Instuderingsfrågor Flashcards
Består med 80% accuracy alla instuderingsfrågor svar (105 cards)
1
Q
Förklara begreppen spänning och töjning.
A
Spänning är det negativa tryck från en krafts inverkan på en yta
Töjning är deformation av material genom längdändring.
2
Q
Vad är skillnaden på normalspänning och skjuvspänning?
A
Normalspänning påverkas av normalkraften då en kraft som
verkar vinkelrätt mot en yta parallellt med ytans normal.
Skjuvspänning påverkas av skjuvkraft då en kraft som verkar parallellt mot en ytas plan.
3
Q
Hur tas hållfastheten fram för ett material?
A
Genom en spänning-töjningsdiagram eller från arbetskurvan.
4
Q
Vilka olika sorters hållfasthet finns det?
A
Styvhetsegenskaper
Styrkeegenskaper
5
Q
Vilka olika materialmodeller finns det?
A
Elasto-plastiskt
Elastiskt
Plastiskt
6
Q
Vad förklarar Hookes lag?
A
En konstant relation mellan förskjutningen av en fjäder från sitt jämviktsläge och den kraft som orsakar denna förskjutning.
7
Q
Förklara vad elasticitetsmodulen är för något och hur den tas fram.
A
Tas fram genom experiment, då om man kan få fram datan för spänning och töjning (σ och ε) kan man få fram E-modul.
8
Q
Räknefråga: Hur ändrar sig töjningen i en stång när man ändrar tvärsnittsarean eller elasticitetsmodulen? Anta att den belastande kraften är konstant.
A
Formeln för linjär-elastiska material är εE = σ, då σ kan även skrivas om som σ = N/A, där A är tvärsnittsarean och N är normalkraften. Vi kan skriva ut formeln för att få töjningen själv i ena sidan då det blir N/EA = ε. Desto större antingen E eller A är, desto mindre blir töjningen i en stång. Samt om det blir mindre A eller E är, desto mer töjning sker i stången.
9
Q
Vilka faktorer avgör hur mycket ett element töjs när temperaturen ändras?
A
Materialets längdutvidgningskoefficient, beroende om den inte kan expandera eller kan så är dess faktorer även antingen den termiska spänningen eller Hookes
10
Q
I samband med termisk töjning uppstår i vissa fall termiska spänningar – när är detta aktuellt?
A
Om elementet, till följd av sin utformning, inte kan expandera eller kontrahera för att fullborda sin termiska töjning.
11
Q
Vilka olika upplagstyper finns det? Vilka rörelser tillåts och vilka reaktionskrafter kan tas upp?
A
Rullager
Fixlager
Fäst spänning
12
Q
Förklara när en konstruktion är statiskt bestämd, obestämd eller en mekanism.
A
Statiskt bestämd om samtliga stödsrekationer gåar att bestämma enbart ur jämviktsekvationer, max tre obekanta stödreaktioner.
Statiskt obestämd eller även kallad överbestämt då det är fler än 3 obekanta stödsreaktioner
System som saknar inre eller yttre stabilitet (yttre = kan inte röra sig, inre = systemet inte kollapsar till följd av sin egentyngd eller yttre belastning)
13
Q
En balk som är upplagd på två stöd kan vara statiskt bestämd, obestämd eller en mekanism – vilka upplagstyper krävs för att detta påstående ska vara sant? Skissa gärna olika varianter
A
Balk som vilar på tre rullager = obestämd
Instabil ram med fyra ledade hörn vart ena benen på marken är fix lager och den andra är rullager = mekanism
Balk som har en fixlager och rullager = bestämd
14
Q
Hur varierar spänningen över ett tvärsnitt för en elastisk balk utsatt för böjning?
A
Varierar linjärt över tvärsnittet
15
Q
Hur stor är spänningen i neutrala lagret?
A
Noll
16
Q
Var är spänningen som störst i ett tvärsnitt utsatt för böjning?
A
Spänningen är som störst längs yttre fibrerna av ett tvärsnitt utsatt för böjning. Det vill säga vid den kant som ligger längst ut från neutrala lagret.
17
Q
Varför armerar man oftast betongbalkar i nederkanten?
A
För att förhindra brytningen i balken då den utsätts för dragande kraft. Betong klarar bra vid tryck men inte vid töjning på grund av dess egenskaper som material.
18
Q
Vad är skillnaden mellan böjspänning och de spänningar som behandlats i avsnitt 1 Spänning och töjning?
A
Att böjspänning är en kombination av skjuvspänning och normalspänning. Då normalspänning är spänning som verkar normalt mot tvärsnittet, medan skjuvspänning är spänning som verkar parallellt med tvärsnittet.
19
Q
Vilket samband finns mellan moment och spänningar över tvärsnittshöjden?
A
Se ekvationen för Böjspänningens linjära variation över tvärsnittet:
σ = -M/I*y
20
Q
Vad är friläggning?
A
Metodik för att analysera belastning på ett system, från sin omgivning och samtliga verkande krafter markeras med rätt riktning och läge.
21
Q
Vilka snittkrafter finns det i en balk? (3st)
A
Normalkraft N(x)
Tvärkraft V(x)
Böjmoment M(x)
22
Q
Hur ser moment- och tvärkraftsdiagram ut till formen för punktlaster och utbredda laster? Var är momentet noll? Hur hänger moment- och tvärkraftsdiagram ihop?
