Analys av nyttig last vid dimensionering av kontorshus

Abstract

Imposed load is a load used in the design of buildings, and includes the weight of people, vehicles and interior. The imposed load is usually divided into sustained load and intermittent load. The sustained load is the load a building is exposed to during normal circumstances. Minor changes of this load occur on a daily basis, but major changes of the load occur seldom and are often related to changes in the use of the building or change of owner. The intermittent load has a short duration and is caused by deviating events, such as stacking of furniture or gathering of people.

In offices, no major physical imposed load survey has been made after the turn of the 21th century. The load value used in the Swedish structural design standard EKS 11 is 2,5 kN/m^2, but on which grounds this value has been set is unclear. This value should represent the characteristic imposed load, which means that the return period is 50 years. To determine this value, a probability analysis must be performed. The probability analysis requires knowledge about the size of the mean imposed load in the Swedish offices. Furthermore, knowledge about the extreme values is required.

In this master thesis, a load survey of the mean sustained load was carried out at four offices in southern Sweden. The intermittent load was determined in a simplified investigation. After the load survey was performed, a probability model was made from which the characteristic load was specified. By varying the input data in the probability model, it was analyzed how the characteristic load was affected by different circumstances.

The results show that the imposed load in modern offices is lower than what has emerged in previous studies. In addition, the result indicates that the type of office has a certain influence on the size of the imposed load. The type of use and area of the room also affects the size of the imposed load. In this study, the personal load accounted for 11 % of the total sustained load. The remaining part of the sustained load originated from furnishing. When it comes to the intermittent load, there were a number of uncertainties, which meant that some assumptions had to be made. These uncertainties and assumptions caused a relatively large margin of errors for the intermittent load.

This master thesis indicates that the characteristic load used in the Swedish structural design standard is greater than necessary. The result obtained in this study is far from the value 2,5 kN/m^2. However, a larger-scale load study should be conducted to verify the result.

Abstract (Swedish)

Nyttig last är en last som används vid dimensionering av byggnader, och innefattar vikten från människor, fordon och inredning. Den nyttiga lasten brukar delas in i ihållande last samt periodisk last. Till den ihållande lasten ingår lasten som belastar byggnaden vid normalt användande. Mindre ändringar av denna last sker på daglig basis, men större ändringar av lasten sker undantagsvis och är ofta relaterade till förändring i användandet av byggnaden eller byte av ägare. Den periodiska lasten har kort varaktighetstid och orsakas av avvikande händelser, exempelvis stapling av möbler eller samlingar av folkmassor.

För nyttig last i kontorshus har ingen stor fysisk lastundersökning genomförts efter sekelskiftet. Lastvärdet som används enligt Sveriges dimensioneringsnormer EKS 11 är 2,5 kN/m^2, men exakt vad detta värde baseras på är osäkert. Detta värde ska representera den karakteristiska nyttiga lasten, vilket innebär att den ska ha en återkomsttid på 50 år. För att få fram detta värde måste en probabilistisk analys utföras. En probabilistisk analys kräver kunskap kring storleken på den nyttiga lastens medelvärde på Sveriges kontor. Utöver detta krävs kunskap kring extremvärdena.

I detta examensarbete har en lastundersökning av medelvärdet på den ihållande nyttiga lasten genomförts på fyra kontor i södra Sverige. Genom en förenklad undersökning togs även den periodiska nyttiga lasten fram. När laststudien var genomförd skapades en sannolikhetsmodell där den karakteristiska nyttiga lasten togs fram. Genom att variera indatan till sannolikhetsmodellen undersöktes hur den karakteristiska nyttiga lastens storlek påverkades av olika faktorer.

Resultatet visar att den nyttiga lasten i dagens kontor är lägre än vad som framkommit i tidigare studier. Resultatet tyder också på att kontorstypen har en viss påverkan på den ihållande lastens storlek, precis som det undersökta rummets användning och area. I undersökningen motsvarade personlasten 11 % av den totala ihållande lasten och resterande andel hade sitt ursprung från möbler och inredning. När det kommer till den periodiska lasten finns ett antal osäkerheter, vilket innebar att vissa antaganden fick göras. Dessa osäkerheter och antaganden gav upphov till förhållandevis stora felmarginaler när det gäller den periodiska lasten.

Denna rapport indikerar att den karakteristiska last som används i Sveriges dimensioneringsnormer är större än nödvändigt. Resultatet som har framkommit i denna studie är inte i närheten av 2,5 kN/m^2. Detta resultat bör dock verifieras genom vidare studier.

Popular Abstract (Swedish)

Bygg- och fastighetssektorn står för cirka 19 procent av Sveriges utsläpp av växthusgaser. Ett sätt att minska utsläppen är att minska dimensionerna på de bärande elementen i en byggnad. Är detta möjligt utan att riskera skador på människor och byggnader?

När en byggnad dimensioneras används ett antal olika typer av laster för att bestämma storleken på de bärande elementen. En av dessa laster är den så kallade nyttiga lasten. Den nyttiga lasten har sitt ursprung från människor, fordon och inredning. En stor del av denna last är alltid närvarande och stora förändringar sker undantagsvis. Några gånger per år, exempelvis då många personer samlas i byggnaden eller stora mängder möbler förvaras i ett litet utrymme, sker korta lastökningar.

I Sverige finns kravet att kontor ska klara av en nyttig last på 2,5 kN/m^2, vilket anses vara den last som överskrids en gång på 50 år. Ett normalstort kontorsrum på 14 kvadratmeter som är dimensionerat efter den nyttiga lasten klarar då av att bära 70 personer. I denna studie undersöktes om en nyttig last på 2,5 kN/m^2 är rimlig, vilket inte visade sig vara fallet. Studien kom fram till att en nyttig last på 1,5 kN/m^2 är mer realistisk. Appliceras detta i de svenska dimensioneringsreglerna skulle istället 42 personer kunna stå i ett 14 kvadratmeter stort kontorsrum.

För att få fram ett värde på den nyttiga lasten genomfördes en laststudie på fyra kontor. Vikter på större möbler uppskattades genom produktblad, och vikter på mindre föremål togs fram med hjälp av vägning. Därefter gjordes en modell för att få fram lasten som överskreds en gång på 50 år. Genom att variera indatan studerades hur olika faktorer påverkade storleken på den nyttiga lasten.

En faktor som påverkade lastens storlek var rumsanvändningen, och det visade sig att de rum med störst nyttig last var kopieringsrummen. Rummen med lägst last var toaletter. En annan faktor som påverkade lastens storlek var rumsarean. De minsta rummen, de som var mindre än 10 m^2, var de som hade störst nyttig last när modelleringar hade utförts. Resterande areor hade lägre laster, och de var alla i samma storleksordning. Oavsett area och rumstyp var det endast kopieringsrum som överskred en nyttig last på 2,5 kN/m^2.

Är det då möjligt att minska dimensionerna på de bärande elementen i en byggnad? Så länge inte hela kontoret består av kopieringsrum tyder denna studie på detta. Å andra sidan finns en möjlighet att andra faktorer, så som ljudkrav eller krav på nedböjning, är de som bestämmer dimensionerna på de bärande elementen. Det är därför inte fullt klarlagt att en minskning av den nyttiga lasten i dimensioneringsnormerna leder till en minskning av Sveriges växthusgasutsläpp.

• author: Bengtsson, Evelina and Sandberg, Erica
• supervisor: Oskar Larsson; Wilhelm Jakobsson
• organization: Division of Structural Engineering; Department of Construction Sciences
• alternative title: Analysis of Imposed Loads for Office Building Design
• course: VBKM01 20201
• year: 2020
• type: H3 - Professional qualifications (4 Years - )
• subject: Technology and Engineering
• keywords: lastundersökning, laststudie, nyttig last, ihållande last, periodisk last, dimensioneringsnorm, lastmodell, Eurokod, EKS 11, kontorslast, load survey, load study, imposed load, live load, sustained load, intermittent load, design standard, load model, Eurocode, office load
• publication/series: TVBK-5276
• report number: TVBK-5276
• ISSN: 0349-4969
• language: Swedish
• additional info: Examinator: Eva Frühwald Hansson
• id: 9013269
• date added to LUP: 2020-06-05 11:17:36
• date last changed: 2020-06-05 11:17:36