Verifisering og optimalisering av hoppbakken i Granåsen

Abstract

Denne bacheloroppgaven skal ta for seg analyser og vurderinger av konstruksjonen til overrennet i normalbakken i Granåsen. Bakgrunnen for valg av oppgave er byggingen av nye hoppbakker i forbindelse med VM i nordiske grener i Trondheim i 2025. Hoppbakken er en konstruksjon bestående av bjelker og rammer, og som har en bratt helning. Krav fra FIS sikrer at utformingen på bakken ikke skaper farlige krefter eller flygekurver for hopperne, og kontrolleres i denne oppgaven.

Fokuset til arbeidet er global statisk analyse, dimensjonering og verifikasjon av konstruksjonskomponenter i stål og betong, samt vurdering av optimaliseringer for betongdekket med hensyn til materialbruk og bærekraft. Det er utført beregninger av egenlast, nyttelast, snølast og vindlast. Der lastene er benyttet i analyser gjort i Focus kontruksjon, som deretter blir kontrollert med håndberegninger. Eventuelle forskjeller blir diskutert og det konkluderes med at resultatene fra Focus er realistiske.

Aktuelle komponenter i hoppbakken er hulldekker, stålbjelker, stålrammer og knutepunkter. Disse blir kontrollert i henhold til relevante krav i Eurokoden. Det blir da funnet at majoriteten av konstrukjsonskomponentene er overdimensjonerte. Som følge av dette utvikles det to alternativer til optimaliseringer av det spennarmerte hulldekket, der begge benytter slakkarmering. Et alternativ har høyde 150 mm og symmetrisk strekkarmering på 863,94 $mm^2$, mens det andre alternativet har tverrsnittshøyde 180 mm og symmetrisk armering på 471,24 $mm^2$. Begge benytter svakere betong, og har høyere eksponeringsklasse enn det eksisterende hulldekket.

Analysen av stålkomponentene viser også lav kapasitetsutnyttelse, med en maksimal utnyttelsesgrad på 51 \%. Disse komponentene er mer utsatt for dynamiske lastpåkjenninger, temperaturspenninger og påkjenninger under bygging. Dette gjør at optimalisering ikke kan gjøres på bakgrunn av analysen gjort i rapporten.

Bachelorgruppen konkluderer med at dimensjonene i hoppbakken er større enn det som trengs. Noen komponenter har logiske forklaringer, mens andre er mer usikre. Optimaliseringer er derfor mulig for bedre materialutnyttelse og mindre miljøpåvirkninger. Arbeidet har gitt innsikt til hvordan en slik ikke standarisert konstruksjon kan analyseres ved bruk av både teoretisk forståelse og digitale verktøy.

This bachelor's thesis will deal with analyses and assessments of the construction of the normal hill ski jump in Granåsen. The motivation behind the thesis topic originates from the construction of new ski jumping hills in preparation for the 2025 FIS Nordic World Ski Championships in Trondheim. The ski jump is a structural system consisting of beams and frames with a steep incline. The design requirements from the FIS ensure that the geometry does not induce dangerous forces or flight trajectories for the jumpers, and this is evaluated in the thesis.

The focus of the thesis is global static analysis, structural design, and verification of key components made of steel and concrete. In addition, potential optimizations of the concrete deck is assessed with respect to material usage and sustainability. Calculations have been done for self-weight, live load, snow load, and wind load. These loads have been applied to the structural models analysed using the software Focus Konstruksjon, with results validated through manual calculations. Any deviations are discussed, and it is concluded that the results from the software is realistic.

The relevant structural components of the ski jump include hollow-core elements, steel beams, steel frames and joints. These have been checked according to the relevant requirements of the Eurocode. The analysis revealed that the majority of the structural components are over-dimensioned. Based on this, two normalreinforced optimizations of the prestressed hollow-core elements are proposed. One alternative has a height of 150 mm and symmetric tensile reinforcement of 863,94 $mm^2$, while the other has a height of 180 mm and symmetric reinforcement of 471,24 $mm^2$. Both consist of lower-strength concrete and are designed for a higher exposure class compared to the existing element.

The analysis of the steel components also indicates low utilization, with a maximum utilization ratio of 51\%. These components are more exposed to dynamic loading, temperature-stresses and construction-related impacts. As a result, optimization based solely on this analysis is not recommended.

The bachelor group concludes that the dimensions of the ski jump structure are generally larger than necessary. Although some components are justified, others appear more uncertain. Therefore, optimization is possible to improve material efficiency and reduce environmental impacts. The work has provided valuable insight into how a non-standardized structure can be analysed through a combination of theoretical knowledge and digital tools.