Karlstads universitet 651 88 Karlstad

Tfn 054-700 10 00 Fax 054-700 14 60

Information@kau.se www.kau.se

Avdelningen för energi, miljö- och byggteknik

Byggteknik

Frida Olsson

Anna Svensson Höök

Medveten modellering

En kompatibilitetskontroll mellan Tekla Structures 15.0 samt

Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2010

Mindful Modeling

A Compatibility Control Between Tekla Structures 15.0 and Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2010

Examensarbete 22,5 hp Byggingenjörsprogrammet

Datum/Termin: Maj 2010 Handledare: Carina Rehnström

Examinator: Malin Olin

Sammanfattning

Till grund för detta examensarbete ligger en ineffektiv process, samt dubbelarbete som

idag utgör arbetsgången vid CAD-projektering för konstruktörer hos Structor i Karlstad.

Målet med examensarbetet är att genomföra en kompatibilitetskontroll av 3D-

modelleringsprogrammet Tekla Structures 15.0 mot analys- och beräkningsprogrammen

Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2010 samt Strusoft FEM-Design.

Syftet är att med hjälp av kompatiblitetskontrollen utgöra vilket av programmen

Autodesk Robot och FEM-Design som bäst lämpar sig att köras tillsammans med Tekla

Structures utifrån valda faktorer. Två äldre examensarbeten används för att få en

uppfattning om FEM-Design.

För att undvika det omfattande och tidskrävande arbetet med att skapa två modeller, en

grafisk samt en analytisk modell, finns en lösning. Genom att skapa den grafiska

modellen i Tekla Structures 15.0, vilket sedermera genererar den analytiska modellen,

och sedan exportera den via länk till Autodesk Robot Structural Analysis 2010 behövs

bara en modellering. Ett arbetsmoment, som förut inneburit ytterligare en modellering i

analysprogrammet, undviks härmed. Medveten modellering, det vill säga kontinuerlig

kontroll av den analytiska modellens utseende i Tekla, krävs för mest fördelaktiga

resultat. Detta bör finnas i åtanke under hela arbetsprocessen. Det är i slutändan alltid

projektören/konstruktören som styr hur Robot i sin tur kommer att behandla modellen

som skickas från Tekla.

Laster och lastkombinationer går att justera i både Tekla och Robot. Dock anses det, för

en van Teklaanvändare, vara smidigast att hantera detta i Tekla. Om detta sker i Tekla

behövs ytterligare inställningar i Robot aldrig göras. Robot utför då endast analysen och

bearbetar de resultat som analysen utgör. De resultat som återfinns går att behandla i

Robot och redovisas på sätt som är relevanta för respektive användare. De

grundläggande resultaten, så som största påverkande moment och tvärkraft, går att

importera tillbaka till modellen i Tekla och hamnar då under respektive profils

attributinställningar.

Abstract

The basis of this thesis is the inefficient process and the double work that today is the

working process for Structor in Karlstad. The goal with the thesis is to perform a

comparability control between the 3D modeling program Tekla Structures 15.0 and the

analysis and calculation programs; Autodesk Robot Structural Analysis Professional

2010 and Strusoft FEM-Design. The purpose is that with help from the compatibility

controls decide which of the programs Autodesk Robot and FEM-Design that is best

adapted for Tekla from chosen factors. In this report an analysis between Tekla and

Robot is done. Two old theses are used to get an opinion of FEM-Design.

To avoid heavy and time-consuming work with creating two models, one graphical and

one analytical, there is a solution. By creating a graphical model in Tekla, where later an

analytical model is created, exporting it via a link to Robot, only one modeling is

needed. One working moment, that earlier has involved an additional modeling in the

analysis program, is now avoided. Mindful modeling, that is continuous control of the

analytical model’s appearance in Tekla, is needed for the most advantageous result.

This should be in mind during the whole working process. It is in the end always the

construction engineer that decides how Robot is going to treat the model that it gets

from Tekla.

Loads and load combinations can be adjusted both in Tekla and Robot. However it is

believed that for a habituated Tekla user it is most simple to handle the loads in Tekla.

If it is done in Tekla, no further adjustment has to be done in Robot. If so, Robot only

performs the analysis and processes the result that comes out from the analysis. The

given results can be treated in Robot and clearly be presented in ways that are relevant

for each user. The basic results like moments at nodes and shear forces can be imported

back to the Tekla model and be shown under each profiles attribute properties.

Innehållsförteckning 1 Inledning ................................................................................................................... 6

1.1 Mål och syfte...................................................................................................... 6

1.2 Avgränsning ....................................................................................................... 6

1.3 Metod ................................................................................................................. 8

1.4 Building Information Modeling ......................................................................... 9

1.5 Tekla Structures ............................................................................................... 10

1.6 Autodesk Robot Structural Analysis Professional ........................................... 11

1.7 Strusoft FEM-Design 3D Structure ................................................................. 11

2 Genomförande ........................................................................................................ 13

2.1 Grundinställningar ........................................................................................... 13

2.2 Flödesschema ................................................................................................... 16

2.3 Analysmodell i Tekla ....................................................................................... 17

2.3.1 Grafisk modell till analysmodell .............................................................. 19

2.3.2 Manuell korrektion av beräkningslinjerna ................................................ 19

2.3.3 Laster i Tekla ............................................................................................ 21

2.4 Överföring till Robot........................................................................................ 22

2.5 Analys i Robot ................................................................................................. 24

2.5.1 Tillvägagångssätt i Robot ......................................................................... 24

2.5.2 Laster i Robot ........................................................................................... 25

2.6 Resultat och ändringar ..................................................................................... 28

2.6.1 Redovisning av resultat i Robot................................................................ 28

2.6.2 Om modellen enligt Robotanalysen inte håller ........................................ 30

2.6.3 Utskrift i Robot ......................................................................................... 32

2.7 Åter till Tekla för ritningsproduktion .............................................................. 32

2.7.1 Importerade resultat och ändringar ........................................................... 32

3 Resultat ................................................................................................................... 35

4 Diskussion .............................................................................................................. 37

5 Slutsats .................................................................................................................... 40

6 Tackord ................................................................................................................... 41

7 Källförteckning ....................................................................................................... 42

Bilaga Lastnedräkning

6

1 Inledning

Till grund för detta examensarbete ligger en ineffektiv process, samt dubbelarbete som

idag utgör arbetsgången vid CAD-projektering för konstruktörer hos Structor Värmland

AB i Karlstad. Vid projektering sitter man idag och ritar upp två modeller av samma

objekt. Först modellerar man upp sin konstruktion i 3D-modelleringsprogrammet Tekla

Structures där 3D-modellen representerar objektets utseende, utformning samt valda

profiler och komponenter. För att kunna utföra bärighetsberäkningar över valda

konstruktioner ritas sedan modellen åter igen upp i ett ramanalysprogram. Detta

program behandlar objektet ur ett tvådimensionellt perspektiv. Därav går det inte att

samköra med Tekla Structures. Structor hoppas på att denna studie ska utgöra ett

underlag för vilket analys- och beräkningsprogram de ska köpa in för användning på

arbetsplatsen men också en källa till hur de ska integrera valt program med Tekla

Structures i sitt arbete på ett effektivt sätt.

1.1 Mål och syfte

Målet med examensarbetet är att genomföra en kompatibilitetskontroll av 3D-

modelleringsprogrammet Tekla Structures 15.0 mot analys- och beräkningsprogrammen

Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2010 samt Strusoft FEM-Design.

Syftet är att med hjälp av kompatiblitetskontrollen utgöra vilket av programmen

Autodesk Robot och FEM-Design som bäst lämpar sig att köras tillsammans med Tekla

Structures utifrån valda faktorer.

1.2 Avgränsning

Störst vikt kommer läggas på att undersöka kompatibiliteten mellan Tekla Structures

och Autodesk Robot. Arbetet kommer att begränsas till att studera och kontrollera hur

programmen i fråga fungerar att samköra vid projektering av ett mindre referensobjekt.

