Koplede veggelementer i betong utsatt for jordskjelv
Abstract
Denne rapporten ser på bakgrunnen til dimensjoneringsprinsippene for beregning av jordskjelvinduserte laster på en konstruksjon med særlig fokus på prefabrikkerte veggelementer avbetong. Det er gjennomført et laboratorieforsøk for å se på oppførselen til en nedskalert konstruksjonsenhet av to prefabrikkerte betongelementer separert av en horisontalfuge sammenholdt av 3 stk dybler, samt utarbeidet en lineær numerisk beregningsmodell i elementprogrammet Abaqus for å se om denne kan brukes for å forutsi oppførselen til systemet under laboratorieforhold.Etter nye krav innført med Eurokoden som eneste gjeldende standard for konstruksjon av bygg i Norge etter mars 2010, skal alle bygg dimensjoneres for jordskjelvbelastning. Prinsippet bak dimensjonerende jordskjelvindusert horisontalkraft er bygd på dynamisk likevekt av systemet, og utfra konstruksjonens masse, stivhet og dempingskoeffisient kan man finne en endelig horisontalkraft som virker i konstruksjonens arealsenter gitt av Eurokode 8: Prosjektering av konstruksjoner for seismisk påvirkning.Den lineære numeriske beregningsmodellen som er utarbeidet består av to veggelementer av betong med dimensjoner 900x600x125 mm, sammenholdt av en horisontal betongfuge på 12 mm og tre stk ståldybler. Det er valgt 2 alternativer, der modell 1 simulerer full heft mellom alle konstruksjonsenheter slik at det ikke vil forekomme noen diskontinuiteter i forskyvningene, og modell 2 simulerer oppførselen etter heftkapasiteten mellom fuge og veggelementer overskrides.Modellen blir pålastet 100 kN like over fugen på ene siden for å registrere oppførselen ved opptredende horisontale jordskjelvinduserte krefter. Total forskyvning med heft var 0,12 mm like under lasten for 100 kN pålasting, og uten heft mellom veggelementer og fugesjikt økte forskyvningen til 0,42 mm.Det ble gjennomført 3 stk identiske forsøk i laboratoriet med samme oppsett som den numeriske beregningsmodellen som var utarbeidet, slik at de tre forsøkene kunne verifisere hverandre ved eventuell sammenfalling av resultater. Det viser seg imidlertid at grunnet dårlig utførte fuger var den resulterende kapasiteten mot horisontalpålasting varierende. Delforsøket som ga best kapasitet før heftbrudd i fugen hadde en kapasitet på underkant av 50 kN, og en total kapasitet på 85 kN der endelig bruddform var bøyning og plastifisering av dybler med samtidig trykkbrudd i fuge.Sammenligning av forskyvningskurven fra laboratorietest og forskyvningskurven fra den numeriske beregningsmodellen viser at den numeriske beregningsmodellen er for stiv med tanke på horisontalforskyvning. Dette har sannsynligvis sammenheng med at dyblene i simuleringen var fastholdt for sideveis forskyvning og rotasjon i mye høyere grad enn i laboratorieforsøket, da ekstrahering av dyblene i etterkant viste at deformasjonen av dyblene strekte seg over et område på 60‐70mm.Dette fører til konklusjonen om at en lineær numerisk beregningsmodell er for stiv for å kunne simulere faktisk oppførsel for en slik konstruksjonsenhet