Analyse av høye elementbygg utsatt for dynamiske laster

Abstract

Høye konstruksjoner utsatt for jordskjelvlast har ikke tidligere vært noe stort problem her i Norge, siden vi er i et såkalt lavseismisk område. Men etter den nye jordskjelvstandarden (Eurocode 8) ble gjeldende, må alle nye bygg i seismiske områder dimensjoneres for jordskjelv. Ettersom dette er en ganske ”ny” last, og den nye jordskjelvstandarden akkurat har blitt gjeldene, bestemte jeg meg for å se nærmere på beregning av seismiske krefter på konstruksjoner. Den vanligste måten å beregne seismiske krefter på konstruksjoner er vha. tverrkraftmetoden. For å benytte denne metoden må visse kriterier være oppfylt, bygningens høyde må være mindre enn 40 meter, og det er krav til bygningens regularitet. Denne metoden er svært forenklet, så om man vil vite mer nøyaktig hvordan bygninger oppfører seg under et jordskjelv, må man utføre en modal analyse. Den modale analysen gir ofte noe lavere dimensjonerende krefter på konstruksjonen, så man kan spare penger ved å utføre en slik analyse. I visse tilfeller kan man òg se vekk i fra jordskjelvlasten, men bare dersom utelatelseskriteriene er oppfylt. (se kap. 8.) En annen stor utfordring når man ser på konstruksjoner utsatt for seismisk last er oppførselen til høye bygninger, og da spesielt bygninger av prefabrikkert betongelementer. Grunnen til at akkurat det er en utfordring er at de består av utallige forbindelser i motsetning til å være kontinuerlig støpt. Etter å ha lest i gjennom store mengder litteratur, har jeg tatt for meg en del generell teori om elementbygninger, med spesielt fokus på forbindelsene ettersom det er de som avgjør bygningens stabilitet og oppførsel under dynamiske laster. Jeg har òg sett på tiltak for å gjøre bygninger jordskjelvsikre. Videre har jeg studert den nye jordskjelvstandarden og laget en oversiktlig og brukervennlig regnemodell i regneprogrammet Mathcad, som lett kan tilpasses nye bygninger. Denne regnemodellen tar for seg både den forenklede metoden (tverrkraftmetoden) og den utvidede metoden (modal analyse). Jeg har i tillegg brukt Mathcad for å beregne vindkrefter. Etter å ha kontrollberegnet et par eksempler, beregnet jeg seismiske krefter på tre forskjellige bygninger, og sammenlignet de med vindkrefter. Jeg kunne bare bruke tverrkraftmetoden på det minste bygget, ettersom de to andre ikke oppfylte dens kriterier. Resultatet viser at den modale analysen gir noe mindre krefter på konstruksjonen enn den forenklede beregningen, og at jordskjelvkrefter er noe større enn vindkrefter (se kap. 10).