3. Konstruktion - It.civil.aau.dk

3. Konstruktion3. KonstruktionDet følgende kapitel omhandler redegørelsen for bygningens stabilitet, samt dimensioneringaf en bjælke i stueetagen. For en mere detaljeret gennemgang af resultaterne og beregningsmetoderne,henvises til bilag A, B og C.3.1. Bygningens stabilitetBrohuset opføres som et montagebyggeri af præfabrikerede betonelementer og som tidligerebeskrevet analyseres kun en del af Brohuset, afsnittet gående fra modullinie 19 til 27. Demonterede elementer fungerer som bygningens bærende konstruktion og ses alle på figur 3.1.På bygningens tre øverste etager består de bærende konstruktionselementer af vægge og etagedæk,fungerende som henholdsvis skiver og plader. På de to nederste etager er der fra modullinie19 til 23 anvendt søjler og bjælker i stedet for skillevægge, mens der i den resterendedel af etagerne er skillevægge som på de overliggende etager. Søjlerne og bjælkerne optagertilsammen de samme kræfter som skillevæggene.figur 3.1 Skitse af bygningens bærende konstruktioner fra modullinie 19 (venstre del) til 27 (højre del). På de to nedersteetager ses de bærende søjler.Den bærende konstruktion, som skal afstive bygningen, kan siges at være en skivebygning,idet denne er udformet således, at kræfterne i høj grad optages ved skivevirkning. En sådan9

Brohusetkonstruktionsudformning er hensigtsmæssig, da vægge og etagedæk har betydeligt størrestivhed når de påvirkes i deres eget plan, og dermed fungerer som skiver. Det bemærkes, atingen af facadevæggene er bærende, mens alle skillevæggene mellem lejlighederne er bærende.Hele konstruktionens stabilitet opnås ved at sikre at de enkelte bærende elementer er i ligevægt.Er dette tilfældet for alle elementer kan hele bygningen siges at være stabil.[Montagebyggeri 2, side 2].figur 3.2 Illustration af hvorledes de vandrette laster påvirker konstruktionen.Bygningens principielle stabilitet er sikret, idet vandrette kræfter på facaderne, eksempelvisvindlast, kan optages ved skivevirkning i de bærende skillevægge mellem lejlighederne, somillustreret i figur 3.2. Vandrette kræfter på gavlen optages derimod af etagedækkene. Lodrettekræfter på tagkonstruktionen føres gennem de bærende skillevægge og videre til fundamentet,mens lodrette kræfter inde i bygningen ved pladevirkning føres gennem etagedækkene og videretil skillevæggene inden de optages i fundamenterne, se figur 3.3. Fra modullinie 19 til 23på de to nederste etager føres de lodrette kræfter gennem bjælkerne og søjlerne, og derfra videretil fundamentet.10

3. Konstruktionfigur 3.3 Illustration af hvorledes de lodrette kræfter optages i konstruktionen. Detaljetegningen viser hvorledes kræfterneføres igennem skillevæggene på konstruktionen.Det er endvidere kontrolleret, at bygningen har tilstrækkelig stivhed i form af en undersøgelseaf spændingsfordelingen i de enkelte konstruktionselementer. Der er hermed fundet frem til atde hårdest belastede elementer, når konstruktionen påvirkes af vandrette laster er i skillevæggenefra 2. sal til 4. sal, i facadevæggen på 1. sal, og i stuen (Bilag B). Idet konstruktionen påvirkesaf lodrette laster, er det i stueetagen, at de største spændinger findes. Disse er fundet tilat være i søjlerne som også er illustreret i bl.a. figur 3.1.3.2. Detailprojektering af bjælkenUd fra undersøgelserne af bygningens stabilitet, vælges der at dimensionere en af de omtaltebjælker, nærmere bestemt den bjælke, der befinder sig i stuen. Denne bjælke er 11,4m lang,og skal bære etagedækket, samt kontoret som befinder sig på 1. sal. Bjælken vil herefter bliveeftervist for anvendelsesgrænsetilstand, brudgrænsetilstand samt ulykkeslast i form af brand.Der vælges at undersøge en standard rektangulær bjælke fra Spæncom, som leveres støbt ogklar til montering. Bjælken skal forspændes, idet den har et stort spænd. Den valgte bjælkehar dermed følgende forudsætninger, og er illustreret i figur 3.4.- Bjælken leveres præfabrikeret fra Spæncom med målene 660×300mm.- Bjælken forspændes med 1000MPa.- Bjælken skal overholde de krav, der stilles i de danske konstruktionsnormer vedrørendebetonbjælker.11

Brohusetfigur 3.4 Aksonometrisk afbildning af den valgte bjælke.Ud fra den valgte dimension vælges det at placere 4 liner i den øvre del af bjælken, samt 12liner i den nedre del, se figur 3.5. De 16 liner vælges at være af typen L12,5 med en trækstyrkepå 1760MPa, hvormed forspændingskraften ikke overstiger trækbæreevnen (Bilag C).30050 57040figur 3.5 Tværsnit af bjælken derviser placeringen af de 12 linerDet udregnes i bilag C, at bjælken ved anvendelsesgrænsetilstand deformeres 121,5mm. Dettestemmer overens med kravene stillet i [Teknisk Ståbi punkt 5.5.2.1]. Ydermere er bjælkenkontrolleret for brudgrænsetilstand. Det viser sig, at bjælken ved en betontrykstyrke på45MPa og de omtalte liner kan holde til et maksimalmoment på 716kNm. Det maksimale12

3. Konstruktionmoment der opstår i den anvendte bjælke er på 670kNm, hvormed bjælken er udnyttet til 94%af dens fulde styrke. Det vurderes hermed, at den valgte bjælke har tilstrækkelig bæreevne forat kunne bære den pågældende last.3.2.1. Bjælkens udvikling gennem tidMed tiden vil bjælken ændre karakter pga. svind og krybning i betonen. Oven i dette vil forspændingskraftenreduceres med tiden, og der undersøges hermed hvorledes disse faktorerudvikler sig, og om de er acceptable for bjælken.Som sagt sker der en relaxation i armeringen, og denne skal undersøges med henblik på atvurdere om forspændingen er tilstrækkelig efter 5 år. I bilag C vises det, at forspændingskraftenefter 5 år er reduceret med 24%, hvilket vurderes at være acceptabelt. Overslagsberegningergiver en udnyttelse af betonen på 87% efter 5 år, hvilket vil sige en forøgelse af udnyttelsenpå 4%.Betonens svind, som forårsages af den naturlige udtørring og krybningen, der skyldes forspændingskraften,er beregnet efter henholdsvis 14 dage og 5 år. Det viser sig, at de to fænomenerikke skaber tøjninger af en størrelsesorden, som med tiden kan blive kritisk for bjælkensbæreevne.13