Den del utav studien som behandlar FEM-Design kommer baseras på de resultat och

slutsatser som Simon Lundqvist och Martin Johansson tagit fram i sitt examensarbete

”En modell istället för två?” samt studien ”Jämförelse av dimensioneringsprogram” av

7

Peter Lindström och Henrik Pettersson. Ingen egen studie av FEM-Design kommer

därför utföras.

Kompatibilitetskontrollen/studien kommer att baseras på ett antal faktorer/frågor som

valts i samråd med Structor.

o Arbetsgång – Måste modelleringen utföras på något specifikt sätt i Tekla för att

modellen ska kunna köras utan komplikationer i Robot?

o Laster – ska lasterna läggas på i Tekla eller i Robot? Finns det

fördelar/nackdelar?

o Komponenter – Hur fungerar analysmodellen med komponenter respektive

utan?

o Revideringar/ändringar – Ifall ändringar utförs i Robot eller Tekla, hur

påverkar detta analysmodellen samt den grafiska modellen?

o Redovisning – Hur redovisar Robot resultaten?

o Support – Är det lätt att få hjälp när problem uppstår? Denna del innefattar

möjligheter till problemlösning, självstudier och fortbildning via personlig

kontakt samt genom internet.

Vid beräkning enligt eurokoder har endast brottgränstillståndet kontrollerats för

referensobjektet.

Studien riktar sig i första hand till konstruktörer med erfarenhet av modellering i Tekla

Structures, varför vissa begrepp, tillvägagång och uttryck inte kommer att förklaras i sin

helhet.

8

1.3 Metod

Vid jämförelsen används ett referensobjekt tillhandahållet av Structor, Karlstad.

Referensobjektet för studien är ett pannhus i stål som ligger i Fellingsbro. Fellingsbro

tillhör Lindesbergs kommun. I och med att referensobjektet är i stål avgränsas arbetet

till att bara gälla analyser och överföringar i stål. För tydlig jämförelse av resultatet i

Robot, lastnedräknas även referensobjektet för hand enligt eurokoder, se bilaga.

Figur 1 Referensobjektet; ett pannhus i Fellingsbro.

Inledande fas består av en litteraturstudie och inlärning av programmen. Som del i detta

har en grundkurs i Tekla Structures med fokus på modellering genomgåtts på Teklas

huvudkontor i Västerås. Detta för att få en god förståelse för programmet i stort. För

9

ytterligare fortbildning modelleras valt referensobjekt upp flertalet gånger på olika sätt

för att sedan analyseras. Erhållen information som berör analysdelen både för Tekla och

Robot sker via instuderingshäften hämtade från respektive programs extranät. För Tekla

innebär detta extranät att godkända användare blir tilldelade inloggningsuppgifter via

Teklas huvudkontor. Gällande Robot sker inloggning via en studentportal för samtliga

Autodeskprodukter. För att utföra en slutgiltig jämförelse mellan analysprogrammen

används två äldre examensarbeten parallellt med eget framtaget material. Det ena

examensarbetet behandlar hur Tekla fungerar tillsammans med FEM-Design och det

andra jämför Robot och FEM-Design.

1.4 Building Information Modeling

Tid är någonting som är oerhört viktigt inom alla branscher. Tid betyder pengar och att

vara en effektiv men samtidigt nogrann aktör på marknaden betyder mycket för att

kunna vara konkurrenskraftig gentemot andra inom samma område. Något som blivit

allt mer viktigt inom byggbranschen är begreppet Building Information Modeling eller

BIM i vardagligt ordalag. Det är ett verktyg och ett arbetssätt som ska underlätta

dokumentation samt tillhandahållandet av information genom en byggprocess, från

idéstadium till driftskede. Utbytet av information mellan allt ifrån beställare och

konsulter till tillverkare, entreprenörer och förvaltare ska kunna ske problemfritt över de

olika utövningsområdena. BIM står alltså för både grafisk och icke-grafisk information.

Idag inom program som exempelvis Tekla finns det en objektdefinition för varje

byggnadsdel. Linjerna i BIM-baserade program bildar konstruktionsdelar som får

egenskaper vilket gör dem intelligenta, det vill säga en vägg innehåller information om

dess egenskaper så som exempelvis profildata och materialdata. BIM-begreppet ska se

till att den information som oftast hamnar ”mellan stolarna” vid utbytet mellan olika

aktörer inte behöver försvinna. I ett tidigt skede undviks kollisioner mellan olika

installationer i en byggnad, så som exempelvis el och ventilation i ett schakt, om alla

aktörer har tillgång till en öppen, uppdaterad plattform för objektet. Problem som förr

uppdagats vid själva byggnationen kan idag åtgärdas redan innan bygget

överhuvudtaget har startat (Eastman, 2009) .

10

1.5 Tekla Structures

Tekla Structures är ett BIM-verktyg i form av ett program i vilket användaren skapar en

3D-modell av byggnaden, dess utseende, konstruktionslösningar med mera. Med denna

modell som grund kan sedan flertalet olika 2D-vyer på objektet tas fram.Varje vy

behöver alltså inte ritas upp utan de skapas utefter referenslinjer/gridnät i Tekla

Structures. Detta är ett arbetssätt som sparar tid samtidigt som det dessutom är en

noggrann arbetsprocess. Med Tekla Structures är det möjligt att inom flertalet olika

teknikområden jobba med ett och samma projekt som kontinuerligt uppdateras. Som

tidigare nämnts i BIM-sammanhang ger detta chansen att tidigt upptäcka de kollisioner

som kan uppstå när skilda projektmedlemmar ska samsas på liten yta i ett och samma

projektobjekt.

Tekla Structures kan samköras med andra mjukvaror med hjälp av

programmeringsgränssnittet Tekla Open APITM

. Praktiskt sett innebär detta att

byggnadskonstruktören kan ta emot A-ritningar från arkitekten, dimensionera stommen

för objektet, för att senare skicka information om profiler och konstruktionselement

vidare till tillverkare som kan använda uppgifterna för att producera exempelvis

stålprofiler. Sammanfattningsvis kan sägas att Teklamodellen är rik på information om

objektet som kan integreras både vid planering, uppföljning, kostnadsberäkningar,

Figur 2 Ett exempel på hur Tekla kan verka som en gemensam plattform för olika

projektmedlemmar (Tekla Structures, 2010).

11

detaljkonstruktion samt andra delar ur byggprocessen (Tekla Structures, 2010). Teklas

svenska support finns i Västerås. Tekla har inga externa återförsäljare utan all support,

fortbildning och service sker genom företaget. I resterande del av arbetet kommer Tekla

Structures förkortas till Tekla.

1.6 Autodesk Robot Structural Analysis Professional

Robot Structural Analysis Professional kommer under arbetets gång att förkortas till

Robot. Robot är ett FEM-analysprogram vilket kan analysera mängder av modeller så

som byggnader och broar. Förkortningen FEM står för finita elementmetoden. I

programmet finns möjligheten att analysera trä, stål, betong och aluminium. Robot

tillhör Autodesk och är direktlänkat med deras BIM-program i 3D, Revit Structure. Det

går att modellera direkt i Robot via ett förenklat 3D-verktyg.

De svenska återförsäljarna för Robot heter Cad-Q samt Medeso AB. Båda erbjuder

kurser i Robot, service, fortbildning och support vid problem. All support som kräver

kontakt med Autodesks huvudsupport sker via återförsäljarna vilka sedan befordrar

detta vidare till användare.

1.7 Strusoft FEM-Design 3D Structure

I studien kommer FEM-Design 3D Structure 8.0 refereras till som FEM-Design.

Programmet är utvecklat av företaget Strusoft och är ett analys- och beräkningsprogram

baserat på Finita Elementmetoden. FEM-Design utför analys över valt objekt vilket ger

resultat så som påverkan, utnyttjande, spänningar, reaktioner, knäckning för att bara

nämna några exempel. Resultat kan visas grafiskt i tabeller eller som färgschema i

själva modellen.

