SVENSK STANDARD SS-ENV 1992-4 Handläggande organ Fastställd Utgåva Sida Byggstandardiseringen, BST 2000-03-17 1 1 (2+26) Copyright SIS. Reproduction in any form without permission is prohibited. Betongkonstruktioner Dimensionering Eurocode 2 Del 4: Behållare och avskiljande konstruktioner för vätskor och granulära material Eurocode 2: Design of concrete structures Part 4: Liquid retaining and containment structures Den europeiska förstandarden gäller som svensk standard och publiceras i form av försöksstandard. Detta dokument innehåller den svenska språkversionen av. Den publicerades först som SS-ENV 1992-4 på engelska i maj 2000, och denna svenska version utgår från den engelska språkversionen. Texten har på några ställen kompletterats med förtydligande information till hjälp för tillämpning av standarden i Sverige. Dessa ges i form av anmärkningar (ANM), skrivna med kursiv text. Motsvarigheten och aktualiteten i svensk standard till de publikationer som omnämns i denna standard framgår av Katalog över svensk standard, som ges ut av SIS. I katalogen redovisas internationella och europeiska standarder som fastställts som svenska standarder och övriga gällande svenska standarder. 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. För denna standard har man gjort bedömningen att inget NAD behövs. Den kan således användas med de värden som ges i standarden. Om det mot förmodan skulle visa sig att något värde ger en väsentligt lägre säkerhet än eljest gällande svenska regler förutsätts dock att avsteg görs från det i standarden angivna. Flertalet av ENV fastställs som svensk standard, publicerade som försöksstandard. Vissa ENV anses vara för ointressanta för svenskt bruk (t. ex. Eurocode 8, dimensionering m. h. t. jordbävning) 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. ICS 91.010.30; 91.080.40 Standarder kan beställas hos SIS Förlag AB som även lämnar allmänna upplysningar om svensk och utländsk standard. Postadress: SIS, Box 6455, 113 82 STOCKHOLM Telefon: 08-610 30 00. Telefax: 08-30 77 57 E-post: sis.sales@sis.se. Internet: www.sisforlag.se Upplysningar om sakinnehållet i standarden lämnas av BST. Telefon: 08-617 74 00. Telefax: 08-617 74 30 Prisgrupp P Tryckt i december 2000
Sida 2 SS-ENV 1992-4, utgåva 1 Provläsningsexemplar / Preview Provtillämpning för vinnande av erfarenheter är angelägen Utgivningen av Eurocodes-ENV som svensk standard med eventuell 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. Två-årsremissen sker under hösten/vintern 2000/2001, varför eventuella erfarenheter och synpunkter på denna standard omgående måste meddelas BST. Ytterligare information om Eurocodes 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. Översiktlig information om Eurocode-arbetet ges på www.bst.se. Terminologi Flertalet Eurocodes i EN-version kommer att översättas till svenska. Därvid kommer naturligtvis en enhetlig terminologi att eftersträvas. Till hjälp härför håller 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 noteras att Eurocodes kommer att heta Eurokoder, principles översättas med principer och application rules med råd. Dessa termer har använts redan i denna översättning, förutom vad gäller Eurokod-titlar (av formella skäl).
