NS-EN Ulykkeslaster

Transkript

1 NS-EN Ulykkeslaster Ger principer och råd för bestämning av olyckslaster vid dimensionering av byggnader och broar och omfattar - påkörningslaster från fordon, tåg, fartyg och helikoptrar, - laster orsakade av invändiga explosioner samt - effekter av lokalt brott på grund av en ospecificerad orsak. Ger inte enbart laster utan även regler för utformning av byggnader för undvikande av fortskridande ras Innehåller 5 kapitel, bilaga A D samt NA 1. Allmänt definitioner och beteckningar 2. Klassificering av laster 3. Dimensioneringssituationer 4. Påkörning, slag och stöt 5. Invändiga explosioner Bilaga A: Utformning för konsekvenser av ett lokalt brott i byggnader på grund av en ospecificerad orsak Bilaga B: Information om riskvärdering Bilaga C: Dynamisk dimensionering för stöt Bilaga D: Invändiga explosioner Bilaga NA: Nationellt valda parametrar m m Teknisk utveckling & expertstöd Eurokode-lastkurs Oslo NS-EN Ove Lagerqvist 1

2 1. Allmänt och 2. Klassificering av laster 1.1 Omfattning NS-EN ger metoder och regler för dimensionering av bärverk i byggnader och anläggningar för kända och okända olyckslaster. Två principiellt olika metoder: - metoder baserade på kända olyckslaster, - metoder baserade på begränsning av utbredningen av ett lokalt brott. Regler för dammexplosioner i silos ges i NS-EN Regler för påkörning från fordon på brodäck ges i NS-EN NS-EN behandlar inte specifikt olyckslaster på grund av yttre explosioner, krigs- eller terroristhandlingar eller kvarstående stabilitet hos byggnader eller anläggningar utsatta för jordbävningar, brand, etc 2 (2) Om inte annat anges, bör olyckslaster orsakade av påkörning betraktas som fria laster. Normalt er ulykkeslaster frie laster, med detta vurderes i det enkelte prosjekt (NA) Teknisk utveckling & expertstöd Eurokode-lastkurs Oslo NS-EN Ove Lagerqvist 2

3 3. Dimensioneringssituationer (1) Kända olyckslaster - att göra byggnaden stark Begränsning av lokalt brott - att göra byggnaden skadetålig Valet mellan metoderna är fritt Exceptionella dimensioneringsmetoder innefattar en olyckslast A d NS-EN 1990, : Olyckslast = Last, vanligtvis med kort varighet men av betydande storlek, som sannolikt inte kommer att uppträda på ett visst bärverk under dess avsedda livslängd Lastkombination enligt NS-EN 1990: G k + A d + ψ 1 Q k1 + ψ 2 Q ki Beroende på metod är olyckslasten en kraftpåverkan (tryck, kraft) eller en utslagen konstruktionsdel Teknisk utveckling & expertstöd Eurokode-lastkurs Oslo NS-EN Ove Lagerqvist 3

4 3. Dimensioneringssituationer (2) 3.2 Metoder för kända olyckslaster Det sägs inte explicit vilka kända olyckslaster som ska beaktas, men vilka som bör beaktas beror av - Vilka åtgärder som vidtagits för att förhindra eller reducera allvarligheten av en olyckslast; - sannolikheten för att en känd olyckslast ska uppträda; - konsekvenserna av ett brott på grund av den kända olyckslasten; - allmänhetens uppfattning; - acceptabel risknivå. NA till NS : Om inte annat är bestämt, räknas olyckslast som en last med en årlig sannolikhet att inträffa på 10-4 (β = 3,7) NS-EN 1990, 2.1 (4) ger mer konkret besked: Ett bärverk skall dimensioneras och utföras på ett sådant sätt att det inte skadas (fortskridande ras) av händelser såsom: - explosion, - påkörning och - konsekvenser av mänskliga misstag. Ett lokalt brott orsakat av olyckslast kan accepteras om bärverket i övrigt klarar sig. Hur stort lokalt brott kan accepteras? Viss vägledning i 3.3. Teknisk utveckling & expertstöd Eurokode-lastkurs Oslo NS-EN Ove Lagerqvist 4

5 3. Dimensioneringssituationer (3) 3.3 Metoder för begränsning av ett lokalt brott Vid dimensioneringen ska risken för ett brott i bärverket på grund av en ospecificerad orsak begränsas. Tre alternativa metoder för begränsning av lokal skada, av vilka ett eller flera bör tillämpas: a) dimensionera väsentliga bärverksdelar, så att bärverket klarar effekterna av en lastmodell som inkluderar olyckslasten A d NA: denna metod ska inte användas b) dimensionera bärverket så att inte bärverkets stabilitet som helhet riskeras i händelse av ett lokalt brott (brott i en enskild bärverksdel) NA: det är normalt tillfredsställande att anta att en area lika med det minsta av 100 m 2 eller 15 % av två angränsande bjälklag går till brott, men något annat kan antas i det enskilda fallet c) tillämpning av föreskrivna regler för dimensionering och detaljutformning som ger bärverket acceptabel robusthet (t ex tredimensionell sammanhållning eller en minsta deformationsförmåga för bärverksdel utsatt för stötar), Bilaga A ger schablonregler för sammanhållning m m NA: normalt är det tillräckligt att använda metod b) eller c) Teknisk utveckling & expertstöd Eurokode-lastkurs Oslo NS-EN Ove Lagerqvist 5

6 3. Dimensioneringssituationer (4) Bilaga A: Rekommenderad gräns för tillåten skada - lokalt brott Teknisk utveckling & expertstöd Eurokode-lastkurs Oslo NS-EN Ove Lagerqvist 6

7 3. Dimensioneringssituationer (5) 3.4 Tillämpning av konsekvensklasser (se även Bilaga A) Metoderna för exceptionella dimensioneringsmetoder kan, enligt EN 1990, differentieras efter följande konsekvensklasser vad avser åtgärdernas omfattning: CC1 Små konsekvenser av ett brott CC2 Medelstora konsekvenser av ett brott CC3 Stora konsekvenser av ett brott NA: Konstruktioner kan kategoriseras i säkerhetshetsklasser enligt NA till NS-EN 1990, men för klass 2 det kan vara aktuellt med en differentiering enligt tabell A.1 i Bilaga A För de olika konsekvensklasserna kan exceptionella dimensioneringsmetoder beaktas enligt: CC1 Hänsyn behöver inte tas till olyckslaster utöver att det säkerställs att tillämpliga krav på robusthet och stabilitet enligt EN uppfylls; CC2 Beroende på de specifika förhållanden som gäller för bärverket kan antingen en förenklad analys baserad på ekvivalenta statiska lastmodeller utföras eller så kan föreskrivna regler om dimensionering och detaljutformning tillämpas; CC3 En undersökning av det specifika fallet bör göras för att bestämma både erforderlig säkerhetsnivå och omfattning av bärverksanalys. Detta kan kräva en riskanalys och att avancerade metoder såsom dynamiska analyser, icke-linjära modeller och interaktion mellan last och bärverk behöver tillämpas. NA: Den metod som anges för CC2 kan normalt även användas för CC3 Teknisk utveckling & expertstöd Eurokode-lastkurs Oslo NS-EN Ove Lagerqvist 7

8 4. Påkörning, slag och stöt (1) 4.1 Tillämpningsområde Behandlar följande olyckslaster: - påkörning med vägfordon (4.3); - påkörning med gaffeltruck (4.4); - påkörning med tåg (4.5); - påsegling med fartyg (4.6); - häftiga helikopterlandningar på tak (4.7). NA: Olyckslaster på lätta konstruktioner, t ex gångbanor, belysningsstolpar (lysmaster), gångbroar, kan bedömas i det enskilda fallet. NA: Överföring av stötkrafter till grunden bedöms i det enskilda fallet. För byggnader ska laster orsakade av påkörning, slag och stöt beaktas för: - parkeringshus, byggnader som innefattar utrymmen för parkering av bilar, - byggnader där användning av fordon som gaffeltruckar är tillåtna och - byggnader intill väg- eller järnvägstrafik. För broar bör laster orsakade av påkörning samt de mildrande åtgärder som vidtas anpassas bl a till typ av trafik på och under bron samt konsekvenserna av påkörning. Teknisk utveckling & expertstöd Eurokode-lastkurs Oslo NS-EN Ove Lagerqvist 8

9 4. Påkörning, slag och stöt (2) 4.3 Olyckslaster orsakade av vägfordon Tabell NA.4.1 ger vägledning om ekvivalenta statiska dimensionerande krafter orsakade av påkörning med fordon på bärverksdelar över eller intill vägar. Gång- och cykelvägar Trafikslag Vägar med hastighetsbegränsning > 80 km/h Vägar med hastighetsbegränsning 60 eller 70 km/h Vägar och gator med hastighetsbegränsning < 50 km/h Alla vägkategorier för biltrafik, det regnes en stötkraft i villkorlig höyde Gårdsplaner och parkeringshus avsedda för: Personbilar Lastbilar (bruttovikt över 3,5 ton) a) x = i trafikens normala riktning, b) y = vinkelrät trafikens normala riktning Kraft F dx a,b (kn) Kraft F dy a,b (kn) Lastbilar: F antas angripa på en nivå h = 0,5 1,5 m ovanför vägbanan. Den rekommenderade lastarean a är 0,5 m (höjd) gånger 1,5 m (bredd), dock max bärverksdelens bredd Personbilar: F antas angripa på h = 0,5 m ovanför vägbanan. Den rekommenderade lastarean a är 0,25 m (höjd) gånger 1,5 m (bredd), dock max bärverksdelens bredd F dx och F dy antas inte uppträda samtidigt Teknisk utveckling & expertstöd Eurokode-lastkurs Oslo NS-EN Ove Lagerqvist 9

10 4. Påkörning, slag och stöt (3) 4.3 Olyckslaster orsakade av vägfordon Bilaga C: F dx och F dy kan reduceras med avståndet från körbanan. d är avståndet till vägen/gatan och d b en bromssträcka. F = F 1 d / d b Teknisk utveckling & expertstöd Eurokode-lastkurs Oslo NS-EN Ove Lagerqvist 10

11 4. Påkörning, slag och stöt (4) 4.3 Olyckslaster orsakade av vägfordon Tabell NA.4.2 ger vägledning om ekvivalenta statiska dimensionerande krafter orsakade av påkörning mot överbyggnader. Trafikslag Vägar med hastighetsbegränsning > 80 km/h Vägar med hastighetsbegränsning 60 eller 70 km/h Vägar och gator med hastighetsbegränsning < 50 km/h Gång- och cykelvägar Gårdsplaner och parkeringshus a) x = i trafikens normala riktning Kraft F a dx (kn) Olyckslaster orsakade av gaffeltruckar NA: Kraften F kan sättas lika med 5W (W är summan av nettotyngden och lasten för en lastad truck NS-EN , tabell 6.5) med angreppspunkt 0,75 m över golvytan. Dessutom kontrolleras kraften F = 2W i vilkårlig höjd. Teknisk utveckling & expertstöd Eurokode-lastkurs Oslo NS-EN Ove Lagerqvist 11

12 5. Invändiga explosioner Hänsyn till explosioner ska tas vid dimensionering av samtliga delar av byggnader och anläggningar där gas förbränns eller hanteras, eller där material som kan bilda explosiva ångor eller gas lagras eller transporteras. För byggnadsverk klassificerade som CC1 behöver ingen hänsyn tas till effekterna av explosion utöver de regler för förband och interaktion mellan komponenter som ges i EN För byggnadsverk klassificerade som CC2 eller CC3 bör bärförmågan hos väsentliga bärverksdelar dimensioneras med en analys med ekvivalenta statiska lastmodeller eller genom att tillämpa föreskriva regler för dimensionering och detaljutformning, Därutöver bör, för bärverk klassificerade som CC3, en dynamisk analys utföras. NA5.3, Dimensioneringsprinciper: Normalt ska huvudkomponenter, medräknat detaljer och knutpunkter, i bärverk i säkerhetsklass 2 och 3 dimensioneras för explosionskrafter där detta är aktuellt. Dimensioneringen kan göras i enlighet med Bilaga D. För bärverk i säkerhetsklass 1 är det normalt inga krav att ta hänsyn till olyckslaster på grund av explosion. I Bilaga D.2 ges regler för beräkning av ekvivalent statisk last av naturgasexplosioner. Teknisk utveckling & expertstöd Eurokode-lastkurs Oslo NS-EN Ove Lagerqvist 12

13 Bilaga A. Utformning för konsekvenser av ett lokalt brott (1) Bilaga A ger råd och anvisningar för utformning av byggnader så att de kan motstå lokalt brott av en viss storlek på grund av en ospecificerad orsak utan oproportionerligt stor kollaps. Konsekvensklass 1 2a Lågriskgrupp 2b Högriskgrupp 3 Exempel på indelning efter byggnadstyp och användning Enfamiljshus i högst 4 våningar, lantbruksbyggnader. Byggnader som människor sällan vistas i, förutsatt att ingen del av byggnaden är placerad närmare än halva byggnadshöjden från en annan byggnad eller yta där människor vistas. Enfamiljshus i högst 5 våningar, hotell i högst 4 våningar. Flerbostadshus eller andra byggnader avsedda för boende i högst 4 våningar. Kontorsbyggnader i högst 4 våningar, industribyggnader i högst 3 våningar. Butikslokaler i högst 3 våningar och med en golvarea som inte överstiger 1000 m 2 per våning. Envåningsbyggnader avsedda för undervisning. Alla byggnader i högst 2 våningar som allmänheten har tillträde till och med en golvarea som inte överstiger 2000 m 2 per vånining Hotell och flerbostadshus eller andra byggnader avsedda för boende i 5-15 våningar. Byggnader avsedda för undervisning i 2-15 våningar, butikslokaler i 4-15 våningar. Sjukhus i högst tre våningar, kontorsbyggnader i 5-15 våningar. Alla byggnader som allmänheten har tillträde till och som har m 2 golvarea/våning. Parkeringshus i högst 6 våningar. Alla byggnader enligt ovan i klass 2a och 2b som överskrider begränsningarna för golvarea och antal våningar. Byggnader med stora samlingslokaler, arenor för minst 5000 åskådare. Byggnader som rymmer farligt gods eller riskfyllda processer. Teknisk utveckling & expertstöd Eurokode-lastkurs Oslo NS-EN Ove Lagerqvist 13

14 Bilaga A. Utformning för konsekvenser av ett lokalt brott (2) A.4 Rekommenderade metoder Tillämpning av de rekommenderade metoderna bör ge en byggnad acceptabel robusthet för att motstå lokalt brott utan att en oproportionerligt stor del av byggnaden kollapsar. Konsekvensklass 1: Det räcker att tillämpa vanliga dimensioneringsregler Konsekvensklass 2a: - Effektiva horisontella förband eller effektiv förankring av i väggar upphängda bjälklag bör anordnas för byggnader med rambärverk respektive för byggnader med bärande väggar. Konsekvensklass 2b: - För byggnader med rambärverk respektive med bärande väggar bör horisontella förband anordnas tillsammans med vertikala förband för alla bärande pelare och väggar, eller alternativt, - kontrolleras att byggnaden förblir stabil och att ett lokalt brott inte överskrider en viss nivå för det hypotetiska fallet att någon bärande pelare, balk eller sektion av en bärande vägg tas bort Konsekvensklass 3: En systematisk riskvärdering bör göras (vägledning i Bilaga B) Metoder + exempel för horisontella förband ges i A.5 och för vertikala förband i A.6. Teknisk utveckling & expertstöd Eurokode-lastkurs Oslo NS-EN Ove Lagerqvist 14