Föreläsning 4 – del 2

Olyckslaster

Fortskridande ras

Raset vid Ronan Point i London 1968

Gasexplosion på 18e våningen orsakade s.k. fortskridande ras.

5 personer dog.

Huset var byggt av prefabricerade betong-element som inte var tillräckligt ihopfogade

Efter Ronan Point har man utvecklat metodik för att bygga så att risken för liknande händelser skall vara liten.

Detta har accentuerats på senare år efter terroristattentat som bl.a. drabbat byggnader.

Det finns f.n. ett mycket stort intresse att bygga på ett sätt som minskar sårbarheten för extrema påverkningar.

Olyckslaster och fortskridande ras

• Gällande standard : SS-EN 1991-1-7

• Standarderna för betong, stål, m.m., kan föreskriva andra

åtgärder – det är dessa regler som gäller

• Äldre bestämmelser: Boverkets handbok, ”Svängningar,

deformationspåverkan och olyckslast”

Disposition

• Olyckslaster

• Primär skada och fortskridande ras

• Dimensioneringsmetoder

• Prefab betong

• Massivträ

Olyckslaster

• Påkörning

• Explosion

Påkörningskraft på pelare Lastbil 18 ton, hastighet 80 km/h

Förenklad beräkning av medelstötkraft Q vid påkörning

Rörelseenergi= mv2/2 =

arbete för att bromsa rörelsen = Qs ger

Q= mv2/2s

där

m= fordonets massa kg

v= fordonets hastighet, m/s

s= förflyttning av fordonets tyngdpunkt under stöten

s kan uppskattas från fordonets egenskaper

Rimliga lastvärden av påkörning med vägfordon

Lastangreppshöjd:

-Lastbilar = 0,5 -1,5 m ovan vägbanan

-Personbilar = 0,5 m ovanför vägbanan

Invändig explosion (SS-EN 1991-1-7)

Avser oftast explosion av naturgas

Trycket pd (kN/m2) beräknas som det största av:

pd = 3 + pstat

eller

pd = 3 + pstat / 2 + 0,04/(Av/V)2

pstat trycket som behövs för att ventilationsluckor ska utlösa i kN Av ventilationsluckornas area i m

2

V rummets volym i m3

Tryck vid explosion i delvis slutet utrymme

(Enligt BKR dvs gamla normen)

Dimensionering för olyckslast

Dimensionering för olyckslast

• Lastkombination

Gk + Ad + Ψ1Qk1 + Ψ2Qki

• Hänsyn tas till konsekvenserna av olyckslaster genom klassning (SS-EN 1990):

CC1 – små konsekvenser av ett brott

CC2 – medelstora konsekvenser

CC3 - stora konsekvenser

Metoder baserade på kända olyckslaster

• Följande bör beaktas – Vilka åtgärder som har vidtagits för att förhindra eller reducera

olyckslasten

– Sannolikheten för att en känd olyckslast ska uppträda

– Allmänhetens uppfattning

– Acceptabel risknivå

Metoder baserade på begränsning av en lokal skada

• Ett eller fler av följande tre alternativ bör tillämpas 1. Dimensionera väsentliga bärverksdelar (key elements) för en

lastmodell som inkluderar olyckslasten Ad = 34 kN/m2

2. Bärverkets stabilitet som helhet ska inte riskeras av ett lokalt brott. Rådet är att en area lika med det minsta av 100 m2 eller 15 % av två angränsande bjälklag får gå till brott

3. Praktiska regler för dimensionering och detaljutformning som ger acceptabel skadetålighet = schablonregler (presenteras senare)

Schablonregler för att förhindra spridning av lokalt brott – baseras på konsekvensklasser

Schablonregler – rekommenderade strategier (A.4)

• Konsekvensklass 1 (CC1) – Det är tillräckligt att tillämpa dimensioneringsreglerna för normal bruk enligt EN 1990-

1999

• Konsekvensklass 2a (CC2a) – Byggnaderna förses med horisontella dragband

• I konsekvensklass 2b (CC2b) tillkommer – Antingen

• Horisontella dragband + vertikala dragband i alla bärande pelare och väggar

– Eller

• Byggnaden ska klara bortfall av en pelare eller en vägg med bibehållen stabilitet och utan att skadans omfattning överskrider en viss gräns – se figur på nästa sida. Om dessa begränsningar överskrids, ska pelaren/väggen dimensioneras som väsentlig bärverksdel (key element)

• Konsekvensklass 3 – Schablonregler kan inte tillämpas – en riskanalys genomförs

Rekommenderad gräns för lokal skada

A- område för lokal skada 100 kvm dock högst 15 % av bjälklagsytan, i

var och en av de två våningarna

B – bortslagen pelare

Horisontella dragband – byggnader med rambärverk (A.5)

• Bör binda ihop pelare och väggar med stommen

• Bör finnas längs fasader

• Vid inre pelar- och balklinjer - i två riktningar

• Dragbanden bör kunna ta följande krafter

– Inre dragband • Det största av 𝑇𝑖 = 0,8(gk + ψ1 qk) s L eller 75 kN

– Dragband längs omkretsen • Det största av 𝑇𝑝 = 0,4(gk + ψ1 qk) s L eller 75 kN

– s är avståndet mellan dragbanden

– L är dragbandets längd tolkat som avstånd mellan pelare

– ψ1 är faktorn för frekvent lastvärde

Horisontella dragband – byggnader med bärande väggar (A.5)

• Snarlika regler som för byggnader med rambärverk

• Se EN 1991-1-7, bilaga A.5.2 eller sammanfattning i utdelat material

Vertikala dragband (A.6)

• Behövs för byggnader i konsekvensklass 2b (Brygghuset!)

• Pelare och väggar bör kunna ta en dragkraft = den största vertikala reaktionen från ett bjälklag med permanenta och variabla laster enligt lastkombinationen för olyckslast

• Gäller för laster som verkar både uppåt och neråt – utan reduktion för nedåtriktad reaktion

Exempel (EN 1991-1-7 Bilaga A)

• gk = 3,0 kN/m2 och qk = 5,0 kN/m2

• ψ1 = 0,5

• 𝑇𝑖 = 0,8(gk + ψ1 qk) s L = 0,8(3,0+0,5*5,0)3+2

2 *6 = 66 kN

• 𝑇𝑝 = 0,4(gk + ψ1 qk) s L = 0,4(3,0+0,5*5,0)(3+2+3) *6 = 106 kN

• 𝑇𝑣𝑒𝑟𝑡 = (gk + ψ1 qk) Area runt pelare A = (3,0+0,5*5,0)*7*3 = 115,5 kN

Regler för betongelement (EN 1992-1-1)

• Dragband längs kant dimensioneras för – 𝑇𝑡𝑖𝑒,𝑝𝑒𝑟 = li q1

där q1 =10 kN/m och li = spännvidden dvs avståndet till närmaste inre dragband

• Inre dragband dimensioneras för – 𝑇𝑡𝑖𝑒,𝑖𝑛𝑡 = (li + l2 )/2 * q3

där q3 =20 kN/m och l1 och l1 = bjälklagets spännvidd på ömse sidor om balken

• Horisontella dragband till pelare och/eller väggar – 𝑇𝑡𝑖𝑒,𝑓𝑎𝑐 = 20 kN per meter fasadlängd. För pelare dock högst

– 𝑇𝑡𝑖𝑒,𝑐𝑜𝑙 = 150 kN per pelare

• Vertikala dragband – Ingen skillnad mot EN 1991-1-7

Siemens Arena – Danmark

• Europas största velodrom(?)

• Enbart vertikala strävor

• Spännvidd ca 75 meter

• 12 st fackverk

• 8000 sittplatser

Siemens Arena, DK

Takras vid Siemens Arena

Exempel: HDF-bjälklag på pelar-balksystem

Detaljlösningar –prefab betong

Upplag för HDF-plattor

Fogyta med friktion F4 F2

F5 tas med

friktion här

F1

Längsfog

för HDF-

plattor

Raskoppling vid mellanstöd

F3 F1

F5 tas med

friktion här

Ändförankring av HDF-bjälklag

Gängad stång

ingjutes

Här bör finnas armering förbi pelaren

Ändförankring av plattbärlag

Gängad stång

Armering

Sammanfogning av väggelement

Bjälklag av massivträ

Skruvar i

plywoodremsa

Sammanfogning av bjälklagselement

Självborrande

skruv

Sammanfogning av väggelement

Vägg-bjälklagsanslutning

SLUT