SVENSK STANDARD SS-ENV

Transkript

1 SVENSK STANDARD SS-ENV Handläggande organ Fastställd Utgåva Sida Byggstandardiseringen, BST (2+29) Copyright SIS. Reproduction in any form without permission is prohibited. Eurocode 1 Grundläggande dimensioneringsregler och laster Del 2-7: Olyckslast av kollision och explosion Eurocode 1: Basis of design and actions on structures Part 2-7: Actions on structures Accidential actions due to impact and explosions Den europeiska förstandarden gäller som svensk standard och publiceras i form av försöksstandard. SS-ENV har tidigare publicerats i sin engelska språkversion Detta dokument innehåller den officiella svenska språkversionen av. Den har samma status som de engelska, franska och tyska språkversionerna. För översättningen svarar SIS. Standarden förutsätts användas i kombination med anvisningarna givna i ett nationellt anpassningsdokument, NAD(S)/SS-ENV , publicerat av Banverket, Boverket och Vägverket i samråd. Nationellt förord Eurocodes kommer att bli de gemensamma europeiska dimensioneringsreglerna för bärande konstruktioner. Eurocodes publiceras först som europeisk förstandard, ENV, för att därefter omarbetas till europastandard, EN. Flertalet ENV innehåller många s. k. boxade värden, innebärande att länderna får välja andra värden. Sådana värden, liksom andra avsteg, kompletteringar och förtydliganden, ges i Nationellt anpassningsdokument, NAD. Flertalet av ENV fastställs som svensk standard, publicerade som försöksstandard. Vissa ENV anses vara för ointressanta för svenskt bruk eller vara allt för dåliga och/eller fordra en större arbetsinsats för att ta fram NAD än vad som bedöms vara motiverat. Dessa fastställs normalt inte som svensk standard i sin ENV-versionen. Provtillämpning för vinnande av erfarenheter är angelägen Utgivningen av Eurocodes-ENV som svensk standard med tillhörande NAD sker som ett led i överenskommelsen mellan EG-EFTA och CEN i avsikt att underlätta och uppmuntra användningen av dem, så att erfarenhetsunderlag kommer fram till deras omarbetning och transformering från ENV till EN. Ungefär två år efter förstandarders publicering remitteras de till CEN-medlemarna för kommentarer. Det är angeläget att framtida användare av standarderna utnyttjar denna prövotid till att sätta sig in i standarden och helst också prövar den i praktiken, så att vi från svensk sida kan söka påverka de kommande EN i önskad riktning. Erfarenheter och synpunkter på standarder bör därför meddelas BST, medan erfarenheter och synpunkter på NAD bör meddelas den myndighet som ansvarat för dess framtagande. ICS Standarder kan beställas hos SIS Förlag AB som även lämnar allmänna upplysningar om svensk och utländsk standard. Postadress: SIS, Box 6455, STOCKHOLM Telefon: Telefax: E-post: sis.sales@sis.se. Internet: Upplysningar om sakinnehållet i standarden lämnas av BST. Telefon: Telefax: Prisgrupp P Tryckt i december 2000

2 Sida 2 SS-ENV , utgåva 1 Ingen NAD till EN Kommande EN-versioner kommer inte att innehålla några inramade ( boxade ) värden. I de fall det finns behov av differentierade säkerhetsnivåer e. d. kommer dessa att anges genom en klassindelning (tabell), dvs det kommer att ges ett antal alternativ för bl. a. föreskrivande myndigheter att välja mellan, eller så anges enbart symbol, vars värde bestäms nationellt. För att underlätta användningen av EN-versionerna kommer dessa (nationellt) föreskrivna värden/klasser att anges i en nationell bilaga till standarden, eller så kommer bilagan att enbart hänvisa till de aktuella reglerna. I vissa fall kan standardtexten för praktiskt bruk komma att publiceras tillsammans med NAD-text och annan information i en BST-rapport eller annan handbok. Målet är att få fram så användarvänliga dokument som möjligt. Det innebär att ett antal olika lösningar kan komma att aktualiseras. Ytterligare information om Eurocodes I NAD anges tydligt hur ifrågavarande Eurocode är inpassad i det svenska regelverket. I BSTs översikt BST 402 anges såväl de Eurocodes som är fastställda som svensk standard som de som ännu inte är fastställda eller som aldrig kommer att fastställas som svensk standard. Översikten uppdateras normalt en gång per år. Viss information om Eurocodes ges på BSTs hemsida. Terminologi Många av Eurocoderna i EN-version kommer att översättas till svenska. Därvid kommer naturligtvis en enhetlig terminologi att eftersträvas. Till hjälp härför kommer en terminologiförteckning att tas fram. Den kommer så småningom att göras allmänt tillgänglig, till hjälp bl. a. vid användning av de Eurocodes som inte kommer att vara översatta till svenska. Det kan redan nu noteras att Eurocodes kommer att heta Eurokoder, principles översätts med principer och application rules med råd.

