Föreläsning 4 del 2. Olyckslaster Fortskridande ras

Transkript

1 Föreläsning 4 del 2 Olyckslaster Fortskridande ras

2 Raset vid Ronan Point i London 1968 Gasexplosion på 18e våningen orsakade s.k. fortskridande ras. 5 personer dog. Huset var byggt av prefabricerade betongelement som inte var tillräckligt ihopfogade

3 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.

4 Olyckslaster och fortskridande ras Gällande standard : SS-EN Standarderna för betong, stål, m.m., kan föreskriva andra åtgärder det är dessa regler som gäller Äldre bestämmelser: Boverkets handbok, Svängningar, deformationspåverkan och olyckslast

5 Disposition Olyckslaster Primär skada och fortskridande ras Dimensioneringsmetoder Prefab betong Massivträ

6 Olyckslaster Påkörning Explosion

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

8 Förenklad beräkning av medelstötkraft Q vid påkörning Rörelseenergi= mv 2 /2 = arbete för att bromsa rörelsen = Q s ger Q= mv 2 /2s där m= fordonets massa kg v= fordonets hastighet, m/s s= förflyttning av fordonets tyngdpunkt under stöten s kan uppskattas från fordonets egenskaper

9 Rimliga lastvärden av påkörning med vägfordon Lastangreppshöjd: -Lastbilar = 0,5-1,5 m ovan vägbanan -Personbilar = 0,5 m ovanför vägbanan

10 Invändig explosion (SS-EN ) Avser oftast explosion av naturgas Trycket p d (kn/m 2 ) beräknas som det största av: p d = 3 + p stat eller p d = 3 + p stat / 2 + 0,04/(A v /V) 2 p stat trycket som behövs för att ventilationsluckor ska utlösa i kn A v ventilationsluckornas area i m 2 V rummets volym i m 3

11 Tryck vid explosion i delvis slutet utrymme (Enligt BKR dvs gamla normen)

12 Dimensionering för olyckslast

13 Dimensionering för olyckslast Lastkombination G k + A d + Ψ 1 Q k1 + Ψ 2 Q ki Hänsyn tas till konsekvenserna av olyckslaster genom klassning (SS-EN 1990): CC1 små konsekvenser av ett brott CC2 medelstora konsekvenser CC3 - stora konsekvenser

14 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

15 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 A d = 34 kn/m 2 2. Bärverkets stabilitet som helhet ska inte riskeras av ett lokalt brott. Rådet är att en area lika med det minsta av 100 m 2 eller 15 % av två angränsande bjälklag får gå till brott 3. Praktiska regler för dimensionering och detaljutformning som ger acceptabel skadetålighet = schablonregler (presenteras senare)

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

17 Schablonregler rekommenderade strategier (A.4) Konsekvensklass 1 (CC1) Det är tillräckligt att tillämpa dimensioneringsreglerna för normal bruk enligt EN Konsekvensklass 2a (CC2a) Byggnaderna förses med horisontella dragband I konsekvensklass 2b (CC2b) tillkommer Antingen Eller Horisontella dragband + vertikala dragband i alla bärande pelare och väggar 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

18 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

19 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 T i = 0,8(g k + ψ 1 q k ) s L eller 75 kn Dragband längs omkretsen Det största av T p = 0,4(g k + ψ 1 q k ) s L eller 75 kn s är avståndet mellan dragbanden L är dragbandets längd tolkat som avstånd mellan pelare ψ 1 är faktorn för frekvent lastvärde

20 Horisontella dragband byggnader med bärande väggar (A.5) Snarlika regler som för byggnader med rambärverk Se EN , bilaga A.5.2 eller sammanfattning i utdelat material

21 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

22 Exempel (EN Bilaga A) g k = 3,0 kn/m 2 och q k = 5,0 kn/m 2 ψ 1 = 0,5 T i = 0,8(g k + ψ 1 q k ) s L = 0,8(3,0+0,5*5,0) 3+2 *6 = 66 kn T p = 0,4(g k + ψ 1 q k ) s L = 0,4(3,0+0,5*5,0)(3+2+3) *6 = 106 kn T vert = (g k + ψ 1 q k ) Area runt pelare A = (3,0+0,5*5,0)*7*3 = 115,5 kn 2

23 Regler för betongelement (EN ) Dragband längs kant dimensioneras för T tie,per = l i q 1 där q 1 =10 kn/m och l i = spännvidden dvs avståndet till närmaste inre dragband Inre dragband dimensioneras för T tie,int = (l i + l 2 )/2 * q 3 där q 3 =20 kn/m och l 1 och l 1 = bjälklagets spännvidd på ömse sidor om balken Horisontella dragband till pelare och/eller väggar T tie,fac = 20 kn per meter fasadlängd. För pelare dock högst T tie,col = 150 kn per pelare Vertikala dragband Ingen skillnad mot EN

24 Siemens Arena Danmark Europas största velodrom(?) Enbart vertikala strävor Spännvidd ca 75 meter 12 st fackverk 8000 sittplatser

25 Siemens Arena, DK

26 Takras vid Siemens Arena

27

28

29 Exempel: HDFbjälklag på pelarbalksystem

30 Detaljlösningar prefab betong F 5 tas med friktion här Upplag för HDFplattor F 1 F 2 Fogyta med friktion F 4

31 Längsfog för HDFplattor

32 Raskoppling vid mellanstöd F5 tas med friktion här F 1 F 3

33 Ändförankring av HDF-bjälklag Gängad stång ingjutes Här bör finnas armering förbi pelaren

34 Ändförankring av plattbärlag Gängad stång Armering

35 Sammanfogning av väggelement

36 Bjälklag av massivträ Skruvar i plywoodremsa

37 Sammanfogning av bjälklagselement Självborrande skruv

38 Sammanfogning av väggelement

39 Vägg-bjälklagsanslutning

40

41 SLUT