Balk & Hålprofiler Balk & Hålprofiler

Transkript

1 Balk & Hålprofiler Balk & Hålprofiler Val av säkerhetsklass Momentkapacitet Böjknäckning Svetsförband Skruvförband HEA-balk HEB-balk HEM-balk IPE-balk UNP-balk UPE-balk Toleranser för balkar VKR-hålprofiler KKR-hålprofiler Toleranser VKR/KKR

2 Föreskrifter för dimensionering av balkar och pelare finns i Boverkets konstruktionsregler, BKR. Exempel på lösningar, metoder och beräkningsregler som uppfyller kraven i BKR finns i Boverkets handbok om stålkonstruktioner, BSK 99. Vid dimensionering enligt BKR och BSK 99 utgår man från s k karakteristiska värden på laster och hållfasthetsvärden. För att få tillräcklig säkerhetsmarginal i beräkningarna måste de karakteristiska värdena förses med partialkoefficienter. Med dessa koefficienter får man lasternas och bärförmågans dimensioneringsvärden. De värden på snölast, vindlast m m, som anges i kapitel 3 i BKR är karakteristiska värden. I beräkningarna överför man dessa till dimensioneringsvärden genom att multiplicera med föreskrivna partialkoefficienter. Avsnitt 2:321 i BKR anger vilka partialkoefficienter (γ f) man ska använda i olika lastkombinationer. För en del av lasterna ska det karakteristiska värdet multipliceras med lastreduktionsfaktorn ψ. Värdet på ψ för olika laster finns i avsnitt 3 i BKR. Vid kontroll av bärförmågan (brottgränstillstånd) är vanligtvis lastkombination 1 dimensionerande. Då ska man använda följande partialkoefficienter: Lasttyp Lastvärde γ f Permanenta laster G k 1,0 En variabel last Q k 1,3 Övriga variabla laster ψq k 1,0 Om de variabla lasterna är små i förhållande till de permanenta kan lastkombination 3 vara dimensionerande, vilket innebär följande partialkoefficienter: Vid kontroll av t ex nedböjningar eller svängningar (bruksgränstillstånd) ska lastkombination 8 användas om bruksgränstillståndet kan medföra permanent skada: Lasttyp Lastvärde γ f Permanenta laster G k 1,0 En variabel last Q k 1,0 Övriga variabla laster ψq k 1,0 Om bruksgränstillståndet endast väntas nedföra tillfällig olägenhet gäller lastkombination 9: Lasttyp Lastvärde γ f Permanenta laster G k 1,0 Alla variabla laster ψq k 1,0 Det karakteristiska värdet på materialets sträckgräns, f yk, är det värde som anges i materialstandarden. Man får sträckgränsens dimensioneringsvärde, f yd, genom att dividera med två partialkoefficienter: f yk fyd = γ mγ n Värdet på γ m, som beaktar osäkerheter i materialegenskaperna, beror bl a på tvärsnittstoleranserna. Vid snäva toleranser får γ m sättas lika med 1,0, i annat fall ska man använda γ m = 1,1. Bl a får man använda γ m = 1,0 för IPE, HEA, HEB, HEM med toleranser enligt SS-EN , för U-profiler med toleranser enligt SIS och för rörprofiler enligt SS-EN (Förutsätter tilläggskontroll av måttavvikelserna.) Lasttyp Lastvärde γ f Permanenta laster G k 1,15 Variabla laster Q k