3 EUROPASTANDARD EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM ENV Augusti 1998 ICS Svensk version Eurocode 1 Grundläggande dimensioneringsregler och laster Del 2-7: Olyckslast av kollision och explosion Eurocode 1: Basis of design and actions on structures Part 2-7: Actions on structures Accidential acctions due to impact and explosions Denna standard är den officiella svenska versionen av. För översättningen svarar SIS. Denna europeiska förstandard antogs av CEN den 23 maj Förstandarden gäller i tre år. Efter två år skall CEN-medlemmarna ge eventuella kommentarer till förstandarden och särskilt svara på frågan om förstandarden kan omvandlas till en Europeisk Standard. CEN-medlemmarna förutsätts offentliggöra denna ENV på samma sätt som en EN och utan dröjsmål på lämpligt sätt göra denna ENV tillgänglig nationellt. Motstridande standard behöver inte upphävas innan det slutliga beslutet om eventuell omvandlig till EN har beslutats. CEN-medlemmarna är de nationella standardiseringsorganen i Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Grekland, Irland, Island, Italien, Luxemburg, Nederländerna, Norge, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike CEN European Committee for Standardization Comité Européen de Normalisation Europäisches Komitee für Normung Central Secretariat: rue de Stassart 36, B-1050 BRUSSELS 1998 CEN All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CEN national Members Ref. Nr. Sv

4 Sida 2 Innehållsförteckning Förord Allmänt Omfattning Normativa hänvisningar Skillnaden mellan principer och råd Definitioner Beteckningar Klassificering av laster Dimensioneringssituationer Definition av olyckssituation och olyckslast Dimensioneringssituation orsakad av olyckslast Kollisioner Tillämpningsområde Representation av laster Olyckslaster orsakade av fordon Olyckslaster orsakade av tågtrafik under broar eller nära andra konstruktioner Olyckslaster orsakade av fartyg Olyckslaster orsakade av helikoptrar Explosioner Tillämpningsområde Representation av laster Explosioner i rum med brandventilatorer Bilaga A (Informativ) Generell dimensionering med hänsyn till kollision A.1 Allmänt A.2 Dynamiska effekter vid en kollision A.3 Påkörning av lastbilar A.4 Påkörning av tåg A.5 Påkörning av fartyg Bilaga B (Informativ) Explosioner B.1 Allmänt B.2 Bärverk i kategori B.3 Dammexplosioner B.4 Explosioner i tunnlar Bilaga C (Informativ) Ytterligare vägledning vid dimensionering C.1 Acceptabel lokal skada i byggnad C.2 Förenklad analys för bärverk till byggnader i Kategori C.3 Förebyggande och beskyddande åtgärder mot tågtrafik under broar... 29