Den länk mellan Tekla och FEM-Design, vilket möjliggör en enklare export/import

mellan programmen, är under utveckling (2009). Det finns med andra ord några avsnitt i

överföringsprocessen som inte fungerar helt tillfredsställande ännu. Exempelvis går inte

en del materialtyper och profiler att exportera/importera mellan programmen. FEM-

12

Design kan helt enkelt inte utläsa några av de materialprofiler som Tekla använder sig

av. Istället skapar FEM-Design en default-profil, vilket då alltid är en HEA 100. Det

kan då finnas behov till extra handpåläggning samt justering efter modellering. Det bör

dock, som sagt, finnas i åtanke att länken inte är fullt utvecklad ännu. Studien har

genomförts i Tekla 14.0 (Johansson & Lundqvist, 2009).

Strusoft, vilka utvecklat FEM-Design, är ett svenskt mjukvaruföretag med huvudkontor

i Malmö. Företaget är internationellt och har återförsäljare på flertalet ställen i världen.

De har för svenska användare en svensktalande support, vilken kan nås via mail samt

telefon (Strusoft, 2010).

I studien Jämförelse av dimensioneringsprogram är slutsatsen att FEM-Design väljs

som analys- och beräkningsprogram framför Robot Millenium som är en tidigare

version av Robot. Deras slutsats baseras på att FEM-Design bland annat har svensk

support, hanterar svensk landstandard samt har ett bättre ritverktyg (Lindström &

Pettersson, 2008).

13

2 Genomförande

2.1 Grundinställningar

Både Robot och Tekla är internationella program vilket betyder att de erbjuder

möjligheten att arbeta i flera sorters standarder. I USA exempelvis gäller tum istället för

meter. Tidigt i projektet bör det kontolleras vilken standard som används för att undvika

missöden senare.

När programmen gör egna lastkombinationer använder de sig av förinställda

koeficcienter för angiven standard. Om en analys ska utföras i Eurokoder är det viktigt

att programmet är inställt på det.

För att kontrollera inställd standard i Robot:

Tools Preferences. I rutan för Regional settings finns möjlighet att välja mellan olika

länder. Om Sverige väljs, ställer programmet in grundinställningarna för svensk

standard. I övrigt går det i den här dialogrutan att ändra programmets utseende.

Figur 3 Dialogrutan Preferences i Robot

14

Figur 4 Dialogrutan Job Preferences i Robot

Under Tools Job Preference kommer dialogrutan i figur 4 upp. Här görs specifika

inställningar för projektet. Mått och enheter kan ställas in här. Under Design codes,

Loads ställs det in vilken byggnorm som ska vara den gällande. Inställningarna kan

sparas i valfri mapp på datorn och användas i ett senare projekt.

15

I Tekla ändras dessa inställningar under Tools Options Options. Dialogrutan

Options öppnas. Under Load modeling visas gällande byggnorm samt de

partialkoffecienter som gäller för respektive byggnorm Tekla kan använda sig av.

Partialkoffecienterna går att ändra manuellt.

Figur 5 Dialogrutan Options

16

2.2 Flödesschema

För att beskriva arbetsprocessen i och mellan programmen används flödesschemat

enligt figur 6. Modellering i Tekla tas inte upp på grund av arbetets avgränsningar och

målgrupp. Analysen beskrivs i sina skeden i enlighet med flödesschemats rubriker vilka

finns angivna i kapitel 2.3-2.7. Genomförandedelen är baserad på försök med hjälp av

respektive programs hjälpavsnitt.

Figur 6 Flödesschema

Modellering i Tekla

Analysmodell i Tekla

Överföring till Robot

Analys i Robot

Resultat och ändringar

Åter till Tekla för ritningsproduktion

17

2.3 Analysmodell i Tekla

Det är skillnad på en vanlig Teklamodell och en analysmodell. Samma Teklamodell kan

bli flertalet analysmodeller med skilda egenskaper.

Figur 7 Dialogrutan Analysis Model Properties

Dialogrutan i figur 7 nås via fliken Analysis Analysis & Design Model New. I

Analysis Model Properties skapas analysmodellen som exporteras till Robot. Här finns

flertalet val vilka är avgörande för analysmodellens egenskaper.

Vid Analysis application väljs vilket format analysmodellen görs i. För analys i Robot

väljs den nedladdade länken, Autodesk Robot Structural Analysis 1.52.

Creation method avgör vilka delar av modellen som ska användas i analysmodellen.

Hela Teklamodellen behöver inte analyseras.

Member axis location bestämmer beräkningslinjernas placering. Beräkningslinjer är de

linjer som analysmodellen skapas och dimensioneras efter. Det första alternativet är

Neutral axis då beräkningslinjen läggs i den grafiska mittpunkten, alltså inte

18

tyngdpunkten. Reference axis innebär att beräkningslinjen blir den linje som används

för att sätta ut respektive del. Reference axis (eccentricity by neutral axis) är samma

som Reference axis förutom att excentriciteten räknas från tvärsnittets grafiska

mittpunkt. Valet Model default innebär att den inställning som är vald för varje

del/element används. Hela analysmodellen behöver således inte använda sig av samma

inställningar.

Node defintion. Vid detta val finns två begrepp som är viktiga att kunna. Rigid links

samt Force to centric connection. Vid Rigid links bildas vid excentricitet en fast länk

mellan noderna. Denna metod är vanligast och gör att excentriciteten medräknas. Force

to centric connections är den andra möjligheten. Denna metod gör vid excentricitet två

noder till en. Detta gör att en av beräkningslinjerna blir sned och en horisontallast som

inte är reell blir till. Ingen hänsyn tas till excentriciteten. I den nya versionen av Tekla,

Tekla Structures 16.0, försvinner valmöjligheten Force to centric connection, istället

går det att flytta och göra egna noder. Rigid links finns kvar. (Holmberg, muntlig

kommunikation, 2010)

Figur 8 Rigid links. Röd linje är beräkningslinje, lila är noder, den blåa linjen är en rigid link.

Model merging with analysis application. Här kan disable eller enable väljas. Vid

enable kommer analysmodeller i Robot att uppdateras. Vissa resultat från Robot går

även att importera till Tekla. Vid disable är innebörden att resultaten från Robot inte går

19

att koppla till Teklamodellen. Optimerade profiländringar följer dock med i bägge

alternativen.

Member and release method by connection. Här väljs om en bärverksdel ska

analyseras enligt dess egna valda egenskaper för stöd eller enligt stödförutsättningarna

som blir gentemot de andra delarna i modellen.

2.3.1 Grafisk modell till analysmodell

Tekla skapar med den grafiska modellen som underlag en analysmodell som används

för export till Robot. Beroende på hur modellen ser ut kommer Tekla att skapa noder

och beräkningslinjer för den analytiska modellen.

Tekla skapar noder utifrån följande:

o Vid ändarna av varje konstruktionsdel

o Vid skärningspunkter mellan delar

o Vid hörn på element, exempelvis hörn på bjälklag

Tekla kan också skapa gemensamma noder för delar vars noder ligger inom 10mm från

varandra. För delar som krockar med varandra kan detta användas för att få till en enda

gemensam nod. Checkboxen Extended clash check i Analysis Model Properties ska då

vara vald, se figur 7.

Följande egenskaper påverkar nodernas exakta placering:

o Profilegenskaper, det vill säga neutralaxelns läge samt orientering av objektet i

vyn.

o Konstruktionsdelens referenslinje

2.3.2 Manuell korrektion av beräkningslinjerna

I Tekla finns det möjlighet att manuellt ändra beräkningslinjernas läge innan skapande

och exportering av analysmodell. Vid aktivering av Analysis View analysis parts

visas beräkningslinjerna i modellen. Beräkningslinjernas läge beror på varje enskilt

elements/dels default mode, det vill säga specifika inställningar. Se figur 9.

Inställningarna som finns att välja är; Neutral axis, Reference axis och Reference axis

(eccentricity by neutral axis). Det finns möjlighetet att ändra linjerna genom att

20

exempelvis flytta, förlänga och kopiera dem. Förändring av beräkningslinjer sker på

samma sätt som vid vanlig modellering i Tekla.

Figur 9 Under fliken Analysis i en enskild bärverksdels Properties väljs beräkningslinjens läge

I dialogrutan i figur 9 görs inställningarna för beräkningslinjens läge för i detta fall en

balk. Inställningarna används vid valet Model default vid skapandet av analysmodell

samt att det är dessa beräkningslinjer som visas när View analysis parts är valt.

Laster och lastkombinationer kan läggas in i båda Tekla och Robot. I bägge

programmen är det viktigt att bestämma vilken lastgrupp lasterna tillhör. Lasterna

behandlas efter sina lastgrupper i lastkombinationerna. I de bägge programmen kan

inställningar för lasterna göras.

21

2.3.3 Laster i Tekla

För behandling av laster i Tekla finns det flertalet begrepp som är viktiga att kunna:

Load model: Är den del av Teklamodellen som innehåller laster, lastgrupper och den

information som är knutna till dem.

Load group: En lastgrupp är flera laster som alla behandlas lika i en lastkombination.

Tekla förutsätter att:

1. Alla laster i en lastgrupp har samma förutsättningar i form av exempelvis

partialkoefficienter och säkerhetsfaktorer.

2. Har samma verkningsriktning.

3. Sker samtidigt och alltid tillsammans.

För att använda samma lastgrupper i andra modeller kan du högerklicka på lastgruppen i

dialogrutan Load Groups och klicka på Export. Tekla sparar lastgruppen i den folder du

väljer med filextensionen .lgr.

Self-weight: Egentyngden räknar Tekla ut automatiskt med hjälp av densiteten i

materialet och dimensionerna på konstruktionselementet. För att automatiskt ta med

egentyngden i lastkombinationerna se till att rutan Include self-weight är vald när du

skapar lastkombinationer.

Compatibility: Kompatibla lastgrupper kan verka tillsammans med andra lastgrupper

eller separat.Tekla kan sedan använda en eller flera av dessa kompatibla lastgrupper i en

lastkombination.

Incompatibility: Innefattar lastgrupper som ej kan verka tillsammans. Exempelvis kan

en vindlast i x-riktning inte verka fullt ut samtidigt som en vindlast i y-riktning. Tekla

använder sig bara av en av dessa åt gången i en automatisk lastkombination.

22

Figur 10 Dialogrutan Load groups i Tekla. Här görs inställningar för lastgrupper.

Det går att göra automatiska lastkombinationer i Tekla. Alla möjliga lastkombinationer

genereras. Lastkombinationerna beräknas då i säkerhetsklass tre. I Tekla kan

lastkombinationerna även göras manuellt. En partialkoefficient samt en säkerhetsfaktor

väljs. Lastkombinationerna som görs i Tekla följer med i exporten till Robot.

2.4 Överföring till Robot

Tekla har utvecklat ett användargränssnitt, ett så kallat Application Programming

Interface- API, för att underlätta integration med andra programvaror. Detta begrepp

kan beskrivas som en ”öppen plattform” där information snabbt och smidigt ska kunna

utbytas och skickas mellan de olika dataprogram som är i användning. Det ska

exempelvis gå att utföra profiländringar för en balk/pelare/sträva i en given

analysmodell, i det här fallet Robot, som sedan direkt via länken mellan programmen

även ska leda till att uppdateringar görs för respektive bärverksdel i den grafiska

modellen vilket gör att ritningar uppdateras i Tekla.

23

Denna länk/applikation som har utvecklats för Robot som analys- och designprogram

heter Autodesk Robot Structural Analysis 1.52 och finns att ladda ner från Teklas

extranät. Den installeras sedan på respektive Tekla-användares hårddisk.

Information som kan skickas från Tekla Structures till Robot via denna länk är:

o Noder, konstruktionsdelar, bjälklag, väggar, noders upplag,

infästningsförhållanden

o Rigid links

o Laster såsom egentyngd, nodlaster, koncentrerade samt utbredda laster

o Materialinformation

o Tvärsnittsdata

o Designparametrar

Information som sedan går att skicka från Robot tillbaka till Tekla är:

o Optimerade element/profiler

o Förskjutningar för alla lastfall

o Upplagskrafter

o Utnyttjandegrader

Möjlighet finns att själv bestämma ifall uppdateringar ska ske automatiskt i båda

programmen eller om konstruktören själv ska ta ställning till ifall föreslagna ändringar

ska utföras.

Figur 11 Schematisk bild över hur en öppen plattform praktiskt fungerar

(Tekla, 2010)

24

2.5 Analys i Robot

2.5.1 Tillvägagångssätt i Robot

En modell som transporteras från Tekla till Robot öppnas automatiskt när den skickas

från Tekla. När modellen kommer till Robot visas den i sin enklaste form.

Figur 12 Enkel rammodell direkt transporterad från Tekla till Robot

I Robot bestämmer flertalet inställningar hur modellen ska visas. Nedanstående knappar

hittas i nedre vänstra hörnet av modelleringsvyn och kan vara aktiverade eller

avstängda.

Node numbers: Numreringen av noderna visas i modellen

Bar numers: Numreringen av bärverksdelarna visas i modellen

Support symbols: Stöd och upplag visas i modellen

Section shapes: Varje bärverksdel visas i sin fysiska form. Jämför

trådmodellen i figur 12 med detaljen i figur 13.

Local systems: På varje bärverksdel visas ett antal pilar som visar

riktningen i koordinatsystemet

25

Load symbols: Lasterna visas i modellen

Load value descriptions: En etikett med lasternas storlek visas i modellen

När en modell förs över från Tekla till Robot och en Rigid Link har skapats visas ett

antal X vid den noden i Robot.

Figur 13 Koppling med rigid link i Robot

En modell som exporteras från Tekla till Robot med laster och lastkombinationer kan

analyseras direkt. FEM-beräkningar sker genom Analysis Calculations. Programmet

analyserar då modellen.

I titelfältet högst upp på skärmen visas modellens FEM-status. Det står Results (FEM),

efter det står det antingen; None, Available eller Out of date. None betyder att modellen

inte har analyserats. Available betyder att FEM-beräkningar finns och att de är aktuella.

Det sista alternativet Out of date betyder att FEM-beräkningar finns men en förändring

har skett och att dessa då längre inte är aktuella. En ny beräkning måste utföras.

2.5.2 Laster i Robot

För att lägga in laster i Robot öppnas Loads Load types. Se dialogrutan i figur 14.

Load type motsvarar lastgrupp. Här avgörs vilken nature den tillhör, det vill säga hur

lastgruppen behandlas när Robot gör automatiska lastkombinationer. De olika typerna

26

av natures har förinställda partialfaktorer som används när Robot analyserar modellen.

Till en lastgrupp kan flera laster knytas. För att placera ut lasterna i modellen öppnas

dialogrutan Load definition. Den finns under Loads Load definition, se figur 15. Här

väljs vilken slags last som ska sättas ut, vilken riktning den verkar i samt storlek. För att

applicera en last till modellen fylls antingen numret på delen/elementet i rutan Apply to

eller genom ett tryck på delen/elementet i modellen. I dialogrutan i figur 15 visas valet

då egentyngden appliceras på hela modellen.

Figur 14 Dialogrutan för lastgrupper i Robot

27

Figur 15 Dialogrutan Load definition i Robot

Robot lägger automatiskt in lasterna i lastkombinationer enligt vald norm.

Partialkoefficienterna väljs efter valda ”nature-inställningar”. När automatiska

lastkombinationer används sker beräkningarna i säkerhetsklass tre. Det går att manuellt

ändra säkerhetsklassen i Robot. Detta görs genom en reduktion av

partialkoefficienterna. Dock finns det ingen speciell ruta eller rubrik för

säkerhetsklassen. I Robot finns det även möjlighet att manuellt göra lastkombinationer,

inte heller här finns en speciell del för säkerhetsklass.