A
Punktlast: Diskontinuitet (hopp) i tvärkraftsdiagrammet, knyck i momentdiagrammet
Utbredda laster: Ju fler laster, desto mindre blir ”trappstegen” i tvärkraftsdiagrammet och desto mindre blir ”knycken” i momentdiagrammet. Momenten är noll längst ut till höger och vänster.
23
Q
Vilka tumregler finns för uppritande av moment- och tvärkraftsdiagram? Se föreläsningsanteckningarna!
A
Kolla kurskompendiet för lösning
24
Q
Vad är superpositionsprincipen för något?
A
Superpositionsprincipen säger att momentdiagrammet för ett konstruktionselement som är utsatt för mer än en last samtidigt, är summan av momentdiagrammen för varje enskild last. Detsamma gäller uppritande av tvärkraftsdiagram.
25
Vad innebär det om böjspänningens linjära variation över tvärsnittet är positivt respektive negativt?
Positivt = Dragande tryck
Negativ = Tryckande tryck
26
Vilka olika element används i horisontella och vertikala bärverk?
Horisontella bärverk: balkar, bjälklag och plattor.
Vertikala bärverk: pelare, väggar och skivor.
27
Hur skiljer sig momentkurvan för fritt upplagda balkar och kontinuerliga balkar?
Momentkurvan för fritt upplagda balkar är gjort så att fältmittet har högst moment vilket innebär det bidrar med mer egentyngd och därmed mer mer moment.
För kontinuerliga balkars momentkurva så är momentet mindre då momentdiagrammet om man ser det vid en bild har fördelat det utjämnat över spannet.
28
Vad är fördelen med kontinuerliga balkar?
Inga diskontinuitet i form av beslag, har högre säkerhetsnivå då krafterna kan normalt omfördelas i systemet.
Leder dock till tillskottskrafter om det förekommer ojämna stödsättningar. Momentdiagrammet medvetet påverkas då man höjer eller sänker stödet.
29
Hur placeras lederna i en gerberbalk?
Vartannat fack i en gerberbalk är leden istället på stödet är ute i fältet.
30
Värdera olika tvärsnittsformer som rektangulärt tvärsnitt, kvadratiskt tvärsnitt och I-balk som lämpliga för en balk som utsätts för böjning. (?)
Rektangulärt tvärsnitt:
Rektangulära tvärsnitt är enkla och vanligt förekommande i vissa enkla konstruktioner. De består av en rektangulär tvärsnittsform där höjden är större än bredden.
Fördelar:
Enkla att tillverka och installera.
Kan vara kostnadseffektiva för mindre spännvidder och lättare laster.
Begränsningar:
Rektangulära tvärsnitt har inte den högsta böjstyvheten (andra former som I-balkar är oftast bättre).
För längre spännvidder eller tunga belastningar kan rektangulära tvärsnitt kräva större dimensioner för att uppfylla styrkekraven.
Kvadratiskt tvärsnitt:
Kvadratiska tvärsnitt har samma höjd och bredd och är en speciell form av rektangulärt tvärsnitt.
Fördelar:
Enkla att tillverka och installera.
Användbara i vissa situationer där enkelhet är viktig och lasterna är jämnt fördelade.
Begränsningar:
Liknande rektangulära tvärsnitt, har begränsad böjstyvhet för längre spännvidder eller tunga laster.
I-balk (I-sektion):
I-balkar har en tvärsnittsform som liknar bokstaven "I." De har en vertikal mittfläns och två horisontella flänsar.
Fördelar:
I-balkar har hög böjstyvhet och är effektiva för att hantera höga böjmoment och laster.
De är mångsidiga och används ofta i många byggnadsapplikationer.
Begränsningar:
Tillverkning och installation av I-balkar kan vara mer komplicerade än rektangulära tvärsnitt.
31
Nämn tre olika grundläggningssätt.
Direkt på berg eller fastjord.
På pålar- stödpålar till berg eller friktionspålar.
På utbredda plattor.
32
Vad är skillnaden mellan sträckgräns och brottgräns?
Sträckgränsen är den maximala belastning eller spänning som ett material kan utsättas för utan att permanent deformera sig eller flytta från sitt ursprungliga tillstånd.
Brottgränsen är den maximala belastning eller spänning som ett material kan utsättas för innan det bryts sönder eller misslyckas.
33
Hur påverkas stålets egenskaper av ökande temperatur?
Då stålets temperatur når över 600 grader celcius förlorar stålet dess hållfasthet med 70%
34
Vad innebär begreppet seghet? Vad kan göra stål mindre segt?
Materialets förmåga att plasticeras och få stora deformationer under mer och mindre konstant belastning innan brott inträffar.
För att göra stål mindre seg kan man göra:
* Snabb lastökning
* Låg temperatur
* Stor godstjocklek
* Komplicerat/Treaxiellt dragspänningstillstånd
* Åldring eller Kallbearbetning
* Utmattning
* Utpräglade brottanvisningar som svetsar.
35
Vad innebär begreppet utmattning?
När ett material har blivit elastiskt böjd flertals gånger tills det har utmattats. Ex. ståltråd brister efter ha böjts några gånger fram och tillbaka.
