Vi använder oss av kakor för bättre upplevelse. Läs mer här.stäng

Vindstabilitet

Publicerad 2014-09-21

Utforma det vindstabiliserande vindfackverket i taket för hallbyggnaden. Det vertikalt bärande systemet består av takåsar kontinuerligt upplagda på treledstakstolar vilka är upplagda på pelare i fasad.

Vindstabilitet
Bild 1.

1. Förutsättningar

  • Hallens längd: L = 86 200 mm
  • Hallens bredd: B = 39 000 mm
  • Väggens höjd: H = 6 000 mm
  • Centrumavstånd mellan takbalkar pelare: s = 7 200 mm
  • Vindlastens karakteristiska lastvärde: qk = 0,58 kN/m2
  • Formfaktor för vind mot långsida: Cpe,10,lovart = 0,7; Cpe,10,lä = 0,30
  • Inverkan av vindsug på taket beaktas ej
  • Snölastens karakteristiska lastvärde: sk = 2,0 kN/m2; ψ = 0,7
  • Egentyngd takbeläggning + takbalk + åsar: gk = 0,55 kN/m2

2. Statiskt system

Den horisontella kraften från vindlast och oavsiktlig snedställning av pelare ska vid blåst på långsidan överföras från vindfackverk i tak till vindsstag i gavlarna. Vid mindre byggnader kan oftast skivorna i taket utnyttjas för skivverkan.

Vindstabilitet
Bild 2.

Antag att takbeläggningen inte medger att skivverkan i tak kan utnyttjas för att överföra den horisontella lasten till gavlarna. För detta ändamål kan ett vindfackverk av dragstag i stål, takåsar och takbalkar i taket utformas. Väggbeklädnaden överför med hjälp av väggåsar, vindlasten till pelarna som sedan fördelar den horisontella lasten på takbalkarna. Om pelarna antas fritt upplagda mot takstol och grund kommer upplagsreaktioner att fördelas lika mellan takbalk och grundkonstruktion, det vill säga att halva lasten går direkt ner i grunden medan andra halvan av den horisontella lasten fördelas över taket. Om alla pelare har samma styvhet kommer en lika stor last, H2 att belasta varje pelare. Hörnpelarna kommer att belastas med halva vindytan.

Vindstabilitet
Bild 3.

3. Laster i brottgränstillståndet

Det vindstabiliserande systemet utformas med vind som huvudlast. Den totala horisontella last som måste stabiliseras är snedställning av pelare samt vindtryck och vindsug vid blåst mot långsida.

Vindlast

Det vindstabiliserande systemet designas med vind som huvudlast i lastkombination 1.

\(q_d = 1,5 \cdot \gamma_d \cdot q_k \cdot \left( C_{pe,10,\text{lovart}} + C_{pe,10,\text{lä}} \right) = 1,5 \cdot 1,0 \cdot 0,58 \cdot \left(0,7 + 0,3\right) = 0,87 \:\text{kN/m}^2\)

Linjelast i takfot

\(Q_d=q_d \cdot \left(\frac{H}{2}\right) = 0,87 \cdot \left(\frac{6,0}{2}\right) = 2,61 \:\text{kN/m}\)

Punktlast i takbalkar av vindlast

\({H^w}_1=Q_d \cdot \left(\frac{S}{2}\right) = 2,61 \cdot \left(\frac{7,2}{2}\right) = 9,40 \:\text{kN}\)

\({H^w}_2=Q_d \cdot S = 2,61 \cdot 7,2 = 18,79 \:\text{kN}\)

Snedställning

Den horisontella lasten som uppstår på grund av snedställning av pelare kan beräknas enligt Limträhandboken.

\(H_s = \left(0,003 + \frac{0,012}{\sqrt{n}}\right)\cdot N_s \)

I ekvationen är n antalet snedställda pelare och N är den totala vertikala lasten som verkar på taket. Snedställningskraften fördelas lika på alla pendelpelare om deras styvhet i en vald riktning är densamma. Vid blåst på långsidan har alla långsidespelare samma styvhet i vindens riktning. Även gavelpelarna ska medräknas men dessa pelare har väsentligt lägre styvhet i vindriktningen. I detta fall fördelas snedställningskraften på alla långsidespelare, vi räknar även med styvheten från två pelare på varje gavel. Totalt antal pelare som snedställningskraften fördelas på är n = 26 långsidespelare + 4 gavelpelare = 30 pelare. Den totala vertikala lasten beräknas för snö med vanligt värde.

\(S_d = \gamma_d \cdot 1,35 \cdot g_k + \gamma_d \cdot 1,50 \cdot \psi_0 \cdot s_k = 1,0 \cdot 1,35 \cdot 0,55 + 1,0 \cdot 1,5 \cdot 0,7 \cdot 2,0 = 2,84 \:\text{kN/m}^2\)

Total vertikal last på pelare

\(N_s = s_d \cdot L \cdot B = 2,84 \cdot 86,2 \cdot 39,0 = 9548 \:\text{KN}\)

Horisontell last från snedställning

\(H_s = \left(0,003 + \frac{0,012}{\sqrt{n}} \right)\cdot N_s = \left(0,003 + \frac{0,012}{\sqrt{30}} \right) \cdot 6556 = 34,0 \:\text{KN}\)

\(H_1 = {H_1}^w + \frac{H_s}{13} = 9,40 + \frac{39,5}{13} = 13,2 \:\text{KN}\)

\(H_2 = {H_2}^w + \frac{H_s}{13} = 18,79 + \frac{39,5}{13} = 22,6 \:\text{KN}\)

Den horisontella kraft som kommer att överföras via vindfackverket i taket till varje gavel bestäms som summan av halva linjelasten av vinden och hälften av den totala snedställningskraften.

