9-0,6-1,3-0,6-0,5 0,4-1,1-0,7-0,5 0,4 qv fra N [kn/m2 ] -1,5-1,1-0,8 0,9-0,6-1,8-1,1-2,1-1,0-0,5 0,4 Tabel 6.3. Belastning af de forskellige zoner, når vinden kommer fra vest og nord. Snelast Da Eurocodes kun beskriver enkelte simple bygningsmodeller, kan de ikke benyttes direkte på Cone. Derfor simplificeres modellen til to objekter; en firkantet og en trekantet kasse, som ses på figur 6.2. Figur 6.2. Simplificeret model af Cone til beregning af snelast. Snelasten er klassificeret som en øjeblikkelig, variabel bunden last. Snelasten på taget af Cone bestemmes ud fra formel (6.3) for vedvarende eller midlertidige dimensioneringstilfælde. (6.3) qs = µi Ce Ct sk 22
s Snelasten µ i Formfaktor for snelast C e Eksponeringsfaktor C t Termisk faktor Karakteristisk terrænværdi s k For at fastsætte formfaktoren ses der på den simplificerede model af Cone, hvoraf den ene del er med fladt tag og den anden et pulttag med en hældning på 20. Da hældningen for begge er mellem 0 og 30 sættes µ i til 0,8 for hele modellen. Eksponeringsfaktoren C e sættes til 1,0, da der antages normal topografi. Cone er fritliggende mod nord og vest, mens øst og syd siderne ligger i læ for resten af Musikkens Hus. Derfor vil vinden ikke bevirke væsentlig fjernelse af sne. Den termiske faktor C t sættes til 1,0, da det antages at den termiske overførsel gennem taget er meget lav (<1 W/m 2 K) ved et nybyggeri som dette. Den karakteristiske terrænværdi s k sættes til 0,9 kn/m 2 i Danmark. Snelasten bestemmes ud fra formel (6.4). q s = 0,8 1,0 1,0 0,9 kn/m 2 = 0,72 kn/m 2 (6.4) 6.5 Ulykkeslaster Forefindes ikke i projektet. Brandlaster Forefindes ikke i projektet. 6.6 Masselaster Forefindes ikke i projektet. 23
Lastkombinationer A Lastkombination Egenlast Sne A B C D E F H Isug Itryk Ftag Htag Itag,tryk Itag,sug Egen 1,1 - - - - - - - - - - - - - - Sne+vind nord1 1,1 1,65 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 - - 0,5 0,5 0,5 - Sne+vind nord2 1,1 1,65 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 - - 0,5 0,5-0,5 Vind nord1 0,9-1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 - - 1,65 1,65 1,65 - Vind nord2 0,9-1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 - - 1,65 1,65-1,65 Sne+vind vest1 1,1 1,65 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5-0,5 0,5 0,5-0,5 Sne+vind vest2 1,1 1,65 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5-0,5 0,5-0,5 Sne+vind vest3 1,1 1,65 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5-0,5 0,5 0,5 0,5 - Sne+vind vest4 1,1 1,65 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5-0,5 0,5 0,5 - Vind vest1 0,9-1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65-1,65 1,65 1,65-1,65 Vind vest2 0,9-1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65-1,65 1,65-1,65 Vind vest3 0,9-1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65-1,65 1,65 1,65 1,65 - Vind vest4 0,9-1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65-1,65 1,65 1,65 - Brand+vind nord1 1-0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 - - 0,2 0,2-0,2 Brand+vind nord2 1-0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 - - 0,2 0,2 0,2 - Brand+vind vest1 1-0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2-0,2 0,2 0,2-0,2 Brand+vind vest2 1-0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2-0,2 0,2-0,2 Brand+vind vest3 1-0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2-0,2 0,2 0,2 0,2 - Brand+vind vest4 1-0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2-0,2 0,2 0,2 - Brand+sne 1 0,2 - - - - - - - - - - - - - Tabel A.1. Lastkombinationer for skitseforslag 1, hvor A, B, C osv. er de forskellige vindzoner på bygningen. I
Lastkombination Egenlast Sne A B C D E F H Isug Itryk Ftag Htag Itag,tryk Itag,sug Egen 1,1 - - - - - - - - - - - - - - Sne+vind nord1 1,1 1,65 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5-0,5 0,5 0,5-0,5 Sne+vind nord2 1,1 1,65 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5-0,5 0,5-0,5 Sne+vind nord3 1,1 1,65 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5-0,5 0,5 0,5 0,5 - Sne+vind nord4 1,1 1,65 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5-0,5 0,5 0,5 - Vind nord1 0,9-1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65-1,65 1,65 1,65-1,65 Vind nord2 0,9-1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65-1,65 1,65-1,65 Vind nord3 0,9-1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65-1,65 1,65 1,65 1,65 - Vind nord4 0,9-1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65-1,65 1,65 1,65 - Sne+vind vest1 1,1 1,65 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5-0,5 0,5 0,5-0,5 Sne+vind vest2 1,1 1,65 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5-0,5 0,5-0,5 Sne+vind vest3 1,1 1,65 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5-0,5 0,5 0,5 0,5 - Sne+vind vest4 1,1 1,65 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5-0,5 0,5 0,5 - Vind vest1 0,9-1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65-1,65 1,65 1,65-1,65 Vind vest2 0,9-1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65-1,65 1,65-1,65 Vind vest3 0,9-1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65-1,65 1,65 1,65 1,65 - Vind vest4 0,9-1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65-1,65 1,65 1,65 - Brand+vind nord1 1-0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2-0,2 0,2 0,2-0,2 Brand+vind nord2 1-0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2-0,2 0,2-0,2 Brand+vind nord3 1-0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2-0,2 0,2 0,2 0,2 - Brand+vind nord4 1-0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2-0,2 0,2 0,2 - Brand+vind vest1 1-0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2-0,2 0,2 0,2-0,2 Brand+vind vest2 1-0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2-0,2 0,2-0,2 Brand+vind vest3 1-0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2-0,2 0,2 0,2 0,2 - Brand+vind vest4 1-0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2-0,2 0,2 0,2 - Brand+sne 1 0,2 - - - - - - - - - - - - - Tabel A.2. Lastkombinationer for skitseforslag 2, hvor A, B, C osv. er de forskellige vindzoner på bygningen. II