3 Partialkoefficienten γ m beror på säkerhetsklassen. Enligt BKR 2:115 indelas byggnadsdelar i tre säkerhetsklasser. Grunden för indelningen är hur pass omfattande personskador som kan befaras vid ett eventuellt brott i byggnadsdelen. Ju större risk för allvarliga personskador, desto större säkerhetsmarginal vill man ha. Säkerhetsklass Risk för allvarliga γ n Personskador 1 liten 1,0 2 någon 1,1 3 stor 1,2 Exempel på val av säkerhetsklass, se nedan. Exempel på val av säkerhetsklass BKR 2:115 ger bl a följande exempel på val av säkerhetsklass för konstruktionsdelar i olika typer av byggnader: A Två- och flervåningsbyggnader av typen bostadshus (undantaget enbostadshus) kontorshus, varuhus, sjukhus och skolor Till säkerhetsklass 3 bör följande byggnadsdelar räknas: Byggnadens bärande huvudsystem inklusive de byggnadsdelar som är oundgängliga för systemets stabilisering. Andra bärverk, t ex pelare, balkar och skivor, vars kollaps innebär att bjälklagsyta 150 m 2 rasar. Trappor, balkonger, loftgångar och andra byggnadsdelar som tillhör byggnadens utrymningsvägar. Till säkerhetsklass 2 bör följande byggnadsdelar räknas: Bjälklagsbalkar som inte tillhör säkerhetsklass 3. Bjälklagsplattor. Takkonstruktion utom lätta ytbärverk av icke sprött material. De delar av tunga ytterväggskonstruktioner (massa per area 50 kg/m 2 ) som är belägna högre än 3,5 m över markytan och som inte tillhör byggnadens huvudsystem. Trappor som inte tillhör säkerhetsklass 3. Till säkerhetsklass 1 bör följande byggnadsdelar räknas: Lätta ytbärverk (massa per area 50 kg/m 2 ) i yttertak av icke sprött material. Lätta sekundära ytterväggskonstruktioner av icke sprött material. Alla sekundära ytterväggskonstruktioner (t ex väggreglar) i byggnadens entrévåning. Lätta icke bärande innerväggar. Infästning av lätta undertak. B Envåningsbyggnader av typen hallbyggnader, vilkas takkonstruktioner har stora spännvidder ( 15 meter) och som används för sporthallar, utställningshallar, samlingslokaler, varuhus, skolor och sådana industrilokaler där många personer vistas Till säkerhetsklass 3 bör följande byggnadsdelar räknas: Byggnadens bärande huvudsystem inklusive vindförband och stabiliserande systemet. Räcken till läktare o d invid större höjdskillnader och vid vilka ett stort antal personer kan vistas. Konstruktioner som bär större traverser ( 15 meter spännvidd och 20 ton lyftkapacitet). Till säkerhetsklass 2 bör följande byggnadsdelar räknas: Takåsar och takplåtar som inte har avstyvande eller stabiliserande funktion. Infästning av tunga takelement (massa per area 50 kg/m 2 ). Balkar för mindre telfrar och traverser. Till säkerhetsklass 1 bör följande byggnadsdelar räknas: Sekundära ytterväggskonstruktioner (t ex väggreglar) med högst 6 meters höjd. Lätta takelement. Lätta innerväggar. Infästning av lätta undertak. C Enbostadshus och andra små byggnader i ett eller två våningsplan Byggnadens bärande huvudsystem och trappor bör hänföras till säkerhetsklass 2. I övrigt kan de säkerhetsklasser som anges vid punkt A tillämpas