\(H_g = Q_d \cdot \frac{L}{2} + \frac{H_s}{2} = 2,61 \cdot \frac{86,2}{2} + \frac{49,5}{2} = 137,2 \:\text{KN}\)

4. Utformning av vindfackverk

Vindfackverket utformas med hjälp av dragstag, oftast valsgängat armeringsstål av kvalitet B500BT, även Dywidagstag kan användas vid höga belastningar. Det enklaste sättet att lösa detta system är att placera dragstag i varje fack. På grund av den stora mängd dragstag som krävs i detta fall så placeras dragstagen oftast över två fack för att spara på kostnaden för dragstagen.

Vindstabilitet
Bild 4.

Beräkning av lasteffekt i dragning 

Knutpunkt 1

Knutpunkt

\(T_1 = \frac{(H_g - H_1)}{\sin\alpha} = \frac{(1137,2-13,2)}{\sin53,6} = 155,0 \:\text{KN}\)

\(\text{Å}_1= -T_1 \cdot \cos\alpha = -155 \cdot \cos53,6 = -91,9\:\text{KN}\)

Knutpunkt 2

Knutpunkt

\(T_2 = T_1 - \frac{H_2}{\sin\alpha}=155-\frac{22,6}{\sin53,6} = -126,8\:\text{KN}\)

\(\text{Å}_2= (T_1 + T_2) \cdot \cos\alpha = (155-126,8) \cdot \cos53,6 = 16,7\:\text{KN}\)

Knutpunkt 3

Knutpunkt

\(\text{Å}_3= T_2 \cdot \cos\alpha = 126,8 \cdot \cos53,6 = 75,2\:\text{KN}\)

\(\text{S}_3= -T_2 \cdot \sin\alpha = -126,8 \cdot \sin 53,6 = -102,1\:\text{KN}\)

Utförs beräkningar för resterande knutpunkter i systemet erhålls följande krafter i takbalkar, dragstag och takåsar.

 

Knutpunkt nr.
 
Dragstag (T)
[kN]
Takås (Å)
[kN]
Takbalk (S)
[kN]
1 155 -92 -
2 127 17 -
3 - 75 -102
4 99 -151 -
5 70 34 -
6 - 117 -57
7 42 -175 -
8 14 51 -

Tabell 1.

Från sammanställningen av krafterna ska speciellt noteras att eftersom taket genom vindfackverket kommer att uppföra sig som en styv skiva så skapas en tryckkraft som belastar kantåsen samt en dragkraft som belastar nockåsen. Eftersom detta system även kopplas i mittåsen kommer en dragkraft även att belasta denna ås. Kantås, mittås och nockås ska därför kontrolleras för interaktion mellan moment och normalkraft (drag eller tryck). Speciellt viktigt för att systemet ska fungera är utformningen av förbanden som noga måste utformas i alla punkter för att koppla ihop dragstag, åsar och takbalkar, speciell uppmärksamhet måste riktas mot hur krafterna ska överföras och hur eventuell excentricitet ska omhändertas.

Om TräGuiden

TräGuiden tillhandahåller information om trä och träbyggande. Webbsidan drivs av Svenskt Trä, en del av Skogsindustrierna, och utgör med sina nära en miljon besökare per år ett viktigt informationsnav för byggande i Sverige.

TräGuiden beskriver tekniska lösningar för träbyggande samt innehåller information om trämaterialets egenskaper. TräGuidens innehåll av illustrationer och konstruktionslösningar kan fritt skrivas ut eller delas med andra.

Det finns också nedladdningsbara ritningar i CAD-format på TräGuiden.

Klicka här för sajtkarta

Stäng sajtkarta

Prenumerera på TräGuidens
populära nyhetsbrev

Se tidigare nyhetsbrev
På din mobil fungerar TräGuiden bäst i stående läge.Ok

Hantera dina pins

Hantera pins fungerar bäst om du inte är i privat/inkognitoläge. OBS! Dina pins sparas i datorns lokala minne.
Åtgärder som innebär raderande av kakor på datorn kan ofta även medföra att det lokala minnet rensas med följden att dina sparade pins försvinner.

Du har inga sparade pins

Hantera pins fungerar bäst om du inte är i privat/inkognitoläge. OBS! Dina pins sparas i datorns lokala minne.
Åtgärder som innebär raderande av kakor på datorn kan ofta även medföra att det lokala minnet rensas med följden att dina sparade pins försvinner.

pin

Du vet väl att du kan spara sidor till senare. Samla här pins för de sidor du besöker ofta och enkelt vill kunna återkomma till.

  • Lägg till
  • Du har redan lagt till den här sidan.

Skicka pins

Ett enkelt sätt att spara dina pins är att maila dem

Du har nu skickat dina pins!

Något gick fel. Kontrollera e-postadressen och prova igen.

Dela sidan