Case: 80% reduktion af stivhed for kompositbjælker

Formålet med sagen er at analysere vibrationskomforten af et etagedæk ved ganglaster samt at optimere kompositbjælkerne. Etagedækket består af 320 huldæk, som lægger af på kompositbjælker. Vibrationskomforten vurderes på baggrund af beregninger af accelerationerne, hvor bøjningsstivheden af kompositbjælkerne ændres imellem de forskellige cases.

Kompositbjælkerne, hvis tværsnit skal optimeres, er markeret med stiplede linjer på Figur 1.

Udgangspunktet er kompositbjælker med en højde på 600 mm og en bøjningsstivhed EI = 6.43e5 kNm². Denne bøjningsstivhed danner udgangspunkt for beregningerne og reduceres herefter gradvist fra case til case.

Accelerationskrav

Anvendelsen af området er kontor, hvor der i EN 1990 DK NA [1] er angivet et krav på 0.2 % af tyngdeaccelerationen. Dette krav er meget skærpet sammenlignet med, hvad der anvendes i andre lande og derfor en meget konservativ metode til analyse af vibrationskomforten for et etagedæk.

Finite element model

Dækkets understøtningsforhold er vist på Figur 2 og er baseret på information fra kunden.

Der foretages egenfrekvens analyser til bestemmelse af egenfrekvenser og svingningsformer samt footfall analyse til at bestemme spredningen på accelerationerne. Lasten er uregelmæssig gangtrafik med én gående person, der går i det værst tænkelige punkt med den værst tænkelige frekvens. Personen der oplever svingningen sidder også i dette værst tænkelige punkt.

Kompositbjælkerne modelleres med 1d bjælkeelementer og huldækkene modelleres med 2D skalelementer.

I analysen påsættes 10 % af nyttelasten.

Analyse og resultater

Notatets hovedresultater er angivet i Tabel 1 og den første svingningsform er illustreret på Figur 3 for casen ”20 % BS” (Bøjningsstivhed). Resultaterne er kommenteret i konklusionen.

---

Konklusion

• I udgangssituationen (Case ”Baseline 100% BS”) blev vibrationskomforten analyseret og opfyldte kravet i EN 1990 DK NA med bøjningsstivhed for kompositbjælkerne på EI = 6.43e5 kNm².
  
• Herefter blev det undersøgt, hvor meget bøjningsstivheden for kompositbjælkerne kunne reduceres, når alle kompositbjælkerne skulle være ens. Det blev fundet at kravet til komfortvibrationer i EN 1990 DK NA er opfyldt for en bøjningsstivhed, der er reduceret med 80 % i forhold til udgangssituationen, svarende til EI = 1.29e5 kNm2. Dette krav til bøjningsstivheden kan videreformidles til leverandøren af kompositbjælkerne.
  
• Det mest sandsynlige er at der, ved lastsituationen for vibrationskomfort, kan optimeres yderligere ved eksempelvis at anvende forskellige tværsnit for de forskellige kompositbjælker.

Se flere cases her.