5 Sida 3 Förord Avsikten med Eurokoderna (1) Eurokoderna består av en grupp standarder som behandlar dimensionering av bärande konstruktioner, inklusive geokonstruktioner, till byggnader och anläggningar. (2) De behandlar utförande och kontroll endast i den omfattning som är nödvändig för att ge en indikation på vilken kvalitet som erfordras på byggprodukter och arbetsutförande för att uppfylla de förutsättningar som dimensioneringsreglerna är baserade på. (3) Till dess att erforderliga harmoniserade tekniska specifikationer för produkter och tillhörande provningsmetoder finns tillgängliga, behandlas vissa av dessa aspekter i informativa bilagor till några av Eurokoderna. Bakgrunden till Eurokod-programmet (4) EU kommissionen (CEC) initierade arbetet med att ta fram en serie harmoniserade tekniska regler för dimensionering av byggnads- och anläggningskonstruktioner som i ett första skede skulle fungera som ett alternativ till de olika regler som gäller i de olika medlemsländerna och skulle i ett senare skede ersätta dessa. Dessa tekniska regler fick benämningen Eurokoder. (5) Efter att ha konsulterat sina respektive medlemsländer överförde CEC år 1990 den fortsatta utvecklingen, publiceringen och uppdateringen av Eurokoderna till CEN, och EFTA sekretariatet samtyckte till att stötta CEN-arbetet. (6) CENs tekniska kommitté CEN/TC250 är ansvarig för alla Eurokoder. Eurokod-programmet (7) Arbete pågår med följande Eurokoder, där varje Eurokod vanligtvis består av flera delar: EN 1991 Eurocode 1 Basis of design and actions on structures EN 1992 Eurocode 2 Design of concrete structures EN 1993 Eurocode 3 Design of steel structures EN 1994 Eurocode 4 Design of composite steel and concrete structures EN 1995 Eurocode 5 Design of timber structures EN 1996 Eurocode 6 Design of masonry structures EN 1997 Eurocode 7 Geotechnical design EN 1998 Eurocode 8 Design of structures for earthquake resistance EN 1999 Eurocode 9 Design of aluminium alloy structures (8) För varje Eurokod som anges ovan har CEN/TC 250 upprättat en separat underkommitté. (9) Denna del av Eurokod 1 publiceras som en europeisk förstandard (ENV) och gäller initialt under en period av tre år. (10) Denna förstandard är avsedd för experimentell användning och för insamling av kommentarer. (11) Efter ungefär två år kommer CENs medlemmar att ombes lämna formella kommentarer som kommer att beaktas vid bestämning av framtida åtgärder.

6 Sida 4 (12) Under tiden bör information om tillämpningen och kommentarer till denna förstandard sändas till sekretariatet för CEN/TC 250/SC 1 under följande adress: SIS / BST Box S Stockholm SWEDEN eller till den nationella standardiseringsorganisationen. Nationella anpassningsdokument (NADar) (13) Med tanke på det ansvar som myndigheter i de olika medlemsländerna har för säkerhet, hälsa och andra funktionskrav som täcks av de väsentliga kraven i Byggproduktdirektivet (CPD), har vissa säkerhetsrelaterade parametrar i denna ENV tilldelats rådgivande värden vilka identifieras med eller [ ] ( inramade värden ). Myndigheterna i varje medlemsland förväntas granska dessa inramade värden och kan ersätta dessa med alternativa, definitiva värden för nationell tillämpning. (14) När denna förstandard publiceras finns kanske inte alla de stödjande europeiska eller internationella standarderna tillgängliga. Det förväntas därför att varje medlemsland eller standardiseringsorganisation publicerar ett nationellt anpassningsdokument (NAD), som anger definitiva värden för säkerhetsrelaterade parametrar, ger referenser till jämförbara stödjande standarder samt ger vägledning om den nationella tillämpningen av denna förstandard. (15) Denna förstandard är avsedd att användas tillsammans med det NAD som gäller i det land där byggnaden eller anläggningen uppförs. Frågor som specifikt berör denna förstandard (16) Omfattningen av Eurokod 1 definieras i avsnitt och omfattningen av denna del av Eurokod 1 definieras i avsnitt Övriga delar av Eurokod 1 som är planerade framgår av avsnitt (17) Denna förstandard kompletteras av tre informativa bilagor. (18) Olyckslaster beskrivs i olika delar av Eurokod 1. I synnerhet ENV behandlar olyckslaster orsakade av påkörning av de bärande delarna till broar. I de aktuell avsnitten i ENV anges dimensionringsvärden som måste beaktas vid en dimensioneringssituation med avseende på påkörning. Denna förstandard är förenlig med ENV med avseende på dimensioneringsvärden. (19) Dimensioneringssituaioner som uppkommer på grund av olyckslast kan klassificeras. Klassificeringen kan följa nationella traditioner och önskemål. Klassificeringen är en angelägenhet för berörda myndigheter.

