Rapport - It.civil.aau.dk - Aalborg Universitet
Rapport - It.civil.aau.dk - Aalborg Universitet
Rapport - It.civil.aau.dk - Aalborg Universitet
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Institut for Byggeri og Anlæg<br />
Sohngårdsholmsvej 57<br />
9000 <strong>Aalborg</strong><br />
Titel: Kontorbyggeri på Stuhrs Brygge<br />
Tema: Projektering af bygge- og anlægskonstruktioner<br />
Projektperiode:<br />
B6, forårssemesteret 2007<br />
Synopsis:<br />
Projektgruppe:<br />
B118<br />
Deltagere:<br />
Kristian T. Brødbæk<br />
Morten Christiansen<br />
Gitte L. Grønbech<br />
Jannie J. Nielsen<br />
Rikke Poulsen<br />
SørenP.H.Sørensen<br />
Vejledere:<br />
Niels Bobach<br />
Kim André Larsen<br />
I denne rapport projekteres dele af en kontorbygning.<br />
Bygningen er et betonelementbyggeri<br />
på seks etager med kælder i den ene ende.<br />
Bygningen udformes, så stabiliteten af bygningen<br />
er tilstrækkelig, idet den regnes som<br />
en skivebygning. Desuden dimensioneres et<br />
slapt armeret vægelement og et førspændt<br />
dækelement, så de opfylder kravene i både<br />
anvendelses- og brudgrænsetilstanden samt<br />
brandsituationen. Ved dækelementet tages<br />
der hensyn til påvirkninger fra krybning,<br />
svind og relaxation. Endelig dimensioneres en<br />
samling i et etagekryds.<br />
Det vurderes, at halvdelen af bygningen skal<br />
pælefunderes, mens den resterende del kan<br />
funderes direkte på en sandpudefyldning. For<br />
at undgå grundbrud i byggegruben findes det<br />
nødvendigt at sænke trykniveauet, hvorfor der<br />
dimensioneres et filterboringsanlæg. Desuden<br />
dimensioneres spunsvæggen om byggegruben<br />
som både fri og forankret, idet også ankretdimensioneres<br />
og totalstabiliteten af den forankrede<br />
spunsvæg og anker undersøges. Dimensioneringen<br />
foretages i både kort- og langtidstilstanden.<br />
Oplagstal: 11<br />
Sidetal: 67<br />
Afsluttet: d. 22.05.07<br />
Bilagsrapport og tegningsmappe er vedlagt.
Forord<br />
Denne rapport er udarbejdet af gruppe B118 på B-sektorens 6. semester ved<br />
Institut for Byggeri og Anlæg, <strong>Aalborg</strong> <strong>Universitet</strong>. Det overordnede tema for<br />
bachelorprojektet er Projektering af bygge- og anlægskonstruktioner,hvordet<br />
er valgt at arbejde med projekteringen af KMD-domicilet på Stuhrs Brygge.<br />
De to hovedområder for bachelorprojektet er vægtet med 50% konstruktion<br />
og 50% fundering.<br />
Projektet består af en hovedrapport med tilhørende bilagsrapport og tegningsmappe.<br />
Bagerst i bilagsrapporten er vedlagt en programliste, lagfølgetegning<br />
og bilagscd. I programlisten kan navn samt beskrivelse af de anvendte<br />
programmer findes. På bilagscd’en findes de anvendte beregningsprogrammer,<br />
udleveret projektmateriale, detailtegninger, rapporten i pdf-format<br />
samt miniprojektet omhandlende udførelsen af KMD-domicilet.<br />
I rapporten henvises der til kilder på følgende måde:<br />
[’Forfatterens efternavn’ ’årstal’]<br />
Ved normer og lign. angives kilder ved:<br />
[’Nummer på norm’ ’årstal’]<br />
Supplerende oplysninger om kilderne findes i litteraturlisten.<br />
Detailtegningerne i tegningsmappen nummereres på følgende måde:<br />
(Bygningsnummer).tegningstype.løbenummer<br />
Eksempelvis har en tegning af et vægelement nr. (21).3.01, idet (21) angiver,<br />
at det er en ydervæg, 3 angiver, at det er en snittegning, og 01 er<br />
løbenummeret. [bips 2005]<br />
1
Indhold<br />
1 Indledning 5<br />
1.1 Byggeriet ............................. 6<br />
1.2 Problemstillinger ......................... 8<br />
I Konstruktion 11<br />
2 Statisk projekteringsrapport 13<br />
2.1 Konstruktivtprincip ....................... 13<br />
2.1.1 Konstruktionsmaterialer................. 13<br />
2.1.2 Stabiliserende systemer ................. 15<br />
2.1.3 Konstruktionssamlinger ................. 17<br />
2.2 Brandforhold ........................... 20<br />
3 Projektgrundlag 23<br />
3.1 Dimensioneringsgrundlag ..................... 23<br />
3.2 Dimensionsgivendelast...................... 24<br />
3.3 Robusthed............................. 25<br />
3.3.1 Opfyldelseafrobusthedskrav .............. 26<br />
4 Statiske beregninger 31<br />
4.1 Stabilitet ............................. 31<br />
4.2 Vægelement............................ 32<br />
4.2.1 Branddimensionering ................... 33<br />
4.3 Etagedæk ............................. 34<br />
4.3.1 Anvendelsesgrænsetilstanden .............. 34<br />
4.3.2 Brudgrænsetilstanden .................. 35<br />
4.3.3 Branddimensionering ................... 35<br />
4.4 Samling .............................. 36<br />
II Fundering 37<br />
5 Fundering og etablering af byggegrube 39<br />
5.1 Fundering af bygningen ..................... 42<br />
3
4 INDHOLD<br />
5.2 Byggegrube ............................ 44<br />
5.3 Grundvandssænkning ....................... 45<br />
5.3.1 Lænsning ......................... 46<br />
5.3.2 Sugespidsanlæg...................... 46<br />
5.3.3 Filterboringsanlæg .................... 47<br />
5.3.4 Valgafpumpeanlæg ................... 47<br />
5.4 Forurening............................. 48<br />
5.4.1 Forurening af grundvand ................. 49<br />
5.5 Forudsætningerfordimensionering ............... 49<br />
6 Grundvandssænkningsanlæg 51<br />
7 Dimensionering af spunsvægge 55<br />
8 Konklusion 59<br />
8.1 Konstruktion ........................... 59<br />
8.2 Fundering ............................. 60<br />
9 Summary 63<br />
9.1 Construction ........................... 63<br />
9.2 Foundation ............................ 64<br />
Litteratur 65
Kapitel 1<br />
Indledning<br />
Efter lukningen af industrielle foretagender på <strong>Aalborg</strong> Havnefront, herunder<br />
<strong>Aalborg</strong>Værft,erderopståetetbehovfornyudvikling,somkanforbinde<br />
havnefronten med den øvrige by. <strong>Aalborg</strong> Kommune har planer om at udbygge<br />
havnefronten med rekreative områder, boliger, Musikkens Hus, havnebad<br />
samt andre offentligt tilgængelige faciliteter.<br />
Det følgende omhandler det tidligere værftsområde på Østre Havn ved <strong>Aalborg</strong><br />
Havnefront, også kaldet Stuhrs Brygge. Afsnittet er baseret på TK Developments<br />
hjemmeside om Stuhrs Brygge [Stuhrs Brygge 2007]. Området,<br />
der kan ses på figur 1.1, ligger centralt placeret i <strong>Aalborg</strong> ved Limfjorden, kun<br />
1,5 km fra <strong>Aalborg</strong> Centrum og under 500 m fra Motorvej E45. Områderne<br />
omkring Stuhrs Brygge er primært kontor- og industribyggeri.<br />
Figur 1.1: Stuhrs Brygges placering på <strong>Aalborg</strong> Havnefront.<br />
5
6 KAPITEL 1. INDLEDNING<br />
Den attraktive placering ved Limfjorden gør Stuhrs Brygge ideel for både<br />
bolig-, kontor- og undervisningsbyggeri, hvorved området opnår liv og aktivitetistoredeleafdøgnet.<br />
På Stuhrs Brygge er der planlagt en moderne business- og boligpark med<br />
mere end 100.000 m 2 lejligheder og kontorlokaler. Første etape omfattede<br />
udviklingen af et 26.000 m 2 byggeri bestående af to seks-etagers kontorblokke,<br />
der skal anvendes af KMD A/S. KMD A/S er en IT-virksomhed,<br />
der på landsbasis beskæftiger ca. 2500 personer, hvoraf de 800 arbejder i<br />
<strong>Aalborg</strong> fordelt på tre forskellige lokaliteter i byen. KMD A/S ønskede at<br />
samle <strong>Aalborg</strong>-aktiviteterne i et samlet domicil med plads til 1000 personer,<br />
fordelt på de to kontorblokke beliggende langs den eksisterende tørdok.<br />
KMD-domicilet kan ses på figur 1.2.<br />
Figur 1.2: KMD-domicilet, der er et 26.000 m 2 stort kontorbyggeri med plads til 1000<br />
ansatte [Stuhrs Brygge 2007].<br />
På figur 1.3 kan bebyggelsesplanen for Stuhrs Brygge ses. KMD-domicilet<br />
er placeret i midten, med seks bagvedliggende boligblokke liggende langs<br />
Limfjorden. De øvrige bygninger er kontorbygninger.<br />
1.1 Byggeriet<br />
Det eksisterende KMD-domicil beskrives mere dybtgående i det følgende,<br />
hvor hovedvægten vil blive lagt på østfløjen, da projektet afgrænses til kun<br />
at omhandle denne. Bygningen består af seks etager samt en kælder. Etagehøjden<br />
er 4,1 m, og den bærende del af konstruktionen er 25,6 m høj.<br />
På taget af bygningen er der placeret et ventilationshus med en højde på<br />
4,4 m, hvormed bygningens totale højde bliver 30 m, hvilket svarer til det
1.1. BYGGERIET 7<br />
Figur 1.3: Stuhrs Brygge med KMD-domicilet vist centralt i billedet [Stuhrs Brygge 2007].<br />
maksimalt tilladte ifølge lokalplanen for området [Lokalplan 10-066 2003].<br />
Østfløjen er 119,7 m lang og 14,5 m bred, og under den sydlige del er der<br />
placeret en kælder, som er 27 m lang. En facadetegning af østfløjen med<br />
ventilationshuset placeret på taget kan ses på figur 1.4.<br />
Figur 1.4: Østfløjens østvendte facade, idet nord er mod højre. Mål i m.<br />
Domicilets to fløje er forbundet via to mellembygninger, der kan ses på figur<br />
1.2. Mellembygningerne spænder over ca. 40 m. Mellembygningen mod nord<br />
er placeret således, at den forbinder de to hovedbygninger mellem 3. og 4.<br />
etage, hvorimod mellembygningen mod syd forbinder bygningerne mellem 1.<br />
og 4. etage. De to mellembygninger vil dermed give anledning til en lastpåvirkning<br />
på bygningen, idet de bl.a. understøttes ved hovedbygningerne.<br />
Bygningen opføres som montagebyggeri af præfabrikerede betonelementer<br />
med en tykkelse, der varierer mellem 150 og 500 mm, hvor etagedækkene
8 KAPITEL 1. INDLEDNING<br />
er 320 mm tykke huldæk. Kælder og fundamenter støbes in situ. Byggeriets<br />
facader skal ifølge lokalplanen for området udføres som en blank mur, der<br />
enten pudses eller vandskures [Lokalplan 10-066 2003].<br />
De indvendige skillevægge er placeret forskelligt på hver etage, hvormed de<br />
ikke er kontinuerte gennem bygningen og derfor ikke kan regnes som stabiliserende.<br />
Derimod er der i bygningen placeret stabiliserende vægge bl.a. i<br />
form af trappeopgange og elevatorskakte. På figur 1.5 kan en grundplan af<br />
bygningen ses.<br />
Figur 1.5: Grundplan af domicilets østfløj. Mål i m.<br />
I dette projekt betragtes og projekteres østfløjen som en enkeltstående bygning.<br />
På grund af dette medtages lastpåvirkningen fra mellembygningerne<br />
ikke. Det vælges i forbindelse med projekteringen at fastholde de ydre mål<br />
samt placeringen af vinduer og døre, som i den eksisterende bygning. Derudover<br />
tages der udgangspunkt i placeringen af de eksisterende trappeskakter<br />
og bærende skillevægge. Rummene bibeholder dermed deres geometriske udformning.<br />
I projekteringen antages det, at bygningen har en levetid på 50 år.<br />
1.2 Problemstillinger<br />
I dette projekt redegøres for bygningens statiske system og stabilitet. Derudover<br />
dimensioneres et vægelement, et forspændt dækelement samt samlingen<br />
mellem disse. Elementernes bæreevne kontrolleres i brud- og anvendelsesgrænsetilstanden<br />
samt i brandsituationen. Bygningen skal overholde de gældende<br />
robusthedskrav således, at kun en begrænset del af byggeriet svigter<br />
ved ulykkestilfælde.<br />
Der gøres desuden rede for, hvordan bygningen skal funderes, og hvordan<br />
byggegruben skal udformes. Der dimensioneres et grundvandssænkningsanlæg<br />
for at holde kælderens byggegrube tør og sikre mod grundbrud. Byggegrubeindfatningen<br />
dimensioneres både som bestående af frie og forankrede<br />
spunsvægge.
