Byggkonstruktion

1 Inledning 1

1.1 Byggnader och byggnadsverk 1

1.2 Vad är konstruktionsteknik? 12

1.3 Vad krävs av en konstruktör? 14

1.4 Bokens upplägg 16

 

2 Bärande konstruktioners säkerhet och funktion 19

2.1 Inledning 19

2.2 Allmänna säkerhetskrav 23

2.2.1 Säkerhet mot brott 23

2.2.2 Funktion vid normal användning 27

2.2.3 Beständighet 28

2.3 Gränstillstånd och säkerhetsprinciper 28

2.4 Dimensioneringsprocessen 33

2.4.1 Komponenter i dimensioneringsprocessen 33

2.4.2 Användning av modeller 35

2.5 Partialkoefficientmetoden 37

2.6 Laster 40

2.6.1 Klassificering av laster 40

2.6.2 Permanenta laster 44

2.6.2.1 Egentyngd 44

2.6.2.2 Jordlast och jordtryck 45

2.6.2.3 Vattentryck 45

2.6.3 Variabla laster enligt Eurokod 1 45

2.6.3.1 Nyttig last 45

2.6.3.2 Snölast 50

2.6.3.3 Vindlast 54

2.7 Lastkombinationer och partialkoefficienter 71

2.7.1 Brottgränstillstånd enligt Eurokod 0 72

2.7.2 Bruksgränstillstånd enligt Eurokod 0 76

2.7.3 Lastkombinationsfaktorer Y 0 , Y 1och Y 2

enligt Eurokod 0 77

2.8 Dimensioneringsprinciper för hållfasthet

och styvhet 85

2.8.1 Materialegenskaper 85

2.8.2 Karakteristiska värden för materialparametrar 85

2.8.3 Partialkoefficienter och dimensioneringsvärden

enligt Eurokod 0 86

2.9 Geometriska storheter 87

2.9.1 Olika slag av måttavvikelser 87

2.9.2 Snedställning av pelare och väggar 89

2.9.3 Initialkrokighet och excentricitet 91

2.9.4 Måttavvikelser hos tvärsnitt 92

2.10 Lastuppdelning och lastnedräkning i stommar 93

 

3 Element i den bärande stommen 101

3.1 Inledning 101

3.2 Stomsystem 104

3.3 Instabilitet 105

3.4 Horisontella bärverk 107

3.4.1 Balkar 107

3.4.1.1 Balkmodeller 108

3.4.1.2 Elasticitetsteori, plasticitetsteori

och gränslastteori 110

3.4.1.3 Brott- och bruksgränstillstånd 117

3.4.1.4 Balkar av stål 120

3.4.1.5 Balkar av trä 125

3.4.1.6 Balkar av armerad betong 129

3.4.2 Plattor och bjälklag 132

3.4.2.1 Allmänt om plattor 132

3.4.2.2 Bjälklag av armerad betong 139

3.4.2.3 Bjälklag av stål 143

3.4.2.4 Bjälklag av trä 144

3.5 Vertikala bärverk 145

3.5.1 Allmänt om pelare och väggar 145

3.5.2 Pelare 147

3.5.2.1 Repetition av knäckning samt samtidigt

tryck och böjning 147

3.5.2.2 Interaktionssamband 149

3.5.2.3 Lite mer om knäckningslängd 153

3.5.2.4 Pelare av betong 154

3.5.2.5 Stålpelare 155

3.5.2.6 Träpelare 155

3.5.3 Skivor och väggar 156

3.5.3.1 Skivor 156

3.5.3.2 Mer om skivor 160

3.5.3.3 Väggar och skivor av betong 161

3.5.3.4 Väggar och skivor av trä 161

3.5.3.5 Väggar och skivor av stål 162

3.5.3.6 Väggar av murverk 163

3.6 Bärverk för stora spännvidder 165

3.6.1 Formaktiva strukturer 165

3.6.1.1 Linkonstruktion 165

3.6.1.2 Båge 167

3.6.2 Vektoraktiva strukturer – fackverk 169

3.7 Geokonstruktioner 171

3.7.1 Allmänt 171

3.7.2 Grundläggning direkt på berg 173

3.7.3 Grundläggning med plintar 174

3.7.4 Grundläggning med pålar 174

3.7.5 Grundläggning med utbredda plattor 178

 

