Konceptuell helhetssyn vid projektering avbärande system

StålbyggnadsdagenGöteborg, Nov, 2015

Sven ThelanderssonMartin Fröderberg

Hancock center, Chicago , 1969Burj Khalifa, Dubai, 2010

Huvudbudskap

Konceptuell helhetssyn sätts ofta på undantag i det moderna ingenjörsarbetet .  Tiden ägnas i stället åt 

• Kontroller mot ett ökande antal detaljregler 

• Analyser med komplexa datorprogram som ger en falsk känsla av noggrannhet

Om utvecklingen fortsätter i samma riktning kan vi snart ersätta konstruktörer med datorer som projekterar automatiskt.

2015-11-16

Eurokoddokument som tillämpas vid projektering av  överbyggnaden för en samverkansbro (stål/betong): Totalt  1500 sidor

2015-11-16

Utdrag från EN 1993-1-1 talar för sig själv

2015-11-16

Formler för dimensionering av pelare vid kombinerad tryck och böjning .

Avancerade datorverktyg

2015-11-16

”The computer is the ultimate fool, and we haveelevated it to the ultimate authority. What is going to be the price?”

Franz Knoll, 1986

2015-11-16

Hartford Civic Centre 1978

Sleipner plattform 1991

Alltför grovt FEM-nät skjuvkraft under-skattad med 45%

Tryckta fackverksstänger modellerades felaktigt som avstyvade i sidled utnyttjandegrad 852%

Två spektakulära exempel

Round Robin undersökning av Martin Fröderberg:Simulering av en realistisk ingenjörsuppgift i tidigt skede

• 16 ingenjörer genomförde samma uppgift individuellt • Erfarenhet > 5 år• 8 timmars betalt arbete

Uppgiften

• Kontrollera dimensioner

– Väggar 200 mm betong

– Bjälklag 220 mm

• Pelar dimensioner

• Laster till grund

– Vertikala laster

– Laster på stabiliserande enheter

2015-11-16

Vertikala laster (systemlinje 3)

Total last effekt i linje 3

2015-11-16

or

Säkert område

w3e e4r r5t t6y u8i a2s s3d d4f g6h k9l z2x x3c c4v v5b n7m m8l

Column B2 1011 601 690 828 1145 1456 810 1051 1190 1619 970 1100 1350 951 1494 1473

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Lo

ad[k

N]

Enskild pelare B3

2015-11-16

Lasteffekter i 3 stabiliserande skivorMoment och tvärkrafter

2015-11-16

Tvärkraft

Moment

Vad beror den stora spridningen på?

• Omvandlingen från en (tänkt) verklighet till en beräknings‐modell görs på vitt skilda sätt av olika konstruktörer 

• Martin Fröderberg kallar detta för ”Engineering ModellingUncertainty”

• Denna osäkerhet dominerar över alla andra osäkerheter i problemet men hanteras inte av säkerhetssystemet i normerna som är kalibrerade för  enskilda element i stommen

Mer detaljer om Martins undersökning finns i hans licentiat‐avhandling som kan laddas ned från 

www.kstr.lth.se

2015-11-16

Ras av konstruktioner beror dock oftast på grova fel i byggprocessen på grund av bristande helhetssyn och brist på kommunikation mellan olika 

aktörer

Älandsfjärden, Härnösand 2008 (Trä)

2015-11-16

Kistagallerian, Stockholm 2008 (Stål)

Hälsans hus, Ystad 2012  

(Stål/betong)

Vad kan vi göra åt problemen?

• Tänk mer och räkna mindre!

• Skapa en konceptuell modell av stomsystemet som kan beskriva stabilisering och huvudflöde av krafter

• Använd  tillförlitlig oberoende granskning!

• I EKS 10 som börjar gälla från 2016 krävs att ”bärförmåga och stadga” skall dokumenteras på ett sätt som kan granskas av oberoende part

• Hypotes: Om sådan dokumentation verkligen görs upptäcker ansvarig konstruktör själv huvudelen av eventuella fel.

• Du som är konstruktör bör kräva att sådan dokumentation faktiskt skall göras i alla projekt, vilket också borde vara i byggherrens intresse.*

*Från samhällets sida ställs egentligen inga krav  på kvalitetsgranskning. 

Sverige  är i detta avseende liberalast i världen. 

2015-11-16