36
Vad innebär begreppet egenspänningar? Hur uppkommer de i stål?
Egenspänningar är interna spänningar inom ett material som uppstår utan att yttre krafter appliceras på materialet. Dessa spänningar kan uppstå av olika anledningar och kan påverka materialets beteende och hållfasthet.
Inom stål och metallurgi kan egenspänningar uppstå av flera skäl:
* Bearbetning och utformning
* Temperaturvariationer
* Fasomvandlingar
37
Vilken skillnad i egenspänningar finns mellan svetsade och valsade stålprofiler?
Svetsade stålprofiler har mer egenspänningar än valsade stålprofiler. Detta för att temperaturskillnaderna i materialet blir högre i svetsade stålprofiler än valsade.
Svetsade stålprofiler:
Svetsade stålprofiler tillverkas genom att sammanfoga plåtar eller stålsträngar med svetsning. Svetsprocessen kan generera betydande värme och snabba kylcykler, vilket kan leda till termiska egenspänningar. Dessa egenspänningar kan vara särskilt märkbara i områden nära svetsfogarna.
Valsade stålprofiler:
Valsade stålprofiler tillverkas genom att forma stålet genom valsning vid höga temperaturer. Denna process kan minska vissa av de egenspänningar som finns i stålet, särskilt om det föregående materialet var plåt med egenspänningar efter svetsning.
Valsade stålprofiler har dock hälften så mycket egenspänning på grund av ojämn avsvalning.
38
Hur påverkar fukt trä?
Risk för att ruttna, trä är känslig i form av dess egenskaper som densitet påverkas av fukt som hur det sväller vid fukt och krymper vid uttorkning.
39
Förklara begreppen homogen, heterogen, isotrop, anisotrop och ortotrop. Vilka av dessa begrepp beskriver trä bäst?
Homogen - Lika struktur
Heterogen - Olika struktur
Isotrop - Materialet har samma egenskaper i varje riktning (ex. glas)
Anisotrop - Materialet har inte samma egenskaper i varje riktning (ex. trä)
Ortotrop - Även kallad ortogonalt anisotropt, materialet har samma egenskaper förutom i dess vinkelräta sidor.
40
Varför är trä starkare längs fiberriktningen jämfört med tvärs fiberriktningen?
På grund av hur av trädets struktur då det är lättare att dela något med fiberriktningen än tvärs fiberriktningen. Trä är skapat för att klara kraft i fiberriktningen, alltså tryckkraft.
41
Trä är teoretiskt starkare i drag än i tryck, men i praktiken är det tvärtom. Varför?
Det är om man förväntar virket att vara felfritt. Men i verkligheten finns det växtfel, kvistar, små sprickor, ojämnheter då det varierar i trästammen och mer som kan förekomma inuti trädet som minskar hur mycket den tål vid dragning.
Träd = i marken inspänd konsolbalk som belastas med tryckkraft
(trädets egentyngd, ev. snö) och utbredd last (vind)
* Materialet trä är optimerat för detta lastfall
42
Vad gör att hållfastheten i det trä vi bygger med är mycket lägre än i ett ”perfekt” trämaterial?
I verkligheten finns det växtfel, kvistar, små sprickor, ojämnheter då det varierar i trästammen och mer som kan förekomma inuti trädet som minskar hur mycket den tål vid dragning.
43
Vad är fördelen med limträ jämfört med konstruktionsvirke?
Enkel svar: Limträ har högre hållfasthet än konstruktionsvirke.
Chatgpt svar:
Hög hållfasthet och stabilitet: Limträ är konstruerat genom att limma ihop flera träskikt parallellt med fibrerna. Detta ger limträ en hög hållfasthet och stabilitet, vilket gör det utmärkt för att bära tunga laster och motstå böjning och deformation.
Långa spännvidder: Limträ kan tillverkas i stora längder och har förmågan att skapa långa spännvidder utan att tappa i styrka. Detta gör det lämpligt för att skapa öppna och rymliga byggnadsstrukturer.
Formbarhet: Limträ kan skäras och formas i olika storlekar och profiler för att passa specifika designkrav. Det är också relativt lätt att anpassa efter olika konstruktionssituationer.
Miljömässigt hållbart: Limträ tillverkas vanligtvis av hållbart skogsbrukade trämaterial, vilket gör det till ett miljövänligare alternativ än konstruktionsvirke.
Estetiskt tilltalande: Limträ har en naturlig träkorn och kan vara mer visuellt tilltalande än konstruktionsvirke. Det kan användas som en synlig del av konstruktionen och ger ett varmt och inbjudande utseende.
Brandmotstånd: Limträ har visat sig ha bra brandmotståndsegenskaper jämfört med konstruktionsvirke. Det behåller sin hållfasthet och form under en längre tid vid höga temperaturer.
Låg krympning och svällning: Limträ har lägre krympning och svällning än konstruktionsvirke, vilket minskar risken för deformation och behovet av efterjusteringar.
Minskad avfall och spill: Limträ tillverkas med minimalt avfall eftersom det kan skäras och formas mycket noggrant. Detta minskar mängden avfall på byggarbetsplatser.
Hållbarhet: Limträ har en längre livslängd än många andra byggmaterial och kräver mindre underhåll.
44
Hur tar vi hänsyn till påverkan av fukt vid dimensionering?
