Håndbok 185 Eurokodeutgave

Transkript

1 Håndbok 185 Eurokodeutgave Kapittel 5.4 Stålkonstruksjoner Foredragsholder: Bodil Bratberg

2 Bodil Bratberg Født i 1973 Utdannet sivilingeniør ved NTH/NTNU i 1999 Ansatt ved Bruseksjonen i Vegdirektoratet fra januar 2000 Kontor for bruplanlegging og prosjektering

3 Disposisjon foredrag Innledning Materialer Dimensjonerende lastvirkning Dimensjonering Fabrikasjons- og konstruksjonsregler Overflatebehandling

4 5.4.1 Innledning Stålkonstruksjoner og samvirkekonstruksjoner i stål og betong prosjekteres iht. NS-EN Prosjektering av stålkonstruksjoner - Del 2 Bruer NS-EN Prosjektering av samvirkekonstruksjoner av stål og betong Del 2 bruer For betongdelen i samvirkekonstruksjoner henvises det til HB 185 pkt. 5.3 Betongkonstruksjoner

5 -forts. Innledning NB! HB 185 har spesifikke henvisninger til punkter i de enkelte Eurokodene Disse er ment som hjelp og er ikke en begrensning mht øvrige krav i Eurokoder!!!

6 Oversikt over Eurokoder for stål Eurokode 3 er underinndelt i følgende deler: NS-EN Allmenne regler og regler for bygninger NS-EN Stålbruer NS-EN Tårn, master og skorsteiner NS-EN Siloer, tanker og røranlegg NS-EN Peler (spunt) NS-EN Kranbaner

7 -forts. Eurokoder for stål NS-EN omfatter: NS-EN Allmenne regler og regler for bygninger NS-EN Brannteknisk dimensjonering NS-EN Konstruksjoner av kaldformede tynnplateprofiler NS-EN Rustfrie stål NS-EN Platekonstruksjoner NS-EN Skallkonstruksjoner NS-EN Skivekonstruksjoner

8 -forts. Eurokoder for stål forts. fra forrige side: NS-EN Knutepunkter NS-EN Utmattingspåkjente konstruksjoner NS-EN Materialets slagseighet og egenskaper i tykkelsesretning NS-EN Konstruksjoner med strekk-kabler NS-EN Konstruksjoner med høyfast stål

9 -forts. Eurokoder for stål NS-EN Prosjektering av stålkonstruksjoner Del 2 Bruer Gir et generelt grunnlag for dimensjonering av stålbruer og ståldeler i samvirkebruer Inneholder bestemmelser som kommer i tillegg til, endrer eller erstatter tilsvarende bestemmelser i de ulike delene av NS-EN

10 -forts. Eurokoder for stål Eurokode 3 er forutsatt brukt sammen med: NS-EN 1990 Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner NS-EN 1991 Laster på konstruksjoner NS-EN Utførelse av stål- og aluminiumkonstruksjoner Tekniske krav for stålkonstruksjoner NS-EN 1992 til der det refereres til stålkonstruksjoner eller andre stålkomponenter

11 -forts. Eurokoder for stål NS-EN Prosjektering av samvirkekonstruksjoner i stål og betong Del 2: Bruer Generelle regler fra (Prosjektering av samvirkekonstr av stål og betong - Allmenne regler og regler for bygninger) Spesielle regler for prosjektering av samvirkebruer med stål og betong

12 5.4.2 Materialer Stål til bærende konstruksjoner skal velges iht. NS-EN , se spesielt tab NA.3 (901) (Tmd er den laveste lufttemperatur med en spesifisert returperiode, i flg. NS-EN ) Rusttrege stål tillates normalt ikke brukt i bærende konstruksjoner

13 -forts. materialer For stål til bruas bæresystem skal det som hovedregel benyttes stål med normverdi for flytegrense fra 355 MPa til 400 Mpa Kunne godt vært satt til 460 MPa! Ved samvirke mellom stål og betong skal det i samvirkemodellen ikke brukes høyere fasthetsklasse enn B45 (som tidligere) Betongen i brudekket skal oppnå minst 70% av foreskrevet fasthet før samvirke etableres (som tidligere)

14 5.4.3 Dimensjonerende lastvirkning Dimensjonerende lastvirkning skal bestemmes etter eurokodene Følgende skal ivaretas: Effekt av «shear lag» Virkning av byggemetode, altså montasjerekkefølge og kobling av stålseksjoner Tidspunkt og rekkefølge for støp av betongdekke (etappevis dekkestøp) Effekt av kryp og svinn

