Modellering og konstruksjonsanalyse av boligbygg med fokus på jordskjelvlaster

Abstract

I forbindelse med prosjektering av nye bygg i Norge er laster på grunn av jordskjelv relativt nytt å ha med i dimensjoneringsprosessen. Den første norske standarden som tok for seg laster fra seismiske påvirkninger (NS 3491-12) kom i 2004. I dag er det den europeiske standarden Eurocode 8 som er gjeldende for jordskjelvdimensjonering av bygninger. Fokuset på jordskjelvpåkjenninger som kom med standarden i 2004 har ført til et økt behov for kompetanse om hvordan bygninger skal dimensjoneres for seismiske laster. I denne rapporten har fenomenet jordskjelv, og hvordan konstruksjoner påvirkes av dette blitt studert. Jordskjelvanalyse av et konkret bygg ble utført med standardens analysemetoder og en vurdering av de ulike analysemetodene ble gjort på bakgrunn av resultatene. Analyser med tverrkraftmetoden og modal responsspektrumanalyse med plan modell ble utført med håndberegninger. Modal responsspektrumanalyse med romlig/full modell ble utført i analyseprogrammet SAP2000, et beregningsprogram som bygger på elementmetoden. Resultatene fra analysene viser at byggets respons i stor grad påvirkes av den første egensvingeformen. Tverrkraftmetoden gir skjærkrefter ved fundamentnivå som er til sikker side. Modal responsspektrumanalyse med plan modell gir reduksjon i skjærkrefter i forhold til tverrkraftmetoden. Begge disse metodene gav laveste maksimale forskyvninger. Analysen med modal responsspektrumanalyse med full modell gav de laveste skjærkreftene og de høyeste maksimale forskyvningene. Ved bruk av de to forenklede analysemetodene bør byggets avstivningssystem og tilhørende stivhetsegenskaper evalueres nøye. Dette gjelder særlig for bygg hvor store deler av den horisontale stivheten kommer fra skjærvegger i betong, og bygg med relativt uryddig geometri og stivhetsfordeling. Disse analysemetodene gir også liten informasjon om eventuelle torsjonskrefter som vil virke på bygget. Beregningene i denne rapporten viser at de enkleste analysemetodene ikke alltid gir konservative resultater for alle responsstørrelser. Oversiktlige overslagsberegninger for hånd etterfulgt av en grundigere analyse ved hjelp av et analyseprogram vil derfor være en god analyseprosedyre dersom en seismisk vurdering må utføres.