7 Sida 5 1 Allmänt 1.1 Omfattning Omfattning av ENV Eurocode 1 (1)P ENV 1991 innehåller grundläggande dimensioneringsprinciper och laster för dimensionering av bärande konstruktioner till byggnader och anläggningar samt berör ett antal geotekniska aspekter och skall användas tillsammans med ENV (2) Standarderna kan även användas som underlag för dimensionering av konstruktioner som inte behandlas i ENV samt där andra material eller andra dimensionerande laster förekommer. (3) ENV 1991 omfattar också dimensionering av bärande konstruktioner under utförandeskedet samt dimensionering av temporära konstruktioner. Standarderna är tillämpliga för alla fall där det krävs att ett bärverk skall fungera tillfredställande. (4) ENV 1991 är inte direkt avsedd att användas för utvärdering av befintliga konstruktioner, för framtagning av dimensioneringsmetoder vid reparations- och ändringsarbeten eller för utvärdering vid ändrad användning. (5) ENV 1991 täcker inte fullständigt alla speciella dimensioneringssituationer som kräver ovanliga säkerhetsbedömningar, såsom konstruktioner till kärnkraftverk där särskilda dimensioneringsförfaranden bör tillämpas Omfattning av ENV Olyckslast orsakad av kollisioner och explosioner (1)P Denna standard beskriver möjliga säkerhetsstrategier med hänsyn till uppkomst av allmänna olyckssituationer och den behandlar i detalj olyckslast orsakad av kollisioner och explosioner i omslutna utrymmen. De olyckslaster som behandlas och beskrivs i denna standard omfattar laster som orsakats av mänskliga faktorer men omfattar inte laster som uppkommer genom externa explosioner, krigshandling och sabotage. Standarden behandlar inte heller händelser som normalt anses vara olyckor men som inte resulterar i skada på den bärande konstruktionen (t.ex. personer som faller genom yttertaksbeklädnad). (2) Olyckslaster som uppkommer på grund av naturfenomen såsom tromber, extrem erosion eller fallande stenblock behandlas inte. Dessa kan emellertid beaktas vid en dimensionering genom att tillämpa liknande principer som de som anges i denna standard. (3)P Bärverk utsatta för brandpåverkan skall dimensioneras enligt ENV Bärande konstruktioner utsatta för brandpåverkan tillsammans med tillämplig standard för branddimensionering inom ENV 1992 till 1996 samt ENV (4)P Bärverk utsatta för seismiska förlopp skall dimensioneras enligt ENV 1998 Dimensionering med hänsyn till jordbävningslast. (5)P Denna standard anger de grundläggande dimensioneringsprinciper som får användas vid en analys av en olyckssituation och beskriver: tillvägagångssättet vid en riskanalys för att identifiera extrema händelser, orsakerna och konsekvenserna av oönskade händelser; de säkerhetsåtgärder som krävs för att bibehålla en säkerhetsnivå som uppfyller godtagandekriterierna genom att vidta lämpliga åtgärder för att minska sannolikheten eller konsekvenserna av de extrema händelserna. (6) I synnerhet specificerar denna standard: rekommenderade beräkningsmodeller för de vanligaste fallen av olyckslast som uppkommer vid kollisioner och explosioner;