15 -forts. dimensjonerende lastvirkning Lastvirkninger bestemt på grunnlag av plastisk teori kan benyttes ved kontroll av ulykkesgrensetilstanden Bruk av flyteleddmetoder med full rotasjon tillates når alle konstruksjonselement som inneholder plastiske ledd er i tverrsnittsklasse 1 Tverrsnittsklasse 2 er tilstrekkelig for det flyteledd som dannes sist Dersom disse to forutsetningene ikke er tilfredsstilt skal tilstrekkelig rotasjonskapasitet påvises

16 - forts. dimensjonerende lastvirkning Dybelberegninger: Ved beregning av lastvirkninger skal det benyttes tverrsnittsverdier tilsvarende urisset betong dersom dette gir mer ugunstige verdier enn risset betong (Typisk over støtter!) Illustrasjon fra gammel samv.standard.

17 - forts. dimensjonerende lastvirkning Dynamisk respons: Antatte verdier for dempningen skal samsvare med lastvirkningen Dersom ikke mer nøyaktige verdier dokumenteres, kan konstruksjonen antas å ha følgende dempningsforhold: Stålkonstruksjoner: 0,005 0,008 (0,5 0,8 %) Samvirkekonstruksjoner: 0,008 0,013 (0,8 1,3 %) Dersom andre dempningskilder medregnes (som dempning fra grunnen og aero- eller hydrodynamisk) skal uttrykk og verdier dokumenteres

18 5.4.4 Dimensjonering - generelt Stålkonstruksjoner og samvirkekonstruksjoner i stål og betong dimensjoneres i de ulike grensetilstander i samsvar med NS-EN NS-EN Tilleggsbestemmelser gitt i HB185

19 -forts. dimensjonering - generelt Tverrsnitt med samvirke mellom stål og betong klassifiseres i de samme tverrsnittsklassene som rene ståltverrsnitt (som tidligere) Dimensjonering av dybler for opptak av deler av skjærstrømmen tillates ikke (som tidligere)

20 5.4.4 Dimensjonering - bruddgrense Påvisning av tverrsnittskapasitet av hovedbæresystem skal utføres iht. NS-EN pkt. 6 og NS-EN pkt. 6 (kap. 6: bruddgrense) Kontroll av plater i tverrsnittsklasse 4 utføres etter: Alternativ 1: Metode med effektive tverrsnittsverdier Alternativ 2: Metode med reduserte spenninger NB! Alternativ 2 kan gi lavere kapasitet enn alternativ 1, da kapasiteten begrenses av den svakeste platen.

21 -forts. dimensjonering - bruddgrense Spesielle henvisninger i HB185: Effekt av «shear lag» Kombinert virkning av «shear lag» og lokal knekning i ståltverrsnitt Interaksjon mellom ulike krefter (moment, aksialkraft, skjærkraft og tverrlast) Kapasitet for tverrlast på platerand Kapasitet av boltedybler

22 5.4.4 Dimensjonering - bruksgrense Påvisning av kapasitet skal utføres iht. NS-EN pkt. 7 og NS-EN pkt. 7 (kap. 7: bruksgrense) «Stegpusting» ikke tillatt! Dvs. stegplatenes slankhet skal begrenses for å unngå gjentatt utbøyning som kan føre til utmatting i sveis eller grunnmateriale i overgang til flensen)

23 5.4.4 Dimensjonering - utmattingsgrensetilstand Spesielle henvisninger i HB185: Påvisning av kapasitet etter NS-EN og NS-EN Ved kontroll av boltedybler settes spenningsveksling lik beregnet skjærspenningsveksling Begrensning av last per dybel i samvirkekonstruksjoner

24 5.4.4 Dimensjonering - Sveiseforbindelser Spesielle henvisninger i HB185: Påvisning av kapasitet etter NS-EN Knutepunkter, pkt. 4

25 5.4.4 Dimensjonering - Skrueforbindelser I skrueforbindelser i bærende konstruksjoner skal fordelingen av krefter på de enkelte skruene bestemmes ved en lineær elastisk beregning Spesielle regler ved lange forbindelser, se NS-EN (Påvisning av avskjærings- og hullkantkapasitet i bruddgrense og friksjonskapasitet i bruksgrense) Friksjonsforbindelser prosjekteres som skrueforbindelser kategori B iht. NS-EN Utførelse etter NS-EN

