Hvordan ta hensyn til ubalanserte momenter i beregning av gjennomlokking for flatdekkekonstruksjoner.

Abstract

Når et betongdekke ikke lenger har nok skjærkapasitet til å ta opp skjærkrefter tilført fra den konsentrerte punktlasten i søylen, vil det oppstå gjennomlokking. Tidligere ble utvidet oppleggsflaten på søyletoppen ofte brukt til lastoverføring fra dekke til søyle, ettersom bruken av denne metoden ble redusert, har det blitt forsket en del på tema gjennomlokking. Dermed er det interessant å se nærmere på bakgrunnen for antagelsene og prosjekteringsreglene gjort i standarden.

Det finnes flere internasjonale beregningsmetoder for dimensjonering mot gjennomlokking. I Norge ble det fra 2011 innført krav om at dimensjonering av betongkonstruksjoner må følge «Eurokode 2 – Prosjektering av betongkonstruksjoner». Store mengder forsøk ligger til grunn for kapasitetsformelene i Eurokode 2, spesielt for uarmerte konstruksjoner. For armerte konstruksjoner er mye av grunnlaget i Eurokode 2 basert på en fagverksmodell som er tilpasset skjærkraftdimensjonering. For å beskrive skjærkrefters innvirkning på betongen, vil det tas utgangspunkt i fasthetslæren og generelle teorier for spenningsfordeling og rissutvikling. Som et grunnlag for diskusjon av standardens prosjekteringsregler, vil det bli sett på fagverksmodellens definisjon, virkemåte og tilpasning. Enkelte prosjekteringsregler og krav blir dermed utledet og diskutert ut fra disse teoriene.

Eurokode 2 er basert på en empirisk tilnærming ved beregning av kapasitet mot skjærkraft og gjennomlokking. En del diskusjoner har dukket opp rundt standardens behandling av gjennomlokking. Standarden er noe komplisert da beregningsmetodikken avhenger av type søyle som betraktes. Beregningsmetodene er noe komplekse for hjørne- og kantsøyler, noe som har ført til forenklinger i regelverket, spesielt i enkelte tilfeller ved for beregning av lastforhøyningsfaktoren (β). Eksempelberegninger i denne oppgaven er utført i dataprogrammet, FEM-Design, for å illustrere bruken av Eurokode 2 for dimensjonering mot gjennomlokking. Det skal sees nærmere på bruken av lastforhøyningsfaktoren (β) i dataprogrammet og til slutt sammenligne resultatene.

Denne oppgaven tar i hovedsak for seg skjærkraft og konsentrerte punktlaster på betongdekke i bruddgrensetilstanden. Det skal sees på tilfeller med påkjenning for innoverrettet eksentrisitet for kant- og hjørnesøyler. Rapporten er to delt, den første delen blir den en litteraturstudie utført. Dette skal dekke grunnleggende skjærteori, rissteori og gjennomlokking. I den andre delen av rapporten vil det utføres eksempelberegninger etter Eurokode 2 i FEM-Design.

When a concrete floor does not have enough shear capacity to absorb shear forces, which is applied from the point load, then the structure will collapse and get destructed. The expanded surface in the column top was often in the past used for load transfer, usually from deck to column. Since this method has been reduced, so has “punching force capacity” method been more used in practice. Thus, this makes more interesting to look closer at the assumptions which are made in the standards.

There are several international calculation methods for dimensioning against locking. In 2011 in Norway there was a requirement introduced, that dimensioning the concrete structures must follow “Eurocode2- Design of concrete structures”. Mostly experiments has the basics form for the capacity formulas in Eurocode 2, especially for unreinforced construction. When it comes to reinforced structures, mostly of the basis in Eurocode 2 is based on a truss model, which is meant for a shear dimensioning. To describe the impact of shear forces on the concrete, it must be started from the materials strength, general theories for stress distribution and crack development.

Eurocode 2 is based on an empirical approach when calculating capacity against shear and punching force capacity. A lot of discussions have been done regarding the standard's treatment of punching of concrete structures. Some of the standard complicated as the calculation methodology, which depends on the type of column being considered. The calculation methods are complex for corner and edge columns, which has led to simplifications in the regulations, especially in some cases for calculating the beta factor (β). Example calculations in this assignment have been performed in the computer program named FEM-Design, to illustrate the use of Eurocode 2 for dimensioning against punching force capacity. The use of the load beta factor (β) in the computer program will be looked at more closely in the end, then the results will be compared.

This task mainly deals with shear force and concentrated point loads on concrete pavement in the ultimate limit state. Cases of stress for inward eccentricity for edge and corner columns shall be considered. This assignment is divided into two parts and the first part is a literature study. This will cover basic shear theory, crack theory and lure. In the second part of the assignment, sample calculations according to Eurocode 2 in FEM-Design will be done.