Instabilitetsfenomen i underspända limträbalkar
(2023) In TSVM-5000 VSMM01 20231Structural Mechanics
Department of Construction Sciences
- Abstract (Swedish)
- Syftet med detta arbete var att undersöka olika parametrars betydelse för instabilitetsfenomen i ett underspänt balksystem av limträ. Arbetet syftade även till att undersöka den komplexitet av modellering som krävs för att nå tillräcklig noggrannhet med avseende på instabilitet. Komplexitet i modellering avsåg i detta arbete typ av beräkningsmodell avseende geometrisk representation (1D, 2D, 3D) och beräkningsteori (1:a, 2:a eller 3:e ordningens teori).
I byggnader med krav på ett stort fritt utrymme, som idrottshallar, har underspända takstolar av limträ blivit en populär lösning. Då dessa balkar ofta är slanka i syfte att maximera styvheten i planet är dessa typer av takstolar ofta känsliga för instabilitet. Inte sällan görs felaktiga... (More) - Syftet med detta arbete var att undersöka olika parametrars betydelse för instabilitetsfenomen i ett underspänt balksystem av limträ. Arbetet syftade även till att undersöka den komplexitet av modellering som krävs för att nå tillräcklig noggrannhet med avseende på instabilitet. Komplexitet i modellering avsåg i detta arbete typ av beräkningsmodell avseende geometrisk representation (1D, 2D, 3D) och beräkningsteori (1:a, 2:a eller 3:e ordningens teori).
I byggnader med krav på ett stort fritt utrymme, som idrottshallar, har underspända takstolar av limträ blivit en populär lösning. Då dessa balkar ofta är slanka i syfte att maximera styvheten i planet är dessa typer av takstolar ofta känsliga för instabilitet. Inte sällan görs felaktiga antaganden gällande instabilitet vilket belystes av takraset i Tarfalahallen 2020. Efter detta ras har flertalet andra byggnader med underspända system behövts förstärkas eller stängas.
I det europeiska regelverket Eurokod 5 finns det råd för hur instabilitet bör hanteras generellt, däremot finns det i dagsläget inga råd som nämner hur instabilitet i underspända system bör hanteras annat än att överhöjning bör användas för system utan andra avstyvande system.
I syfte att undersöka vilken komplexitet gällande modellering som krävs och olika parametrars påverkan på instabilitet, utfördes flera parameterstudier. Dessa utfördes med hjälp av interaktion mellan programmeringsspråket Python och det kommersiella FE-programmet RFEM. De parametrar som undersöktes var:
- Takstolens geometri; i form av primärbalkens lutning och antalet strävor samt deras placering.
- Slankhet för primärbalk, avseende tvärsnittets höjd-bredd förhållande.
- Rotationsstyvhet i spikförband mellan primärbalk och trycksträvor.
- Axialstyvhet i tryckbom
- Rotationsstyvhet i ramled
- Förspänning i dragband, med och utan tryckbom
Analyserna visade att för slanka tvärsnitt på primärbalken bör en modell vilken kan ta hänsyn till tvärböjningens effekter användas för att analysera instabilitet. Vidare bör även rotationstyvheten i förbandet mellan trycksträva och primärbalk uppskattas med en noggrann analys. För låga lutningar på primärbalken bör trycksträvor inte stabiliseras ut ur planet med överhöjning, utan annan stabilisering erfordras, till exempel med tryckbom i underkant. (Less) - Popular Abstract
- For buildings where high demands are placed on open space, pre-tensioned glulam trusses have become a popular solution. Such a truss is often optimized to be material-efficient when subjected to loading within the plane of the truss itself. However, material-efficient and slender roof trusses can be highly sensitive to loads and unintended movements perpendicular to the loading plane. Poor choices in design can result in failure caused by instability phenomena, which in the worst case scenario can lead to the sudden collapse of the roof truss and the entire building. Such a collapse can have significant economic consequences in terms of repairs and legal disputes, as well as serious implications for the health and lives of individuals... (More)
