KONSTRUKTIONSUPPGIFT: FLERVÅNINGSBYGGNAD I STÅL 1. SYFTE Syftet med konstruktionsuppgiften är att studenterna skall få övning i att dimensionering av stålkonstruktioner samt se hur en bärande stomme till ett flervåningshus kan vara uppbyggt. 2. ALLMÄNT Byggnaden stabiliseras med prefabricerade betongväggar, bl a vid trapphus och hissschakt. Stomstabilisering behöver ej beräknas. Uppgiften kräver ej att dimensionering i brukgränstillstånd utförs. 3. GENOMFÖRANDE Gruppen skall utifrån förutsättningarna i 3.1 och ritningen i bilaga 1 dimensionera följande konstruktionselement. 1. Takbalk 2. Innerbalkarna 3. Fasadbalkarna 4. Innerpelarna 5. Fasadpelarna 6. Balk-pelarinfästningarna Elementen skall handberäknas. Elementen 1, 2, 4 & 5 skall dessutom kontrollräknas med datorprogram från Skanska software. Se avsnitt 3.3 3.1 Förutsättningar Till takbalk väls IPE, stål S275. Balkarna görs fritt upplagda och enkelspända mellan fasadpelare och innerpelare. Taklutningen är så liten att den kan försummas. En enhetlig dimension på takbalkarna väljs. Till innerbalk i bjälklaget väljs svetsad hattbalk, stål S355, enlig detaljritning. Balkarna är fritt upplagda på kontinuerliga innerpelare. Till fasadbalk i bjälklaget väljs HEA eller HEB i dimension 240 eller 260, stål S355. Balkarna är kontinuerliga och ansluts till kontinuerliga fasadpelare. Balkarna försvagas lokalt vid pelaren genom att ett stycke av flänsarna skärs bort på ena sidan om balklivet, se detaljritning. En enhetlig dimension på fasdadbalkarna väljs. Till innerpelare väljs kvadratisk VKR. Till fasaspelare väljs kvadratisk eller rektangulär VKR. Pelarens mått i väggens tjockleksriktning begränsas till 120 mm, så att den lätt kan byggas in i ytterväggen. Stål S355.
Egentyngd takkonstruktion = 0.6 kn/ m 2 Egentyngd bjälklagsplattor = 3.7 kn/ m 2 Egentyngd betongavjämning på bjälklagsplattor = 0.6 kn/ m 2 Egentyngd mellanväggar = 0.5 kn/ m 2 Snözon 1,5 Nyttiga laster enligt BKR 3.2 Beräkningsgång Dimensionera innerbalken. Bestäm hattbalkens tvärsnitt. Om underflänsen görs minst 10 mm tjock kan man här bortse från att momentkapaciteten reduceras något av att de utskjutnade underflänsarna böjbelastas. Bästa materialutnyttjandet fås om överflänsens och underflänsens area är ungefär lika. Dimensionera fasadbalken. Balkens moment bestäms enligt elasticitetsteori. Den försvagade balkdelen vid första mellanstödet blir dimensionerande. De dimensioner som ges i lastförutsättningarna är lämpliga med hänsyn till bjälklagsplattornas höjd. Dimensionera takbalken. Taket kan förutsättas bestå av fritt upplagda takelement som stadgar balkarna mot vippning. Taklutningen kan försummas. Räkna ner lasterna för innerpelare och fasadpelare. Dimensionera innerpelaren. Knäcklängden kan sättas lika med fria våningshöjden. Innerpelaren dimensioneras för ren normalkraft. Dimensionera fasadpelaren. Knäcklängden kan sättas lika med fria våningshöjden. Fasadpelaren dimensioneras för normalkraft och moment som den excentriska balkinfästningen ger upphov till. I nedersta våningen avtar momentet rätlinjigt ner till noll (ledad pelarfot). På säkra sidan kan man anta att momentet i inflektionspunkten (vid bjälklaget i plan 1) är lika med halva angripande punktmomentet. Vid bestämningen av lastexcentriciteten förutsätts att lasten verkar i balkens liv. Friktionen mellan bjälklag och balkfläns antas tillsammans med betongingjutningen förhindra balken från att vridas. Dimensionera infästningen mellan innerbalk och innerpelare enlig BP2 i SBI publ 103, 1988. Dimensionera infästningen mellan fasadbalk och fasadpelare enligt BP8 i SBI publ 103, 1998. Upplagsklackarna dimensioneras för hela upplagsreaktionen. Vid dimensioneringen av svetsarna antas på säkra sidan att hela excentricitetsmomentet överförs genom friktion mellan upplagsklackarna och kontakttryck mellan balkliv och upplagsklack.
3.3 Datorberäkningar Datorprogrammet Ramanalys är ett relativt enkelt windowsbaserat program. I datasalen finns handböcker till detta. En inledande introduktion kommer att hållas i datasalen. 5. HJÄLPMEDEL Lämpliga hjälpmedel för handberäkningar är förutom formelsamlingar: Stålbyggnadsdetaljer, Stålbyggnadsinstitutet, publikation 101-107, 1988 En kopia av ovanstående delas ut vid projektstart. Hjälpmedel för datorberäkningar är Skanska software, se 3.3.
6. REDOVISNING Den skriftliga redovisningen skall innehålla förutsättningar, dvs laster, säkerhetsklasser mm. Handberäkningar, Acad-ritningar, kommenterar kring jämförelse mellan hand- och datorberäknade värden skall också finnas med. Rita figurer och var noga med att ange var olika mått, laster mm. kommer ifrån. Även datorutskrifter från Ramanalys skall redovisas, lämpligen som bilagor. Handledaren ger instruktioner om vilka utskrifter som skall lämnas in. Handberäkningarna får lämnas in handskrivna. Observera! Projektuppgiften skall lämnas in senast 100429. Nästa inlämningstillfälle blir omtentamensdagen.
BILAGA 1 FLERVÅNINGSBYGGNAD
BILAGA 2 GRUPPINDELNING Gruppindelningar och parametrar. Grupp a [m] b [m] Verksamhet 1 Cecilia Petersson Frida Pettersson Maria Wallgren 10.8 6.0 Varuhus 2 Viktor Bretting Joel Melander Mats Guss 9.6 6.6 Kontor 3 Stina Nygren Nils Kero Adam Zingmark 9.6 7.2 Varuhus 4 Johanna Wande Lisa Kers Jenny Naarttijärvi 8.4 6.0 Varuhus 5 Charlie Bostedt Jesper Boström Tobias Renlund 7.2 6.6 Kontor 6 Daniel Söderlund Fredrik Pettersson 7.2 7.2 Varuhus 7 Gustav Essebro Daniel Lundmark Andre Persson 8 Niclas Kjell Sattar Mikaili Yves Bagoma 9 10 11 10.8 6.6 Kontor 10.8 7.2 Varuhus 9.6 6.0 Varuhus 8.4 6.6 Kontor 8.4 7.2 Varuhus