28

2.6 Resultat och ändringar

2.6.1 Redovisning av resultat i Robot

I figur 16 visas Layout-rullgardinsmenyn. Läget Start är basläget och visas när Robot

öppnas och gäller vid modellering. Utifrån denna rullgardinsmeny bestäms vilket läge

som är aktuellt och som används vid olika situationer av analysen. Under Results finns

en stor mängd av resultat från analysen att tillgå.

Figur 16 Layout-rullgardinsmenyn

För lastnedräkning i brottgränstillstånd används Structure design Steel/Aluminum

design. Två dialogrutor kommer nu upp på skärmen. Om Calculations väljs i

dialogrutan Calculations öppnas ytterligare en dialogruta: Member Verification, se figur

17. Här visas en rad för alla ingående delar. Om det i raden visas en grön ruta med ett

OK i, betyder det att elementet/delen enligt FEM-analysen är godkänd. Om det istället

för den gröna rutan visas en röd ring med ett vitt kryss i eller en gul trekant med ett

utropstecken i betyder det att bärverksdelen inte är godkänd eller att en varning

föreligger.

29

Figur 17 Lista över ingående bärverksdelar i stål och aluminium

Om en rad i dialogrutan i figur 17 markeras och knappen Calc Note trycks in öppnas en

ny dialogruta som heter Results för det specifika elementet/delen. I Results visas krafter,

påverkan och utnyttjandegrad av elementet/delen. Det hänvisas även till de avsnitt i

eurokoderna som används vid beräkningarna. En utskriftsvänlig Calculation Note kan

fås genom att i dialogrutan Results trycka på Calc. Note. I den utskriftvänliga

Calculation Note kan manuella ändringar göras. Calculation Note kan sparas i valfri

mapp på datorn. För att spara Member verification, se figur 17, i valfri mapp på datorn,

markera samtliga rader i listan, tryck Calc. Note Simplified note.

Figur 18 Dialogrutan Results i Robot, visar påverkan på en enskild bärverksdel

30

2.6.2 Om modellen enligt Robotanalysen inte håller

I Member Verification List visas om delarna i modellen kommer att hålla eller ej. Om en

bärverksdel inte håller kan Robot ta fram en ny profil som enligt de angivna

förutsättningarna ska hålla. Möjliga krav att ställa för optimering är:

o Minsta möjliga vikt

o Maximal höjd

o Minsta höjd

o Maximal flänsbredd

o Minsta flänsbredd

o Minsta livtjocklek

Dessa krav går även att kombinera med varandra.

Figur 19 Dialogrutan Definitions

I dialogrutan Definitions, se figur 19, väljs Groups sedan New. Här skapas av

användaren en grupp som ska ändras. För gruppen får ingående medlemmar, material

och namn fyllas i. Spara sedan gruppen. I dialogrutan Calculations, se figur 20, väljs i

stället för Member verification, Code group design. Tryck på List eller fyll manuellt i de

grupper som ska ändras. Kryssa för rutan Optimization och tryck sedan på Options.

Dialogrutan Optimization options öppnas. Här väljs vilken eller vilka krav Robot ska ta

hänsyn till när den hittar en ny profil. Det går även att välja ifall optimeringen ska ske i

brottgränstillstånd, Ultimate Limit State, eller bruksgränstillstånd, Serviceability Limit

31

State. Se till att samtliga Load cases används så att profilen dimensioneras för värsta

fallet. Detta utförs genom att vid Case trycka på List och sedan välja All.

Efter ett klick på knappen Calculations visas en lista, figur 21, för den valda gruppen.

Tre givna profiler visas. Den enligt Robot mest lämpade profilen, profilen vilken det

inte håller för, samt profilen över som det håller för visas. Den gröna rutan med pil kan

tolkas som; alla från och med den här profilen håller det för. För den röda rutan med pil

innebär det att alla från och med den här profilen och nedåt håller det inte för. Tryck

Change all och alla profiler i gruppen ändras till den mest lämpade. Nu gäller inte

längre den gamla FEM-analysen, då ändringar har gjorts. En ny analys måste utföras

som kontroll.

Figur 20 Dialogrutan Calculations

Figur 21 Dialogrutan Code Group Design. Här visas lämpliga profiler och profiler som inte

klarar av givet belastningsfall

32

2.6.3 Utskrift i Robot

Under File Printout Composition görs inställningar för utskrift. Robot analyserar

mycket och allt har inte betydelse för uppgiften. Här väljs vilka delar som ska tas med

för den specifika uppgiften. Egna Templates kan göras, det vill säga egna mallar för

utskrift.

Vid File Page setup görs inställningar om pappersstorlek. Dessutom går det att lägga

in personligt sidhuvud och sidfot samt en egen framsida.

För att den översiktliga listan, Member verification, i figur 17, ska finnas tillgänglig för

utskrift måste den sparas. Detta görs genom att från dialogrutan Member Verification

trycka Calculation Notes Save table, namnge den och sedan OK. Listan finns nu

tillgänglig vid Print out composition.

2.7 Åter till Tekla för ritningsproduktion

2.7.1 Importerade resultat och ändringar

För att importera resultat från Robot till Tekla väljs Get Results i dialogrutan Analysis &

design models i Tekla. En dialogruta som heter Optimization Results se figur 22, öppnas

i Tekla med en lista över alla ingående bärverksdelar. Här visas originalprofilerna samt

de ändringar som gjorts i Robot. Ingenting i Tekla är ändrat utan det måste accepteras

manuellt, vilket görs i dialogrutan i figur 22. Vid acceptans ändras profilen automatiskt.

Figur 22 Ändringar i Tekla importerade från Robot

33

När resultaten hämtats stängs Robot automatiskt ned. Det är viktigt att spara modellen i

Robot innan resultaten hämtas. Är modellen inte sparad följer inte ändringarna med.

Om rutan Use design groups är vald bildar alla objekt som exporterades till Robot med

samma profilegenskaper och funktion en grupp. Om en av profilerna i en grupp behöver

ändras och Use design groups är vald kommer samtliga profiler att ändras vid

acceptans.

34

Då Teklamodellen är sparad efter importen hittas resultaten Shear, Tension och Moment

under respektive objekts User-defined attributes End codes, se figur 23. Om

resultaten inte finns tillgängliga kan det bero på en iställning av environment variables.

Detta görs i filen user.ini i Tekla Structures programmapp; ntbinuser.ini.

Variablarna ser ut enligt följande:

XS_AD_GET_RESULTS_FORCES=TRUE,

XS_AD_GET_RESULTS_DESIGN_VALUES=TRUE

Figur 23 User-defined attributes, End codes för valt objekt.

35

3 Resultat

Att överföra en modell för analys från Tekla till Robot går snabbt och enkelt. Laster och

lastkombinationer görs med störst kontroll i Tekla. Möjlighet finns också att göra det

samma i Robot. Jämfört med handberäkning utfaller resultatet närliggande vid analys i

Robot. Redovisning sker genom en Calculation note i Robot där dimensionerande laster

och utnyttjandegrader för respektive profil redovisas.

o Arbetsgång – Det är möjligt att modellera en modell som kan användas i både

Tekla och Robot. Vid modellering av den grafiska modellen finns möjligheten

att hela tiden ha kontroll över analysmodellens utseende. Detta görs genom

läget View analysis parts vilket belyser beräkningslinjernas utseende. För

kontroll av nodernas placering krävs en uppdatering av analysmodellen. Vid

View analysis parts visas beräkningslinjer för läget Model default.

o Laster – Laster kan läggas på i både Robot och Tekla. Fördelen med Tekla är

att lasterna kan placeras på fler sätt och en van Teklaanvändare har större

kontroll. I Tekla finns möjlighet att välja säkerhetsfaktor vid manuella

lastkombinationer. Funktionen med säkerhetsfaktorer finns inte automatiskt i

varken Tekla eller Robot, samt att det inom Robot heller inte går att välja vid

manuell lastkombination.

o Komponenter – Modellen blir mer tungkörd med komponenter. Det bildas extra

icke behövda beräkningslinjer och noder. Dessa gör analysmodellen svårarbetad

och tidskrävande manuell justering är nödvändig.

o Revideringar/ändringar – Robot ger förslag på optimering om objektet

innehåller element/delar som inte klarar givna belastningar. Optimeringen kan

baseras på ett antal faktorer, en eller flertalet. Dessa ändringar kan importeras till

Tekla och måste då manuellt accepteras för att ändringen ska gå igenom.

o Redovisning – Robot redovisar resultaten i tabellform, via ett flertal

diagramalternativ, strukturanalyser samt utskriftsvänliga

dimensioneringsstrategier. I Robot kallas dessa Calculation notes. Resultaten i

Robot ligger nära de resultat som erhållits vid handberäkningar. Resultat vid

36

noderna kan importeras tillbaka till Tekla från Robot och kopplas till respektive

profils User-defined attributes. Dessa storheter är moment, tvärkraft och

spänning.

o Support – Support finns tillgänglig hos den svenska återförsäljaren CAD-Q

samt Medeso AB. De kan också erbjuda utbildning inom Robot, både

grundutbildningar och fortbildningar. Robot har inte ett alltför användarvänligt

hjälpavsnitt. Tekla har en svensktalande support. De ger snabba svar och är

kunniga då Tekla är deras enda program.