8 Sida 6 regler för utformning som kan användas som alternativ till verifiering genom beräkning. (7) De olyckslaster som anges i kapitel 4 är tillämpliga för kollisioner och påkörning från följande källor: fordon; urspårade tåg; fartyg; nödlandning av helikoptrar på yttertak. (8) Följande tre informativa bilagor har inkluderats: Bilaga A beskriver en avancerad beräkningsmetod för kollisioner; Bilaga B innehåller en avancerad beräkningsmetod för explosioner; Bilaga C ger ytterligare vägledning vid dimensionering Övriga delar av ENV 1991 (1) Övriga delar av ENV 1991 som för närvarande antingen håller på att färdigställas eller är planerade anges i avsnitt Normativa hänvisningar (1) Denna europeiska förstandard införlivar, antingen genom daterade eller odaterade referenser, regler från andra standarder. Hänvisning till dessa normativa referenser görs på lämpliga ställen i texten och omfattar följande referenser: ISO Grundläggande dimensioneringsprinciper. Beteckningssätt. Allmänna beteckningar. ISO DP ISO 6184-a UIC SC 7J Olyckslaster orsakade av mänskliga aktiviteter. Skyddssystem mot explosioner Del 1: Bestämning av explosionsindex för brännbara dammpartiklar i luften. Rapport 777/2R (maj 1996): Bärverk byggda över järnvägsspår. ANM: På lämpliga ställen i texten görs hänvisning till nedan uppräknade europeiska förstandarder som antingen har publicerats eller håller på att färdigställas. ENV ENV ENV ENV ENV ENV ENV ENV ENV Del 1 : Basis of design Part 2.1 : Densities, self-weight and imposed lods Part 2.2 : Actions on structures exposed to fire Part 2.3 : Snow loads Part 2.4 : Wind loads Eurocode1 : Basis of design and actions on structures Part 2.5 : Thermal actions Part 2.6 : Actions during execution Part 3 : Traffic loads on bridges Part 4 : Actions in silos and tanks

9 Sida 7 ENV ENV 1992 ENV 1993 ENV 1994 ENV 1995 ENV 1996 ENV 1997 ENV 1998 ENV 1999 Part 5 : Actions induced by cranes and machinery Eurocode 2 : Design of concrete structures Eurocode 3 : Design of steel structures Eurocode 4 : Design of composite steel and concrete structures Eurocode 5 : Design of timber structures Eurocode 6 : Design of masonry structures Eurocode 7 : Geotechnical design Eurocode 8 : Earthquake resistant design of structures Eurocode 9 : Design of aluminium alloy structures 1.3 Skillnaden mellan principer och råd (1) Beroende på karaktären av de individuella punkterna i denna Eurokod, ENV , indelas dessa i principer och råd. (2) Principerna består av: allmänna utsagor och definitioner där det inte finns något alternativ; krav och analytiska modeller där inga alternativ tillåts såvida detta inte särskilt anges. (3) Principerna identifieras med bokstaven P efter styckets nummer. (4) Råden består av allmänt vedertagna regler som anges i anslutning till principerna och som uppfyller kraven i dessa. (5) Det är tillåtet att använda alternativa regler till de råd som anges i denna Eurokod under förutsättning att det påvisas att de alternativa reglerna uppfyller kraven i de aktuella principerna och leder till att minst samma säkerhetsnivå uppnås. (6) I denna Eurokod, ENV , identifieras råden med ett nummer inom parentes, t. ex. som i detta stycke. 1.4 Definitioner Vid tillämpning av denna förstandard gäller de generella definitioner som anges i ENV tillsammans med de definitioner som är specifika för denna del av ENV 1991 och som anges nedan olyckslast last, vanligtvis med kort varaktighet, som inte förväntas förekomma med påtagligt högt värde under en tidsperiod som motsvarar konstruktionens tekniska livslängd explosion snabb kemisk reaktion av dammpartiklar eller gas i luften. Resultatet blir höga temperaturer och höga övertryck. Explosionstryck fortplantar sig genom tryckvågor deflagration explosion där den kemiska reaktionen vidmakthålls genom transport av värme. Flamfronten rör sig genom damm- eller gasblandningen med en hastighet under ljudvallen, i storleksordningen 100 m/s. Tryckvågorna rör sig med den lokala ljudhastigheten. Tryckvågornas toppvärden kan variera mellan 10 och kn/m 2.