Att ha materialet fuktkvot vara i jämvikt vid konstruktion för användning, att se till materialet är väl torkat, har god luftning, förhindra kondens som fuktsamlande material (ska ej röra betong, jord eller tegel) samt avled fritt vatten. Vi dimensionerar enligt klimatklasser och lastvaraktighet.
45
Trä påverkas av hur länge det belastas, varför? Vad kallas fenomenet och hur tar vi hänsyn till det vid dimensionering?
Eftersom deformationer förekommer då det är tidsberoende och inneträffar när trä utsätts för en konstant belastning under en längre tid. Detta kallas Viskoelastisk deformation eller Krypdeformation, och vi tar hänsyn av det genom att använda oss av: krypningskoefficient (krypningsfaktor).
Detta är en dimensionslös faktor som multipliceras med den konstanta belastningen för att ta hänsyn till krypningseffekterna. Koefficienten beror på faktorer som träets fuktighet, belastningens varaktighet och temperatur.
46
Hur brandskyddar man träkonstruktioner?
Genom att måla den med brandsäkerfärger eller bli inklädnad med isolerande, brandsäkra material.
47
Varför bibehåller trä sin bärförmåga vid brandbelastning under lång tid trots att det är ett organiskt, brännbart material?
Träd bildar sitt eget brandisolerande material vid brand då det får ett kolskikt runtom och därmed tar längre tid att brinna upp.
48
Vad är krypning?
Deformation som ökar med tiden när det utsätts med en konstant belastning.
49
Vad är krympning?
När material som betong minskar vid åldring och härdar då en del vatten försvinner.
50
Vilka långtidseffekter finns i betong? Hur inverkar de?
Med armeringstål kan det förekomma efter lång tid vilket kallas deformationshårdnande. Samma princip som krypning, men att tillslut kommer det nå en maximal spänning eller brottgräns där det deformeras under avtagande spänning tills brott.
51
Varför har vi s.k. kammar på armeringsjärn?
För att betongen ska ha mer yta att fästa i.
52
Ange två anledningar till varför det är viktigt att ha ett tillräckligt stort täckande betongskikt utanför armeringen.
För att betongen ska kunna ta upp de krafter som överförs från en armeringsstång måste den omslutande betongen ha en viss utsträckning. Det täckande betongskiktet måste sålunda ha en viss tjocklek. Det täckande betongskiktet har också stor betydelse som korrosionsskydd och brandskydd för armeringen.
53
Hur räknas det täckande betongskiktet ut?
cnom=cmin+Δcdev
cmin=max(cmin,b,cmin,dur,10mm)
cmin,b täckskikt m h t vidhäftning, minst lika med stångdiametern
cmin,dur täckskikt m h t beständighet
SS 137010
Δcdev täckskikt m h t toleranser 10 mm
54
Varför bör armeringsjärn inte ligga för tätt?
Betongtäckning: För att säkerställa betongens hållbarhet och skydda armeringen från yttre påverkan måste det finnas ett tillräckligt täckande betongskikt runt armeringen. Om armeringsjärnen ligger för tätt, kan detta minska det nödvändiga betongtäckningsskiktet och utsätta armeringen för risker som korrosion och minskad hållfasthet.
Infiltration av betong: För att uppnå en hållbar och homogen betongkonstruktion är det viktigt att betongen kan flyta fritt runt armeringen och fylla alla utrymmen och skikt. Om armeringsjärnen är för tätt placerade, kan det vara svårare att uppnå en jämn och konsistent betongblandning, vilket kan resultera i problem som luftfickor eller otillräcklig kompaktering.
Då riskerar hela den armerande effekten att utebli och din gjutning kan drabbas av sprickor och i värsta fall gå sönder helt.
Alt. svar:
Armeringsjärnen behöver förankringskapacitet. Om de ligger för tätt drar de i varandras förankring.
55
Vad menas med säkerhet i konstruktionstekniska sammanhang och hur skiljer det sig från funktionalitet?
I avseende för brott i konstruktioner, säkerhet innebär enligt Sverige:
"Vilkas bärförmåga stadga beständigheter har betydelse för människors hälsa och säkerhet genom att brister i dessa egenskaper kan medföra risk för allvarliga personskador."
Funktionalitet innebär det ska funka som planerat, vilket nödvändigtvis inte innebär allvarliga personskador. Ex. tillfällig olägenhet, då något som vibrationer på en bro vilket orsakar inga sprickor eller deformationer kan anses vara ej passande för många då det indikerar sämre säkerhet eller kvalite.
Alt. svar:
Säkerhet definieras som skador på brukare och boende ska undvikas.
Funktionalitet är krav som användaren av ett hus ställer. Tex tak ska inte läcka, dörrar ska gå att öppna.
56
Beskriv de olika krav som ställs på bärande konstruktioner.
Säkerhetskrav, säkerhet mot brott:
* Människors liv och hälsa
* Kostnader för skador
Brukarkrav, god funktion:
* Begränsa nedböjningar
* Begränsa svikt och svängningar
* Undvika skador på sekundära konstruktioner, ytskikt, dörrar fönster o.d
Beständighet
57
Säkerhetsmarginalen 𝑍 definieras som 𝑍 = 𝑅 − 𝑆. Vad betecknar 𝑅 respektive 𝑆? Vad kallas det gränstillstånd vid vilket säkerhetsmarginalen är noll?