4 Stomstabilisering 183

4.1 Allmänt om stomstabilisering 183

4.2 Stomstabilisering av hallbyggnader 184

4.2.1 Stomstabilisering med fackverk 184

4.2.2 Stomstabilisering med ramverkan 189

4.2.2.1 Balk– pelarsystem 190

4.2.2.2 Treledsramar och treledsbågar 193

4.2.3 Stomstabilisering med skivor 197

4.2.3.1 Princip för stabilisering med skivor 197

4.2.3.2 Stabilisering av hallbyggnader med skivor 200

4.3.3.3 Skivverkan i takkonstruktioner 202

4.3 Stomstabilisering av flervåningsbyggnader 210

4.3.1 Stabilisering av skelettstommar 210

4.3.2 Stabilisering med skjuvväggar 213

4.3.3 Stabilisering av mycket höga byggnader 215

 

5 Konstruktionsmaterial 221

5.1 Stål 221

5.1.1 Inledning 221

5.1.2 Arbetskurva 222

5.1.3 Seghet 226

5.1.4 Utmattning 230

5.1.5 Flyt- och brottvillkor 233

5.1.6 Egenspänningar 237

5.1.7 Dimensionerande materialvärden enligt

Eurokod 3 244

5.1.7.1 Dimensionerande hållfasthetsvärden 245

5.1.7.2 Arbetskurva 245

5.1.7.3 Utförande 246

5.1.8 Instabilitetsfenomenet buckling 247

5.1.9 Tvärsnittsklasser enligt Eurokod 254

5.1.9.1 Beräkningsmetoder vid olika tvärsnittsklasser 259

5.2 Trä 264

5.2.1 Inledning 264

5.2.2 Träets uppbyggnad 265

5.2.3 Densitet 267

5.2.4 Fuktegenskaper 268

5.2.5 Träets materialegenskaper 272

5.2.6 Träets beständighet och träskydd 280

5.2.7 Träbaserade konstruktionsmaterial 281

5.2.7.1 Konstruktionsvirke 281

5.2.7.2 Limträ 283

5.2.7.3 Träbaserade skivmaterial 285

5.2.8 Dimensionerande materialvärden enligt

Eurokod 5 288

5.2.8.1 Dimensioneringsvärden i

brottgränstillståndet 290

5.2.8.2 Dimensioneringsvärden i

bruksgränstillståndet 295

5.3 Armerad betong 296

5.3.1 Betong 296

5.3.1.1 Beteende under tryck- respektive

dragbelastning 296

5.3.1.2 Kombinerad påverkan 299

5.3.1.3 Krypning hos betong 300

5.3.1.4 Bestämning av kryptal  enligt Eurokod 301

5.3.1.5 Krympning hos betong 303

5.3.1.6 Dimensionerande materialvärde för betong

enligt Eurokod 2 303

5.3.2 Armeringsstål 306

5.3.2.1 Dimensionerande materialvärde för

armering enligt Eurokod 2 310

5.3.3 Samverkan mellan armering och betong 311

 

6 Dimensionering för böjmoment 315

6.1 Stål 316

6.2 Trä 324

6.3 Betong 327

6.3.1 Grundläggande teori för böjbelastat

betongtvärsnitt 328

6.3.2 Enkelarmerade balkar 331

6.3.3 Dimensionering av enkelarmerade tvärsnitt 336

6.3.4 Dubbelarmerade balkar 342

6.3.5 T-tvärsnitt 351

 

7 Dimensionering för tvärkraft 353

7.1 Skjuvspänningar 353

7.2 Stål 355

7.3 Trä 362

7.4 Betong 365

7.4.1 Verkningssätt hos armerad betongbalk 367

7.4.1.1 Betongbalk utan verksam tvärkraftsarmering 367

7.4.1.2 Betongbalk med verksam tvärkraftsarmering 374

7.4.1.3 Dimensionering av tvärkraftsbelastad

betongbalk 376

 

8 Dimensionering för normalkraft 385

8.1 Allmänt 385

8.2 Draget element 385

8.2.1 Stål enligt Eurokod 3 386

8.2.2 Trä enligt Eurokod 5 387

8.2.3 Betong 387

8.3 Tryckt pelare 388

8.3.1 Stål 389

8.3.1.1 Bärförmåga för tvärsnitt av stål enligt

Eurokod 3 390

8.3.1.2 Bärförmåga för element av stål enligt

Eurokod 3 391

8.3.2 Trä 396

8.3.2.1 Tryck parallellt med fiberriktningen enligt

Eurokod 5 396

8.3.2.2 Tryck vinkelrätt med fiberriktningen enligt

Eurokod 5 398

8.3.3 Betong 398

8.3.3.1 Kort pelare 398

8.3.3.2 Minimiarmering i pelare enligt Eurokod 2 400

8.3.3.3 Slank pelare 401

 

9 Dimensionering för samtidig normalkraft

och moment 403

9.1 Inledning 403

9.1.1 Tvärsnittskontroll 404

9.1.2 Elementkontroll 406

9.2 Tvärsnittskontroll 407

9.2.1 Ståltvärsnitt 407

9.2.1.1 Elastiskt samband 408

9.2.1.2 Samband enligt Eurokod 3 408

9.2.2 Trätvärsnitt enligt Eurokod 5 411

9.2.3 Betong 412

9.2.3.1 Allmänt 412

9.2.3.2 Betongtvärsnitt enligt Eurokod 2 412

9.3 Elementkontroll 419

9.3.1 Stål 419

9.3.1.1 Elastiskt samband 421

9.3.1.2 Stålelement enligt Eurokod 3 422

9.3.2 Träelement enligt Eurokod 5 431

9.3.3 Betong 435

9.3.3.1 Geometriska imperfektioner enligt

Eurokod 2 438

9.3.3.2 Slankhet och knäckningslängd för enskilda

element enligt Eurokod 2 442

9.3.3.3 Andra ordningens effekter med normalkraft

enligt Eurokod 2 442

9.3.3.4 Andra ordningens moment enligt Eurokod 2 443

 

10 Dimensionering i bruksgränstillstånd 451

10.1 Kontroll av deformationer 452

10.1.1 Faktorer som inverkar på deformationernas storlek 454

10.2 Elasticitetsteori för böjda balkar 455

10.3 Stål 457

10.4 Trä 457

10.4.1 Deformationer 457

10.4.1.1 Nedböjningsberäkning enligt Eurokod 458

10.4.2 Svängningar 462

10.5 Betong 463

10.5.1 Deformationer 463

10.5.1.1 Krypning 468

10.5.1.2 Deformationskontroll enligt Eurokod 468

10.5.2 Sprickbildning 475

10.5.2.1 Sprickkontroll enligt Eurokod 481

 

11 Konstruktiv utformning 483

11.1 Introduktion 483

11.2 Detaljlösningar för stålkonstruktioner 484

11.2.1 Pelarfot 485

11.2.2 Balk–pelarinfästning 485

11.2.3 Pelartopp 487

11.2.4 Balk–balkinfästning 488

11.3 Detaljlösningar för träkonstruktioner 490

11.3.1 Pelarfot 491

11.3.2 Pelar–balkanslutning 492

11.3.3 Knutpunkter i fackverk 494

11.3.4 Treledstakstol med dragband av stål 495

11.4 Detaljutformning av betongkonstruktioner 497

11.4.1 Anordning och förankring av armering 498

11.4.1.1 Armeringens funktion 498

11.4.1.2 Armeringens förankring 498

11.4.1.3 Skarvning av armering 500

11.4.1.4 Avslutning av armering enligt Eurokod 501

11.4.2 Armeringsutformning i balkar 504

11.4.3 Upplagskonsoler 506

11.4.4 Riktningsändring hos inre krafter 507

11.4.5 Knutpunkter 509

11.4.6 Detaljutformning i prefabstommar 511

11.4.6.1 Pelar–balksystem 512

11.4.6.2 Skivverkan 514

11.4.6.3 Skadetålighet vid olyckspåverkan 517

 

12 Brandsäkerhet hos konstruktioner 521

12.1 Brandpåverkan 521

12.1.1 Brandförlopp 521

12.1.2 Brandspridning 523

12.2 Brandskydd 523

12.2.1 Aktiva brandskyddsåtgärder 523

12.2.2 Passiva brandskyddsåtgärder 524

12.2.3 Krav på brandbeständighet 525

12.2.4 Brandmotstånd 528

12.3 Brandbeständighet hos stålkonstruktioner 529

12.3.1 Brandskydd av stålstommar 529

12.3.1.1 Inbyggnad i stommen 529

12.3.1.2 Inklädnad med skivmaterial 530

12.3.1.3 Brandskyddsfärg och sprutisolering 531

12.3.2 Dimensionering av isolertjocklekar 532

12.4 Brandbeständighet hos träkonstruktioner 533

12.4.1 Allmänt 533

12.4.2 Dimensioneringsprinciper 534

12.4.3 Brandskyddsmetoder 535

12.4.4 Brandegenskaper hos lätta träkonstruktioner 536

12.5 Brandbeständighet hos betongkonstruktioner 537

12.5.1 Betongkonstruktioners brandmotstånd 538

12.5.1.1 Balkar och plattor 539

12.5.1.2 Pelare och väggar 541

12.5.1.3 Skjuvning, förankring och vidhäftning 541

12.5.2 Avspjälkning 541

 

13 Sökord 545

 

14 Referenser 549