37

4 Diskussion

Kompatibiliteten mellan Tekla och Robot diskuteras kring de resultatfaktorer som finns

nämnda i kapitel 3. De resultat, vilket diskussionen kring FEM-Design baseras på, är

hämtade ur examensarbetena En modell istället för två? (Lundqvist & Johansson, 2009)

samt Jämförelse av dimensioneringsprogram (Lindström & Pettersson, 2008). För

FEM-Design har endast ett urval av faktorerna använts som grund för

diskussionsmaterialet, då några resultatfaktorer inte finns redovisade.

Sammanfattningsvis kommer en jämförelse av de två analysprogrammen göras.

Tekla - Robot

o Arbetsgång -En modell räcker för att tillverka både ritningar i Tekla samt

analysresultat i Robot. Dock är det viktigt vid modellering i Tekla att hänsyn tas

till att modellen ska analyseras. Den tidiga modelleringen avgör

beräkningslinjernas läge. Det tar lite längre tid att göra en modell anpassad för

analys jämfört med en modellerad endast för ritningar. Tiden som krävs är

mindre än vilken som krävs för två.

o Laster - Laster kan läggas in i både Tekla och Robot, likaså lastkombinationer.

För en van Teklaanvändare är det smidigare att hantera lasterna i Tekla. I Robot

väljs vilken bärverksdel lasten ska påverka, där centreras den. I Tekla placeras

laster precis som vid övrig modellering och det är därför smidigare att hantera

lasten än i Robot. I Robot kan säkerhetsklassen lätt glömmas bort. Programmet

räknar alltid i säkerhetsklass tre men detta kan ibland anses obefogat.

o Komponenter - Vid lastnedräkning är komponenter inte nödvändiga. Det är i

och med lastnedräkningen som påverkan räknas ut och det är efter den som till

exempel infästningar samt förband dimensioneras. Det tillkommer flertalet

beräkningslinjer och noder som blir svårhanterade i analysmodellen om

komponenter används. Dessutom blir modellen mer tungkörd.

o Revideringar/ändringar - Det är bra att ändringar måste accepteras manuellt.

Detta ger en större kontroll. Även om det är ett beräkningsprogram och det ska

38

ha rätt bör den mänskliga faktorn finnas i åtanke, exempelvis felaktig indata

leder till ett felaktigt resultat. Den manuella korrektionen ses därför som

gynnsam. Anledningen till att resultaten skiljer sig mellan handberäkningarna

och analysen i Robot är att handberäkningarna är räknade på ungefärliga

längder. I Robot är längderna millimeterexakta. Samtidigt räknar Robot enligt

FEM vilket är mer exakt än de förenklade handberäkningarna.

o Redovisning – För de mest detaljerade och innehållsrika resultaten hänvisas

användaren till Robot. Programmet redovisar det som kan tänkas vara intressant

för dimensioneringen. Robot bör användas till det Robot är skapat för, nämligen

analys och beräkning. Tekla bör användas för det ändamål Tekla är skapat för.

Utmaningen kan vara att hitta det optimala arbetssättet att jobba med

programmen parallellt med varandra.

o Support - Både Tekla och Robot har svensktalande support. Teklas support är

hjälpsam och snabba svar fås. Personalen är kunnig i Tekla då det är det enda

programmet de erbjuder support till. Ingen kontakt har tagits med Robot support

i och med att de inte erbjuder studentsupport.

Jämförelse Robot – FEM-Design

I studien Jämförelse av dimensioneringsprogram drar Lindström och Pettersson (2008)

slutsatsen att FEM-Design ska väljas som analys- och beräkningsprogram framför

Robot Millenium. Slutsatsen baseras på de faktorer att FEM-Design innehar svensk

support, att programmet även hanterar svensk landstandard samt att ritverkyget i Robot

är mer svårhanterligt än det i FEM. I nuläget anses inte problemet med avsaknad av

svensk landstandard i Robot som ett problem i och med att svenska eurokoder finns att

tillgå i Robot. Det är denna standard som kommer gälla i framtiden. Svenska

återförsäljare av Robot kan idag erbjuda både support samt utbildningar i programmet.

Mer krävande problem som de inte kan ta itu med själva skickas till Autodesk

huvudsupport. Detta sker på engelska, men det är återförsäljaren som hanterar

kontakten med huvudsupporten, för att sedermera vidarbefordra informationen till den

Robotanvändare det kan beröra. Ritverktyget i Robot är under all kritik men eftersom

all modellering sker i Tekla, ses det inte som ett behov att använda sig av det.

39

Den tvåvägslänk som finns mellan FEM-Design och Tekla är under utveckling. Detta

medför att det ännu föreligger brister i export-/importprocessen mellan programmen.

Exempel på detta är att FEM-Design inte kan tolka vissa materialprofiler som

importerats från Tekla. Dessa får istället justeras för hand och leder till ett mer

omfattande arbete för konstruktören. I Robot har inga sådana brister upptäckts via den

länken. Detta talar då till Robots fördel vid jämförelsen mellan programmen. Det bör

dock, som nämnts tidigare, tas i beaktande att studien som behandlat länken mellan

FEM-Design och Tekla färdigställts under år 2009. Vidareutveckling och förbättringar

av länken kan ha förekommit under den tiden. Det anses vara viktigt att ha tillgång till

en väl fungerande länk mellan Tekla och respektive analys-/beräkningsprogram för att

uppnå en optimal arbetsgång och undvika flaskhalsar som stannar upp.

Gällande övriga faktorer som nämnts så behandlar programmen komponenterna på i

stort sett samma sätt. Vid infästningar och liknande detaljer blir analysmodellen som

ska exporteras tungkörd och svårhanterlig. Detta gäller båda programmen och kan

kopplas till hur Tekla bygger upp analysmodellen. Det finns dock möjlighet till att ta

med komponenterna i sin analysmodell, justera beräkningslinjer och noder för hand och

sedermera få en användbar modell för beräkning. Frågan som följer är dock om det är

värt det extra besväret som det innebär och om det är nödvändigt?

40

5 Slutsats

Att transportera en modell mellan Tekla och Robot är, i och med den väl fungerande

tvåvägslänken, ett smidigt och tidssparande sätt att både tillverka ritningar samt att

analysera objektet. Vid modellering är det viktigt att vara medveten om att modellen ska

analyseras och modellera därefter. En ständig uppdatering av analysmodellen under

pågående modellering är att rekommendera. Störst kontroll och smidigast hantering av

laster och lastkombinationer sker då lasterna sätts in i Tekla med manuellt genererade

lastkombinationer. Sker detta behöver ingenting ändras i Robot utan modellen är färdig

för analys när den når programmet. Tekla gör det som det programmet är bäst på, det

vill säga modellering och hantering av modellen. Robot gör det som det programmet är

bäst på, analyserar modellen. Diskussionen visar på att Robots svagheter har förbättrats,

detta tillsammans med den fullgoda länken gentemot Tekla leder till att

rekommendationen av analys- och beräkningsprogram till Structor faller på Robot.