4 D Envåningsbyggnader, vilkas takkonstruktioner har små spännvidder ( 15 meter) och som har samma användning som byggnaderna enligt punkt B. Byggnadens bärande huvudsystem bör hänföras till säkerhetsklass 2. I övrigt kan de säkerhetsklasser som anges vid punkt B tillämpas. E Byggnader som personer sällan vistas i eller invid Byggnadens bärande huvudsystem bör hänföras till säkerhetsklass 2 och dess sekundära konstruktioner till säkerhetsklass 1, såvida förhållandet att personer sällan vistas i eller intill byggnaden med rimlig säkerhet kan väntas bestå i framtiden. Alla bärande byggnadsdelar för små byggnader som inte är större än enbostadshus kan hänföras till säkerhetsklass 1. Beräkning av balkars momentkapacitet En balks momentkapacitet bestäms enligt avsnitt 6:243 i BSK 99. Om förhållandena är sådana att bärförmågan inte påverkas av vippning kan man bestämma momentkapaciteten M Rd för en balk med dubbelsymmetriskt tvärsnitt med formeln M Rd = ηwf yd η W f yd formfaktor elastiskt böjmotstånd sträckgränsens dimensioneringsvärde. För balkar av typ HEA, HEB, IPE, U och UPE kan karakteristiskt värde för momentkapaciteten i styva riktningen, M xk erhållas ur tabellen på sid 63. Dimensioneringsvärdet M xd beräknas för dessa fall med formeln M xk Mxd = γ n (Formeln förutsätter att γ m får sättas lika med 1,0.) M xk värde enligt tabellen på sid 63 γ n partialkoefficient för säkerhetsklass Beräkning av pelares bärförmåga med hänsyn till böjknäckning En pelares bärförmåga med hänsyn till böjknäckning, N Rcd, bestäms med formel 6:23 i BSK 99: N Rcd = ω ca grf yd A gr f yd ω c pelartvärsnittets bruttoarea (utan avdrag för eventuella skruvhål) sträckgränsens dimensioneringsvärde. reduktionsfaktor för böjknäckning Pelare hänförs till olika grupper enligt avsnitt 6:233 i BSK 99. (Se sid ) Karakteristiskt värde för tryckspänningen (ω cf yk) med hänsyn till böjknäckning fås ur tabell på sid Ingångsvärden i tabellen är slankhetstalet l c/i sträckgränsen f yk grupptillhörigheten l c = knäcklängden i = tröghetsradien Knäcklängden är lika med pelarens längd L multiplicerad med en knäcklängdsfaktor β. Värden på β för renodlade upplagsfall finns på sid Pelarens normalkraftskapacitet N Rcd (N) beräknas med formeln (ω cf yd) N Rcd = A γ mγ n A tvärsnittsarea (mm 2 ) γ m partialkoefficient för osäkerheter i materialegenskaper, se sid 51 γ n partialkoefficient för säkerhetsklass, se sid 52 (ω cf yk) är tabellvärdet enligt sid Om förhållandena är sådana att bärförmågan påverkas av vippning ska de ovan beräknade värdena multipliceras med reduktionsfaktorn för vippning ω b, beräknad enligt BSK 99, avsnitt 6:

5 Grupptillhörighet för tvärsnitt med största godstjocklek 40 mm enligt tabell 6:233 i BSK 99: Tvärsnittstyp Förutsättningar Grupp Cirkulärt rör eller fyrkantrör Varmformat eller avspännings- a glödgat rör Tvärsnittstyp Förutsättningar Grupp U-tvärsnitt Knäckning med rotation kring x-x b y-y c Valsad stång med I-tvärsnitt Rör svetsat i fyra hörn med svetsmått a 0,5 t eller av två U-stänger Övriga rör Knäckning i styva riktningen (tvärsnittsrotation kring x-x) h/b 1,2 h/b 1,2 b c a b T-tvärsnitt, vinkeltvärsnitt Godstjocklek 20 mm b eller valsad stång med Godstjocklek 20 mm c massivt tvärsnitt Knäckning i veka riktningen (tvärsnittsrotation kring y-y) h/b 1,2 h/b 1,2 b c Svetsad stång med I-tvärsnitt Knäckning i styva riktningen (tvärsnittsrotation kring x-x) Knäckning i veka riktningen (tvärsnittsrotation kring y-y) b c 56 57

6 Karakteristiskt värde för tryckspänning (ω cf yk) med hänsyn till böjknäckning (MPa). Grupp a. (t = största godstjocklek, mm) 58 l c/i S235 S275 S355 t t 40 t t 40 t t Karakteristiskt värde för tryckspänning (ω cf yk) med hänsyn till böjknäckning (MPa). Grupp b. (t = största godstjocklek, mm) l c/i S235 S275 S355 t t 40 t t 40 t t

