26.12.2014 Views

Rapport - It.civil.aau.dk - Aalborg Universitet

Rapport - It.civil.aau.dk - Aalborg Universitet

Rapport - It.civil.aau.dk - Aalborg Universitet

SHOW MORE
SHOW LESS

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.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!