41

6 Tackord

Författarna till detta examensarbete vill rikta ett stort tack till följande personer, som på

olika sätt bidragit med hjälp och kunskap inom sina respektive ämnesområden:

Peter Branzell, Tekla Structures

Peter Holmberg, Tekla Structures

Robert Johansson, Structor Karlstad

Stefan Lilja, Structor Karlstad

Tove Lindblad, Tekla Structures

Carina Rehnström, Karlstads universitet

42

7 Källförteckning

Elektroniska källor

Eastman, Chuck (2009): Building Information Modeling. Georgia Tech,

http://bim.arch.gatech.edu/?id=402, 2010-03-24

Tekla Structures Sverige (2010): Bimlösning för stomkonstruktion,

http://www.tekla.com/se/solutions/building-construction/structural-

engineers/Pages/Default.aspx, 2010-03-24

Strusoft Structural Design Software (2010)

http://www.strusoft.com, 2010-04-22

Lindström, Peter och Pettersson, Henrik (2008): Jämförelse av dimensioneringprogram.

Institutionen för teknik och byggd miljö, Högskolan i Gävle.

Johansson, Martin och Lundqvist, Simon (2009): En modell istället för två? Malmö

högskola, Malmö.

Mail

Larsson, Jonas. Medeso AB, Engineering Analyst. Mailkorrespondens, 2010-04-12

Carlsson, Per. Cad-Q. Konsultchef & Affärsutvecklare. Mailkorrespondens,2010-04-08

Muntliga källor

Holmberg, Peter. Tekla Structures Sverige, Supportingenjör. Personlig kommunikation,

2010-04-20

Bilaga 1

1

Lastnedräkning pannhus i Fellingsbro

Figur 1 3D-vy över pannhuset i Fellingsbro

Figur 2 Sektion längs gridlinje c av pannhuset

Bilaga 1

2

Lastnedräkningen utförs enligt eurokoderna.

Indata Fellingsbro

sk = 2,5 kN/m2

Vref = 22 m/s

Terrängtyp 3. Område täckt med vegetation eller byggnader eller enstaka hinder med största

inbördes avstånd lika med 20 gånger hindrens höjd. Tex byar, förorter och skogsmark.

Säkerhetsklass 2. 𝛾d=0,91

En sida anses dominant.

Byggnaden är klädd med Parocelement på väggar och tak. Egentyngden är 0,240 kN/m2

(Paroc AB, 2010).

Vindlast

wTOT = We+Wi

we = qp(z) cpi Yttre vindlasten

wi = qp(z) cpe Inre vindlasten

cpi = formfaktor för yttre vindlast som bestäms av husets form

cpe = formfaktor för inre vindlast som bestäms av husets form

Qp(z) = karakteristiska hastighetstrycket bestäms enligt tabell. Beroende av z (höjd till nock)

samt vb, terrängfaktor.

Då en sida anses dominant är cpi =0,75 cpe

qp(z)= 0,35

Bilaga 1

3

Figur 1 Vindzoner tak för vindriktning Ө = 0° samt Ө = 180°

Figur 2 Vindzoner tak för vindriktning 90°

I figur 1 samt 2 där e = det minsta av b eller 2h

2h = 8 m

b 0°,180°= 4,8 m

b90°=3,8 m

Bilaga 1

4

I båda fallen sätts e som b.

Tabell 1, Cpe för angivna zoner på tak vid vinkeln 0°.

F G H -0,76 -058 -0,27 0,33 0,33 0,25

Tabell 2, Cpe för angivna zoner på tak vid vinkeln 180°.

F G H -2,1 -1,2 -0,87

Tabell 3, Cpe för angivna zoner vid vinkeln 90°.

Flow Fup G H I -2,32 -1,52 -1,79 -0,95 -0,77

Figur 3 Plan för vindlast på väggar

Figur 4 Vindlast på väggar

Bilaga 1

5

Tabell 4, Cpe för angivna zoner på väggen. Gäller då h/d=1.

A B C D E -1,2 -0,8 -0,5 -0,8 -0,5

Figur 6, gäller då e är större än d. Är e mindre än d försvinner zon C. Är e större än 5d

försvinner båda zon B och C.

ctot tak =cpi+cpe

cpi, tak, tryck =0,75 cpe=0,75·0,33=0,25

cpi, tak, sug=0,75(-2,32)=-1,74

cpi, vägg = 0,75(-1,2)=-0,9

ctot tak, tryck = 0,33+0,25 = 0,58

ctot tak, sug = -1,74+-2,32 = - 4,06

ctot vägg = -1,2 + -0,9 = -2,1

wtot, tak, tryck= qp(z) ctot=0,35·0,58 = 0,203 kN/m2

wtot, tak, sug = qp(z) ctot=0,35·(-4,06) = -1,42 kN/m2

wtot, vägg, tryck= qp(z) ctot=0,35·-2,1 = - 0,735 kN/m2

Snölast

Karakteristisk snölast på tak

s = µ Ce Ct sk

sk = karakteristiska värdet för snölast på mark

Ce = exponeringsfaktor som är beroende av hur vindutsatt huset är. 0,8 väljs vid vindutsatt

läge, 1,0 vid normalt läge samt 1,2 vid skyddat läge.

Ct = termisk koefficient som är beroende av värmegenomgångskoefficienten i taket. 1,0 om

värmegenomgångskoefficienten är mindre än 1W/m2K

µi = takets formfaktor som fås av byggnadens form

Ct väljs till 1,0. Ce väljs till 1,0

µ=0,8

Bilaga 1

6

s = µ Ce Ct sk= 0,8∙1,0∙1,0∙2,5 = 2,0 kN/m2

Lastnedräkning enligt Eurokod 1

Edim = (∑Gk,j γd γGj,sup) + Qk,1 γd γQ,i + (∑Qk,i Ѱ0,I γd γQ,i) + P γd γQ,i

Edim = den dimensionerande lasteffekten på ett objekt

Gk,j = den karakteristiska egentyngden eller egentyngderna som påverkar byggnadsdelen där j

är det nummer som lasten blivit tilldelad för att skilja de olika egentyngderna åt

Qk,i = variabla laster som bilaster som påverkar byggnadensdelen där i är det nummer som

lasten blivit tilldelad för att skilja de olika varibla lasterna åt

Qk,1 = variabla huvudlasten

P = representerar inbyggda spänningar till exempel förspänd armering i betong

γd = partialkoefficient som varierar beroende på vilken säkerhetsklass som gäller för

byggnadsdelen

γGj,sup = partialkoefficient för permanent last där j är det nummer lasten blivit tilldelad

γQ,1 = partialkoefficient för variabel huvudlast

γQ,i = partialkoefficient för variabel bilast

Ѱ0,i = reduktionsfaktor för variabla laster

Då det inte finns några bilaster eller inbyggda spänningar ser formeln för lastkombinationen

ut som följer:

Edim = (∑Gk,j γd γGj,sup) + Qk,1 γd γQ,i

Där:

γGj,sup =1,35

γQ,1 =1,5 för gynsamma fall

γd = 0,91

Egentyngd IPE180: massa 18,8 kg/m 188 N/m

Egentyngd HEA100: massa 16,7 kg/m 167 N/m (Tekla Structures)

Bilaga 1

7

Takbalk

Figur 5 Taket. S-avstånd mellan takbalkar 2400 mm.

Egentyngd:

gk,bb=0,188+0,240∙2,4 = 0,761 kN/m balk

gk,ba,bc=0,188+0,240∙1,2 = 0,476 kN/m balk

Snölast:

s= 2 kN/m2, vilken verkar vertikalt på en horisontalprojektion av taket

Sbb= S-avstånd s = 2,4·2= 4,8kN/m balk

Sba, bc= S−avstånd

2 s = 1,2·2 = 2,4 kN/m

balk

Bilaga 1

8

Vindlast:

wtot, tak, tryck = 0,203 kN/m2 Wbb= 0,487 kN/m balk

Wba,bc=0,244 kN/m balk

Vind som huvudlast Edim vind, bb=(∑Gk,j γd γGj,sup) + Qk,1γdγQ,i= 0,761∙0,91∙1,35 + 1,5∙0,91∙0,487 = 1,60 kN/m balk

Edim vind, ba, bc=(∑Gk,j γd γGj,sup) + Qk,1γdγQ,i= 0,476∙0,91∙1,35 + 1,5∙0,91∙0,244 = 0,92 kN/m balk

Mmax, vind, bb= 𝑞𝑏𝑏 𝑙2

8 =

1,60∙4,12

8=3,4 kNm

Mmax, vind, ba, bc= 𝑞𝑏𝑎 𝑙2

8 =

0,92∙4,12

8=1,9 kNm

Ra vind, bb= Rb snö, bb = 𝑞𝑙

2 =

1,6∙4,1

2 =3,3 kN

Ra vind, ba, bc= Rb snö, ba, bc = 𝑞𝑙

2 =

0,92∙3,8

2 =1,8 kN

Snö som huvudlast Edim snö, bb=(∑Gk,j γd γGj,sup) + Qk,1γdγQ,i= 0,761∙0,91∙1,35 + 1,5∙0,91∙4,8 = 7,47 kN/m balk

Edim snö, ba, bc=(∑Gk,j γd γGj,sup) + Qk,1γdγQ,i= 0,476∙0,91∙1,35 + 1,5∙0,91∙2,4 = 3,86 kN/m balk

Mmax, snö, bb= 𝑞𝑏𝑏 𝑙2

8 =

7,47∙4,012

8= 15,0 kNm

Mmax, snö, ba, bc= 𝑞𝑏𝑎 𝑙2

8 =

3,86∙4,012

8= 7,8 kNm

Ra snö, bb= Rb snö, bb = 𝑞𝑙

2 =

7,47∙4,01

2 = 15,0 kN

Ra snö, ba, bc= Rb snö, ba, bc = 𝑞𝑙

2 =

3,86∙4,01

2 = 7,7 kN

Bilaga 1

9

Figur 6 Tvärkraftsdiagram för balk b

Figur 7 Momentdiagram för balk b

Pelare

L P1 = 2,7 m

L P2= 4,0 m

Ndim = Ra +1,35 γd Gk

Ndim, P1b = Ra + 1,35 γd Gk, P2b = 14,98 +0,167∙2,7∙1,35∙0,91 = 15,5 kN

Ndim, P2b = Ra + 1,35 γd Gk, P2b = 14,98 +0,167∙4∙1,35∙0,91 = 15,8 kN

Ndim, P2a,c = Ra + 1,35 γd Gk, P2b = 7,74 +0,167∙4∙1,35∙0,91 = 8,6 kN

Ndim, P1a,c = Ra + 1,35 γd Gk = 7,74 +0,167∙2,7 ∙1,35∙0,91 = 8,30 kN

15,0

15,0

15,0

Bilaga 1

10

Kontroll av dimensioner Då samtliga pelare och balkar i pannhuset skall prövas för dimensionerna HEA100 samt,

IPE180 kontrolleras sektion b som är utsatt för störst påverkan. Gällande knäckning

kontrolleras pelare b2, det vill säga den längsta.

Balk

𝐴𝑣 = skjuvarean

𝑓𝑦 = stålets sträckgräns

MEd = dimensionerande böjmoment

MRd = dimensionerande bärförmåga för moment

VEd = dimensionerande böjmoment

VRd = dimensionerande bärförmåga för tvärkraft

Wpl = plastiskt böjmotstånd

γMO = partialkoefficient för tvärsnittets bärförmåga oavsett tvärsnittsklass

η =1,0

MRd =W pl fy

γMO för tvärsnittsklass 1 och 2

MEd

MRd≤ 1,0

VEd

VRd≤ 1,0

VRd =Av (fy / 3)

γMO

Av = A-2btf +(tw+2r) tf ≥ 𝜂hwrw

Indata

fy= 235 MPa

MEd = 15,0 kNm

VEd = 15,0 kN

Wpl = 146 ·10-6

m3

γMO = 1,00

Bilaga 1

11

η = 1,0

Tvärsnitt IPE180

Figur 8, IPE180

MRd =W pl fy

γMO=

146· 235

1,0= 34,3 kNm

MEd

MRd=

15,0

34,3 = 0,43 ≤ 1,0 OK!

Av = 2395-2·91 ·8 +(5,3+2·9) 8 1125,4 mm2

𝜂hwtw = 138,6·5,3 = 735 mm2

1125 mm2 ∵ OK!

VRd =Av (fy / 3)

γMO =

1125 (235/ 3)

1,0 =152,6 kN

VEd

VRd=

14,98

153= 0,10 ≤ 1,0 ∵ OK!

Om tvärkraften är mindre än halva plastiska börförmågan för tvärkraft, kan dess inverkan på

bärförmågan för moment försummas.

Pelare

NEd = Dimensonerande normalkraft

NRd = Dimensionerande bärförmåga för normalkraft

Indata

NEd =15,8 kN

Tvärsnitt HEA100

Bilaga 1

12

Figur 9, HEA100

Knäckning:

x =1

Φ+ Φ2−λ 2 ≤ 1,0

där Φ = 0,5[1 + α λ − 0,2 + λ 2]

𝜆 = 𝐴𝑓𝑦

𝑁𝐶𝑟

𝑁𝑐𝑟 =𝜋2𝐸𝐼𝑚𝑖𝑛

𝑙𝑐2

α = imperfektionsfaktor

𝑁𝑐𝑟 =𝜋2 ∙210∙103 ∙1,338

42 = 173 𝑘𝑁

𝜆 = 2124∙275

173 000= 1,84

α =0,34

Φ = 0,5[1 + 0,34 1,84 − 0,2 + 1,842]=2,47

x =1

2,47+ 2,472−1,84 = 0,22 ≤ 1,0

NEd

NRd≤ 1,0

NRd =Afy

γMO

NRd =Afy

γMO =

2124 ∙275

1,0 = 584 kN

NRdr= NRd ·x = 584 ·0,22 =128 kN

NEd

NRd=

15,8

128=0,12 ≤ 1,0

Bilaga 1

13

Vindstag

Största påverkan för vindstag

Största area: A=11,28 m2

Längsta sträva : l = 4,7 m

Vindlast: w = 0,735 kN/m2

Ned = Aw/4

NEd = 11,28∙0,735 / 4 = 2,1 kN

Dimensionerande bärförmåga för tryckkraft för en tryckt bärverksdel

𝑁𝑏 ,𝑅𝑑 = 𝑥𝐴𝑓𝑦

𝛾𝑀1 för tvärsnittsklass 1

x =1

Φ+ Φ2−λ 2 ≤ 1,0

där Φ = 0,5[1 + α λ − 0,2 + λ 2]

𝜆 = 𝐴𝑓𝑦

𝑁𝐶𝑟

2,1 kN

Bilaga 1

14

𝑁𝑐𝑟 =𝜋2𝐸𝐼𝑚𝑖𝑛

𝑙𝑐2

α = imperfektionsfaktor

𝑁𝑐𝑟 =𝜋2210∙1090,753∙10−6

4,72 = 70,65 𝑘𝑁

𝜆 = 1040∙355

70650= 2,29

α =0,21

där Φ = 0,5[1 + 0,21 2,29 − 0,2 + 2,292] = 3,34

x =1

3,34+ 3,342−2,292 = 0,173 <1,0 ∵ OK!

NEd

NRd≤ 1,0

NRd =Afy

γMO

NRd =Afy

γMO =

1040 ∙355

1,0 = 369 kN

NRdr= NRd ·x = 369 ·0,173 =64 kN

NEd

NRd=

2,1

64=0,033 ≤ 1,0 ∵ OK!

Bilaga 1

15

Källförteckning

Paroc AB: Produktegenskaper Parocelement

http://www.paroc.se/channels/se/panel+system/products/produktegenskaper.asp, 2010-03-20