Tolkning og håndtering av seismiske skivekrefter
Abstract
Ved innfesting og kraftoverføring mellom horisontale og vertikale skiver, vil
hulldekkers manglende horisontale kapasiteter skape utfordringer. Situasjoner
med store seismiske laster vil følgelig kunne gi tidkrevende beregninger, først og
fremst på grunn av liten kapasitet i dekkeskiven, men også på grunn av at
dimensjoneringen i stor grad skjer ved håndberegninger. Tolkning av lastbildet i
programmer med FEM-analyse krever også gode forkunnskaper og kan ofte være
årsak til diskusjon.
I over ti år har det nå vært påkrevd å dimensjonere norske bygg for
jordskjelvskrefter. Siden 2010 er det NS-EN 1998-1:2004+NA:2008 som har
vært gjeldende standard for beregning av seismisk last, og standarden benyttes
dermed også her. I denne oppgaven er seismiske analyser gjennomført ved
håndberegning og i Robot Structural Analysis Professional. Konstruksjonen som
er analysert består av hulldekkeskiver med opplegg på stålprofiler og innfesting
mot plasstøpte veggskiver. Ved romlig FEM-analyse i Robot Structural Analysis
Professional ble det gjort tilnærminger til plan modal responsspektrum analyse.
Konstruksjonen som ble analysert fikk full regularitet i plan og oppriss, og
veggskivene ble gitt randbetingelser som tillot skjærveggene å bevege seg
uavhengig av hverandre. Dette ble gjort for å få rene svingeformer i de to
ortogonale retninger ved at ingen av de relevante svingeformene hadde
medsvingende seismisk masse i to retninger samtidig. Med fullstendig stiv
dekkeskive hadde vi dermed forutsetninger for god sammenligning mot
håndberegninger. Med disse forutsetningene fikk vi et liknende lastbilde både
med hensyn på egenperiode, lastfordeling og total skjærkraft.
Forsøk med tillatt deformasjon i dekkeskiven, modellert med
hulldekkeelementer, viste seg imidlertid å gi dekkeskiver med stivhet som var
lavere enn forutsatt. Den mest interessante effekten av dette var at veggskivene
da begynte å oppføre seg som om de stod nærmest upåvirket fritt innspent fra
fundament og helt opp til toppen av bygningen. Stivheten og lastfordelingen
endret seg tilsvarende en firedobling i vegghøyde på grunn av de nye
randbetingelsene som oppstod. Dette satte effektene av horisontale
deformasjoner i dekkeskiven på spissen og var slik et nyttig resultat, selv om
den aktuelle dekkestivheten ikke kan regnes for å være realistisk.
Håndberegninger er brukt for å bestemme nødvendig skivearmering og
stringermetoden er benyttet for å håndtere lastkonsentrasjoner ved utsparinger.
For innfesting av dekkeskive mot veggskive ble det laget egne regneark i Excel
som i hovedsak baserer seg på anbefalte verdier i betongelementboken. Relativt
enkel inndata gir automatisk kapasitetskontroll og raske resultater i form av
bøyelister for innfesting med kamstål i utstøpte kanaler. Forsøk med de
seismiske laster fra modale analyser har vist at regnearkene fungerer som
ønsket og lar seg lett tilpasse ved variasjon i plassering og lastpåkjenning.
Description
Master's thesis in Structural engineering