1.2. PROBLEMSTILLINGER 9<br />
I forbindelse med disse problemstillinger er følgende afgrænsninger opstillet:<br />
• Østfløjen ses som en enkeltstående bygning.<br />
• Påvirkninger fra de to mellembygninger medtages ikke.<br />
• Kælderkonstruktionen dimensioneres ikke.<br />
• Ydermuren i murværk dimensioneres ikke.<br />
• Ventilationshuset medregnes kun ved bestemmelse af sne- og vindlast.<br />
• Fundamenterne dimensioneres ikke.<br />
• Påvirkning på tørdokken pga. udgravningen af byggegrubens kælder<br />
undersøges ikke.
10 KAPITEL 1. INDLEDNING
Del I<br />
Konstruktion<br />
11
Kapitel 2<br />
Statisk projekteringsrapport<br />
I denne statiske projekteringsrapport beskrives byggeriets konstruktive princip<br />
samt hvilke krav, byggeriet skal overholde under et brandforløb.<br />
2.1 Konstruktivt princip<br />
I dette afsnit redegøres for byggeriets konstruktive princip, herunder nedføring<br />
af horisontale og vertikale laster. Undervejs vurderes forskellige stabiliserende<br />
systemer og materialer, der er anvendelige for byggeriet.<br />
2.1.1 Konstruktionsmaterialer<br />
Valget af det primære konstruktionsmateriale til opbygning af råhuset bestemmes<br />
på baggrund af materialernes styrke-, stivheds-, brand- og lydegenskaber.<br />
Træ<br />
Hvis træ benyttes som bærende konstruktionsmateriale giver Bygningsreglement<br />
for erhvervs- og etagebyggeri kun tilladelse til byggeri op til fire etager,<br />
pga. de danske bran<strong>dk</strong>rav [BR95 2006]. Imidlertid er der ikke noget krav,<br />
der fravælger træ som bærende konstruktionsmateriale for de øverste etager,<br />
men da det ønskes at lave et montagebyggeri, hvor gentagende sektioner er<br />
en fordel, vil det give visse komplikationer med to forskellige materialer i den<br />
bærende konstruktion. Af den grund udelukkes træ i den bærende konstruktion.<br />
13
14 KAPITEL 2. STATISK PROJEKTERINGSRAPPORT<br />
Stål<br />
Stål har gode styrke- og stivhedsegenskaber, hvorfor der kan opnås et stort<br />
frit spænd med stål som bærende konstruktionsmateriale.<br />
Ståls modstandsevne overfor brand er ringe, idet materialet har en stor varmeledningsevne,<br />
hvorfor det vil være nødvendigt med et brandbeskyttende<br />
lag i form af isoleringsmateriale eller specialmaling. På grund af de strenge<br />
bran<strong>dk</strong>rav, der beskrives i afsnit 2.2, anvendes stål normalt ikke som bærende<br />
konstruktionsmateriale i etagebyggeri i Danmark.<br />
Stål er et tungt materiale, hvorfor det har en god lydabsorption. Dog anvendes<br />
stålet normalt kun som søjler og bjælker, hvorfor dets lydegenskab ikke<br />
udnyttes, da det skal suppleres med væg- og tagkassetter samt dækelementer.<br />
Beton<br />
Armeret beton har gode styrke- og stivhedsegenskaber, hvorfor det er velegnet<br />
som bærende konstruktionsmateriale.<br />
Brandegenskaberne for beton er gode, da materialet har en lav varmeledningsevne.<br />
Dette medfører store temperaturgradienter gennem tværsnittet,<br />
hvormed det kun er en mindre del af tværsnittet, der beskadiges af brandpåvirkningen.<br />
Derudover har armeret beton den egenskab, at armeringsstålet<br />
og betonet har omtrent samme termiske udvidelseskoefficient, hvorved der<br />
ikke opstår væsentlige spændinger mellem stål og beton, når det udvider sig.<br />
Da beton er et tungt materiale, har det en god lydabsorption.<br />
Valg af konstruktionsmateriale<br />
Bran<strong>dk</strong>ravene sætter begrænsningerne for hvilket materiale, der bør anvendes<br />
i den bærende konstruktion. Da råhuset opføres i seks etager, kan træ<br />
ikke anvendes, og da stål skal pakkes ind i beskyttende materiale, vælges det<br />
at arbejde videre med beton som bærende konstruktionsmateriale. Hermed<br />
er der også grundlag for, at en god lydabsorption i konstruktionsdelene er<br />
mulig. Disse forhold gør, at der er tradition for at anvende beton i bærende<br />
konstruktioner i Danmark.
2.1. KONSTRUKTIVT PRINCIP 15<br />
2.1.2 Stabiliserende systemer<br />
I dette afsnit gennemgås de stabiliserende systemer, der kan anvendes til det<br />
betragtede byggeri, mht. stabilitet, udførelse og fundering. Som beskrevet i<br />
forrige afsnit anvendes der armeret beton til den bærende og stabiliserende<br />
konstruktion, hvorfor der i det følgende er taget udgangspunkt i dette<br />
materiale.<br />
Skivebygning<br />
Ved dette system opbygges det bærende system af skiver og plader. En principskitse<br />
af, hvordan en skivebygning opbygges og understøttes, kan ses på<br />
figur 2.1.<br />
Figur 2.1: Statisk system og understøtninger for en skivebygning, som er i stabil ligevægt.<br />
En skivebygning opnår stabil ligevægt, såfremt der som minimum placeres<br />
tre vægskiver således, at et vilkårligt kraftsystem i dækskivernes plan kan optages.<br />
Dette forudsætter, at skiver og samlinger kan holde til påvirkningerne.<br />
[Bolonius 2002]<br />
Det er en hurtig og billig løsning at opføre større bygninger som skivebygninger,<br />
idet flere af elementerne kan udføres med samme geometri, hvormed<br />
elementstøbningen gøres hurtigere, og vanskeligheder ved montagen mindskes.<br />
Et skivebyggeri egner sig bl.a. til etagebyggeri ved f.eks. lejligheder<br />
eller kontorbygninger.<br />
Understøtningerne kan udføres som fast simple, hvorfor der udelukkende skal<br />
overføres vertikale og horisontale kræfter til fundamentet. Ved skivebygninger<br />
fordeles lasterne nogenlunde jævnt ud over de underliggende stribefundamenter.
16 KAPITEL 2. STATISK PROJEKTERINGSRAPPORT<br />
Søjle-/bjælkebygning<br />
Som alternativ til skivebygningen kan der anvendes et søjle-/bjælkesystem.<br />
Søjle-/bjælkesystemet giver mulighed for store og åbne gulvarealer, der kun<br />
afbrydes af de bærende søjler. Dette medfører en større fleksibilitet mht.<br />
indretningen i forhold til skivebygningen, hvilket er en fordel i f.eks. butikscentre.<br />
Et statisk system for et søjle-/bjælkesystem kan ses på figur 2.2.<br />
Figur 2.2: Statisk system og understøtninger for en søjle-/bjælkebygning.<br />
Stabilitet overfor vertikale laster opnås ved, at etagedækkene fordeler lasterne<br />
til søjle-/bjælkesystemet, hvorfra de føres ned til fundamenterne. Stabilitet<br />
i systemet overfor horisontale laster opnås enten ved momentstive samlinger<br />
eller vin<strong>dk</strong>ryds. På grund af byggeriets størrelse og antallet af vinduer vil<br />
løsningen med vin<strong>dk</strong>ryds være vanskelig at gennemføre. Derudover mindskes<br />
bygningens fleksibilitet overfor indretningen ved indsættelse af vin<strong>dk</strong>ryds.<br />
For at opnå tilstrækkelig stivhed til momentstive samlinger mellem søjler<br />
og bjælker kan det være nødvendigt at in situ-støbe elementerne, da præfabrikerede<br />
elementer er vanskelige at montere som momentstive. På grund af<br />
byggeriets omfang vil en in situ-støbning af hele råhuset være en uøkonomisk<br />
og tidskrævende proces.<br />
Søjle-/bjælkesystemet er fast simpelt understøttet, hvorfor der ligeledes kun<br />
skal overføres vertikale og horisontale kræfter til fundamentet. Dog koncentreres<br />
lasterne ved søjlerne pga. det statiske system. For at stabilisere<br />
systemet bedre kan søjlerne indspændes, hvilket forstørrer fundamenternes<br />
dimensioner.
2.1. KONSTRUKTIVT PRINCIP 17<br />
Kombinationsbygning<br />
Alternativet til vin<strong>dk</strong>ryds og momentstive samlinger ved søjle-/bjælkesystemet<br />
er at indføre en eller flere stabiliserende kerner, som det kan ses på<br />
figur 2.3. Stabiliteten overfor vertikale laster opnås som ved søjle-/bjælkesystemet.<br />
Stabiliteten overfor horisontale laster sikres ved skivevirkning i de<br />
stabiliserende kerner, der f.eks. kunne være en trappe- eller elevatorskakt.<br />
Figur 2.3: Statisk system og understøtninger for en søjle-/bjælkebygning med en stabiliserende<br />
kerne.<br />
I systemet med den stabiliserende kerne kan konstruktionen opføres af præfabrikerede<br />
elementer, idet der ikke skal laves momentstive samlinger. Dermed<br />
gøres elementfremstillingen og montagen nemmere og billigere, fremfor at<br />
der skal laves tidskrævende forskallingsarbejde på byggepladsen.<br />
Valg af system<br />
I den videre dimensionering vælges det at anvende et skivebyggeri med tilhørende<br />
stabiliserende kerner, da dette vurderes at være den mest økonomiske<br />
og stabile løsning for råhuset. Skiverne, der indbygges i rummene af hensyn<br />
til stabiliteten, vil ikke nedsætte rummenes funktionalitet med de forudsætninger,<br />
der blev gjort i afsnit 1.1. Grundet skivernes fordele med stabiliteten<br />
vil denne løsning være at foretrække.<br />
2.1.3 Konstruktionssamlinger<br />
I det følgende illustreres de vigtigste elementsamlinger, der skal anvendes i<br />
konstruktionen. Afsnittet er baseret på Bygningsberegninger efter DS 409 og<br />
DS 410 [Jensen & Hansen 2005].
18 KAPITEL 2. STATISK PROJEKTERINGSRAPPORT<br />
Vægsamling<br />
For at kunne opretholde bygningens stabilitet er det nødvendigt at samle<br />
vægelementerne således, at de kan overføre forskydningskræfter. I denne forbindelse<br />
kan der anvendes fortandede støbesamlinger (låsefortanding) mellem<br />
vægelementerne, hvilket kan ses på figur 2.4.<br />
(a) Samlingen i et horisontalt snit.<br />
(b) Snit A-A.<br />
Figur 2.4: Fortandet støbesamling mellem to vægelementer.<br />
Denne type samling er også anvendelig til at sammensætte mere end to vægelementer<br />
samt hjørnesamlinger, hvor der ligeledes skal overføres væsentlige<br />
forskydningskræfter. Eksempler herpå kan ses på figur 2.5.<br />
(a) T-samling mellem tre vægelementer<br />
i et horisontalt snit.<br />
(b) Hjørnesamling i et horisontalt<br />
snit.<br />
Figur 2.5: Fortandede støbesamlinger.<br />
Etagekryds<br />
Samlingen mellem dæk- og vægelementer i etagekryds udføres, som det er<br />
vist på figur 2.6. Med denne samling er det muligt at overføre skivekræfter
2.1. KONSTRUKTIVT PRINCIP 19<br />
fra dækelementet til vægelementet. Samtidig sikrer fugearmeringen i form<br />
af U-bøjler, at randarmeringen aktiveres ved forskydning. Fugearmeringen<br />
placeres i fugen mellem dækelementerne.<br />
(a) Etagekrydssamling med gennemgående<br />
dorn.<br />
(b) Etagekrydssamling med beslag til montering af ovenstående<br />
vægelement.<br />
Figur 2.6: Samling mellem dæk- og vægelement i etagekryds.<br />
Af praktiske årsager er det nemmest at håndtere samlingen med beslaget,<br />
der kan ses på figur 2.6b, idet dornen fra det nedenstående vægelement dermed<br />
ikke skal holdes præcist placeret i forhold til ovenstående vægelement,<br />
som det er tilfældet ved samlingen, der kan ses på figur 2.6a. Af denne grund<br />
vælges det at anvende samlingen med beslaget i den videre dimensionering.<br />
Derudover vil det ved elementfremstillingen ligeledes være mest praktisk at<br />
placere inserts i vægelementernes top således, at gevindstængerne først monteres<br />
efter elementstøbningen.<br />
På tilsvarende vis udføres samlingen mellem tag- og vægelement, idet der<br />
anvendes et dækelement som tag.