EUROPASTANDARD EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM Provläsningsexemplar / Preview ENV 1992-4 December 1998 ICS 91.010.30; 91.080.40 Svensk version Betongkonstruktioner Dimensionering Eurocode 2 Del 4: Behållare och avskiljande konstruktioner för vätskor och granulära material Eurocode 2: Calcul des structures en béton Partie 4: Structures de soutènement et réservoirs Eurocode 2: Design of concrete structures Part 4: Liquid retaining and containment structures Eurocode 2: Planung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 4: Stütz- und Behälterbauwerke aus Beton Denna standard är den officiella svenska versionen av. För översättningen svarar SIS. Denna europeiska förstandard antogs av CEN den 27 maj 1997. 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
Sida 2 Provläsningsexemplar / Preview Innehåll Sida Förord... 4 1 Inledning... 7 1.1 Omfattning... 7 1.1.2 Omfattning av Eurocode 2, Del 4... 7 1.7 Speciella bokstavssymboler använda i Del 1 av Eurocode 2... 8 1.7.5 Speciella symboler använda i Del 4... 8 1.7.5.1 Latinska versaler... 8 1.7.5.2 Latinska gemener... 8 1.7.5.3 Grekiska symboler... 8 2 Generella dimensioneringsförutsättningar... 9 2.2 Definitioner och klassificering... 9 2.2.2 Laster... 9 2.2.2.3 Representativa värden för variabla laster... 9 2.3 Dimensioneringskrav... 9 2.3.1 Allmänt... 9 2.3.2 Brottgränstillstånd... 9 2.3.2.2 Lastkombinationer... 9 2.3.3 Partialkoefficienter för brottgränstillstånd... 9 2.3.3.1 Partialkoefficienter för laster... 9 2.3.4 Bruksgränstillstånd... 10 2.5 Analys... 10 2.5.1 Allmänna anvisningar... 10 2.5.1.1 Allmänt... 10 2.5.6 Bestämning av temperatureffekter... 11 2.5.6.1 Allmänt... 11 3 Materialegenskaper... 13 3.1 Betong... 13 3.1.2 Betong med normal densitet... 13 3.1.2.5.4 Termisk längdutvidgningskoefficient... 13 3.1.2.5.5 Krypning och krympning... 13 3.2.2.5.6 Betongens specifika värmekapacitet... 13 3.1.2.6 Värmeutveckling och temperaturförlopp på grund av hydratisering... 13 4 Dimensionering... 13 4.1 Krav på beständighet... 13 4.1.6 Nötning... 13 4.1.6.1 Allmänt... 13 4.1.7 Ytor i behållare för dricksvatten... 13 4.2 Dimensioneringsförutsättningar... 14 4.2.1 Betong... 14 4.2.1.5 Temperatureffekter av cementets hydratisering... 14 4.3 Dimensionering i brottgränstillstånd... 14 4.3.2 Tvärkraft... 14 4.3.2.1 Allmänt... 14 4.3.2.4 Konstruktionsdelar med tvärkraftsarmering... 14 4.3.2.4.4 Fackverksmetod... 14 4.3.6 Dimensionering för dammexplosioner... 14 4.3.6.1 Allmänt... 14 4.3.6.2 Dimensionering av konstruktionsdelar... 14 4.4 Dimensionering i bruksgränstillstånd... 15 4.4.2 Sprickgränstillstånd... 15 4.4.2.1 Allmänna anvisningar... 15 4.4.2.3 Sprickbegränsning utan direkt sprickbreddsberäkning... 16
Sida 3 4.4.2.4 Beräkning av sprickbredd... 17 4.4.2.5 Begränsning av sprickor orsakade av tvång... 19 5 Detaljutformning... 19 5.3 Spännarmering... 19 5.3.3 Horisontella och vertikala avstånd... 19 5.3.3.2 Efterspänd armering... 19 5.3.4 Förankringar och skarvkopplingar för spännarmering... 20 5.4 Särskilda konstruktionsdelar... 20 5.4.7 Betongväggar... 20 5.4.7.5 Kraftöverföring vid vägghörn... 20 5.4.7.6 Anordning av dilatationsfogar... 20 5.4.9 Förspända väggar... 21 5.4.9.1 Minimiarmering... 21 Informativa bilagor Bilaga 105: Temperatureffekter på betongens egenskaper... 22 Bilaga 106: Beräkning av töjningar och spänningar i osprucken betong till följd av förhindrad fri deformation... 24 Bilaga 107: Beräkning av vätskeläckage genom sprickor i betongbarriärer... 26
