Balk & Hålprofiler Balk & Hålprofiler

Balk & Hålprofiler Balk & Hålprofiler... 50 Val av säkerhetsklass... 52 Momentkapacitet... 54 Böjknäckning... 55 Svetsförband... 64 Skruvförband... 65 HEA-balk... 68 HEB-balk... 72 HEM-balk... 76 IPE-balk... 80 UNP-balk... 84 UPE-balk... 88 Toleranser för balkar... 92 VKR-hålprofiler... 98 KKR-hålprofiler... 110 Toleranser VKR/KKR... 122 49

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 10 034, för U-profiler med toleranser enligt SIS 21 27 25 och för rörprofiler enligt SS-EN 10 219. (Förutsätter tilläggskontroll av måttavvikelserna.) Lasttyp Lastvärde γ f Permanenta laster G k 1,15 Variabla laster Q k 0 50 51

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. 52 53

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 56 57.) Karakteristiskt värde för tryckspänningen (ω cf yk) med hänsyn till böjknäckning fås ur tabell på sid 58 60. 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 61 62. 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 58 60. 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 6:244. 54 55

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

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 16 16 t 40 t 16 16 t 40 t 16 16 t 40 15 235 225 275 265 355 345 20 234 225 273 263 350 341 25 232 222 270 260 345 335 30 229 219 266 256 339 330 35 225 216 262 253 332 323 40 222 213 257 248 325 316 45 218 210 252 244 316 308 50 214 206 246 238 306 299 55 209 202 240 232 294 288 60 204 197 232 225 281 275 65 198 191 223 217 265 261 70 191 185 214 208 249 245 75 184 178 203 199 232 229 80 176 171 192 188 214 212 85 167 163 180 177 198 196 90 157 154 168 166 182 181 95 148 145 157 155 168 167 100 139 137 146 144 155 154 105 130 128 136 134 143 142 110 122 120 126 125 132 131 115 114 113 117 117 122 122 120 106 105 109 109 113 113 125 100 99 102 102 105 105 130 93 93 95 95 98 98 135 87 87 89 89 92 91 140 82 82 84 83 86 85 145 77 77 79 78 80 80 150 73 72 74 74 75 75 155 69 68 70 69 71 71 160 65 64 66 65 67 67 165 61 61 62 62 63 63 170 58 58 59 59 60 60 175 55 55 56 55 56 56 180 52 52 53 53 53 53 185 50 49 50 50 51 51 190 47 47 48 48 48 48 195 45 45 45 45 46 46 200 43 43 43 43 44 44 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 16 16 t 40 t 16 16 t 40 t 16 16 t 40 15 235 225 275 265 355 345 20 234 224 272 263 347 338 25 229 220 266 257 339 330 30 225 216 260 251 329 321 35 220 211 254 246 320 312 40 215 207 247 239 309 301 45 209 201 240 232 297 290 50 203 196 232 225 284 278 55 197 190 224 217 270 265 60 190 184 214 209 256 251 65 183 177 205 199 240 236 70 175 170 194 190 224 221 75 167 163 183 180 208 206 80 159 155 173 169 193 191 85 150 147 162 159 179 177 90 142 139 151 149 165 164 95 133 131 141 140 153 152 100 125 123 132 131 141 140 105 118 116 123 122 131 130 110 110 109 115 114 122 121 115 103 102 108 107 113 112 120 97 96 101 100 105 105 125 91 90 94 93 98 98 130 86 85 88 88 92 91 135 81 80 83 82 86 86 140 76 75 78 77 80 80 145 72 71 73 73 76 75 150 68 67 69 69 71 71 155 64 64 65 65 67 67 160 61 60 62 61 63 63 165 57 57 58 58 60 60 170 54 54 55 55 57 57 175 52 51 53 52 54 54 180 49 49 50 50 51 51 185 47 47 48 47 48 48 190 45 44 45 45 46 46 195 43 42 43 43 44 44 200 41 40 41 41 42 42 59

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 16 16 t 40 t 16 16 t 40 t 16 16 t 40 15 235 225 275 265 355 345 20 233 224 271 261 344 335 25 227 218 263 254 332 323 30 221 212 254 246 319 311 35 214 206 246 238 307 299 40 207 199 237 230 293 286 45 200 193 228 221 279 273 50 193 186 218 212 264 259 55 185 179 208 203 249 244 60 177 172 198 193 234 230 65 169 164 188 183 218 215 70 161 157 177 173 203 201 75 153 149 167 164 189 187 80 144 141 157 154 175 173 85 136 133 147 144 162 161 90 128 126 137 135 151 149 95 121 119 129 127 140 138 100 114 112 120 119 130 129 105 107 105 112 111 120 120 110 100 99 105 104 112 111 115 94 93 99 98 104 104 120 89 88 92 92 98 97 125 84 83 87 86 91 91 130 79 78 82 81 85 85 135 74 74 77 76 80 80 140 70 70 72 72 75 75 145 66 66 68 68 71 71 150 63 62 65 64 67 67 155 60 59 61 61 63 63 160 56 56 58 58 60 60 165 54 53 55 55 57 56 170 51 51 52 52 54 54 175 48 48 50 49 51 51 180 46 46 47 47 48 48 185 44 44 45 45 46 46 190 42 42 43 43 44 44 195 40 40 41 41 42 42 200 38 38 39 39 40 40 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

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 S355 80 6.4 7.3 8.6 11.1 100 22.8 29.5 28.6 36.9 10.8 11.3 13.2 17.0 120 32.7 42.2 45.4 58.6 16.7 16.7 19.3 25.0 140 47.6 61.4 67.4 87.0 24.3 23.8 27.2 35.1 160 67.4 87.0 97.4 125.7 34.1 31.9 36.3 46.9 180 89.4 115.4 132.3 170.8 45.7 41.3 47.6 61.4 200 118.0 152.3 176.8 228.3 60.8 52.5 60.5 78.1 220 156.2 201.6 227.4 293.6 78.4 67.4 77.3 99.8 240 204.9 264.5 278.3 362.3 100.9 82.5 95.4 123.2 260 253.0 326.6 339.2 441.6 102.0 270 133.1 124.0 160.1 280 305.3 394.1 405.5 527.9 123.2 300 379.5 489.9 495.6 645.2 172.7 147.1 168.6 217.6 320 448.3 578.7 569.8 741.8 179.9 330 221.1 217.8 281.2 340 490.3 656.8 638.7 831.5 350 194.5 360 553.9 742.0 710.2 924.6 280.5 260.2 338.8 380 219.7 400 678.4 908.8 856.0 1114.4 360.3 270.3 333.9 434.7 450 853.3 1143.1 1054.7 1373.1 467.5 500 1046.8 1402.3 1274.7 1659.5 602.3 550 1224.3 1640.1 1481.4 1928.6 739.4 600 1417.8 1899.3 1704.0 2218.4 930.2 62 63

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 440 355 C EN 499-E 35 0 440 355 E EN 499-E 35 4 B 500 420 D EN 499-E 42 2 B 500 420 E EN 499-E 42 4 B 690 620 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 10 204. 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 12 150 100 70 50 16 350 200 200 100 20 500 300 350 210 22 800 500 500 300 24 1000 600 600 350 27 1500 900 900 550 30 2000 1300 1250 750 36 2400 2350 1400 1 Mutter förutsätts behandlad med rostskyddsolja 64 65

Vid högt förspända förband används hållfasthetsklass 10.9. 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 12 120 60 16 250 125 20 450 260 22 450 375 24 750 450 27 700 30 950 36 1750 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 www.edstrand.se hittar ni Bröderna Edstrands kortbitslager och mycket annat! 66 67