20 KAPITEL 2. STATISK PROJEKTERINGSRAPPORT<br />
Dæksamling<br />
Dækelementerne skal ligeledes kunne overføre forskydningskræfter, hvorfor<br />
disse også udføres med fortandede sider. Dækelementerne støbes sammen,<br />
og den føromtalte fugearmering placeres mellem dækkene, som det er vist på<br />
figur 2.7.<br />
Figur 2.7: Samling mellem dækelementer med fugearmering i et vertikalt snit.<br />
2.2 Brandforhold<br />
Dette afsnit har til formål at klarlægge Bygningsreglementets foreskrivelser<br />
til bygningers brandmodstandsevne. Afsnittet er baseret på Eksempelsamling<br />
om brandsikring af byggeri, der er udgivet af Erhvervs- og Byggestyrelsen<br />
[Brandsikring af byggeri, eksempelsamling 2006]. Litteraturen er gældende<br />
for traditionelle byggerier, hvor højden fra terræn til øverste etages gulv er<br />
mindre end 22 m, hvilket er opfyldt for KMD-domicilet, idet højden her<br />
maksimalt er 21,5 m. Det ønskes at opstille de brandtekniske krav, der skal<br />
opretholdes under en brandteknisk dimensionering.<br />
Generelt skal nybyggeri opføres og indrettes, så der skabes mulighed for evakuering<br />
af personer og for at udføre slukningsarbejde i en given tidsperiode.<br />
Kravene skal være opfyldt i hele bygningens levetid.<br />
Ved en brandteknisk dokumentation er der en række områder, der skal dokumenteres,<br />
herunder evakueringsplan og redningsåbninger. Det forudsættes<br />
dog, at disse ting er i orden ved den eksisterende projektering, hvorfor det<br />
følgende derfor kun omhandler de konstruktive forhold.<br />
Bygningsreglementet foreskriver seks forskellige anvendelseskategorier afhængig<br />
af risikoforhold ved en brand. De seks kategorier afhænger bl.a. af antallet<br />
af personer, deres mobilitet samt deres evne til at reagere på en brand.<br />
KMD-domicilet er at finde i kategori 1, der er den lempeligste klasse. Dette
2.2. BRANDFORHOLD 21<br />
er vurderet på baggrund af, at det er et kontorbyggeri, hvor der kun opholder<br />
sig mennesker om dagen, og hvor personalet har kendskab til bygningens<br />
flugtveje og på egen hånd kan bringe sig i sikkerhed.<br />
Byggeelementers brandmodstandsevne bestemmes ud fra tre kriterier, hhv.<br />
bæreevne, R, integritet, E, og isoleringsevne, I. Ydeevnen indenfor de tre kriterier<br />
skal opretholdes under en standardbrand i et angivet tidsrum afhængig<br />
af risikovurderingen. Integriteten, som angiver sammenhængen af elementet,<br />
og isoleringsevnen, der siger, hvilket temperaturniveau naborummet må få,<br />
skal kun undersøges ved adskillelser mellem rum. Derimod skal bæreevnen<br />
naturligvis undersøges ved alle bærende konstruktionselementer.<br />
De bærende bygningsdele på den øverste etage skal mindst være af bygningsdel<br />
klasse R 60, hvor tallet angiver, at konstruktionsdelen mindst skal have<br />
tilstrækkelig bæreevne gennem et 60-minutters brandforløb. Kravet er fundet<br />
på baggrund af, at den øverste etages gulvniveau er mellem 12 og 22 m<br />
over terræn. For det øvrige byggeri skal de bærende bygningsdele opføres som<br />
værende minimum klasse R 120 A 2 -s 1 ,d 0 ,hvorA 2 angiver, at det skal være<br />
en bygningsdel, hvis medvirken til branden er yderst begrænset, s 1 angiver<br />
krav om meget begrænset røgudvikling og d 0 beskriver, at der ikke må være<br />
brændende dråber eller partikler.
22 KAPITEL 2. STATISK PROJEKTERINGSRAPPORT
Kapitel 3<br />
Projektgrundlag<br />
Dette kapitel omhandler de beregningsforudsætninger, der gøres i forbindelse<br />
med dimensioneringen, herunder hvilket normsystem der anvendes, lastbestemmelse<br />
og hvordan bygningens robusthed ønskes eftervist.<br />
3.1 Dimensioneringsgrundlag<br />
I det følgende vil der blive redegjort for de forudsætninger der bruges i forbindelse<br />
med projektgruppens dimensionering af KMD-domicilet.<br />
Til dimensionering og bestemmelse af laster benyttes det nye system af normer,<br />
som er gældende fra august 2006, hvilket inkluderer:<br />
•DS409-Norm for projekteringsgrundlag for konstruktioner [DS 409<br />
2006]<br />
•DS410-Norm for last på konstruktioner med tilhørende tillæg 1 [DS<br />
410 1998]<br />
•DS411-Norm for betonkonstruktioner [DS 411 1999]<br />
• DS 411-420 - Kapitel 5-tillæg til konstruktionsnormerne [DS 411-420<br />
2006]<br />
Det er i henhold til DS 409 vurderet, at bygningen skal dimensioneres i høj<br />
sikkerhedsklasse. Dette er gjort, da bygninger i flere etager, hvor højden<br />
til gulv i øverste etage er mere end 12 m over terræn, og ofte benyttes til<br />
ophold for personer, skal dimensioneres i høj sikkerhedsklasse. Derudover er<br />
23
24 KAPITEL 3. PROJEKTGRUNDLAG<br />
det valgt, at omfanget af kontrol og udførelse er normal, med undtagelse af<br />
dækelementerne, der udføres i skærpet kontrolklasse.<br />
DS 411 stiller desuden krav til valg af miljøklasse, som er karakteriseret ved<br />
forskellige grader af aggressivitet. For enhver konstruktionsdel skal det vurderes<br />
hvilken miljøklasse, der bedst dækker den miljøpåvirkning, som konstruktionsdelen<br />
er udsat for. Det er vurderet, at de indvendige skillevægge samt<br />
bagmuren skal dimensioneres som værende i passiv miljøklasse, mens fundament<br />
og kældervægge tilhører moderat miljøklasse. Skalmuren i mursten<br />
skal dimensioneres som værende i aggressiv miljøklasse, idet konstruktionen<br />
opføres ved Limfjorden.<br />
3.2 Dimensionsgivende last<br />
Ud fra de valgte materialer og den statiske opbygning af byggeriet kan lastpåvirkningen<br />
bestemmes. I bilag A bestemmes de karakteristiske laster, der<br />
påvirker KMD-domicilets østfløj. I dette afsnit bestemmes de dimensionsgivende<br />
lasttilfælde, der kan være kritiske for bygningen.<br />
Bygningen dimensioneres i anvendelses-, brud- og ulykkesgrænsetilstanden.<br />
Dog afgrænses der fra at betragte lastkombination 3.A, der vedrører ulykkeslast<br />
ved påkørsel, eksplosion og nedstyrtningslast.<br />
I brudgrænsetilstanden anvendes to typer af lastkombinationer, 2.A og 2.B,<br />
der anvendes ved hhv. dominerende variable laster og dominerende egenlast.<br />
Ved lastkombination 2.A anvendes i dette projekt fire lastsituationer, hvor<br />
den ene anvendes, når bygningens stabilitet betragtes, mens de øvrige er situationer,<br />
hvor hhv. nytte-, sne- og vindlast er maksimal. Når de enkelte typer<br />
af variable laster virker til gunst, medtages disse ikke i dimensioneringen. I<br />
lastsituationen, hvori stabiliteten betragtes, er sne- og nyttelast derfor ikke<br />
medtaget. I lastkombination 2.B indgår variable laster ikke, mens egenlasten<br />
i denne situation multipliceres med en højere partialkoefficient.<br />
Ulykkesgrænsetilstanden undersøges for tre situationer, 3.B, 3.C og 3.D, der<br />
dækker over hhv. bortfald af konstruktionsdele, brand og vandret masselast.<br />
I anvendelsesgrænsetilstanden medtages i henhold til DS 409 både egen-,<br />
sne-, nytte- og vindlast ved den karakteristiske kombination (lastsituation 9),<br />
mens kun egen- og nyttelast medtages i den kvasipermanente kombination.<br />
I DS 409 anvendes lastkombinationsfaktorerne, ψ 0 , ψ 1 og ψ 2 . Lastkombinationsfaktoren,<br />
ψ 0 , anvendes ved lastkombination 1 og 2.A, mens faktoren, ψ 2 ,<br />
anvendes ved ulykkeslasterne og kvasipermanent anvendelsesgrænsetilstand.<br />
De undersøgte lastkombinationer er angivet i tabel 3.1.
3.3. ROBUSTHED 25<br />
Lastsituation Egenlast Nyttelast Snelast Vindlast Vandret masselast<br />
1(2.A) 1 1,5 1,5·0,3 1,5·0,3 -<br />
2(2.A) 1 1,5·0,6 1,5 1,5·0,3 -<br />
3(2.A) 1 1,5·0,6 1,5·0 1,5 -<br />
4 (2.A) 0,9 - - 1,5 -<br />
5(2.B) 1,2 - - - -<br />
6(3.B) 1 0,2 0 0 -<br />
7 (3.C) 1 0,2 0 0,2 -<br />
8(3.D) 1 0,5·0,2 1·0 1·0 1<br />
9 (1) 1 0,6 0,3 0,3 -<br />
10 (1) 1 0,2 0 0 -<br />
Tabel 3.1: De undersøgte lastkombinationer med tilhørende partialkoefficenter, lastkombinationsfaktorer<br />
og reduktionsfaktorer. Angivelsen i parentes henfører til lastkombinationerne<br />
i DS 409.<br />
3.3 Robusthed<br />
I dette afsnit beskrives de krav, som DS 409 stiller til robusthed af konstruktioner.<br />
Afsnittet er baseret på DS 409 [DS 409 2006], DS 411 [DS 411 1999]<br />
og Bygningsberegninger efter DS 409 og DS 410 [Jensen & Hansen 2005].<br />
En konstruktion siges at være robust, når relevante dele af konstruktionen<br />
kun er lidt følsom overfor utilsigtede defekter og påvirkninger, eller hvis<br />
der ikke sker omfattende svigt af konstruktionen, hvis en begrænset del af<br />
konstruktionen svigter.<br />
Robustheden af en konstruktion skal stå i sammenhæng med konsekvensen<br />
af et svigt af konstruktionen, hvorfor der stilles større krav til robustheden af<br />
konstruktioner i høj sikkerhedsklasse. En konstruktions robusthed afhænger<br />
af materialerne, det statiske system og om udformninger af de dele af konstruktionen,<br />
der har betydning for robustheden, er udført hensigtsmæssigt.<br />
Da KMD-domicilet befinder sig i høj sikkerhedsklasse, skal robustheden dokumenteres<br />
i en teknisk-faglig redegørelse, og det skal eftervises at mindst ét<br />
af følgende krav til robustheden er opfyldt: [DS 409 2006, s. 36]<br />
• Eftervisning af at afgørende konstruktionsdele kun er lidt følsomme<br />
overfor utilsigtede påvirkninger og defekter.<br />
• Eftervisning af at konstruktionen har tilstrækkelig bæreevne i lastkombination<br />
3.B - bortfald af konstruktionsdele.<br />
• Eftervisning af at en begrænset del af konstruktionen, som har betydning<br />
for robustheden, har tilstrækkelig bæreevne.