7 Karakteristiskt värde för tryckspänning (ω cf yk) med hänsyn till böjknäckning (MPa). Grupp c. (t = största godstjocklek, mm) 60 l c/i S235 S275 S355 t t 40 t t 40 t t Värden på knäcklängdsfaktorn β för renodlade upplagsfall Upplagsfall Centriskt tryck β Stång ledad i båda ändar. 1,0 Stång fast inspänd i ena änden, fri i den andra. 2,1 Stång fast inspänd i båda ändar Fixa knutpunkter. 0,6 61

8 Upplagsfall Centriskt tryck β Stång fast inspänd i båda ändar. Upplagen förskjutbara i sidled. 1,2 Stång fast inspänd i ena änden, ledad i den andra. 0,8 Fixa knutpunkter. Karakteristiskt värde för momentkapaciteten i styva riktningen M xk, knm. HEA HEB IPE U UPE Dim. S275 S355 S275 S355 S275 S235 S275 S

9 Svetsförband Man bör välja en högre seghetsklass för tillsatsmaterialet än för grundmaterialet. Om miljöns aggressivitet är stor (korrosivitetsklass C4 enligt tabell 1:23a i BSK 99) eller mycket stor (korrosivitetsklass C5-I, C5-M och Im1-Im3 enligt tabell 1:23a resp b i BSK 99) ska man välja ett tillsatsmaterial som ger ett svetsgods med minst samma korrosionströghet som grundmaterialet. Exempel på elektroder enligt standard (tabell 2:25 i BSK 99) Karakteristisk håll- Sträckgräns fasthet, f euk (MPa) (MPa) Seghetsklass Elektroder C EN 499-E E EN 499-E 35 4 B D EN 499-E 42 2 B E EN 499-E 42 4 B E EN 757-E 62 4 B Skruvförband Skruvar, muttrar och brickor ska ha dokumenterad hållfasthet (BKR, 8:41). För skruvar och muttrar bör hållfastheten hos det aktuella partiet kunna dokumenteras med ett provningsintyg från tillverkaren, typ 3.1.B enligt SS-EN Om det inte går att få ett sådant provningsintyg utförs provning som en del av mottagningskontrollen (BSK 99, avsnitt 9:641). Förband med förzinkad skruv i hållfasthetsklass 8.8 med normal åtdragning dras antingen manuellt med hävarm enligt tabell 8:541 i BSK 99 eller maskinellt med moment enligt samma tabell: Hävarm och moment vid normal åtdragning av förzinkad skruv i hållfasthetsklass 8.8 Skruvdimen- Hävarm vid manuell Moment vid åtdragning sion (mm) åtdragning (mm) (Nm) Skruv och mutter Vaxad Skruv och mutter Vaxad i leveranstillstånd 1 mutter i leveranstillstånd 1 mutter Mutter förutsätts behandlad med rostskyddsolja 64 65

10 Vid högt förspända förband används hållfasthetsklass Förspänningen görs enligt avsnitt 8:542 i BSK 99, med hävarm och åtdragningsmoment vid utgångsläge enligt tabell 8:542: Hävarm och åtdragningsmoment vid utgångsläge till högt förspända förband innan vinkelåtdragning utförs, förzinkad skruv i hållfasthetsklass 10.9 Skruvdimen- Hävarm vid manuell Moment vid åtdragning sion (mm) åtdragning (mm) (Nm) Vaxad mutter Vaxad mutter Anliggningsytorna bör behandlas så att man uppnår den förutsatta friktionen. Ytor med kvarsittande valshud flamrensas medan övriga ytor blästras. Blästringen bör utföras till Sa 2 eller Sa 2 1/2. Vid målade konstruktioner bör ytor mellan plåtar och under brickor och skruv beläggas med maximalt 100 µm vardera så att man inte förlorar förspänningskraft. Efter åtdragning kompletteras ytbehandlingen. På hittar ni Bröderna Edstrands kortbitslager och mycket annat! 66 67