- For buildings where high demands are placed on open space, pre-tensioned glulam trusses have become a popular solution. Such a truss is often optimized to be material-efficient when subjected to loading within the plane of the truss itself. However, material-efficient and slender roof trusses can be highly sensitive to loads and unintended movements perpendicular to the loading plane. Poor choices in design can result in failure caused by instability phenomena, which in the worst case scenario can lead to the sudden collapse of the roof truss and the entire building. Such a collapse can have significant economic consequences in terms of repairs and legal disputes, as well as serious implications for the health and lives of individuals within the building. It is therefore important to minimize the risk of sudden collapse caused by instability phenomena. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9131481
- author
- Broman, Albin LU and Schweder, Björn LU
- supervisor
- organization
- alternative title
- Instability Phenomena in Tensioned Tied Glulam Beams
- course
- VSMM01 20231
- year
- 2023
- type
- H3 - Professional qualifications (4 Years - )
- subject
- keywords
- Underspända takstolar, Instabilitet, Finita elementmetoden, Balk, Limträ
- publication/series
- TSVM-5000
- report number
- TSVM-5265
- ISSN
- 0281-6679
- language
- Swedish
- id
- 9131481
- date added to LUP
- 2023-06-30 13:00:36
- date last changed
- 2023-06-30 13:00:36
@misc{9131481,
abstract = {{Syftet med detta arbete var att undersöka olika parametrars betydelse för instabilitetsfenomen i ett underspänt balksystem av limträ. Arbetet syftade även till att undersöka den komplexitet av modellering som krävs för att nå tillräcklig noggrannhet med avseende på instabilitet. Komplexitet i modellering avsåg i detta arbete typ av beräkningsmodell avseende geometrisk representation (1D, 2D, 3D) och beräkningsteori (1:a, 2:a eller 3:e ordningens teori).
I byggnader med krav på ett stort fritt utrymme, som idrottshallar, har underspända takstolar av limträ blivit en populär lösning. Då dessa balkar ofta är slanka i syfte att maximera styvheten i planet är dessa typer av takstolar ofta känsliga för instabilitet. Inte sällan görs felaktiga antaganden gällande instabilitet vilket belystes av takraset i Tarfalahallen 2020. Efter detta ras har flertalet andra byggnader med underspända system behövts förstärkas eller stängas.
I det europeiska regelverket Eurokod 5 finns det råd för hur instabilitet bör hanteras generellt, däremot finns det i dagsläget inga råd som nämner hur instabilitet i underspända system bör hanteras annat än att överhöjning bör användas för system utan andra avstyvande system.
I syfte att undersöka vilken komplexitet gällande modellering som krävs och olika parametrars påverkan på instabilitet, utfördes flera parameterstudier. Dessa utfördes med hjälp av interaktion mellan programmeringsspråket Python och det kommersiella FE-programmet RFEM. De parametrar som undersöktes var:
- Takstolens geometri; i form av primärbalkens lutning och antalet strävor samt deras placering.
- Slankhet för primärbalk, avseende tvärsnittets höjd-bredd förhållande.
- Rotationsstyvhet i spikförband mellan primärbalk och trycksträvor.
- Axialstyvhet i tryckbom
- Rotationsstyvhet i ramled
- Förspänning i dragband, med och utan tryckbom
Analyserna visade att för slanka tvärsnitt på primärbalken bör en modell vilken kan ta hänsyn till tvärböjningens effekter användas för att analysera instabilitet. Vidare bör även rotationstyvheten i förbandet mellan trycksträva och primärbalk uppskattas med en noggrann analys. För låga lutningar på primärbalken bör trycksträvor inte stabiliseras ut ur planet med överhöjning, utan annan stabilisering erfordras, till exempel med tryckbom i underkant.}},
author = {{Broman, Albin and Schweder, Björn}},
issn = {{0281-6679}},
language = {{swe}},
note = {{Student Paper}},
series = {{TSVM-5000}},
title = {{Instabilitetsfenomen i underspända limträbalkar}},
year = {{2023}},
}