Bärförmågan = R
Lasteffekten = S
R - S > 0, Säker
R - S < 0 Osäker
R = S = 0 Brottregionen
58
Vid dimensionering av konstruktionselement pratas det om säkerhetsklasser. Vilka säkerhetsklasser finns det och vad är det som avgör vilken säkerhetsklass ett konstruktionselement tillhör?
3 säkerhetsklasser:
SK3:
* Byggnadens bärande huvudsystem inkl. delar som stabiliserar systemet
* Trappor och andra delar som tillhör byggnadens utrymningsvägar
* Grundkonstruktion (om brott leder till byggnadens kollaps)
SK2:
* Bjälklagsbalkar och bjälklagsplattor som inte tillhör SK 3
* Takkonstruktion utom lätta ytbärverk
* Tunga undertak (ytvikt > 20 kg/m^2)
SK 1
* Lätta ytbärverk (ytvikt < 50 kg/m^2) i yttertak av icke sprött material
* Lätta sekundära ytterväggskonstruktioner av icke sprött material
* Lätta undertak
* Bjälklag på eller strax ovan mark
* Sockelbalkar som bär en vägg räknas till SK 2 eller 3
59
Vad innebär partialkoefficientmetoden?
* Den metod som används oftast för att ta hänsyn till osäkerheter när vi
dimensionerar
* Varje variabel får sin egen (partiell) säkerhetsfaktor som tar hänsyn till
osäkerheten för just den variabeln.
* Förr användes en generell säkerhetsfaktor, men idag använder vi
individuella faktorer för varje last och bärförmåga
* Metoden är inbakad i våra byggnormer (Eurokod)
S < R
60
Vad är syftet med byggnormer eller konstruktionsstandarder som t.ex Eurocode?
Standarisering sådan att man har ett enkelt och säkert sätt genom kommunikation och konstruktion då man vet exakt vad varje del innebär.
61
Laster delas upp dels med hänsyn till variation i rummet, dels med hänsyn till variation i tiden. Vilka laster finns det i respektive kategori?
Permanenta laster G:
* Egentyngd
* Jordlast och jordtryck
* Vattentryck
Variabla laster Q:
* Nyttig last
* Snölast
* Vindlast
* Trafiklast
* Temperaturlast
Olycks laster A:
* Explosion skada
* Brandskada
62
Förklara skillnaden mellan bunden och fri last.
Bunden last: Bestämd fördelning över konstruktionen, kan vara ex. egentyngd av byggnadsdelar och jord, samt vattentryck.
Fri last: Obestämd men godtycklig fördelning över konstruktionen, kan vara ex. last av varor i en lagerbyggnad.
63
Vad är en huvudlast?
Den last som har mest effekt på konstruktionen vilket endast en får väljas som huvudlast. Resten används med sitt kombinationsvärde.
64
Vad är lastkombination?
En lastkombination är en sammansättning av olika typer av laster som en byggnad eller konstruktion förväntas utsättas för under sin livstid. Dessa lastkombinationer används inom konstruktionsteknik och strukturteknik för att bedöma och dimensionera en konstruktionens styrka, stabilitet och säkerhet.
65
Vid användning av lastkombinationer brukar man använda olika lastkombinationsfaktorer ψ. Vad innebär det när vi multiplicerar en last med en kombinationsfaktor och vad är skillnaden på de tre olika ψ som vi använder?
Qk - Karaktäristiskt lastvärde (50 årslasten)
ψ0Qk - Kombinationslastvärde (≈5 års lasten)
ψ1Qk - Frekvent lastvärde (överskrids ≈1% av tiden)
ψ2Qk - Kvasipermanent lastvärde (≈Lastens tidsmedelvärde)
66
Varför skiljer man på gynnsam och ogynnsam last? Varför sätts en gynnsam variabel last med noll?
Gynnsam last - Påverkar inte den dimensionerande last effekten
Ogynnsam last - Påverkar den dimensionerande last effekten
Vid val av beräkning Gk,sup för ogynnsam, Gk,inf för gynnsam.
Sätter gynnsam variabel som noll eftersom när en variabel last anses verka
gynnsamt påverkar den enligt Eurokoden inte den dimensionerande
lasteffekten för verifiering av aktuellt bärverk eller bärverksdel och
partialkoefficienten för lasten kan sättas till 0.
Alt. svar: Ogynnsam- värsta lastfallet, gynnsam- bästa/minst påverkade lastfallet.
En gynnsam last är en variabel last som inte finns och en ogynnsam last är en last som finns (värsta fallet). En gynnsam last sker så sällan att sannolikheten att det skulle ske är 0. Alltså sätts gynnsam last till 0.
67
Utgångsparametrarna vid dimensionering, både vad avser laster och materialparametrar, är karakteristiska värden. Vad betyder det att man använder karakteristiska respektive dimensionerande värden?
Karakteristiskt värde = 5% fraktilen av den statistiska fördelningen för hållfasthet
Dimensionerande värde = Karakteristiskt värde som baseras på Eurokod 0, vars samband är delad med en partialkoefficient vilket tar hänsyn till:
* osäkerheter i hållfasthetsvärden
* osäkerheter i värden för tvärsnittsmått
* osäkerheter i beräkningsmodeller
samt multiplicerade med en omräkningsfaktor som tar hänsyn till systematiska
skillnader mellan hållfastheten i en provkropp och i en
konstruktion. Ofta bakas in i partialkoefficienten för materialegenskap.