26 KAPITEL 3. PROJEKTGRUNDLAG<br />
I KMD-domicilet kan robustheden bl.a. øges ved at vælge materialer med<br />
større duktilitet. Armeret beton, som elementerne er opbygget af, er et duktilt<br />
materiale, hvilket vil sige, at et evt. brud først forekommer efter store<br />
plastiske deformationer. Derudover er kravene til minimumsarmering også<br />
med til at sikre bygningens robusthed.<br />
Ved at vælge elementer med relativt store dimensioner kan bygningens robusthed<br />
også øges. I DS 411 anbefales det, at der for armerede vægge, der er<br />
trykpåvirkede, ikke anvendes en vægtykkelse på under 120 mm [DS 411 1999,<br />
s. 79].<br />
For traditionelle husbygningskonstruktioner i høj sikkerhedsklasse er det i<br />
DS 411 angivet, at en eftervisning af lastkombination 3.B ikke er nødvendig,<br />
hvis følgende seks konstruktive krav er opfyldt [DS 411 1999, s. 28]:<br />
1. Alle etageadskillelser skal armeres, så de er i stand til at optage en<br />
karakteristisk last på 30 kN/m i hver retning.<br />
2. Ved hver etageadskillelse skal der langs omkredsen etableres en randarmering,<br />
som kan optage en karakteristik last på 80 kN. Randarmeringen<br />
skal forankres til etagedækket, så forskydningskræfter kan overføres,<br />
hvilket f.eks. kan gøres med U-bøjler.<br />
3. Ydervægge forankres horisontalt til etageadskillelserne med forbindelser,<br />
der er i stand til at overføre en karakteristisk last på 30 kN/m.<br />
4. Alle bærende vægge skal forankres i top og bund til etageadskillelserne<br />
med vertikale forbindelser, der er i stand til at optage en karakteristisk<br />
last på 30 kN/m.<br />
5. I top og bund af bærende vægge skal der etableres trækforbindelser<br />
således, at vægelementerne kan fungere som en u<strong>dk</strong>ragede bjælker ved<br />
et brud i den underliggende etage. Trækforbindelsen skal kunne optage<br />
en karakteristisk last på 150 kN.<br />
6. Brystninger samt dør- og vinduesoverliggere skal armeres således, at de<br />
kan optage et karakteristisk moment på 60 kNm samt en karakteristisk<br />
forskydningskraft på 60 kN.<br />
3.3.1 Opfyldelse af robusthedskrav<br />
I det følgende vil der blive redegjort for, hvordan de førnævnte robusthedskrav<br />
tænkes overholdt ved det pågældende byggeri.
3.3. ROBUSTHED 27<br />
Krav 1<br />
Dækelementerne spænder på tværs af bygningen, hvorfor der indlægges fugearmering<br />
mellem elementerne ved endeunderstøtningerne, som det kan ses på<br />
figur 3.1. Fugearmeringen føres så langt ind i dækfugen, at forankringslængden<br />
er tilstrækkelig. Armeringen udføres med U-bøjler, som det anbefales i<br />
krav 2, således at der kan overføres forskydningskræfter fra randarmeringen<br />
til dækelementerne. Bredden af dækelementerne er 1,2 m, hvorfor hver<br />
U-bøjle skal kunne overføre en karakteristisk last på 36 kN.<br />
Figur 3.1: Armering i begge retninger ved en etageadskillelse.<br />
Desuden skal der indlægges armering vinkelret på dækelementerne. Denne<br />
armering vil hovedsagelig være placeret i etagekrydsene over bærende facadevægge,<br />
hvorfor der er tale om en randarmering, som det kan ses på figur<br />
3.1.<br />
Krav 2<br />
Langs omkredsen af bygningen indlægges der ved etageadskillelserne en randarmering.<br />
Ved gavlene skal randarmeringen kunne optage en last på 80 kN,<br />
mens randarmeringen ved facaderne skal optage den maksimale last af hhv.<br />
80 kN eller 30 kN/m. Armeringen fra krav 1 på 30 kN/m multipliceres med<br />
halvdelen af dækelementernes frie spænd. Det frie spænd i bygningen er 13,7<br />
m, hvormed kravet til randarmeringen langs facaderne er 206 kN.<br />
Randarmeringen skal føres rundt om bygningens hjørner. Randarmeringen<br />
føres helt hen til hjørnerne fra begge sider, hvor der indlægges en vinkelbøjet<br />
stødarmering, som det kan ses på figur 3.2.<br />
Længden af stødarmeringen øges med 50%, idet armeringsstængerne stødes<br />
i samme snit [Jensen & Hansen 2005]. Derudover skal tværarmeringen<br />
dimensioneres efter DS 411.
28 KAPITEL 3. PROJEKTGRUNDLAG<br />
Figur 3.2: Randarmering omkring et hjørne.<br />
Krav 3<br />
I toppen af vægelementerne monteres strittere (dorne), der kan overføre en<br />
karakteristisk forskydende kraft på 30 kN/m, som faststøbes til rand- og fugearmeringen.<br />
Ovenpå dækelementerne monteres stålbeslag, der virker som<br />
forbindelse til det ovenstående vægelement. Disse forbindelser skal ligeledes<br />
overføre en karakteristisk forskydende kraft på 30 kN/m. Stritterne og beslagene<br />
kan ses på figur 3.3.<br />
Figur 3.3: Forbindelse til overførsel af horisontale laster i et etagekryds.<br />
Krav 4<br />
I de vertikale samlinger mellem vægelementerne isættes en gennemgående<br />
armering, der skal kunne overføre en karakteristisk vertikal last på 30 kN/m.
3.3. ROBUSTHED 29<br />
Krav 5<br />
Dette krav har betydning ved tværvægge og vægge i trappeskakte inde i<br />
bygningen, da randarmeringen i etagekrydsene dimensioneres for en større<br />
trækkraft. Vægelementerne kan forankres til trækarmeringen med omsluttende<br />
hårnålebøjler eller strittere.<br />
Krav 6<br />
Da der ikke er enkeltstående elementer ved dør- og vinduesoverliggere samt<br />
brystninger, anvendes dette krav ikke.
30 KAPITEL 3. PROJEKTGRUNDLAG
Kapitel 4<br />
Statiske beregninger<br />
Dette kapitel omhandler den egentlige dimensionering af udvalgte dele af<br />
byggeriet. Der redegøres for bygningens stabilitet samt de nødvendige dimensioner<br />
på de detaildimensionerede bygningselementer.<br />
4.1 Stabilitet<br />
I dette afsnit vil stabiliteten af bygningen blive beskrevet. Beregningsgangen<br />
for eftervisning af tilstrækkelig stabilitet er beskrevet i bilag B. Bygningen<br />
er undersøgt for stabilitet overfor vindlast samt vandret masselast. Det<br />
er fundet, at den mest kritiske last virkende langs med facaden er vandret<br />
masselast, mens vindlasten er den mest kritiske lastsituation virkende ind på<br />
facaden.<br />
I beregningen er der taget udgangspunkt i det eksisterende byggeris stabiliserende<br />
vægelementer, der kan ses på figur 4.1. De resterende vægelementers<br />
bidrag til stabiliteten regnes som værende negligeable.<br />
Figur 4.1: Byggeriets stabiliserende vægelementer for alle etager.<br />
Stabiliteten er undersøgt for fire forskellige statiske systemer. Et system hvor<br />
elementerne udføres som enkeltstående elementer, et system med trækarmering,<br />
et system hvor der er indlagt bjælker, således at etagedækkene spænder<br />
31
32 KAPITEL 4. STATISKE BEREGNINGER<br />
på langs af bygningen, samt et system hvor der indlægges låsefortanding mellem<br />
væggene.<br />
Idet stabiliteten er undersøgt for både stuen og øverste etage, er det beregnet,<br />
at et system uden foranstaltninger samt systemet, hvor der indlægges<br />
bjælker, giver for store excentriciteter af de vertikale reaktioner, hvorfor bygningen<br />
ikke er stabil. Ved indlæggelse af låsefortanding mellem elementerne<br />
er det muligt at fordele mere vertikal last ud på de stabiliserende vægge,<br />
således at den vertikale reaktions excentricitet bliver mindre end de stabiliserende<br />
vægges halve bredde. Løsningen med gennemgående trækforbindelser<br />
vurderes uhensigtsmæssig grundet montagehensyn.<br />
Det er beregnet, at den største trykspænding, der optræder, er på 12,3 MPa,<br />
hvormed der kan anvendes en beton med en karakteristisk trykstyrke på 20<br />
MPa.<br />
4.2 Vægelement<br />
Dimensionerne på det hårdest belastede facadeelement under hensyntagen til<br />
vertikal last er ligeledes blevet bestemt. Selve dimensioneringen er beskrevet<br />
i bilag C, og der er dimensioneret for lastkombination 2.A og 2.B, jf. afsnit<br />
3.2. Det vægelement, der vurderes at være hårdest belastet, er placeret i<br />
stueetagen og kan ses på figur 4.2. Tykkelsen af elementet og armeringen<br />
heri anvendes ligeledes ved de resterende facadeelementer i stueetagen.<br />
Figur 4.2: Det hårdest belastede vægelement i stueetagen.<br />
Vægelementet er 2,7 m langt, men grundet et vindueshul i midten, regnes<br />
der kun med en effektiv bredde på ca. 0,6 m. Elementet dimensioneres som<br />
værende slapt armeret og undersøges som både excentrisk og central belastet.<br />
Ved dimensioneringen som excentrisk belastet væg er der taget hensyn<br />
til en resulterende excentricitet stammende fra væggens udbøjning, udførelsesunøjagtigheder<br />
samt påvirkning fra vindlasten.<br />
For at kunne anvende samme vægtykkelse som i det eksisterende KMDdomicil<br />
på 200 mm beregnes det i bilag C, at det er nødvendigt at øge<br />
betonens karakteristiske trykstyrke fra de 20 MPa, der var nødvendigt af<br />
hensyn til stabilitet, til 40 MPa samt at armere væggen med i alt 12 Y12 som
4.2. VÆGELEMENT 33<br />
længdearmering. Der placeres dermed 6 armeringsstænger med tilhørende Y8<br />
bøjler på hver side af vindueshullet, hvilket kan ses på figur 4.3.<br />
Figur 4.3: Armeringens placering i vægelementet i et horisontalt snit. Mål i mm.<br />
4.2.1 Branddimensionering<br />
Vægelementet er ligeledes dimensioneret i brandsituationen, lastkombination<br />
3.C, og er dimensioneret efter at skulle bevare bæreevnen under en 120<br />
minutters standardbrand. Standardbranden beregnes i bilag E at give ca.<br />
samme maksimale rumtemperatur som åbningsfaktorbranden, hvilket kan<br />
ses på figur 4.4.<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
[ C]<br />
600<br />
400<br />
Åbningsfaktorbrand<br />
Standardbrand<br />
200<br />
0<br />
0 20 40 60 80 100 120<br />
t [min]<br />
Figur 4.4: Brandforløb for standardbrand og åbningsfaktorbrand.<br />
Ved åbningsfaktorbranden opnås maksimaltemperaturen dog tidligere, hvorfor<br />
betontemperaturen risikerer at blive højere end ved standardbranden.<br />
Det vurderes dog at være acceptabelt at dimensionere væggen efter en standardbrandpåvirkning,<br />
idet normsystemet foreskriver dette.<br />
Det beregnes i bilag C.3, at betonen efter 120 minutter er svækket, så det
34 KAPITEL 4. STATISKE BEREGNINGER<br />
svarer til en skadeszone på 27 mm. Trækarmeringens temperatur stiger til<br />
450 ◦ C, hvilket giver en styrkereduktion, der tages hensyn til ved beregning<br />
af momentbæreevnen. Temperaturforskellen over væggen giver anledning til<br />
en termisk excentricitet, der er fundet til 45 mm, hvilket øger momentbelastningen.<br />
Det beregnes i bilag C.3, at væggens momentbæreevne er på 93,7 kNm i<br />
brandsituationen, hvilket er større end de 83,2 kNm, den belastes af, hvorfor<br />
vægelementet kan holde.<br />
Det dimensionerede vægelement kan findes som tegning (21).3.01 i tegningsmappen.<br />
4.3 Etagedæk<br />
Til etagedækkene i bygningen vælges det at benytte huldæk med spændarmering.<br />
Der vælges at benytte PX32-etagedæk fra Spæncom, hvis tværsnit<br />
kan ses på figur 4.5 [Spæncom 2006a]. Hvert dækelement er armeret med 8<br />
L15,2-liner og skal spænde over 13,7 m. Dækket regnes simpelt understøttet<br />
på facadernes vægelementer. Beregningerne er forklaret i bilag D.<br />
Figur 4.5: Vertikalt snit af PX32-etagedæk. Mål i mm.<br />
Elementerne udføres i skærpet kontrolklasse og påvirkes af egen-, nytte- og<br />
indvendig vindlast.<br />
4.3.1 Anvendelsesgrænsetilstanden<br />
Kabelkraften, som spændarmeringen skal opspændes med, vælges ud fra krav<br />
til tryk- og trækspændingerne i betonen samt spændinger i armeringen. Der<br />
ses på anvendelsesgrænsetilstanden i både opspændings- og driftssituationen.<br />
Det beregnes, at kabelkraften skal være på mellem 770 og 1552 kN, hvor den<br />
initielle kabelkraft vælges til den øvre grænse.
4.3. ETAGEDÆK 35<br />
Når belastningen påføres, vil der komme en initialtøjning, der reducerer<br />
kabelkraften, og i konstruktionens levetid reduceres kabelkraften yderligere<br />
pga. påvirkninger fra krybning, svind og relaxation. Idet der bruges laster<br />
fra den kvasipermanente lastkombination, lastsituation 10, beregnes det, at<br />
den effektive kabelkraft efter 50 år er reduceret til 952 kN, hvilket stadig er<br />
indenfor det tilladte område.<br />
I anvendelsesgrænsetilstanden beregnes det, at dækket ved opspændingen<br />
får en pilhøjde på 37 mm. I langtidstilstanden beregnes en nedbøjning på<br />
51 mm, svarende til 1/268 af spændvidden, idet der tages højde for krybningen.<br />
DS 409 anbefaler en maksimal udbøjning på 1/400 af spændvidden,<br />
svarende til 34 mm. Overskridelsen skyldes blandt andet, at den effektive<br />
kabelkraft reduceres væsentligt ifølge de foretagede beregninger. Spæncom<br />
regner med en mindre reduktion, og regnes nedbøjningen for denne, fås kun<br />
en nedbøjning på 21 mm, hvilket er indenfor det tilladelige.<br />
4.3.2 Brudgrænsetilstanden<br />
I brudgrænsetilstanden beregnes elementets brudbæreevne ved plastisk tværsnitsberegning<br />
under hensyntagen til forspændingen. Brudbæreevnen findes<br />
til 381 kNm, hvilket under påvirkning af lastsituation 1, hvor nyttelast er<br />
dominerende, giver en udnyttelsesgrad på 73%. Det beregnes desuden, at<br />
forskydningsbæreevnen er tilstrækkelig uden forskydningsarmering, idet udnyttelsesgraden<br />
er 52%.<br />
4.3.3 Branddimensionering<br />
I brandsituationen kan dækket enten blive påvirket af brand oven- eller nedenfra.<br />
Hvis det påvirkes af brand fra oven, er det beskyttet af slidlaget, og<br />
skadeszonen i tværsnittet bliver kun på 4,3 mm efter 120 min standardbrandpåvirkning.<br />
Det vurderes derfor, at der ikke opstår problemer, da belastningen<br />
er væsentligt mindre i brandsituationen end i brudgrænsetilstanden, hvor<br />
udnyttelsesgraden i forvejen kun er 73%.<br />
Hvis dækket derimod påvirkes af brand fra neden, bliver armeringen opvarmet<br />
og dermed svækket. Udnyttelsesgraden bliver her på 43%, hvorfor<br />
bæreevnen i brandsituationen ligeledes er tilstrækkelig.<br />
Det dimensionerede dækelement kan findes som tegning (23).3.02 i tegningsmappen.
36 KAPITEL 4. STATISKE BEREGNINGER<br />
4.4 Samling<br />
Samlingen ved bygningens etagekryds er dimensioneret. I dette afsnit beskrives<br />
de armeringsdimensioner og udstøbninger, der skal anvendes til at<br />
overføre lasterne i samlingen. Beregningerne er forklaret i bilag F.<br />
Samlingen er dimensioneret ud fra robusthedskravene, der kan ses i afsnit<br />
3.3. Derudover er bæreevnen af fugen i etagekrydset dimensioneret for hhv.<br />
lastsituation 1 og 3 i brudgrænsetilstanden. Lastsituation 1 giver det største<br />
tryk på fugen, mens lastsituation 3 giver den største forskydning i støbeskellet<br />
mellem vægelementerne og fugen.<br />
Ved robustheden er mængden af rand- og fugearmeringen samt forskydningsforbindelser<br />
bestemt, hvis placering og størrelse kan ses på figur 4.6. Som<br />
armering anvendes ribbestål af typen B 550.<br />
Figur 4.6: Dimensioner på etagekrydset. Mål i mm.<br />
Kantstøbningen i etagekrydset udstøbes med en beton B 25, der har tilstrækkelig<br />
bæreevne overfor tryk- og forskydningsbrud. Derudover er bæreevnen<br />
af det nedenstående vægelement kontrolleret for en koncentreret lastpåvirkning.<br />
Højden af understøbningen mellem etagekrydset og det ovenstående vægelement<br />
er sat til 45 mm. Da dækelementerne har en pilhøjde på 37 mm, kan<br />
det overvejes, om højden skal være større, idet der midt på gavlene derved<br />
kun er en understøbning på 8 mm.<br />
Samlingen ved etagekrydset kan findes som tegning (21).6.03 i tegningsmappen.
Del II<br />
Fundering<br />
37
Kapitel 5<br />
Fundering og etablering af<br />
byggegrube<br />
Det ønskes i dette kapitel at redegøre for, hvordan østfløjen skal funderes.<br />
Desuden skal en byggegrube udformes, og det skal bestemmes, hvordan en<br />
eventuel grundvandssænkning i forbindelse med denne skal foretages. Afsnittet<br />
er baseret på Funderingshåndbogen [DGF 2005], Lærebog i geoteknik<br />
1 [Harremoës, Ovesen & Jacobsen 2005] og Anlægsteknik 1 [Anlægsteknikforeningen<br />
i Danmark 2004, s. 297-340].<br />
Inden dimensioneringen kan foretages, er det nødvendigt at klarlægge jordbundsforholdene.<br />
Til dette formål er der udleveret en geoteknisk undersøgelsesrapport,<br />
som kan findes på bilagscd’en.<br />
Der er udført fem forede boringer, hvor østfløjen af KMD-domicilet skal<br />
bygges. Boringernes placeringer kan ses på figur 5.1.<br />
Oversiden af stuegulv er projekteret i kote +2,1 DNN, mens undersiden af<br />
kældergulvet, der er i den sydlige del af bygningen, er i kote −2,1 DNN. Den<br />
fremtidige terrænkote anbefales i den geotekniske undersøgelsesrapport til<br />
+2,2 DNN, men det vælges dog at placere denne i +2,1 DNN, svarende til<br />
oversiden af stuegulvet.<br />
Oversiden af de bæredygtige lag (OSBL) ligger i kote −9,1 DNN i den sydligste<br />
del af bygningen, mens den ligger i kote −0,2 DNN i den nordligste del af<br />
bygningen. Over de bæredygtige lag består jorden af fyld af sand og ler samt<br />
postglacialt gytje, tørv, ler og sand. De bæredygtige lag består af senglaciale<br />
og glaciale aflejringer af sand og grus, morænesand, ler, moræneler samt kalk<br />
og morænekalk. På figur 5.2 kan boreprofilerne for de fem boringer ses, hvor<br />
tilhørende signaturforklaring kan ses i figur 5.3, mens styrke-, sætnings- og<br />
strømningsparametre for lagene kan ses i tabel 5.1. Bagerst i bilagsrapporten<br />
39
40 KAPITEL 5. FUNDERING OG ETABLERING AF BYGGEGRUBE<br />
Figur 5.1: Placering af de fem boringer. Markeringen mod syd angiver kælderen.<br />
findes den antagede lagfølge mellem boringerne. Permeabilitetskoefficienterne<br />
er skønnet på baggrund af Funderingshåndbogen [DGF 2005, s. 104].<br />
Over OSBL γ/γ ′ φ pl,k c u,k K k<br />
kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2 m/s<br />
Fyldsand 17/9 30 ◦ - - 5 · 10 −4<br />
Fyldler 18/8 - 40 - 10 −7<br />
Gytje 15/5 - 50 - 10 −6<br />
Tørv 12/2 - 100 - 10 −6<br />
Ler 18/8 - 50 - 10 −7<br />
Sand 17/9 33 ◦ - - 5 · 10 −4<br />
Under OSBL γ/γ ′ φ pl,k c u,k K k<br />
kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2 m/s<br />
Sand 18/10 35 ◦ - 30.000 5 · 10 −4<br />
Grus 18/10 35 ◦ - 30.000 5 · 10 −3<br />
Morænesand 18/10 36 ◦ - 30.000 5 · 10 −4<br />
Ler 19/9 - 50-300 6.500-40.000 10 −7<br />
Moræneler 19/9 - 200-300 50.000-80.000 10 −6<br />
Kalk og morænekalk 19/9 35 ◦ 150-400 20.000-50.000 10 −4<br />
Tabel 5.1: Rumvægte samt styrke og deformationsparametre for de forskellige jordtyper<br />
over og under OSBL, idet γ og γ ′ er den effektive rumvægt hhv. over og under GVS,<br />
φ pl,k er den karakteristiske plane friktionsvinkel, c u,k er den karakteristiske udrænede<br />
friktionsvinkel, K er konsolideringsmodulet og k er permeabilitetskoefficienten.
Figur 5.2: Boreprofiler for de fem boringer. De senglaciale (Sg), glaciale (Gc) og prækvartære<br />
(Pk) lag er bæredygtige, mens de nutidige (Re) og postglaciale (Pg) lag er ikke er<br />
bæredygtige. Dannelsesmiljøerne er brakvand (Br), ferskvand (Fe), flydejord (Fl), gletcher<br />
(Gl), marint (Ma), nedskyl (Ne) og smeltevand (Sm). Signaturforklaring kan ses på figur<br />
5.3. Koter i DNN.<br />
41
42 KAPITEL 5. FUNDERING OG ETABLERING AF BYGGEGRUBE<br />
Figur 5.3: Signaturforklaring til boreprofiler, som kan ses i figur 5.2.<br />
Grundvandsspejlet (GVS) følger nogenlunde Limfjordens vandspejl, som varierer<br />
mellem +1,5 og −0,8 DNN. Det anbefales i den geotekniske undersøgelsesrapport<br />
at regne med et GVS i kote +2,0DNNforatværepåden<br />
sikre side, hvorfor dette skal gøres, når selve bygningen dimensioneres. Ved<br />
interimskonstruktioner regnes med et vandspejl i kote +1,5 DNN.<br />
5.1 Fundering af bygningen<br />
Dette afsnit giver et løsningsforslag til, hvordan bygningen kan funderes. Den<br />
egentlige dimensionering ligger uden for omfanget af dette projekt. Da de bæredygtige<br />
lag under hele bygningen ligger under almindelig funderingsdybde<br />
dvs. frostfri dybde, kan funderingen laves som sandpudefundering, dyb direkte<br />
fundering eller pælefundering. Pælefunderingen kan laves med enten<br />
borede eller rammede pæle, men da grundvandsspejlet står højt, vurderes<br />
det at være nemmest med rammede pæle.<br />
På figur 5.4 kan OSBL og bygningens placering i forhold til denne ses. I den<br />
sydligste del af kælderen er der over 7 m fra undersiden af kælderdækket til<br />
OSBL, hvorfor det vælges at pælefundere kælderen. Ligeledes er der lige nord<br />
for kælderen 6,5 m mellem OSBL og almindelig funderingsdybde, hvorfor den<br />
sydligste del af bygningen uden kælder også pælefunderes. Det vurderes at<br />
være mest økonomisk at pælefundere de sydligste 60 m af bygningen, som<br />
detkansespåfigur5.4<br />
Figur 5.4: OSBL og bygningens placering i forhold til denne. Nord findes mod venstre.<br />
Mål i m. Koter i DNN.<br />
I den nordligste del af bygningen er der mindst 1,5 m mellem almindelig<br />
funderingsdybde og OSBL, hvorfor det vurderes at være billigst at lave di-
5.1. FUNDERING AF BYGNINGEN 43<br />
rekte fundering her. Dette kan laves som enten sandpudefundering eller dyb<br />
direkte fundering. Ved dyb direkte fundering kan det ikke forventes, at de<br />
vertikale kanter kan stå selv, da der er et spring på over 2 m, hvorfor det<br />
bliver nødvendigt med afstivning af fundamentsrenderne. Desuden vil denne<br />
løsning kræve meget beton i forhold til en sandpudefundering. Derfor vurderes<br />
det at være billigst at lave den nordligste del af fundamentet på en<br />
sandpude.<br />
Ved en sandpudefundering skal jorden ned til OSBL udskiftes med velkomprimeret<br />
graderet sandfyld. Jorden skal udskiftes under selve fundamentet<br />
og under en linie væk fra fundamentet med hældning 1:1,5 ned til OBSL,<br />
som vist på figur 5.5. Sandpuden skal føres op til undersiden af det kapillarbrydende<br />
lag under terrændækket.<br />
Figur 5.5: Sandpudefundering.<br />
Da der kun er begrænset plads mellem bygningen og tørdokken, skal det<br />
kontrolleres, at der er plads til at lave sandpuden. Det bliver her nødvendigt<br />
at grave forholdvis tæt på tørdokken, hvorfor det er nødvendigt at regne på,<br />
om den kan holde til vandtrykket, når der ikke længere er et stabiliserende<br />
jordtryk på den anden side. En anden mulighed er at undersøge muligheden<br />
for at tørlægge tørdokken. Der afgrænses dog fra analysen i dette projekt.<br />
For den del af bygningen, der er pælefunderet, skal terræn- og kælderdækket<br />
dimensioneres som et etagedæk, idet jorden under det ikke kan regnes for at<br />
være bærende. Den del, der er direkte funderet, kan laves som et almindeligt<br />
terrændæk, da sandpuden er bærende. Under hele terrændækket skal der<br />
udlægges kapillarbrydende lag, eksempelvis i form af polystyrenplader.<br />
Fundamentet og pælene skal dimensioneres i henhold til Norm for fundering<br />
[DS 415 1998] og Norm for betonkonstruktioner [DS 411 1999], så de<br />
har tilstrækkelig bæreevne og sætningerne er acceptable. Særligt skal det<br />
kontrolleres, at der ikke opstår store differenssætninger mellem den direkte
44 KAPITEL 5. FUNDERING OG ETABLERING AF BYGGEGRUBE<br />
funderede og den pælefunderede del. Dette falder dog udenfor dette projekt,<br />
da fundamenterne ikke dimensioneres.<br />
Ved dimensioneringen af fundamentet under kælderen skal der tages hensyn<br />
til, at kælderen bliver påvirket af en stor opdrift fra grundvandet. Hvis denne<br />
opdrift er større end egenlasten, skal det kontrolleres, at trækket kan optages<br />
af pælene. Alternativt kan der etableres dræn ved kælderfundamenterne,<br />
så der etableres en permanent grundvandssænkning. Dette kræver dog, at<br />
drænene ofte renses, da det har alvorlige konsekvenser, hvis det stopper til.<br />
Det anbefales derfor at bygningen skal dimensioneres, så den kan holde til<br />
et grundvandsspejl, der står i kote +2,0 DNN, og etablere dræn, der sørger<br />
for, at vandet ikke overstiger dette niveau.<br />
Ved nedramningen af pælene skal der sørges for, at rystelserne på nabobygningerne<br />
ikke bliver for store.<br />
5.2 Byggegrube<br />
Byggegruben skal i den del af bygningen, der skal funderes direkte, graves<br />
ned til OSBL, så sandopfyldningen kan udføres. Når sandopfyldningen er<br />
udført, kan der graves render med vertikale vægge ned til frostfri dybde,<br />
hvor funderingen udføres. For den resterende del af bygningen uden kælder<br />
skal der graves ned til frostfri dybde i hele bygningens bredde, så pælene kan<br />
nedrammes fra dette niveau.<br />
Byggegruben skal i den del af bygningen, hvor der er kælder, graves ned<br />
til kote −2,73 DNN, når det antages, at fundamentet under kældergulvet<br />
har en højde på 30 cm. Hermed kommer der et niveauspring i byggegruben<br />
på 3,7 m, hvor kælderen slutter, hvorfor det er nødvendigt at placere en<br />
spunsvæg, så jorden ikke falder ned i kælderudgravningen. Der vil komme<br />
en stor belastning på denne spunsvæg, hvis rammemaskinen skal stå lige<br />
ovenfor spunsvæggen og nedramme pæle. Derfor vil det være fordelagtigt at<br />
nedramme pælene under terrændækket, inden byggegruben til kælderen udgraves.<br />
Når udgravningen foretages, vil spunsen få en vis udbøjning, hvilket<br />
kan bevirke, at de nedrammede pæle bliver tværpåvirkede. Dermed kan der<br />
opstå brud i pælene, hvis spunsen er for slap, hvilket skal undgås.<br />
Kælderudgravningen skal være så stor, at rammemaskinen har plads til at<br />
ramme pælene i. Det vurderes også at være fordelagtigt at lave en rampe, der<br />
fører ned i byggegruben, så rammemaskinen kan køre derned. Alternativet<br />
er, at den skal løftes derned af en kran. Udgiften til kranen forventes at være<br />
større end udgiften til anlæggelse af rampen, hvorfor denne løsning fravælges.
5.3. GRUNDVANDSSÆNKNING 45<br />
På figur 5.6 kan byggegruben ses. Kælderudgravningen er omkranset af<br />
spunsvægge af stål, med undtagelse af det sted rampen er placeret. Spunsvæggene<br />
installeres ved enten ramning, vibrering eller presning. Hvilken metode,<br />
der anvendes, overlades til entreprenøren at beslutte.<br />
(a) Byggegruben set fra siden.<br />
(b) Byggegruben set fra oven.<br />
Figur 5.6: Byggegruben. Mål i m.<br />
5.3 Grundvandssænkning<br />
For at holde byggegruben tør og sikre mod grundbrud er det nødvendigt at<br />
etablere en grundvandssænkning. Jordbunden umiddelbart under byggegruben<br />
består af impermeable gytjelag, mens der længere nede er permeable<br />
sandlag, som det kan ses på figur 5.2. Der vurderes at være vandtilstrømning<br />
til det nederste sandlag ved boring 13, hvorimod de to øverste postglaciale<br />
sandlag vurderes at være lokale sandlommer, hvorfor der ikke er vandtilstrømning<br />
til dem. Dette vides dog ikke med sikkerhed, men det forventes<br />
endvidere, at spunsvæggene, som skal ned gennem de to øverste sandlag, vil<br />
afskære en evt. vandstrøm.<br />
Da grundvandsspejlet står over sandlaget, er der en artesisk strømning i dette.<br />
Derfor vil vandet i sandlaget yde et tryk op mod de impermeable lag,<br />
hvorfor der er risiko for grundbrud i byggegruben. For at hindre dette skal<br />
der etableres et pumpesystem, der sikrer en tilstrækkelig sænkning af trykniveauet<br />
i det nederste sandlag i hele byggegruben under hele byggeperioden.<br />
Da der ikke forventes at strømme vand til de øverste sandlag, er det ikke
46 KAPITEL 5. FUNDERING OG ETABLERING AF BYGGEGRUBE<br />
nødvendigt at pumpe i disse. Endelig skal evt. overfladevand pumpes bort<br />
fra byggegruben.<br />
Da der også skal graves ned under grundvandsspejlet ved etablering af sandpuden,<br />
kan der også her være behov for en trykniveausænkning. Dette behandles<br />
dog ikke yderligere i dette projekt.<br />
Pumpning kan foretages med enten læsepumper, et sugespidsanlæg eller et<br />
filterboringsanlæg. Herunder vil de tre metoder blive beskrevet, hvorefter det<br />
vælges, hvad der skal bruges ved etablering af byggegruben.<br />
5.3.1 Lænsning<br />
Denmestsimplemådeatsikreentørbyggegrubeervha.lænsning.Ved<br />
lænsning placeres en pumpe i en pumpesump i bunden af byggegruben, som<br />
der kan ses på figur 5.7. Materialet i pumpesumpen skal være erosionsstabilt<br />
og have en tilstrækkelig permeabilitet som f.eks. et groft grusmateriale. Ved<br />
lænsning fjernes overfladevandet i byggegruben, mens der er ikke foretages<br />
en sænkning af trykniveauet. Metoden kan derfor ikke bruges til sikring mod<br />
grundbrud og potentialaflastning af byggegrubeindfatninger.<br />
Figur 5.7: Læsning fra en byggegrube.<br />
Ved lænsning kører pumpen konstant uanset vandmængde, hvilket kan være<br />
uøkonomisk i drift. Vandet pumpes op gennem en almindelig brandslange<br />
liggende på jorden. Hvis der lænses om vinteren, skal slangen beskyttes mod<br />
frost ved at tildække den. [DGF 2005, s. 102]<br />
5.3.2 Sugespidsanlæg<br />
Sænkning af trykniveauet kan udføres vha. et sugespidsanlæg. Sugespidsanlægget<br />
anlægges ved at spule sugespidserne ned i vandførende lag, hvorefter<br />
der kobles lufttætte slanger til hver spids, og slangerne samles i en stor<br />
samleledning, som kobles til en pumpe. Sugespidserne virker ved, at pumpen<br />
danner et vacuum, så vandet suges op. Pumpen kan maksimalt danne et
5.3. GRUNDVANDSSÆNKNING 47<br />
undertryk på 1 atm, hvilket svarer til en vandsøjle på 10 m. Men grundet<br />
tryktabene i rørene samt filtertab kan der maksimalt skabes et undertryk på<br />
0,7 atm ved sugespidsen, dvs. en sænkning til omkring 5-6 m under pumpens<br />
niveau, jf. figur 5.8. Ønskes en større dybde er det nødvendigt at placere sugespidser<br />
i forskudt niveau. Et sugespidsanlæg kan klare en vandmængde på<br />
1m 3 /h pr. sugespids [DGF 2005, s. 106].<br />
Figur 5.8: Grundvandssænkning vha. sugespidsanlæg. Mål i mm.<br />
5.3.3 Filterboringsanlæg<br />
Ved etablering af et filterboringsanlæg placeres et antal filterboringer uden<br />
om og evt. inde i byggegruben. I hver boring placeres en pumpe, og når<br />
der pumpes fra boringerne, opnås en sænkning af trykniveauet. Antallet og<br />
dybden af boringerne afgøres ud fra den nødvendige vandstrøm og ønskede<br />
trykniveausænkning. Filteret vælges, så sand og andre stoffer ikke skylles<br />
med grundvandet op. Hvis trykniveauet skal sænkes i jord med lav permeabilitet,<br />
kan der sættes vacuum på filterboringen, og på den måde øge<br />
vandstrømmen i de pågældende lag. De steder der anvendes vacuum, skal<br />
der ved udførelsen af boringen sikres, at systemet er lufttæt. En filterboring<br />
kan tage en vandmængde på op til 500 m 3 /h [DGF 2005, s. 106].<br />
5.3.4 Valg af pumpeanlæg<br />
Oversiden af de vandførende sandlag under byggegruben er maksimalt beliggende<br />
omkring ti meter under terræn. Da et sugespidsanlæg kun kan suge<br />
i en dybde af maksimalt 5-6 m, er det ikke tilstrækkeligt for at nå ned i det<br />
vandførende lag. Sænkningen af trykniveauet skal derfor etableres med et<br />
filterboringsanlæg, som dimensioneres i kapitel 6.<br />
Filterboringsanlægget skal køre i så lang tid, det er nødvendigt for, at der<br />
ikke skabes større opdrift på konstruktionen, end den kan modstå. Hvis pumpeanlægget<br />
går i stå i byggeperioden, kan det betyde, at der sker grundbrud
48 KAPITEL 5. FUNDERING OG ETABLERING AF BYGGEGRUBE<br />
i byggegruben. Dette kan ødelægge udgravningen og det igangværende arbejde<br />
i byggegruben eller skabe en større opdrift på konstruktionen, end den<br />
kan klare på det pågældende tidspunkt. Konsekvensen er, at byggeriet forsinkes<br />
og dermed fordyres. Derfor skal der etableres et sikringsanlæg, så et<br />
svigt opdages i tide, hvis anlægget svigter. Et nødstrømsanlæg kan sikre, at<br />
en strømafbrydelse ikke får alvorlige konsekvenser.<br />
Selvom lagene under byggegruben er lavpermeable, kan der alligevel trænge<br />
noget vand igennem. Desuden kan regnvejr bevirke, at der kommer til at stå<br />
vand i bunden af byggegruben. For at sikre en tør byggegrube vælges det<br />
derfor at placere lænsepumper i bunden af byggegruben, der aktiveres, hvis<br />
der kommer vand i byggegruben.<br />
5.4 Forurening<br />
Det ses ud fra den udleverede geotekniske undersøgelsesrapport, at der er<br />
fundet forurenet jord ved boring 13 og boring 15. Dette menes at stamme<br />
fra den forrige benyttelse af området som værftsområde.<br />
Forurenet jord opdeles i fire klasser alt efter, hvor forurenet det er. De fire<br />
klasser kan ses i tabel 5.2. Da forureningen kun er sporet pga. af olielugt,<br />
antages det, at forureningen er i klasse 2. Ud fra tabel 5.2 kan det ses,<br />
at jorden burde kunne genanvendes. Der skal dog udføres yderlige forureningsundersøgelser<br />
for at sikre, at forureningen ikke ligger i en højere klasse,<br />
og derfor skal renses på et jordbehandlingsanlæg. [Anlægsteknikforeningen i<br />
Danmark 2004]<br />
Klasse 1<br />
Klasse 2<br />
Klasse 3<br />
Klasse 4<br />
Definitioner<br />
Ren jord (overholder Miljøstyrelsens jor<strong>dk</strong>valitetskriterier).<br />
Lettere forurenet jord (bør så vidt muligt<br />
genanvendes).<br />
Forurenet jord til rensning eller deponering.<br />
Kraftigere forurenet jord til rensning med<br />
eventuelt efterfølgende deponering.<br />
Tabel 5.2: Definition af forureningsklasser [Anlægsteknikforeningen i Danmark 2004, s.<br />
133].
5.5. FORUDSÆTNINGER FOR DIMENSIONERING 49<br />
5.4.1 Forurening af grundvand<br />
I de tilfælde, hvor det forurenede jord findes under grundvandsspejlet, antages<br />
det, at grundvandet også er forurenet. Ved grundvandssænkningen er<br />
det derfor nødvendigt at rense grundvandet, før det ledes ud i recipienten,<br />
hvilket kan gøres med et mobilt rensningsanlæg. På grund af placeringen på<br />
havnen er det oplagt at anvende Limfjorden som recipient, hvilket der dog<br />
skal søges om tilladelse til.<br />
5.5 Forudsætninger for dimensionering<br />
I de følgende kapitler dimensioneres grundvandssænkningsanlægget samt<br />
spunsvæggene og tilhørende ankre. Byggegruben udføres i normal sikkerhedsklasse.<br />
Til dimensioneringen bruges følgende normer:<br />
•DS409-Norm for projekteringsgrundlag for konstruktioner [DS 409<br />
2006]<br />
•DS412-Norm for stålkonstruktioner [DS 412 1998]<br />
•DS415-Norm for fundering [DS 415 1998]<br />
• DS 411-420 - Kapitel 5-tillæg til konstruktionsnormerne [DS 411-420<br />
2006]<br />
Detervurderet,atKMD-domicilet skal behandles i normal funderingsklasse,<br />
da denne omfatter konstruktionstyper og funderinger uden særlig vanskelige<br />
belastnings- eller jordbundsforhold. Derudover indeholder normal funderingsklasse<br />
også støttemure og andre jord- og vandtrykspåvirkede vægge.
50 KAPITEL 5. FUNDERING OG ETABLERING AF BYGGEGRUBE
Kapitel 6<br />
Grundvandssænkningsanlæg<br />
Trykniveauet i jorden ved kælderen skal sænkes, så løftning af byggegrubens<br />
bund undgås. Løftning kan blive et problem, idet jordbundsforholdene vil<br />
give anledning til en artesisk strømning, da det vandførende sandlag omgives<br />
af mindre permeable lag, som det kan ses på figur 5.2.<br />
I bilag G undersøges det, hvilke niveauer vandtrykket skal sænkes til for at<br />
undgå løftning. I beregningerne tages der højde for de varierende lagtykkelser<br />
mellem de enkelte prøveboringer, hvorfor trykniveauet skal sænkes til<br />
forskellige niveauer i byggegrubens længderetning.<br />
Det beregnes i bilag G, at det er nødvendigt at installere tre filterboringer,<br />
hvis placeringer kan ses på figur 6.1. Det vurderes, at boringerne skal bores<br />
en meter ned i sandlaget, for at pumperne har den forudsatte ydelse og<br />
filtertabet overvindes.<br />
I beregningerne er det vandførende sandlag regnet som mellemkornet sand,<br />
hvorved trykniveauet ved byggegruben vil indstille sig, som vist på figur 6.2.<br />
Trykniveauet sænkes til et tilstrækkeligt niveau for at undgå løftning samtidigt<br />
med, at det holdes over det vandførende lag, hvormed forudsætningen<br />
om en artesisk strømning er opfyldt. De to nordligste pumper skal have en<br />
ydelse på 42 m 3 /h, mens den sydligste skal have en ydelse på 130 m 3 /h.<br />
De to nordligste boringer skal bores til kote −5,4 DNN, mens den sydligste<br />
boring skal bores til kote −7,3 DNN. Hvis sandlaget forefindes i en anden<br />
dybde end forventet, skal boredybden dog tilpasses dette.<br />
Forudsætningen om mellemkornet sand burde være på den sikre side, idet<br />
sandet beskrives som fint til mellemkornet i den udleverede geotekniske rapport.<br />
Er sandlaget mod forventning mere gennemstrømmeligt end antaget,<br />
svarende til groft sand, er det fundet, at sænkningen af trykniveauet ikke<br />
51
52 KAPITEL 6. GRUNDVANDSSÆNKNINGSANLÆG<br />
Figur 6.1: Placering af filterboringer. Cirklerne angiver filterboringernes placering. Mål<br />
im.<br />
vil være tilstrækkeligt med de tre filterboringer ved den valgte pumpeydelse.<br />
Af denne grund anbefales det, at entreprenøren enten holder tilsyn med<br />
trykniveauet via en række pejlerør eller foretager en prøvepumpning for at<br />
klarlægge de virkelige parametre for jorden.
53<br />
−1<br />
−2<br />
−3<br />
Kote [m]<br />
−4<br />
−5<br />
−6<br />
−7<br />
20<br />
15<br />
30<br />
y [m]<br />
10<br />
5<br />
0<br />
0<br />
10<br />
x [m]<br />
20<br />
Figur 6.2: Trykniveau i byggegruben. Koordinatakserne henviser til figur 6.1. Koter i<br />
DNN.
54 KAPITEL 6. GRUNDVANDSSÆNKNINGSANLÆG
Kapitel 7<br />
Dimensionering af spunsvægge<br />
Til etablering af byggegruben ved bygningens kælder rammes der spunsvægge<br />
omkring denne. Den østlige spunsvæg, der kan ses på figur 7.1, er<br />
dimensioneret i bilag H.<br />
Figur 7.1: Placering af spunsvæg.<br />
Det er vurderet, at de mest kritiske jordbundsforhold er beliggende i den<br />
sydlige ende af byggegruben, hvorfor dimensioneringen er foretaget med udgangspunkt<br />
i disse. Der er taget udgangspunkt i den på figur 7.2 viste lagdeling.<br />
De mellemliggende sandlag har, som det kan ses på lagfølgetegningen,<br />
der kan findes bagerst i bilagsrapporten, ikke umiddelbart forbindelse til<br />
Limfjorden. Dette kan dog ikke udelukkes, hvorfor spunsvæggen er dimensioneret<br />
for begge situationer. I tilfælde af at sandlagene har forbindelse til<br />
Limfjorden, opstår der et differensvandtryk på spunsenvæggen, mens dette<br />
ikke er tilfældet, hvis det blot er lokale sandlommer. Hvor der regnes med<br />
differensvandtryk, antages vandspejlet at stå i terrænoverflade på spunsvæggens<br />
bagside og i byggegrubens bund på forsiden. Uden differensvandtryk<br />
antages vandspejlet at stå i samme niveau som byggegrubens bund på begge<br />
sider af spunsvæggen.<br />
Spunsvæggen er dimensioneret som både en fri og forankret i både kort-<br />
55
56 KAPITEL 7. DIMENSIONERING AF SPUNSVÆGGE<br />
Figur 7.2: Antaget lagdeling til dimensionering af spunsvæg. Koter i DNN.
57<br />
og langtidstilstanden for de to vandtrykssituationer. For en fri spunsvæg er<br />
det grundet den dårlige jordbund nødvendigt at ramme spunsvæggen ned<br />
til hhv. kote −20,4 og −19,0 DNN, for hhv. situationen med og uden differensvandtryk<br />
i langtidstilstanden, der viser sig at være dimensionsgivende.<br />
Denne store spunslængde ved fri spuns vurderes at være økonomisk urentabelt,<br />
hvorfor en forankret spunsvæg vælges.<br />
I forbindelse med den forankrede spunsvæg er selve spunsjernet, ankerpladerne<br />
samt ankerlængden dimensioneret. Med differensvandtryk skal spunsvæggen<br />
være ca. 2 m længere, der skal benyttes det dobbelte antal ankerplader og<br />
ankerlængden skal være ca. 10 m længere i forhold til situationen uden differensvandtryk.<br />
Ved den forankrede spunsvæg har differensvandtrykket derfor<br />
stor betydning, og det er derfor væsentligt at få klarlagt, om sandlagene har<br />
forbindelse til Limfjorden, hvilket kan gøres ved pejling. Har de mellemliggende<br />
sandlag forbindelse til Limfjorden, vurderes det, at den billigste løsning<br />
er at sænke trykniveauet i disse lag med eksempelvis et sugespidsanlæg.<br />
Uden differenstryk skal der anvendes en Hoesch Letprofil spunsvæg af typen<br />
KL 3/4 [Grønbech & Sønner A/S 2007a] og spunsvæggens fodpunkt<br />
skal rammes til kote −6,03 DNN. På figur 7.3 kan et vertikalt snit af forankringssystemet<br />
ses, hvor ankerkablets længde er bestemt ved betragtning<br />
af totalstabilitet. Centerafstanden mellem ankerblokkene er fundet at være<br />
2,8 m, mens de enkelte ankerblokke har en bredde på 1,0 m.<br />
Figur 7.3: Det valgte forankringssystem. Mål i mm. Koter i DNN.
58 KAPITEL 7. DIMENSIONERING AF SPUNSVÆGGE
Kapitel 8<br />
Konklusion<br />
I dette projekt er dele af et kontorbyggeri på Stuhrs Brygge i <strong>Aalborg</strong> projekteret.<br />
Der er taget udgangspunkt i østfløjen af KMD’s nybyggede domicil,<br />
dereretelementbyggeripåseksetager.<br />
8.1 Konstruktion<br />
Det er i projektet valgt at udføre den bærende konstruktion af betonelementer<br />
som det er tilfældet ved den eksisterende bygning. Konstruktionen<br />
udføres som en skivebygning med stabiliserende kerner ved bygningens trappeskakter.<br />
Stabiliteten er undersøgt for fire forskellige statiske systemer ved påvirkning<br />
af vindlast og vandret masselast. Det er ud fra en plastisk kraftfordeling<br />
beregnet, at et system med låsefortanding mellem udvalgte vægelementer<br />
kan sikre tilstrækkelig stabilitet, idet excentriciteten for de enkelte elementer<br />
falder indenfor elementerne.<br />
Det hårdest belastede vægelement i stueetagen er dimensioneret som slapt<br />
armeret. Det er dimensioneret vha. plasticitetsteorien, idet det udover trykkraften,<br />
der virker excentrisk, bliver belastet af et moment fra udførelsesunøjagtigheder,<br />
vindlast og søjlevirkning.<br />
Vægelementet er i brandsituationen dimensioneret til at skulle have tilstrækkelig<br />
bæreevne efter 120 minutters brand. Der er taget hensyn til den termiske<br />
excentricitet samt reduktionen af armeringens og betonens styrke som<br />
resultat af opvarmningen. Temperaturfordelingen er fundet ud fra standardbrandforløbet,<br />
og det er ved beregning af brandforløbet for en åbningsfaktorbrand<br />
vurderet, at tilnærmelsen er rimelig.<br />
59
60 KAPITEL 8. KONKLUSION<br />
Som etagedæk benyttes førspændte dækelementer fra Spæncom. Den initielle<br />
kabelkraft er valgt ud fra krav til spændingerne i over- og undersiden<br />
i opspændings- og driftssituationen, hvorefter den effektive kabelkraft efter<br />
spændingstabet fra initialtøjning, krybning, svind og relaxation er beregnet.<br />
Udbøjningen er beregnet i kort- og langtidstilstanden, og ud fra den fundne<br />
effektive kabelkraft er nedbøjningen i langtidstilstanden fundet til at være<br />
større end tilladeligt. Spæncom regner imidlertid med et noget mindre<br />
spændingstab, hvorfor dækket alligevel vurderes at kunne overholde kravene<br />
til nedbøjningen.<br />
I brudgrænsetilstanden er dækelementets bæreevne overfor moment og forskydning<br />
kontrolleret, idet der ved beregning af momentbæreevnen er taget<br />
hensyn til tøjningen fra forspændingen. Det er kontrolleret, at bæreevnen<br />
ligeledes er tilstrækkelig i brandsituationen.<br />
Endelig er samlingen i et etagekryds dimensioneret, så den både kan optage<br />
de laster, den påvirkes af i brudgrænsetilstanden, og opfylder robusthedskravene<br />
i DS 411.<br />
8.2 Fundering<br />
Det er i projektet vurderet, at den sydlige del af bygningen, herunder kælderen,<br />
skal pælefunderes, da der er langt ned til de bæredygtige lag. I den<br />
nordligste halvdel er det vurderet, at det er mest økonomisk at lave direkte<br />
fundering på en sandpudefyldning. Fundamenterne placeres under de bærende<br />
vægge, men er ikke dimensioneret i dette projekt.<br />
For at kunne støbe kælderen er det nødvendigt at etablere en byggegrube.<br />
For at undgå løftning af byggegruben er det fundet nødvendigt at etablere et<br />
grundvandssænkningsanlæg. På grund af den store dybde til det vandførende<br />
sandlag kan et sugespidsanlæg ikke anvendes, hvorfor der er dimensioneret<br />
et anlæg bestående at tre filterboringer. Det er beregnet, at trykniveauet<br />
ved det fundne anlæg holder sig indenfor forudsætningen om, at det er en<br />
artesisk strømning samtidig med, at der ikke er risiko for løftning. For at<br />
fjerne overfladevand fra byggegruben bruges der desuden lænsepumper.<br />
Derudover er der foretaget dimensionering af byggegrubeindfatningen. Det<br />
er valgt at bruge spunsjern, og spunsvæggen er dimensioneret som både fri<br />
og forankret i både kort- og langtidstilstanden. Desuden er den dimensioneret<br />
både med og uden differensvandtryk. Dette er gjort, da der er nogle<br />
mellemliggende sandlag, hvor det ikke umiddelbart kan afgøres, om disse<br />
har forbindelse til Limfjorden eller blot er lokale sandlommer. Ved dimensionering<br />
som fri spunsvæg er den krævede rammedybde meget stor i begge
8.2. FUNDERING 61<br />
tilfælde, hvorfor det vurderes at være uøkonomisk.<br />
Den forankrede spunsvæg er dimensioneret med ét flydecharnier. Herudover<br />
er ankret dimensioneret, og det er kontrolleret, at totalstabiliteten af spunsvæg<br />
og anker er tilstrækkelig. Ved dimensionering med differensvandtryk er<br />
det fundet nødvendigt med en stor ankerlængde og to rækker af ankre. Det<br />
er derfor vurderet, at det er mest økonomisk at lave en trykniveausænkning<br />
i de mellemliggende sandlag, hvis disse har forbindelse til Limfjorden.
62 KAPITEL 8. KONKLUSION
Kapitel 9<br />
Summary<br />
This project concerns the design of an office building at Stuhrs Brygge located<br />
at the waterfront in <strong>Aalborg</strong>, Denmark. The subject is the eastern wing<br />
of the newly built domicile of KMD, which is a prefacbricated six storeys<br />
building.<br />
9.1 Construction<br />
The loadbearing construction is chosen to be made of prefabricated concrete<br />
panels and slabs as in the existing building. The stairwells function as<br />
stabilizing cores.<br />
Stability is examined for four different static systems exposed to wind load<br />
and horisontal mass load. Sufficient stability has been proven for a system<br />
where selected panels are interlocked by computing a plastic load distribution,<br />
as the eccentricity of each panel was within the panel.<br />
The most stressed wall in the ground floor was designed with unstressed<br />
reinforcement. The wall was designed by means of the plasticity theory, as<br />
it in addition to the compressive force, whose point of action is eccentric, is<br />
loaded by a bending moment due to inaccuracy, wind and buckling.<br />
The wall was designed to resist 120 minutes of fire with sufficient bearing<br />
capacity. The thermal eccentricity was considered and so was the strength<br />
reduction of the concrete and the reinforcement caused by the heating. The<br />
temperature distribution through the wall was calculated by means of a<br />
standard fire, and by calculation of the opening factor fire. <strong>It</strong> was evaluated,<br />
that the assumption of using the standard fire is reasonable.<br />
63
64 KAPITEL 9. SUMMARY<br />
Prestressed slabs from Spaencom are used as floors. The initial cable tension<br />
was set to satisfy requirements to the stresses in the top and bottom at<br />
the time of prestressing and with working load. Secondly the effective cable<br />
tension was computed with consideration of initial strain, creep, shrinkage<br />
and relaxation. The deflection was calculated in both short and long term.<br />
At the ultimate limit state the resistance of the slabs against bending moment<br />
and shear force was examined with the strain from the prestress taken<br />
into account. Additionally it was verified, that the wall had sufficient bearing<br />
capacity through 120 minutes of fire.<br />
Finally, a joint between a slap and two panels was designed to resist the loads<br />
at the ultimate limit state, and also to satisfy the robustness requirements<br />
of DS 411.<br />
9.2 Foundation<br />
<strong>It</strong> is estimated that the best solution is to found the southern part of the<br />
building on piles, because the layers capable of bearing are low down. In the<br />
northern half it is estimated that the most economic solution, is to found<br />
directly on a sand pile filling. The foundations are located under the bearing<br />
walls, but are not designed in this project.<br />
To pour the basement it is necessary to establish a building pit. To avoid<br />
elevation of the ground the groundwater level needs to be lowered. Because of<br />
the depth of the sandlayer, where the groundwater level needs to be lowered,<br />
a wellpoint system can not be used. Instead a system consisting of three<br />
pump wells is designed. <strong>It</strong> is verified that the pressure level is within the<br />
assumption of an artesian stream and on the same time without risk of<br />
elevation. In addition, pumps are used to remove surface water.<br />
Moreover the pit enclosure is designed. Specifically sheet piling is used, which<br />
is designed as both cantilever and anchored. In addition, it is designed both<br />
with and without differential water pressure, due to the existence of intermediate<br />
sand layers, where connectedness to the inlet can not be determined.<br />
When designing the cantilever sheet piling the required penetration depth<br />
is high, thus it is judged to be uneconomic. The anchored wall is designed<br />
with one pin joint. Moreover the anchor is designed, and it is verified that<br />
the total stability of wall and anchor are sufficient.
Litteratur<br />
Anlægsteknikforeningen i Danmark [2004], Anlægsteknik 1 Materiel og<br />
udførelsesmetoder, 2. udgave, 1. oplag, Polyteknisk Forlag. ISBN:<br />
87-502-0955-8.<br />
bips [2005], ‘Cad-manual 2005 c202’.<br />
http://www.bips.<strong>dk</strong>/Bips/Main/Mainpage.htm set d. 14.05.07.<br />
Bolonius, F. [2002], Montagebyggeri 2, <strong>Aalborg</strong> <strong>Universitet</strong>.<br />
Skivebygningers Stabilitet.<br />
Bolonius, F. [2005], Brandteknisk dimensionering af bærende<br />
konstruktioner, 2. udgave, <strong>Aalborg</strong> <strong>Universitet</strong>. ISSN: 1395-8232<br />
U0501.<br />
BR95 [2006], Erhvervs- og Byggestyrelsen. Bygningsreglement for erhvervsog<br />
etagebyggeri.<br />
Brandsikring af byggeri, eksempelsamling [2006].<br />
http://www.ebst.<strong>dk</strong>/publikationer/eksempelsamling_om-<br />
_brandsikring_af_byggeri/index.htm set d.<br />
07.03.07.<br />
DGF [2005], DGF-Bulletin Nr. 18: Funderingshåndbogen, Dansk<br />
Geoteknisk Forening. ISBN 87-89833-16-3.<br />
DS 409 [2006], 5. udgave, Dansk Standard. Norm for projekteringsgrundlag<br />
for konstruktioner.<br />
DS 410 [1998], 4. udgave, Dansk Standard. Norm for last på konstruktioner.<br />
DS 411 [1999], 4. udgave, Dansk Standard. Norm for betonkonstruktioner.<br />
DS 411-420 [2006], 1. udgave, Dansk Standard. Kapitel 5-tillæg til<br />
konstruktionsnormerne.<br />
DS 412 [1998], 3. udgave, Dansk Standard. Norm for stålkonstruktioner.<br />
65
66 LITTERATUR<br />
DS 415 [1998], 4. udgave, Dansk Standard. Norm for fundering.<br />
Expandet A/S [2007], ‘Datablad - ekspansionsbolt’.<br />
http://www.expandet.<strong>dk</strong>/filer/beton/406%20Sværlastanker.pdf set d.<br />
10.05.07.<br />
Grønbech & Sønner A/S [2007a], ‘Hoesch letprofiler og kanaldielen’.<br />
http://www.g-s.<strong>dk</strong>/739 set d. 12.05.07.<br />
Grønbech & Sønner A/S [2007b], ‘Larssen U-jern’. http://www.g-s.<strong>dk</strong>/736<br />
set d. 27.04.07.<br />
Harremoës, Ovesen, K. & Jacobsen, M. [2003], Lærebog i Geoteknik 2, 4.<br />
udgave, Polyteknisk. ISBN 87-502-0768-7.<br />
Harremoës, Ovesen, K. & Jacobsen, M. [2005], Lærebog i Geoteknik 1, 4.<br />
udgave, Polyteknisk. ISBN 87-502-0577-3.<br />
Herholdt, A. D., Justesen, C. F. P., Nepper-Christensen, P. & Nielsen, A.,<br />
eds [1985], Beton-Bogen, 2. udgave, <strong>Aalborg</strong> Portland. ISBN:<br />
87-980916-0-8.<br />
Hertz, K. [2006], ‘Beregning af temperaturer i brandpåvirkede dæk og<br />
huldæk’. http://www.betonelement-foreningen.<strong>dk</strong>/ set d. 30.04.07.<br />
Jensen, B. C. [2004], Betonkonstruktioner efter DS 411, 2.edn,Nyt<br />
Teknisk Forlag. ISBN 87-571-2441-8.<br />
Jensen, B. C., ed. [2007], Teknisk Ståbi, 19. udgave, Nyt Teknisk Forlag.<br />
ISBN 978-87-571-2556-6.<br />
Jensen, B. C. & Hansen, S. O. [2005], Bygningsberegninger efter DS 409 og<br />
DS 410, 1. udgave, Nyt Teknisk Forlag. ISBN 978-87-571-2519-1.<br />
Kloch, S. [2002], Noter vedr. spændbeton.<br />
Kompendium i fundering [n.d.]. kapitel 7 - Grundvandsproblemer.<br />
Lokalplan 10-066 [2003], <strong>Aalborg</strong> Kommune. Erhvervs- og boligområde ved<br />
Østre Havn – Ø-gadekvarteret.<br />
Nørrevang, K. [2007]. Personlig kontakt m. Spæncom.<br />
Pilkington [2007], ‘Pilkington glasfakta 2004’.<br />
http://www.pilkington.com/resources/<strong>dk</strong>1631.pdf set d. 01.03.07.<br />
Spæncom [2006a], ‘Bæreevnetabel - px 32/120’.<br />
http://www.spaencom.<strong>dk</strong>/media/PX32-2006NORM.pdf set d.<br />
30.04.07.
LITTERATUR 67<br />
Spæncom [2006b], ‘Px minimums nominelle vederlag’.<br />
http://ftp.spaencom.<strong>dk</strong>/samlingsdetaljer/daek/px-vaeg/pdf/D2-<br />
209_PX-minimums-nominelle-vederlag.pdf set d.<br />
28.03.07.<br />
Stuhrs Brygge [2007], TK Development. http://www.stuhrsbrygge.<strong>dk</strong> set d.<br />
18.02.07.