26 5.4.5 Fabrikasjons- og konstruksjonsregler - generelt Bruer skal ha riktig vertikal- og horisontalkurvatur for en lastsituasjon med alle permanente laster! Vedlikeholdsvennlige konstruksjoner! Stikkord: vannavrenning/drenasje av hulrom, innvendig korrosjonsbeskyttelse i form av overflatebehandling eller avfuktning og inspeksjon

27 5.4.5 Fabrikasjons- og konstruksjonsregler - Overbygning Anbefalte minimumstykkelser på plater: Flensplater med påsveiste dybler: 20 mm Stegplater: 10 mm Kassevegger og kassebunn: 8 mm Plater i gangbruer (skjerpet krav): 8 mm!! Ortotrop plate: Anbefalt minimumstykkelse i kjørebanen er økt fra 12 mm til 14/16 mm for asfalttykkelse > 70/40 mm

28 -forts. fabrikasjons- og konstruksjonsregler - Overbygning Konstruktiv utforming av ortotrope ståldekker bør være etter NS-EN Tillegg C For plater med strekkspenninger vinkelrett på plateplanet skal det spesifiseres krav til forbedrede deformasjonsegenskaper normalt på overflaten

29 -forts. fabrikasjons- og konstruksjonsregler - Overbygning Krav til maksimale helninger: (som tidligere) Avfasing av platetykkelser: 1:5 Breddeendring på flens: 1:10 Ved trykkoverføring ved direkte anlegg skal det angis på tegning (som tidligere) Samvirkekonstruksjoner med skjærforbindelse på kun deler av et kontinuerlig statisk system tillates ikke! (som tidligere)

30 5.4.5 Fabrikasjons- og konstruksjonsregler - Gitterristdekker Nytt kapittel! Åpne dekketyper ikke tillatt for permanente bruer! (Unntak: ferjekaibruer i noen tilfeller) Krav og anbefalinger for utforming

31 5.4.5 Fabrikasjons- og konstruksjonsregler - Sveiseforbindelser Kontrollklasser i henhold til prosesskoden Sveis skal angis på tegning Eventuelt krav til sliping av sveis skal spesifiseres Avbrutt («intermittent») sveis tillates ikke i ferdig brukonstruksjon Over lagre og jekkepunkt skal sveis mellom steg og bunnplate/bunnflens utføres som buttsveis med full gjennombrenning (gjelder også ved tverrskott og endetverrbærere)

32 5.4.5 Fabrikasjons- og konstruksjonsregler - Overflatebehandling Alle ståloverflater skal ha tilfredsstillende korrosjonsbeskyttelse! Beskyttelsen skal enkelt kunne vedlikeholdes i konstruksjonens forutsatte brukstid! Underkapittel «Innstøpningsgods» er flyttet til kap. 5.3 Betongkonstruksjoner!

33 -forts. fabrikasjons- og konstruksjonsregler Overflatebehandling konstr. i luft Utvendige ståloverflater som ikke varmforsinkes skal overflatebehandles i overenstemmelse med prosesskoden I hulrom med adkomst for inspeksjon skal overflater beskyttes med: Alt 1: Overflatebehandling i henhold til prosesskodens System 1 Alt 2: Hulrommet utstyres med avfuktningsanlegg (Anbefales her likevel å bestille slyngrensede og shopprimede plater, da lyse flater gir bedre lysforhold til inspeksjon/vedlikehold)

34 -forts. fabrikasjons- og konstruksjonsregler Overflatebehandling konstr. i luft Prosesskodens System 1: Metallisering pluss epoxy/polyuretan (duplex system) 1. Min. 100 mm ren, termisk sprøytet sink mm epoksy polyamid tie-coat sealer mm epksymastik mm polyuretan eller polyuretan-akryl Total beleggstykkelse min. 285 mm. Oppgitte tykkelser er tørrfilmtykkelser Hvert strøk skal ha ulik farge

35 -forts. fabrikasjons- og konstruksjonsregler Overflatebehandling konstr. i vann Permanent neddykkede ståloverflater for bærende konstruksjoner skal som hovedregel ha katodisk beskyttelse med offeranoder Ståloverflater for bærende konstruksjoner i tidevanns- og skvalpesonen skal ha spesielle beskyttelsessystemer eller korrosjonstillegg som avtales i hvert enkelt tilfelle