10 Sida detonation explosion där den kemiska reaktionen vidmakthålls genom en chockvåg som rör sig med en hastighet över ljudvallen vanligtvis över m/s. Ett typiskt värde för tryckvågen är kn/m 2 men varaktigheten för toppvärdet är mycket kort (10 ms) nyckelelement ett bärande konstruktionselement som har avgörande betydelse för den totala stabiliteten hos bärverket och vars kollaps skulle leda till oproportionellt stor skada och/eller kollaps av bärverket risk risk avser den möjliga konsekvensen av en händelse och sannolikheten av dess uppkomst riskbegränsande åtgärder riskbegränsande åtgärder består av åtgärder som vidtas för att minska sannolikheten för att en olycka inträffar och åtgärder för att begränsa dess konsekvenser, vilket innefattar upprättande av handlingsplaner olycksscenarier händelser som orsakas av naturfenomen eller mänskliga aktiviteter och som kan äventyra bärverkets säkerhet. Ett olycksscenario karakteriseras av en dominerande last. 1.5 Beteckningar (1) Vid tillämpning av denna förstandard gäller följande beteckningar. ANM: Beteckningarna är baserade på ISO 3898:1987. (2) En grundläggande lista av beteckningar finns i ENV , Grundläggande dimensioneringsregler och de ytterligare beteckningar som anges nedan är specifika för denna standard. Latinska versala bokstäver A v F F d,x F d,y V W den sammanlagda öppningsarean påkörningskraft horisontell statisk ekvivalent påkörningskraft i körriktningen horisontell statisk ekvivalent påkörningskraft vinkelrätt mot körriktningen rumsvolym tyngden av ett fordon med full last Latinska gemena bokstäver d f h l m p diameter eller ekvivalent diameter friktionskoefficient höjd längd massa sannolikhet

11 Sida 9 p d p v r s nominellt statiskt ekvivalent tryck jämnt fördelat statiskt tryck multiplikationsfaktor avstånd Grekiska gemena bokstäver α Q θ modifieringsfaktor påkörningsvinkel 2 Klassificering av laster (1)P Enligt ENV Grundläggande dimensioneringsprinciper skall laster som härrör från kollisioner och explosioner klassificeras som olyckslaster. (2) För dessa olyckslaster är det representativa värdet vanligtvis ett dimensioneringsvärde. Beräkningsmodeller för att bestämma dimensioneringsvärden för påkörningslast anges i kapitel 4 och för explosionslast i kapitel 5. 3 Dimensioneringssituationer 3.1 Definition av olyckssituation och olyckslast (1)P Vid en dimensionerande olyckssituation, enligt definitionen i ENV , skall förekomsten av exceptionella händelser och motsvarande olyckslaster beaktas i kombination med permanenta och variabla laster. I vissa fall kan det dessutom vara nödvändigt att även beakta tidsperioden kort efter förekomsten av den exceptionella händelsen. (2) De laster som ingår i en dimensionerande olyckssituation är vanligtvis laster som förekommer med låg sannolikhet, som medför alvarliga konsekvenser och som ofta är av kort varaktighet. (3)P De valda dimensioneringssituationerna skall vara tillräckligt allvarliga och så heltäckande som möjligt så att de omfattar alla situationer som rimligen kan förutses uppkomma under konstruktionens uppförande och användning. Som rimligen kan förutses skall i detta sammanhang tolkas som som med låg men rimlig sannolikhet kan förekomma. (4) En allvarlig möjlig konsekvens kräver att omfattande olycksscenarier beaktas, medan mindre allvarliga konsekvenser medger att mindre omfattande olycksscenarier beaktas. Konsekvenserna kan bedömas i termer av allvarliga personskador eller dödsfall, oacceptabel påverkan på miljön, stora ekonomiska förluster för samhället osv. ANM 1: ISO/DP Olyckslaster orsakade av mänskliga aktiviteter anger att det representativa värdet av en olyckslast bör väljas så att den uppskattade sannolikheten är mindre än p = 10-4 per år för detta värde eller en högre stötenergi kommer att uppkomma vid en kollision med ett bärverk. Sannolikheten för att en olyckslast skall förekomma och den statistiska fördelningen av lastens storlek kan emellertid endast i vissa fall bestämmas från statistik och riskanalysmetoder. I praktiken är dimensioneringsvärden ofta nominella värden. ANM 2: I vissa fall kan olyckslaster och variabla laster ha samma upphovskälla. Detta kan t. ex. vara fallet vid påsegling av fartyg, där ett fartyg utom kontroll kan orsaka en olyckslast medan laster från fartyg som lägger till och förtöjer är variabla laster. Liknande exempel kan förekomma för bilar i garage. (5) Olyckshändelser i följd behandlas inte i denna standard. 3.2 Dimensioneringssituationer orsakad av olyckslast (1)P Olyckslaster skall, där så anges, beaktas vid en dimensionering av ett bärverk beroende på: