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.