68
Varför är det viktigt att ta hänsyn till olika slag av måttavviskelser? Hur tas det hänsyn till dessa vid dimensionering?
Risk för ostabil konstruktion då komponenter i byggnanden är sneda
Stomsystem: Införa fiktiva yttre laster
Konstruktionsdel: Behandlas genom antagande av e/L då e är excentriciteten och L är längden på konstruktionsdelen inkl. material för att vidare komma fram med en åtgärd för problemet
Avvikelser i tvärsnitt: Inbakad redan i partialkoefficienten ym (för stål).
69
Hur tar man hänsyn till fuktförhållanden vid dimensionering av träbalkar?
Man använder ett reduceringsvärde beroende på miljön balken kommer befinna sig i. Kmod. (lastvaraktighet ingår även i Kmod).
70
Hur dimensioneras en stålbalk för moment?
Dimensionering i brottgränstillståndet av stålbalkar utgår från
att dimensionerande maximal spänning ej överskrider
dimensionerande bärförmåga
σmax < f
71
Hur dimensioneras en träbalk för moment?
Dimensionering i brottgränstillståndet av träbalkar utgår från
att dimensionerande maximal spänning ej överskrider
dimensionerande bärförmåga
σmax < f
72
Hur samverkar betong och armeringsstål i att ta upp laster i en armerad betongbalk?
Belastningen gör att den armerade betongbalken böjer sig, dvs det skapas tryckspänningar i överkant och dragspänningar i underkant. Armeringen är till för att ta upp dessa dragspänningar då de blir för stora för att betongen ska klara av dem.
73
Vad är skillnaden mellan enkelarmerade och dubbelarmerade betongbalkar?
Enkelarmerade har armering endast nedre regionen av betongen, används vanligtvis i enklare konstruktioner där belastningarna är relativt enkla och inte kräver en komplex armeringsstruktur.
Dubbelarmerade har armering i både övre och nedre regionen av betongen, används ofta i större och mer krävande konstruktioner, såsom byggnader och broar, där balkarna måste kunna hantera komplexa belastningsförhållanden och ge hög styrka och stabilitet.
74
Förklara begreppen underarmerat (normalarmerat), balanserat armerat samt överarmerat betongtvärsnitt
Överarmering (tryckarmering) innebär att ståltöjningen inte är lägre än flytöjningen i brottgränstillstånd (d.v.s. m>mbal). Böjbrottet blir sprött.
Normalarmering (underarmering, m
75
Varför bör man inte överarmera ett betongtvärsnitt?
Eftersom betongen kommer nå sitt brottgräns före den töjs av armeringen. Vilket innebär små deformationer och inga synliga sprickor för varning. Det är även oekonomiskt. Att överarmera en balanserad armering ger bara en brottmomentsökning med 6-8 %.
76
Nämn några effektiva sätt att öka böjmomentkapaciteten hos en betongbalk.
Armering är ett alternativ där man gjuter in stålramar med betongen.
77
Hur ser böjsprickor ut på en betongbalk? Var och i vilken riktning uppträder de på balken?
De uppträder nedanför där den utsätts för en dragande kraft då det stegrar sig uppåt rakt.
78
Rita in armering där den behövs för aktuellt lastfall.
Rita armeringstål nedre regionen för betongen.
79
Hur ser skjuvsprickor ut på en betongbalk? Var och i vilken riktning uppträder de på balken?
De uppträder nedanför där den utsätts för en dragande kraft då det stegrar sig i en lutande riktning.
80
Vilka faktorer kan man skruva på för att öka tvärkraftskapaciteten i en balk utan eller med byglar?
Man kan öka dimensionerna på balken, ha en betong med högre hållfasthet och för en balk med byglar så kan man öka antalet byglar. Även armeringens diameter påverkar.
81
Vad innebär materialbrott i konstruktionselement?
Brott i konstruktionselement initieras oftast av att den yttre belastningen förorsakar spänningar som överskrider materialets hållfasthetsgräns.
82
Vilka faktorer påverkar en pelares bärförmåga vid axiell belastning?
Successivt ökande tryckbelastning av slanka element förekommer knäckning, en plötslig och kraftig utböjning i elementets transversella riktning.
För axiellt belastade konstruktionselement har det dock visat sig att brott kan förekomma trots att de uppkomna spänningarna är långt under materialets hållfasthetsvärde.
83
Vad är Eulerknäcklasten?
Den minsta last som ger ett utböjt jämviktsläge under följande förutsättningar:
- Elastiskt material och små deformationer
- Centrisk last
- Initiellt rakt pelare
Formlen är:
𝑁𝑐ᵣ=π²EI/(βL)²
Där E är materialets elasticitetsmodul [Pa], I tvärsnittets yttröghetsmoment i knäckningsriktningen [m⁴] samt βL elementets teoretiska knäcklängd [m].
84
Hur definieras knäcklängden hos en pelare?
Knäcklängd definieras som längden mellan
inflexionspunkterna på en halvsinus-utböjning
85
Hur avviker verkliga pelare från ideala pelare som Eulerknäcklasten gäller för?
Verkliga pelare är inte alltid raka, påverkas av fukt med tiden, egenspänning och sprickbildning.
86
Hur tar man hänsyn till knäckningsrisken vid pelardimensionering?
Man använder reduktionsfaktor för trä och stål (betongpelare hanteras inte i denna kursen). Reduktionsfaktorn beror på hur slank pelaren är. s. 388 i boken
87
Hur definieras slankheten för ett tryckt element? Vilka faktorer avgör slankhetstalet?
Pelarens knäcklängd, tvärsnittets tröghetsradie.
88
Varför är den verkliga bärförmågan för en tryckt pelare lägre än vad som beräknas med Eulerknäcklasten?
Vilka parametrar styr valet av knäckningsreduktionsfaktorn?
För att eulerknäcklasten är framtagen för en perfekt rak pelare som inte har några imperfektioner alls. Vilket en verklig pelare har, den är kanske inte helt rak, kan ha placerats med en liten lutning, mm. För andra delen av frågan se ekv. 8.8 i boken.
89
Varför finns det skillnad mellan teoretisk och verklig knäcklängd?
Teori och verklighet skiljer sig åt. Knäcklängden beror på inspänningsförhållandena och det är sällan som man lyckas få till en inspänning som precis motsvarar den som beräkningarna vilar på.
90
Hur påverkar balktvärsnittets höjd balkens bärförmåga?
Eftersom M=Wf och W beror på tvärsnittet så kommer en ökad höjd att ge en större kapacitet. Dvs ökad höjd ökar balkens bärförmåga.
91
Hur dimensioneras en stålbalk för tvärkraft?
Dimensionerande maximal skjuvspänning ska ej överskrida
dimensionerande bärförmåga:
𝜏ᴱᵈ <= 𝜏ᴿᵈ
Då för I- och H-tvärsnitt (Aw betecknar livarean)
𝜏ᴱᵈ = Vᴱᵈ/Aw
och Dimensionerande skjuvhållfastighet vid elastisk beräkning är
𝜏ᴿᵈ = fʸᵈ/sqrt(3)/γᴹ⁰
92
Hur dimensioneras en träbalk för tvärkraft?
Tvärkraftskapaciteten ska i varje tvärsnitt uppfylla
Vᴱᵈ <= Vᴿᵈ
Dimensionerande tvärkraft Vᴱᵈ beräknas genom att analysera
snittkrafter i elementet
93
Vilka tre överföringsmekanismer finns för armerad betongbalk utan byglar?
Samverkan mellan armering och betong sker genom vidhäftning, att en förankringsanordning sätts på armeringen, eller fastsvetsade tvärstänger, se s 311 i boken.
94
Hur fungerar ”fackverksmodellen”?
Man tänker sig att i en betongbalk med längsgående armering och tvärkraftsarmering så tar armeringen upp dragkrafterna som finns i balken och betongen tar upp tryckkrafterna. Se sid 375 i boken
95
Vad menas med slanka pelare?
Förhållande av dess längd till tvärsnittets styvhet, desto större är risken för knäckning därmed reduktion av bärförmågan.
Begreppet slankhet används för att avgöra om en pelare
eller stång är kort (ingen knäckning) eller slank (knäckning)
96
Ge några förslag på hur man kan optimera knäcklasten för en slank pelare.
Genom dimensioneringen? En reduktionsfaktor X läggs till fyA. X bestäms genom provtryckning av pelare under kontrollerade förhållanden.
Alt. kan pelaren optimeras genom att bli avstyvad av skivmaterial i vägg vilket kan inte knäcka i skivans riktning (pelarens veka riktning).
Pelaren kan fortfarande knäcka i transversell riktning
97
Hur påverkar inspänningsförhållandena knäcklängden för en pelare?
𝛽CD används vid dimensionering.
En ledad infäst i båda ändar = 1
En fast inspänd i ena änden = 2,1
En fast inspänd i båda ändar = 0,6
98
Dragna stålelement kan dimensioneras med avseende på sträckgränsen eller brottgränsen. När använder man vilken hållfasthet och varför?
Man dimensionerar med avseende på sträckgränsen när ett stålelement belastas med en centrisk dragkraft.
Man dimensionerar med avseende på brottgränsen vid lokala försvagningar.
99
Varför behöver vi stabilisera våra byggnader? Vilka laster är aktuella för stomstabiliserande systemet?
För att säkerställa deras långsiktiga hållbarhets och säkerhet, vilket de aktuella laster för stomstabiliserande systemet är vindlaster och snedställningskrafter vilket uppkommer om pelaren är inte helt rak (irregulationer i konstruktion som är omöjliga att uföras i verkligheten)
100
Hur kan man stabilisera byggnader? Nämn de olika metoderna och deras för- och nackdelar samt användningsområden!
Man kan stabilisera byggnader med fackverk, ramverkan eller skivverkan
Fackverk, lägger en sned stäva som håller stommen fast (nedan fixlager, ovan rullager) kan läggas på tak men mestadels fackverket sätts i tvärväggarna.
- Fördel: Dragna strävor stabiliserar vid anblåsning mot långsidan och bär horizontallasten.
- Nackdel: Tryckta strävor blir inaktiva tills det blåser från motsatt håll och bär ingen last. Taket kan deformeras för mycket, brott i skarvar.
Används i ex. hallar.
Ramverkan, spänner in pelarna i grunden (nedan fast inspänd, ovan rullager)
- Fördel: Statiskt bestämd, skarven i taknocken är lätt att utföra och konstruktionen påverkas ej av temperatturrörelser i grunden.
- Nackdel: Felaktig konstruktion om rambenarna är inte i samma höjd innebär inga krafter i ramen vilket betyder konstruktioner blir statiskt obestämd, risk för vippning.
Används i öppna byggnader.
Skivverkan, utformar gavlorna som väggskivor
- Fördel: Samma princip vid stabilisering genom fackverk, skivorna/tvärväggar/gavlorna är stabila i sig
- Nackdel: Regler hur man ska stabilisera genom skivverkan, mer komplexa att konstruera än enkla ramverk eller fackverk. Ex två väggskivor och en takskiva = ej stabil stomme men om det fanns tre väggskivor och en takskiva så är det betydligt mer stabil. Minst 3 väggar behövs vilket inte får mötas i samma punkt.
Används i takkonstruktioner i hallbyggnader.
101
Hur resonerar man kring inspänning av pelare vs fixlager? Tänk på montage, effektivitet i stabilisering mm.
Sida 190. Figur 4.4
Inspänning av pelare:
Montage:
Inspända pelare kräver noggrann anpassning och justering under montage, eftersom de måste fixeras i både topp- och bottenpunkterna för att upprätthålla stabilitet.
Montaget kan vara mer tidskrävande och kräva högre precision för att säkerställa korrekt inspänning.
Effektivitet i stabilisering:
Inspända pelare är mycket effektiva för att stabilisera en byggnad, särskilt när det gäller att motstå horisontella laster som vind eller jordbävningar.
De kan användas för att skapa öppna interiörer utan behov av interna stödjande väggar eller pelare.
Fixlager:
Montage:
Fixlager är enklare att montera eftersom de inte kräver inspänning och anpassning på samma sätt som inspända pelare.
Montaget kan vara snabbare och mindre komplicerat.
Effektivitet i stabilisering:
Fixlager kan vara mindre effektiva när det gäller att motstå horisontella laster jämfört med inspända pelare.
De är mer lämpliga för mindre byggnader eller strukturer där horisontella krafter inte är så betydande.
102
Hur utförs en ledad respektive inspänd anslutning av en stålpelare till en betongplatta?
Vid ledad infästning placeras spikningsplåtarna i regel på pelarens breda sidor, vid fast inspänning vanligtvis på pelarens smala sidor. Beslaget kan antingen gjutas fast i betongkonstruktionen eller svetsas mot en ingjuten stålplåt.
103
Hur kan man göra ett tak tillräckligt styvt och bärkraftigt för att det ska kunna delta i stabiliseringen av en byggnad? Vad ska vara uppfyllt för att man ska kunna stabilisera en byggnad med hjälp av skivverkan?
Taket ska fungera som en platta eller skiva som fördelar och överför horisontella krafter, såsom vindbelastning, till byggnadens fundament. Se 4.2.3.3
104
I figuren nedan stabiliseras byggnaden med hjälp av bärande väggskivor. Det finns även en bärande takskiva.
Bedöm för fallen A till I om konstruktionen är stabil eller instabil och motivera ditt svar! (tunna linjer är fasad; tjocka linjer är stabiliserande väggar/skivor).
Se bilden i kompendiumet.
Antal och läge hos de stödjande skivorna, eller reaktionslinjerna, är bestämmande för stabiliteten, förutsatt att skivorna och sammanfogningen mellan de har tillräcklig hållfasthet. Längden hos skivorna har ingen betydelse för om systemet är stabilt eller inte. Det är alltså stabilt även om man inför öppningar i en eller flera väggskivor.
A: Inte stabil, “linjerna” korsar ej varandra. Alla bärande väggar är parallella med varandra.
B: Stabil. Två av väggarnas reaktionslinjer korsar varandra. (Inte alla tre).
C: Stabil. Två väggarnas reaktionslinjer korsar varandra. (Inte alla tre).
D: Inte stabil. Alla tre väggars reaktionslinjer korsar varandra.
E: Inte stabil. Alla tre väggars reaktionslinjer korsar varandra.
F: Stabil. Endast två väggars reaktionslinjer korsar varandra samtidigt.
G: Stabil, samma som F.
H: Teoretiskt sett är den stabil, men praktiskt dum.
I: Stabil
105
Vilka stabiliseringsmetoder använder man sig av för höga hus/flervåningsbyggnaden? Hur ska de stabiliserande elementen placeras?
Stabilisering av flervåningsbyggnader med korsställda väggar
* Huvudsakligen betongväggar eller träregel (gips/plywood/OSB)
* KL-väggar och massiva trästommar på frammarsch
* Bjälklagsskiva överför horisontalkrafter till väggarna
* Bra stabilitet vid tunga stommaterial – lättare stommar kan vilja tippa
Stabilisering av mycket höga byggnader
* Perforated tube - Utformning
* Framed tube: pelar-balksystem med momentstyva knutpunkter, exempel WTC & Kulturhuset Sara, Skellefteå
* Diagonalised tube: skalet utformas som fackverk i sitt eget plan, exempel Hancock center, Chicago & Mjöstornet, Brumunddal