Sida 4 Provläsningsexemplar / Preview Förord Eurokodernas syfte (1) Eurokoderna, Structural Eurocodes, omfattar en samling standarder för dimensionering och utformning av bärande konstruktioner i byggnadsverk. (2) Eurokoderna behandlar utförande och kontroll endast i den utsträckning som krävs för indikering av byggnadsprodukternas kvalitet och den utförandestandard som förutsatts i de angivna dimensioneringsanvisningarna. (3) I väntan på en komplett uppsättning harmoniserade kravspecifikationer avseende produkter och provningsmetoder, finns i några av Eurokoderna bilagor med kompletterande råd och anvisningar som täcker en del av dessa behov. Europakodprogrammets bakgrund (4) Kommissionen (Commission of the European Communities, CEC) initierade arbetet med att fastställa en uppsättning harmoniserade tekniska regler för dimensionering av byggnadsverk, vilka regler avsågs att inledningsvis utgöra alternativ till gällande regler i de olika medlemsländerna för att till slut ersätta dessa nationella regler. De internationella reglerna samlades under benämningen Structural Eurocodes. (5) Efter konsultation med medlemsländerna överlämnade CEC under 1990 arbetet med fortsatt utveckling, utgivning och revidering av Eurokoderna till CEN, och EFTAs sekretariat accepterade att stödja CEN-arbetet. (6) CEN Technical Committee CEN/TC250 ansvarar för alla Eurokoder. Eurokodprogrammet (7) Arbete pågår med följande Eurokoder, som i allmänhet omfattar flera delar: EN 1991 Eurocode 1 Basis of design and actions on structures (Grundläggande dimensioneringsregler och laster) EN 1992 Eurocode 2 Design of concrete structures (Betongkonstruktioner) EN 1993 Eurocode 3 Design of steel structures (Stålkonstruktioner) EN 1994 Eurocode 4 Design of composite steel and concrete structures (Samverkanskonstruktioner stål/betong) EN 1995 Eurocode 5 Design of timber structures (Träkonstruktioner) EN 1996 Eurocode 6 Design of mansonry structures (Murverkskonstruktioner) EN 1997 Eurocode 7 Geotechnical design (Geokonstruktioner) EN 1998 Eurocode 8 Design provisions for earthquake resistance of structures (Jordbävningsresistenta konstruktioner) EN 1998 Eurocode 9 Design of aluminium alloy structures (Aluminiumkonstruktioner) (8) Särskilda underkommittéer har tillsatts av CEN/TC250 för de olika Eurokoderna. (9) Föreliggande Del 4 av Eurocode 2 publicerades som en europeisk förstandard (ENV) avsedd att gälla under 3 år. (10) Denna förstandard är avsedd för försökstillämpning och remissyttranden. (11) Ca två år efter utgivningen inbjuds CEN-medlemmar att inkomma med formella yttranden, som läggs till grund för planering av fortsatt verksamhet.
Sida 5 (12) Underhandsuppgifter och -kommentarer till denna förstandard skall sändas till Secretariat of CEN/TC 250/SC 2 under adress: Deutsches Institut für Normung e.v. (DIN) Burggrafenstrasse 6 D-10787 Berlin Telefon (+49) 30 2601 25 01 Telefax (+49) 30 26 01 12 31 Nationella anpassningsdokument (NAD) (13) Med hänsyn till det ansvar myndigheter i medlemsländerna har för säkerhetsoch hälsofrågor m m enligt krav angivna i Construction Products Directive (CPD), har vissa säkerhetsrelaterade värden i denna ENV angivits som inramade ( boxed values ). Avsikten är att myndigheter i varje medlemsland skall ange definitiva sådana värden för nationellt bruk. (14) Några av de kompletterande Europeiska eller Internationella standarderna är troligen ej tillgängliga vid utgivningen av föreliggande förstandard. Därför förutsätts att varje medlemsnation eller dess standardiseringsorganisation utger Nationella anpassningsdokument (NAD), innehållande slutgiltiga säkerhetsrelaterade värden, hänvisningar till tillämpliga standarder och nationella anvisningar för tillämpning av förstandarden. (15) Denna förstandard är avsedd att användas tillsammans med det nationella anpassningsdokumentet (NAD) gällande i det land där det aktuella byggnadsverket skall vara beläget. Specifikt för denna förstandard (16) Omfattningen av Eurocode 2 definieras i ENV 1992-1-1, avsnitt 1.1.1 och omfattningen av föreliggande del av Eurokod 2 definieras i 1.1.2. Andra redan utgivna delar av ENV anges i ENV 1992-1-1, Avsnitt 1.1.3. Dessa delar täcker speciella teknologiområden eller tillämpningar, och kompletterar sålunda föreliggande del. (17) Vid praktisk tillämpning av denna förstandard skall förutsättningar och villkor angivna i ENV 1992-1-1, Avsnitt 1.3, beaktas noga. (18) De fem kapitlen i denna förstandard har kompletterats med tre bilagor innehållande särskilda råd och anvisningar. Avsikten har varit att lämna sådan allmän information om materialegenskaper och strukturbeteende, som kan användas om mer objektspecifika data saknas. (19) I enlighet med punkt (14) i detta förord hänvisas till Nationella anpassningsdokument vad beträffar detaljer ifråga om anknutna standarder. För denna del av Eurocode 2, hänvisas speciellt till den godkända förstandarden ENV 206 (Concrete Perfomance, production, placing and compliance criteria). För ENV 1992-4 gäller följande tillägg: (20) Denna Del 4 av Eurocode 2 kompletterar ENV 1992-1-1 vad beträffar betongkonstruktioner för innehållande eller utestängande av vätskor och granulära material. (21) Denna Del 4 är strukturerad i överensstämmelse med strukturen i ENV 1992-1-1. Del 4 innehåller emellertid principer och anvisningar som är speciella för konstruktioner enligt (20). (22) Sådana paragrafer i ENV 1992-1-1 som inte är omnämnda i denna ENV 1992-4 gäller i tillämplig omfattning. Sådana principer och anvisningar i ENV 1992-1-1 som har modifierats eller ersatts i denna del, gäller före anvisningarna i ENV 1992-1-1.
Sida 6 Provläsningsexemplar / Preview Modifiering eller ersättning av ett stycke i ENV 1992-1-1 har markerats med ett nytt nummer genom addering av 100 till det gamla. Där ett helt nytt stycke tillkommit har det givits numret efter det sista i vederbörande avsnitt av ENV 1992-1-1 med tillägg av 100. Ett ämne som inte berörs i ENV 1992-1-1 behandlas i Del 4 som ett nytt avsnitt, som placerats och numrerats med anpassning till närmast berörda avsnitt i ENV 1992-1-1. (23) Numreringen av formler och andra uttryck jämte figurer, fotnoter och tabeller i Del 4 följer samma principer som för styckenumreringen enligt (22).
Sida 7 1 Inledning 1.1 Omfattning Avsnitt 1.1.2 i ENV 1992-1-1 ersätts med: 1.1.2 Omfattning av Eurocode 2, Del 4 P(101) Eurokod 2, Del 4 behandlar konstruktion av bärverk bestående av oarmerad, armerad eller förspänd betong för inneslutning av vätskor eller granulära material. ANM. Del 4 utgör ett komplement till den allmänna delen av Eurocode 2 (EN 1992-1). Del 4 innehåller sålunda huvudsakligen sådana tilläggs- och ändringsanvisningar, som betingas av ovannämnda bärverkstypers speciella funktioner och utformning. P(102) I Del 4 anges principer och tillämpningsregler avseende de bärverksdelar, som utgör direkta barriärer för vätskor eller granulära material, t ex reservoar- och siloväggar. Andra bärverksdelar som exempelvis utgör fundament för de direkta barriärdelarna, konstrueras lämpligen i enlighet med anvisningarna i Eurocode 2, Del 1. Dimensioneringsvärden för laster, som härrör från vätskor och granulära material inneslutna i behållare beräknas emellertid enligt anvisningar i Del 4. ANM. Angivna principer och regler är i stor utsträckning allmänt tillämpbara för konstruktion av betongbarriärer, på vilka man ställer speciella täthetskrav, t ex tunnlar, dammar. P(103) I Del 4 behandlas ej: Förvaringsbehållare för starkt nedkylda vätskor m m Förvaringsbehållare med starkt uppvärmt innehåll Förvaringsbehållare för miljöfarligt material Konstruktion av liners och andra tätskikt Konstruktion med hänsyn till brandsäkerhet. Detta behandlas i Eurocode 2, Del 1-2. Konstruktion med hänsyn till speciella egenskaper hos grovbetong, lättbetong och lättballastbetong. Samverkanskonstruktioner (samverkan stål - betong behandlas i Eurokod 4). Betongtryckkärl (för höga tryck). Konstruktion med hänsyn till stark jordbävningspåverkan. (104) Förvarat material kan anses vara starkt nedkylt om dess temperatur är 20 o C eller lägre. Förvaring av flytande petroleumgas behandlas i EN 26502, Del 2. (105) Förvarat material kan anses vara starkt uppvärmt om dess temperatur överstiger 200 o C. (106) För val och utformning av liners bör hänvisas till specifika dokument. ANM. Beträffande konstruktion av Containments, Betongtryckkärl m. m., vilkas tätande element primärt utgörs av liners (tätplåt eller icke metalliska tätskikt), hänvisas till produktspecifika normer, exempelvis ASME III, Division 2. för reaktortankar och reaktorinneslutningar med betongstomme.
Sida 8 1.7 Speciella bokstavssymboler använda i Del 1 av Eurocode 2 Tillägg till 1.7.4 i Del 1: 1.7.5 Speciella symboler använda i Del 4 1.7.5.1 Latinska versaler effektiv E-modul för förvarat material E r L c Q Q o Q w R ax R m spricklängd (m) läckageflöde (m 3 /s) bruksvärde för last last av vätsketryck faktor som uttrycker graden av yttre tvång i form av kraft faktor som uttrycker graden av yttre tvång i form av moment T 1 temperatur i material vid kontaktyta 1 T 2 temperatur i material vid kontaktyta 2 T m stationär medeltemperatur i en vägg e d 1.7.5.2 Latinska gemener draghållfasthet (oberoende av närmare definition) f ctx f ckt h w eff karakteristisk betonghållfasthet vid viss temperatur väggtjocklek (m) effektiv sprickbredd (m) 1.7.5.3 Grekiska symboler α T koefficient för beaktande av betongens fukthalt α 1 värmemotstånd vid yta 1 (m 2 o C / W) α 2 värmemotstånd vid yta 2 γ w partialkoefficient för last av vätsketryck p differenstryck över konstruktionsdel (N/mm 2 ) T ss ε av ε az ε iz ε Tr ε Th λ c ρ r υ r stationär temperaturskillnad fri medeltöjning töjning vid nivån z fri töjning vid nivån z termisk tillskottstöjning fri termisk töjning betongens värmeledningstal det förvarade materialets densitet det förvarade materialets tvärkontraktionstal σ z vertikalspänning i förvarat material (kn/m 2 ) η en vätskas dynamiska viskositet (kg/ms)
Sida 9 2 Generella dimensioneringsförutsättningar 2.2 Definitioner och klassificering 2.2.2 Laster 2.2.2.3 Representativa värden för variabla laster Ersättning av detta avsnitt med: P(101) Grundvärdet för representativ last är det karakteristiska lastvärdet Q k. Det representativa värde, som motsvarar den specificerade kvantitet av material som behållaren är dimensionerad för, skulle egentligen benämnas driftsvärde, men av praktiska skäl används symbolen Q k även för detta värde. (102) Vid konstruktion av vätskebehållare, i vilka vätskenivån är väl kontrollerad och vätskans densitet varierar obetydligt, kan en lägre säkerhetsfaktor, γ w, än den som anges i ENV 1992-1-1, Tabell 2.2 användas för den karakteristiska lasten av innehållen vätska, Q w. (103) Om annat ej anges sätts värden på ψ o, ψ 1 och ψ 2 för driftsvärden lika med 1,0. 2.3 Dimensioneringskrav 2.3.1 Allmänt Tillägg efter P(4): I Eurocode 1, Del 4, Kapitel 3, anges lastsituationer som skall beaktas. För behållare av betong kan följande lastsituationer vara relevanta: driftsituationer inklusive tömning och fyllning dammexplosion termiska påverkningar från förvarat material eller omgivningen tvångsdeformationer. 2.3.2 Brottgränstillstånd 2.3.2.2 Lastkombinationer Tillägg till ENV 1992-1-1, Tabell 2.1: Not: Där γ w används för en av de variabla lasterna ersätter γ w Q w motsvarande värde på γ Q Q k. Ersättning av (5) till (8) med: (105) Lämpliga lastvärden och regler för lastkombination anges i Eurocode 1, Del 4: Actions in silos and tanks. 2.3.3 Partialkoefficienter för brottgränstillstånd 2.3.3.1 Partialkoefficienter för laster Ersättning av tabell 2.2 med: