30.07.2013 Views

Link til appendiks - 2007 FBJ Home

Link til appendiks - 2007 FBJ Home

Link til appendiks - 2007 FBJ Home

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

Indhold<br />

Appendiks 5<br />

I Konstruktion 5<br />

A Laster på konstruktionen 6<br />

A.1 Vindlast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6<br />

A.1.1 Vindlast på ydervægge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7<br />

A.1.2 Vindlast på tag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />

A.2 Snelast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10<br />

A.3 Tagbelægning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />

B Detaildimensionering 12<br />

B.1 Tværsnitsklasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<br />

B.2 Forskydningsbæreevne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />

B.3 Bæreevneeftervisning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15<br />

B.4 Rammehjørne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17<br />

B.4.1 Svejsesamling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />

B.5 Samling i kippen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23<br />

B.5.1 Svejsesamling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26<br />

B.5.2 Pladen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28<br />

B.5.3 Boltesamling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30<br />

B.6 Samling i foden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33<br />

B.6.1 Udførelse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33<br />

B.6.2 Svejsesamling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36<br />

B.6.3 Boltesamling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37<br />

B.6.4 Pladetykkelse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39<br />

C Stabilitetsberegninger 41<br />

C.1 Søjlevirkning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41<br />

C.1.1 Bestemmelse af det relative slankhedsforhold, λ . . . . . . . . 43<br />

C.1.2 Bestemmelse af søjle<strong>til</strong>fælde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44<br />

C.1.3 Eftervisning af søjlebæreevne . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44<br />

C.2 Kipning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46<br />

C.2.1 Rammebenenes stabilitet mht. kipning . . . . . . . . . . . . . 48<br />

C.2.2 Riglens stabilitet mht. kipning . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51<br />

C.3 Kombineret søjlevirkning og kipning . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53<br />

C.3.1 Bestemmelse af kraften i øverste flange . . . . . . . . . . . . . 54<br />

1


INDHOLD 2<br />

C.3.2 Bestemmelse af søjlebæreevne, øverste flange . . . . . . . . . . 54<br />

C.3.3 Bestemmelse af kraften i nederste flange . . . . . . . . . . . . 55<br />

C.3.4 Bestemmelse af søjlebæreevne i nederste flange . . . . . . . . . 55<br />

C.3.5 Forslag <strong>til</strong> løsning af stabilitetsproblemet . . . . . . . . . . . . 55<br />

D Samlingsdetalje mellem kontor og hal 58<br />

D.1 Spændingskontrol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59<br />

D.1.1 Hvælvningsinertimomentet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59<br />

D.1.2 Kontrol af snit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70<br />

E Ydermuren 77<br />

E.1 Tværbelastet vægfelt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77<br />

E.1.1 Momentbæreevnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77<br />

E.1.2 Glidningssikring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82<br />

E.1.3 Murbindere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84<br />

F Geotekniske forsøg 86<br />

F.1 Undersøgelse af sand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86<br />

F.1.1 Bestemmelse af ϕ vha. skønsformel . . . . . . . . . . . . . . . 86<br />

F.1.2 Skæreboksforsøg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91<br />

F.1.3 Triaksialforsøg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95<br />

F.1.4 Skræntvinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99<br />

F.1.5 Fastsættelse af sandets friktionsvinkel . . . . . . . . . . . . . . 99<br />

F.2 Undersøgelse af ler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100<br />

F.2.1 Skæreboksforsøg med ler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100<br />

G Funderingskriterier 103<br />

G.1 Laster fra konstruktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103<br />

G.2 Designprofiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105<br />

G.2.1 Jordbundsprofil i den sydlige del af bygingen . . . . . . . . . . 106<br />

G.2.2 Jordbundsprofil i den nordlige del af bygnigen . . . . . . . . . 107<br />

H Direkte fundering af halkonstruktionen 108<br />

H.1 Direkte fundering i brudgrænse<strong>til</strong>stand . . . . . . . . . . . . . . . . . 108<br />

H.1.1 Bæreevnebrud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108<br />

H.1.2 Glidningsbrud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110<br />

H.2 Direkte fundering i anvendelsesgrænse<strong>til</strong>stand . . . . . . . . . . . . . 111<br />

H.3 Direkte fundering efter boreprofil CB601 . . . . . . . . . . . . . . . . 112<br />

H.3.1 Brud i den vandrette krafts retning . . . . . . . . . . . . . . . 115<br />

H.3.2 Glidningsbrud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116<br />

H.3.3 Brud mod den vandrette krafts retning . . . . . . . . . . . . . 117<br />

H.3.4 Sætning af fundament på sand . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118<br />

H.4 Direkte fundering efter boreprofil CB602 . . . . . . . . . . . . . . . . 123<br />

H.4.1 Glidningsbrud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125<br />

H.4.2 Brud i den vandrette krafts retning . . . . . . . . . . . . . . . 126


INDHOLD 3<br />

I Pælefundering af halkonstruktionen 128<br />

I.1 Bæreevne af pæl ved prøveramning og belastningsforsøg . . . . . . . . 128<br />

I.1.1 Den Danske Rammeformel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129<br />

I.1.2 Stødbølgemålinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130<br />

I.2 Beregning af pælebæreevne vha. geostatik . . . . . . . . . . . . . . . 130<br />

I.2.1 Trykpæl i brudgrænse<strong>til</strong>stand . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130<br />

I.2.2 Trækpæl i brudgrænse<strong>til</strong>stand . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132<br />

I.2.3 Bæreevne af trykpæl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133<br />

I.2.4 Bæreevne af trækpæl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134<br />

I.3 Sammenligning af resultater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135<br />

I.4 Pæleværker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136<br />

I.4.1 Bevægeligt pæleværk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137<br />

I.4.2 Statisk bestemt pæleværk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138<br />

I.5 Dimensionering af pæleværk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140<br />

I.5.1 Dimensionering i brudgrænse<strong>til</strong>standen . . . . . . . . . . . . . 141<br />

I.5.2 Dimensionering i anvendelsesgrænse<strong>til</strong>standen . . . . . . . . . 142<br />

J Boreprofiler 147<br />

II Indeklima 152<br />

K Varmebehov 153<br />

K.1 Transmissionstab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153<br />

K.1.1 Ydermure og tage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154<br />

K.1.2 Terrændæk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156<br />

K.1.3 Ydervægsfundamenter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158<br />

K.1.4 Vinduer og yderdøre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159<br />

K.1.5 Samlinger omkring vinduer og døre . . . . . . . . . . . . . . . 161<br />

K.1.6 Infiltration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161<br />

L Varmeanlæg 163<br />

L.1 Radiatorer og rørføring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163<br />

L.2 Dimensionering og forinds<strong>til</strong>ling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164<br />

L.2.1 Radiatorstørrelser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164<br />

L.2.2 Vandstrømme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164<br />

L.2.3 Tryktab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167<br />

L.2.4 Tryktabsberegning og forinds<strong>til</strong>ling . . . . . . . . . . . . . . . 169<br />

M Belastninger 175<br />

M.1 Kontorbygningen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175<br />

N Atmosfærisk indeklima 177<br />

N.1 Dimensionsgivende luftskifte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177<br />

N.1.1 CO2-forurening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177<br />

N.1.2 Lugtforurening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179<br />

N.1.3 Fugtforurening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180


INDHOLD 4<br />

O Termisk indeklima 183<br />

O.1 Rumtemperaturer på varme dage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183<br />

O.1.1 Døgnmiddeltemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183<br />

O.1.2 Maksimaltemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187<br />

P Simulering i BSIM 192<br />

P.1 Simulering 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192<br />

P.1.1 Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193<br />

P.1.2 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193<br />

P.1.3 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194<br />

P.2 Simulering 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198<br />

P.2.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198<br />

P.2.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199<br />

P.3 Simulering 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201<br />

P.3.1 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201<br />

P.3.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201<br />

Q Ven<strong>til</strong>ation 204<br />

Q.1 Armaturer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204<br />

Q.1.1 Indblæsning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204<br />

Q.1.2 Udsugning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209<br />

Q.2 Kanaldimensionering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210<br />

Q.2.1 Tryktabsberegninger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212<br />

Q.3 Centralaggregat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218<br />

R Energiramme 224<br />

R.1 Be06-input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224<br />

R.2 Be06-output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226


Del I<br />

Konstruktion<br />

5


A<br />

Laster på konstruktionen<br />

I flg. kapitel bestemmes laster virkende på konstruktionen. Dette omfatter vindlast<br />

på ydervægge og tag samt snelast på kontorbygningens tag og halkonstruktionens<br />

tag. Alle laster bestemmes iht. [DS 410, 1998]. Endvidere er lasten fra<br />

tagbelægningen bestemt sidst i afsnittet.<br />

A.1 Vindlast<br />

Til beregning af vindlasten på kontorbygningen og halkonstruktionen antages kvasistatisk<br />

respons. Dermed bestemmes den kvasistatiske, karakteristiske vindlast Fw<br />

vha. [DS 410, 1998, tabel V 6] samt [DS 410, 1998, afsnit 6.1]. Fw bestemmes dog<br />

ikke her, men ved dimensionering af de pågældende elementer.<br />

Først bestemmes det karakteristiske maksimale hastighedstryk qmax. Ved den pågældende<br />

projektlokalitet anvendes en grundværdi for basisvindhastigheden på 24 m/s.<br />

Desuden anslås, at konstruktionen er beliggende i terrænkategori III. Dette resulterer<br />

i et karakteristisk maksimalt hastighedstryk på:<br />

qmax = 0, 59kN/m 2<br />

(A.1)<br />

Til beregning af Fw multipliceres qmax med de pågældende formfaktorer cpe,10 og<br />

<strong>til</strong>hørende arealer. I det flg. illustreres formfaktorerne.<br />

6


A.1 Vindlast 7<br />

A.1.1 Vindlast på ydervægge<br />

Formfaktorerne for vindlast på ydervæggene er <strong>til</strong> dels fastsat vha. [DS 410, 1998,<br />

figur V 6.3.1.1] og <strong>til</strong> dels skønnet ud fra den øgede luftstrøm mellem halkonstruktionen<br />

og dennes nabobygning. Når vindretningen er fra vest, anvendes formfaktorerne<br />

i figur A.1.<br />

Figur A.1: Formfaktorer cpe,10 for vindlast vinkelret på vestlig facade.<br />

Såfremt vinden rammer vinkelret på den østlige facade, forudsættes formfaktorerne<br />

at være væsentlig mindre end ovenfor pga. nabobygningens lævirkning, og medtages<br />

derfor ikke her.<br />

Når vindretningen er fra nord, dvs. når vinden rammer vinkelret på den nordlige<br />

gavl, anvendes formfaktorerne i figur A.2.


A.1 Vindlast 8<br />

Figur A.2: Formfaktorer cpe,10 for vindlast vinkelret på nordlig gavl.<br />

I figurerne er der endvidere vist størrelsen af de pågældende områder, de enkelte<br />

formfaktorer gør sig gældende for. I tabel A.1 er vindkraften, dvs. vindlasten pr.<br />

m 2 , udregnet for de enkelte formfaktorer.<br />

A.1.2 Vindlast på tag<br />

Formfaktor Vindkraft [kN/m 2 ]<br />

0,3 0,177<br />

0,5 0,295<br />

0,7 0,413<br />

0,9 0,531<br />

1,0 0,590<br />

1,1 0,649<br />

Tabel A.1: Vindlast på ydervæggene.<br />

Formfaktorerne for vindlast på halkonstruktionens tag er fastsat vha. [DS 410, 1998,<br />

figur V 6.3.1.5a og tabel V 6.3.1.5]. På figur A.3 ses størrelsen af områderne for de<br />

pågældende formfaktorer.


A.1 Vindlast 9<br />

Figur A.3: Størrelsen af områderne F, G, H og I for de pågældende formfaktorer.<br />

Alle mål i m.<br />

Størrelsen af de enkelte formfaktorer, for de i figuren viste områder, ses i tabel A.2.<br />

Belastningsområde F G H I<br />

Mindste værdi, cpe,10 -1,8 -1,3 -0,7 -0,5<br />

Største værdi, cpe,10 0 0 0 0,2<br />

Tabel A.2: Formfaktorer cpe,10 for vindlast på halkonstruktionen med fladt tag.<br />

Således bliver vindkraften som vist i tabel A.3.<br />

Belastningsområde F G H I<br />

Mindste værdi, vindkraft [kN/m 2 ] -1,06 -0,77 -0,41 -0,30<br />

Største værdi, vindkraft [kN/m 2 ] 0 0 0 0,12<br />

Tabel A.3: Vindkraft for vindlast på halkonstruktionen med fladt tag.<br />

Vindlasten på kontorbygningens tag regnes for værende nul. Dette skyldes, at suget,<br />

der vil forekomme på taget, kun virker <strong>til</strong> gunst for de søjler i halkonstruktionen,<br />

kontorbygningens tag hviler af på. Da kontorbygningen endvidere ligger i læ af<br />

nabobygningen, vil der heller ikke kunne forekomme et tryk på taget.


A.2 Snelast 10<br />

A.2 Snelast<br />

Den karakteristiske snelast s på et tag bestemmes jf. [DS 410, 1998, afsnit 7.1-7.3]<br />

som en karakteristisk terrænværdi på 0,9 kN/m 2 multipliceret med en formfaktor ci.<br />

Formfaktorerne for kontorbygningen og halkonstruktionen er fastsat ud fra [DS 410,<br />

1998, figur V 7.3.1 og tabel V 7.3.1] for en hældning på hhv. 15 ◦ og 0 ◦ . Til formfaktoren<br />

for snelast på kontorbygningen hører et <strong>til</strong>læg bestemt ud fra [DS 410, 1998,<br />

figur V 7.3.3] pga. sneophobning, hvor kontorbygningens tag møder halkonstruktionens.<br />

De pågældende formfaktorer ses af figur A.4.<br />

Figur A.4: Formfaktorer ci for snelast på tagkonstruktionerne.<br />

Som det ses, varierer snelasten lineært over kontorbygningens tag. I tabel A.4 er<br />

snelasten udregnet for mindste og største formfaktor i figuren.<br />

Formfaktor Snelast [kN/m 2 ]<br />

0,8 0,72<br />

2,0 1,80<br />

Tabel A.4: Snelast på tagkonstruktionerne.


A.3 Tagbelægning 11<br />

A.3 Tagbelægning<br />

Tagbelægningen består øverst af 2 lag tagpap. Herunder 10 mm krydsfinér-plade<br />

efterfulgt af hhv. 150 mm isolering, selvbærende trapezprofileret stålplade (DS HP<br />

127/960/3) [www.ds-staalprofil.dk, 2005] og <strong>til</strong> sidst 30 mm Trolltex-plader. I tabel<br />

A.5 er laster fra materialerne anført.<br />

Tyngde Tykkelse [mm] Last på konstr. [kN/m 2 ]<br />

2 lag tagpap 0,08 [kN/m 2 ] 0,08<br />

Krydsfiner 7 [kN/m 3 ] 10 0,07<br />

Isolering 1,5 [kN/m 3 ] 150 0,225<br />

Trapezprofiler 0,15 [kN/m 2 ] 0,15<br />

Trolltex-plader 2,9 [kN/m 3 ] 35 0,1<br />

Σ 0,625<br />

Tabel A.5: Laster hidrørende tagkonstruktionen.


B<br />

Detaildimensionering<br />

I dette afsnit foretages udregninger hidrørende detaildimensionering af rammekonstruktionen.<br />

B.1 Tværsnitsklasse<br />

I efterfølgende. afsnit bestemmes, hvilken tværsnitsklasse rammekonstruktionen befinder<br />

sig i. Det antages, at den lavest opnåelige klasse er gældende for hele konstruktionen.<br />

Dette er ikke et normkrav men blot en antagelse.<br />

Ud fra [DS 412, 1998, tabel V 6.3.2a] ses, at det mest kritiske er, når forholdet<br />

mellem længde og tykkelse på en flange er stort. Netop derfor undersøges i rammehjørnet,<br />

hvor profilets "slankhed" er størst. Her er højden på profilet 1250 mm,<br />

og kroppen er 1202 mm høj og 13,5 mm tyk. Flangerne er 24 mm tykke og 300<br />

mm brede. Det viser sig at være kroppen, der er afgørende for tværsnitsklassen, idet<br />

flangerne placere sig i tværsnitsklasse 1.<br />

I henhold <strong>til</strong> [DS 412, 1998] er minimumskravet for at befinde sig i tværsnitsklasse<br />

3 under forudsætning af, at der er kombineret tryk og bøjning i tværsnittet:<br />

hvor<br />

d<br />

tw<br />

≤ 42ε<br />

1 − 0,33<br />

α<br />

d er højden af kroppen, hvilken er 1202 mm.<br />

tw er tykkelsen af kroppen, som er på 13,5 mm.<br />

ε er givet ved<br />

235<br />

fy<br />

, der i dette <strong>til</strong>fælde er 1.<br />

12<br />

(B.1)


B.2 Forskydningsbæreevne 13<br />

α er defineret ved z , hvor z er trykzonehøjden i tværsnittet. α kan findes ud fra<br />

d<br />

geometri. Da der i det undersøgte tværsnit forekommer et moment på 714<br />

kNm samt en tryknormalkraft på 178 kN, kan α findes <strong>til</strong> 0,55. Dette er<br />

illustreret på figur B.1.<br />

Figur B.1: Relevante parametre <strong>til</strong> bestemmelse af α.<br />

Ved indsættelse af relevante parametre i B.1 kan kravet eftervises:<br />

1202<br />

13, 5<br />

≤ 42 · 1<br />

1 − 0,33<br />

0,55<br />

⇕<br />

89 ≤ 105<br />

Det vil sige, at profilet befinder sig i tværsnitsklasse 3. Det kan endvidere vises, at<br />

det ikke opfylder kravet <strong>til</strong> tværsnitsklasse 2. Kravet her<strong>til</strong> er:<br />

Ved indsættelse fås:<br />

d<br />

tw<br />

≤ 456ε<br />

13α − 1<br />

89 71<br />

B.2 Forskydningsbæreevne<br />

(B.2)<br />

Følgende vises, at forskydningskraften i et kritisk snit ikke overstiger halvdelen<br />

af forskydningsbæreevnen. Forskydningsspændingen vs. bæreevnen undersøges i to<br />

snit, hvilket er i knude 1 og 2 jf. figur B.2. På denne figur er forskydningskraftens<br />

størrelsesorden endvidere vist.


B.2 Forskydningsbæreevne 14<br />

Figur B.2: De absolutte forskydningskræfters forløb i rammekonstruktionen.<br />

I knude 1 er forskydningskraften 114 kN. Forskydningsspændingen er da ifølge<br />

[Stålkonstruktioner, 2005, afsnit 3.4.5] givet ved:<br />

hvor<br />

V er forskydningskraften i snittet [N].<br />

τS = V<br />

tw · h<br />

tw er tykkelsen af kroppen på profilet [mm].<br />

h er højden af kroppen på profilet [mm].<br />

(B.3)<br />

Idet der i knude 1 anvendes et HE400B-profil, er tykkelsen af kroppen 13,5 mm og<br />

højden 352 mm. Forskydningsspændingen bliver da:<br />

τS =<br />

Forskydningsstyrken er givet ved:<br />

114 · 10 3 N<br />

13, 5mm · 352mm<br />

τR = fyd<br />

√3 =<br />

193MP a<br />

√ 3<br />

= 24MP a<br />

= 110, 8MP a<br />

Ud fra dette kan ses, at forskydningsspændingen udgør ca. 25 % af snittets styrke.<br />

Endvidere undersøges for samme fænomen i knude 2. Her er forskydningskraften<br />

fundet <strong>til</strong> 155 kN. Da profilet her er opsvejst, er kroppens højde nu 1202 mm istedet<br />

for de 352 mm. Tykkelsen er stadig den samme. Forskydningsspændingen bliver<br />

da:<br />

τS =<br />

155kN<br />

13, 5mm · 1202mm<br />

= 9, 6MP a<br />

Her udgør den altså kun ca. 10 % af forskydningsbæreevnen.


B.3 Bæreevneeftervisning 15<br />

Da forskydningskraften ikke overstiger halvdelen af tværsnittets forskydningsbæreevne,<br />

kan der ses bort fra denne ved bæreevneeftervisning jf. [DS 412, 1998, afsnit<br />

6.3.12].<br />

B.3 Bæreevneeftervisning<br />

I det flg. eftervises spændingsbestemmelserne fundet i beregningsprogrammet STA-<br />

AD.Pro. Snittet, der ønskes undersøgt, er igennem knude 3, jf. figur B.2.<br />

Der regnes på spæret i situation 2, hvor taget fra sidebygningen ligger af på spæret,<br />

og der anvendes den dimensionsgivende lastkombination. Snitkræfterne i knuden kan<br />

ses på figur B.3:<br />

Figur B.3: Snitkræfterne i knude 3, på midten af spæret.<br />

Idet der regnes elastisk, og der kun ses på normalspændinger, undersøges profilet i<br />

yderste fiber i overflangen, da der her fremkommer de største spændinger. Dimensionerne<br />

på profilet i knude 3 kan ses på figur B.4.


B.3 Bæreevneeftervisning 16<br />

Figur B.4: Dimensioner på HE400B profil, ved knude 3.<br />

Ved bæreevneeftervisning anvendes nedenstående interaktionsformel [DS 412, 1998],<br />

der kan omskrives <strong>til</strong> simpel spændingseftervisning:<br />

hvor<br />

NS<br />

A · fyd<br />

nel + mel ≤ 1<br />

NS<br />

NR<br />

+ MS<br />

MR<br />

+ MS<br />

Wel · fyd<br />

nel er den relative normalkraftudnyttelse [-].<br />

mel er den relative momentudnyttelse [-].<br />

⇕<br />

≤ 1<br />

⇕<br />

≤ 1 (B.4)<br />

Wel er det elastiske modstandsmoment for det pågældende snit. I dette <strong>til</strong>fælde ved<br />

knude 3, er det 2880 · 10 3 mm 3 .<br />

NS er normalkraften i snittet [N].<br />

MS er momentet i snittet [Nmm].<br />

NR er normalkraftbæreevnen i snittet [N].<br />

MR er momentbæreevnen i snittet [Nmm].<br />

A er arealet i snittet, hvilket er 19, 8 · 10 3 mm 2 .<br />

I knude 3 er normalkraft og moment som vist i figur B.3. Ved indsættelse i formel


B.4 Rammehjørne 17<br />

B.4 findes bæreevneudnyttelsen:<br />

110kN<br />

19, 8 · 103mm2 · 192MP a +<br />

210 · 106Nmm 2880 · 103mm3 · 192MP a<br />

= 0, 4 (B.5)<br />

Det vil sige, at der udnyttes ca. 40 % af tværsnittets elastiske bæreevne. Omregnes<br />

dette <strong>til</strong> spændinger, bliver det:<br />

0, 4 · 192MP a = 78, 4MP a<br />

Sammenlignes med STAAD.Pro, der i samme snit får en spænding på 80, 7 MP a,<br />

er det en forskel på ca. 2,5 %. Denne forskel kan skyldes små forskelle i f.eks.<br />

modstandsmomenterne, der er anvendt.<br />

B.4 Rammehjørne<br />

I rammekonstruktionens hjørne opstår et stort moment. For at dette moment ikke<br />

skal give anledning <strong>til</strong> lokal foldning i kroppen af profilerne, pga. den relative store<br />

vinkel mellem rammeben og rigle, er en afstivning af rammehjørnet nødvendig.<br />

Afstivningen, der i dette <strong>til</strong>fælde er valgt, er en diagonalafstivning. Denne er<br />

illustreret på figur B.5.<br />

Figur B.5: Diagonalafstivning i rammehjørnet, markeret med rød.<br />

Grunden <strong>til</strong> at denne afstivning er nødvendig skyldes, at de normalkræfter der<br />

opstår i flangerne har komposanter, der giver store forskydningspændinger i<br />

profilets krop. For at disse forskydningsspændinger kan optages, indsvejses denne<br />

diagonalafstivning. Princippet i dette er vist på figur B.6.


B.4 Rammehjørne 18<br />

Figur B.6: Kraftfordeling i flange og diagonalafstivning.<br />

Idet der antages, at momentet alene bliver optaget i profilernes flanger, og normalsamt<br />

forskydningskraft optages i kroppen, kan kraftkomposanten T fra momentet<br />

findes som:<br />

hvor<br />

M er momentet i rammehjørnet [Nmm].<br />

h er højden af tværsnittet [mm].<br />

T = M<br />

h<br />

I beregningsprogrammet STAAD.Pro er det maksimale moment i rammehjørnet<br />

fundet <strong>til</strong> 725 kNm. Ud fra dette bliver kræfterne i profilets flanger, idet højden af<br />

profilet er 1250 mm:<br />

T = 725 · 106 Nmm<br />

1250mm<br />

= 580kN<br />

Det skal herefter sikres, at spændingen fra normal- og forskydningskraften alene kan<br />

optages i kroppen af profilet. Det undersøges først, hvor stor en andel af kroppens<br />

areal, normalkraften optager. Dette gøres ud fra Anormal = N . Normalkraften er i<br />

fyd<br />

snittet fundet <strong>til</strong> 178 kN. Arealet bliver dermed:<br />

Anormal = 178kN<br />

192MP a<br />

= 927mm2<br />

Idet hele kroppens areal er på 16227 mm 2 , er det resterende areal, der kan optage


B.4 Rammehjørne 19<br />

forskydningskraften; 16227 mm 2 − 927 mm 2 = 15300 mm 2 .<br />

Forskydningskraften i snittet er fundet <strong>til</strong> 90 kN. Spændingen fra denne er således;<br />

τS = 90kN<br />

15300mm 2 = 5, 88 MP a. Og den kritiske styrke mht. forskydning er givet ved:<br />

τR ≤ fyd<br />

√3 =<br />

192MP a<br />

√ 3<br />

= 110, 8MP a<br />

Altså er der <strong>til</strong>strækkelig styrke i kroppen <strong>til</strong> at kunne optage normal og forskydningskræfterne.<br />

Geometrien af rammehjørnet kan ses på figur B.7.<br />

Figur B.7: Geometri af rammehjørnet mht. vinkler. Alle mål er i grader.<br />

Ud fra denne geometri er det muligt at finde de kraftkomposanter Ft,1 og Ft,2, som<br />

flangekræfterne T giver:<br />

Ft,1 = 580kN · sin(32, 1) + 580kN · sin(34, 9) = 640kN<br />

Ft,2 = 580kN · cos(44, 1) + 580kN · cos(47, 1) = 811kN<br />

Det ses, at kræfterne ikke er lige store. Dimensioneres pladen for den største kraft,<br />

er det på den sikre side. Forskellen mellem de to kræfter, er det der skal overføres<br />

som forskydningsspændinger <strong>til</strong> kroppen. Dette vil ske gennem en svejsning.<br />

Størrelsen af diagonalpladen antages at være af samme størrelse som tværsnittet af<br />

flangerne. Det vil sige med en tykkelse på 24 mm. Højden er de 300 mm fratrukket<br />

kroptykkelsen af det opsvejste spær på 13,5 mm, hvilket giver 286,5 mm. Dette giver<br />

pladen et tværsnitsareal på 6876 mm 2 .


B.4 Rammehjørne 20<br />

Spændingen i pladen bliver dermed:<br />

σ = 811kN<br />

= 119MP a<br />

6876mm2 Idet flydespændingen er på 192 MP a, må denne plade være <strong>til</strong>strækkelig.<br />

B.4.1 Svejsesamling<br />

Placering af svejsesømmen er illustreret på figur B.8.<br />

Figur B.8: Placeringen af svejsesøm mellem kroppen af det opsvejste stålspær og<br />

diagonalafstivningen.<br />

Som tidligere skrevet, skal der overføres en forskydningskraft <strong>til</strong> profilets krop. Denne<br />

har størrelsen:<br />

811kN − 640kN = 171kN (B.6)<br />

Denne forskydningskraft overføres i svejsningen mellem det opsvejste spærs krop og<br />

diagonalafstivningen.<br />

Det antages, at svejsesamlingen har et a-mål på 3 mm og udføres som et symmetrisk<br />

kantsøm. Ifølge [DS 412, 1998, Afsnit 6.5.2] skal flg. være opfyldt for styrken<br />

af et svejsesøm:<br />

hvor<br />

<br />

σ2 90 + 3(τ 2 0 + τ 2 fud<br />

90) ≤ c0<br />

βw<br />

σ90 er normalspændingen i sømsnittet [MP a].<br />

(B.7)<br />

τ0 er forskydningsspændingen i sømsnittet parallelt med sømmens længderetning<br />

[MP a].


B.4 Rammehjørne 21<br />

τ90 er forskydningsspændingen i sømsnittet vinkelret på sømmens længderetning<br />

[MP a].<br />

c0 er en styrkereduktionsfaktor, der tager hensyn <strong>til</strong> sømmens kvalitet og omfang af<br />

kontrol. I dette <strong>til</strong>fælde er denne 0,7 [-].<br />

fud er den regningsmæssige trækstyrke af det svageste materiale i samlingen. Her er<br />

den 238 MP a for stål S235.<br />

βw er en korrelationsfaktor, der her er sat <strong>til</strong> 0,8 [-].<br />

Geometrisk fortolkning af ovenstående faktorer kan ses på figur B.9.<br />

Figur B.9: Geometrisk fortolkning af spændinger i et svejsesøm.<br />

Bestemmelse af σ90 og τ90<br />

σ90 bestemmes på samme vis som τ90. For at finde disse to er det nødvendigt, at<br />

projicere forskydnings- og normalkraften i snittet ind, således de står hhv. parallelt<br />

og vinkelret på svejsesamlingen. Dette er illustreret på figur B.10.


B.4 Rammehjørne 22<br />

Figur B.10: Illustration ved projicering af snitkræfter i den opsvejste ramme (sorte<br />

pile) over i snitkræfter vinkelret og parallelt med svejsesamlingen (røde pile).<br />

Kraften, der står normal på svejsesømmen, er den eneste af de to kræfter, der giver<br />

anledning <strong>til</strong> spændingerne σ90 og τ90, idet kraften parallelt med svejsesømmen kun<br />

giver spændinger τ0. For at finde kraften, der er normal <strong>til</strong> svejsesømmen, efterfølgende<br />

kaldet FN, projiceres normal og forskydningskræfterne i rammen (de sorte pile<br />

på figur B.10) ind, således FN fremkommer. Idet normalkraft og forskydningskraft<br />

i snittet er hhv. -124,6 kN og 155,3 kN, bliver kraften FN:<br />

FN = −124, 6kN · cos(38, 9) − 155, 3kN · cos(51, 1) = −194, 5kN (B.8)<br />

Denne kraft FN skal opløses i to komposanter jf. figur B.9. Idet den skal deles symmetrisk<br />

med 45 ◦ , bliver størrelsen af hver komposant:<br />

Fσ90 =<br />

Fτ90 =<br />

−194, 5kN<br />

√ 2<br />

−194, 5kN<br />

√ 2<br />

= −137, 5kN (B.9)<br />

= −137, 5kN (B.10)<br />

Kræfterne regnes jævnt fordelt over svejsesømmene. Det er dog maksimalt <strong>til</strong>ladt<br />

at regne den fuldt udnyttet over en sømlængde på 150 · a. Idet a er givet <strong>til</strong> 3 mm,<br />

bliver den maskimale sømlængde 450 mm. Da der er en svejsning på hver side af<br />

det opsvejste profils krop, bliver arealet A, hvori kræfterne regnes optaget:<br />

A = 2 · (3mm · 150 · 3mm) = 2700mm 2<br />

(B.11)


B.5 Samling i kippen 23<br />

Spændingerne kan dermed bestemmes <strong>til</strong>:<br />

σ90 =<br />

τ90 =<br />

137, 5kN<br />

= 50, 9MP a<br />

2700mm2 (B.12)<br />

(B.13)<br />

137, 5kN<br />

= 50, 9MP a<br />

2700mm2 (B.14)<br />

Bestemmelse af τ0<br />

For at bestemme τ0 skal snitkræfterne i rammen igen projiceres ind, således de bliver<br />

parallelt med svejsesømmen. Ud fra figur B.9 bliver denne kraft herved:<br />

Fτ0 = −124kN · cos(51, 1) + 155, 3kN · cos(38, 9) = 42, 7kN (B.15)<br />

Kraften på 42,7 kN, der kommer fra snitkræfter i rammekonstruktionen, skal adderes<br />

med de kræfter, der skal overføres mellem diagonalafstivningen og kroppen. Her er<br />

det dog kun den halve kraft, der skal anvendes, idet den bliver fordelt på begge sider<br />

af svejsesømmen. Kraften fundet i formel B.6, bliver herved 85,5 kN, og adderet med<br />

de 42,7 kN, bliver den samlede kraft, svejsesømmen skal overføre via forskydning<br />

parallelt med sømmen 128,2 kN. Anvendes samme areal som før <strong>til</strong> bestemmelse af<br />

spændingen, bliver den:<br />

τ0 =<br />

Ved indsættelse i B.7 fremkommer flg.:<br />

128, 2kN<br />

= 47, 5MP a (B.16)<br />

2700mm2 <br />

σ2 90 + 3(τ 2 0 + τ 2 90) ≤<br />

⇕<br />

fud<br />

c0<br />

βw<br />

<br />

(50, 9MP a) 2 + 3((47, 5MP a) 2 + (50, 9MP a) 2 ) ≤<br />

⇕<br />

238MP a<br />

0, 7 ·<br />

0, 8<br />

Det vil sige, at svejsesømmene har <strong>til</strong>strækkelig styrke.<br />

B.5 Samling i kippen<br />

130, 8MP a ≤ 208, 3MP a<br />

I det flg. afsnit dimensioneres samlingen i kippen. Der er brugt flg. kilder i dette<br />

afsnit [Stål 5, 2005], [DS 412, 1998] og [Stålkonstruktioner, 2005].


B.5 Samling i kippen 24<br />

Samlingen er illustreret på figur B.11.<br />

Figur B.11: Illustration af samlingen i kippen.<br />

Svejsesamlingen mellem plade og H-profil, boltesamlingen samt pladens bæreevne<br />

kontrolleres. Boltesamlingen skal kontrolleres for overklipningsbæreevne og trækbæreevne.<br />

Fremgangsmåden for dimensioneringen af svejsesamlingen kan ses i afsnit B.4.1,<br />

mens fremgangsmåden for dimensionering pladen og boltesamlingen vises i det flg.:<br />

Pladens minimale tykkelse<br />

Pladens minimale tykkelse skal bestemmes. Til dette anvendes brudfiguren, som kan<br />

ses på figur B.12.<br />

Figur B.12: Brudfigur af den ene halvdel af pladen i underflangen, ved kippen.


B.5 Samling i kippen 25<br />

For at bestemme den minimale pladetykkelse anvendes Virtuelt Arbejdes Princip.<br />

Det ydre arbejde findes af flg. formel:<br />

hvor<br />

Ay = Fu<br />

2<br />

Fu er kraften, der virker i underflagen [kN].<br />

δ er flytningen, som kan ses på figur B.12 [mm].<br />

Det indre arbejde er:<br />

hvor<br />

· δ<br />

Ai = 4 · md · l · δ<br />

m<br />

md er flydemomentet, som bestemmes af flg. md = t2 p·fyd<br />

4<br />

l er længden af brudlinien, som kan ses på figur B.12 [mm].<br />

m er længden, som kan ses på figur B.12 [mm].<br />

[Nmm/mm].<br />

Indsættes flydemomentet, fås det indre arbejde, idet δ angiver vinkeldrejningen, <strong>til</strong>:<br />

m<br />

Ai = 4 · 1<br />

4 · t2 p · fyd · l · δ<br />

m<br />

Det ydre arbejde sættes lig det indre, hvorefter tykkelsen isoleres, og pladens minimale<br />

tykkelse for brudfiguren på figur B.12 findes:<br />

Fu<br />

2<br />

Ay = Ai<br />

1<br />

· δ = 4 ·<br />

4 · t2p · fyd · l · δ<br />

m<br />

tp =<br />

Fu<br />

2<br />

· m<br />

fyd · l<br />

Overklipningsbæreevne<br />

Overklipningsbæreevnen for bolte med rullet gevind bestemmes af flg. formel:<br />

(B.17)<br />

Fv,R = c3 · A · fub,d (B.18)


B.5 Samling i kippen 26<br />

hvor<br />

c3 er 0,6 for bolte i styrkeklassen 8.8 for snit gennem gevind [-].<br />

A er spændingsarealet for snit gennem gevind [mm 2 ].<br />

fub,d er boltens regningsmæssige trækstyrke [MP a].<br />

For at opnå <strong>til</strong>strækkelig bæreevne skal overklipningsbæreevnen være større end<br />

forskydningskraften, som vist i flg. formel:<br />

Fv,S ≤ Fv,R (B.19)<br />

Trækbæreevne<br />

Trækbæreevnen for en bolt med rullet gevind bestemmes af flg.:<br />

hvor<br />

fub,d er boltens regningsmæssige trækstyrke [MP a].<br />

As er spændingsarealet [mm 2 ].<br />

Ft,R = 0, 9 · As · fub,d (B.20)<br />

For at opnå <strong>til</strong>strækkelig bæreevne skal trækbæreevnen være større end trækkraften,<br />

som vist ved flg. udtryk:<br />

B.5.1 Svejsesamling<br />

Ft,S ≤ Ft,R (B.21)<br />

Svejsesømmen mellem riglen og pladen <strong>til</strong> kipsamlingen udføres med et a-mål på 6<br />

mm og stål S355. For yderligere teori omkring svejsesamling henvises <strong>til</strong> afsnit B.4.1.<br />

Det antages, at forskydningskraften optages i svejsesømmen mellem kroppen og<br />

pladen, og at normalkraften optages i i flangerne. Idet normalkraften i riglen giver<br />

anledning <strong>til</strong> tryk, og momentet "trykker" foroven, vil det hårdest belastet svejsesøm<br />

blive ved overflangen. Denne er illustreret på figur B.13 med blå.


B.5 Samling i kippen 27<br />

Figur B.13: Svejsesamling, hvor det røde illustrere svejsesømmene ved kroppen og<br />

det blå svejsesømmene ved overflangen.<br />

Da momentet i samlingen er på 209,2 kNm, og normalkraften er på 110 kN, bliver<br />

den samlede kraft, der skal overføres i overflangen:<br />

hvor<br />

Foverflange = M Aflange<br />

+ · N<br />

(h − t) Aprofil<br />

= 209, 2 · 103kNmm (400mm − 24mm)<br />

= 596kN<br />

7200mm2<br />

+ · 110kN<br />

19800mm2 (h − t) angiver afstanden fra flangemidte <strong>til</strong> flangemidte [mm].<br />

Aflange og Aprofil er arealet af hhv. flangen og hele profilet [mm 2 ].<br />

Længden af det svejsesøm, der skal optage denne kraft, er givet ved 2 gange bredden<br />

af overflangen subtraheret med tykkelsen af kroppen. Svjesesømmens længde bliver<br />

herved:<br />

l = 2 · 300mm − 13, 5mm = 586, 6mm (B.22)<br />

De eneste spændinger, der opstår i svejsesømmen, er σ90 og τ90. Disse to spændinger<br />

er givet ved:<br />

σ90 = τ90 =<br />

596 · 103N 586, 5mm · 6mm · √ = 119, 8MP a<br />

2


B.5 Samling i kippen 28<br />

Der indsættes i stålnormens brudbetingelse som er givet ved:<br />

hvor<br />

c0 er sat <strong>til</strong> 0,7.<br />

βw er sat <strong>til</strong> 0,8.<br />

fud er for stål S355, 343 MP a.<br />

ses, at spændingerne er <strong>til</strong>ladelige:<br />

<br />

σ2 90 + 3 · (τ 2 0 + τ 2 fud<br />

90) ≤ c0<br />

βw<br />

(B.23)<br />

(119, 8MP a) 2 + 3 · (119, 8MP a) 2 = 239, 5MP a ≤ 300MP a (B.24)<br />

Svejsesamlingen i flangerne vi således kunne holde. I kroppen skal der "kun"<br />

overføres en forskydningskraft på 4 kN. Da dette skal gøres over en sømlængde,<br />

der er 2 gange kroppens længde, vil der ikke <strong>til</strong>nærmelsesvis være risiko for for store<br />

spændinger. Derfor får dette svejsesøm samme a-mål, som svejsesamlingen i flangen.<br />

B.5.2 Pladen<br />

Inden pladens minimale tykkelse kan bestemmes, skal kraften Fu i HE400B-profilets<br />

underflange bestemmes, da det er her, den værste situation opstår. Samlingen<br />

påvirkes vinkelret af en normalkraft N = 110 kN, en forskydningskraft V = 4, 2 kN<br />

og et moment Ms = 209, 2 kNm. Kraften FU bestemmes ved at tage ligevægt om<br />

rotationscenteret RC. Ligevægtssituationen er illustreret i figur B.14.


B.5 Samling i kippen 29<br />

Figur B.14: Illustration af ligevægtssituationen, hvor der tages moment om<br />

rotationscentret i overflangen.<br />

Kraften Fu i underflangen bestemmes ved at tage momentligevægt i overflangen:<br />

0 =<br />

<br />

h − t<br />

Ms − N · − Fu · (h − t)<br />

2<br />

Fu<br />

⇕<br />

= Ms − N · =<br />

<br />

h−t<br />

2<br />

(h − t)<br />

209, 2 · 106Nmm − 110002N · <br />

400mm−24mm<br />

2<br />

(400mm − 24mm)<br />

= 503243, 7N (B.25)<br />

Ud fra formel B.17 kan pladens minimale tykkelse nu bestemmes. Som brudlinielængde<br />

l anvendes her den halve pladebredde, da der pga. symmetri nøjes med at<br />

se på halvdelen af pladen. Pladetykkelsen bliver:<br />

tp =<br />

503243,7N<br />

· 36, 5mm<br />

2<br />

= 16, 2mm<br />

201Mpa · 175mm<br />

Med en minimal pladetykkelse på 16,2 mm vælges en plade med tykkelsen 17 mm.


B.5 Samling i kippen 30<br />

B.5.3 Boltesamling<br />

På figur B.15 kan et snit i boltesamlingen ses.<br />

Figur B.15: Snit i boltesamling. Alle mål i mm.<br />

Boltesamlingen vil ligeledes blive påvirket af en normalkraft N = 110 kN, en<br />

forskydningskraft V = 4, 2 kN og et moment Ms = 209, 2 kNm. Der antages,<br />

at de to øverste bolte optager forskydningskraften V , mens de fire nederste optager<br />

træk fra normalkraften N og momentet Ms. Yderligere antages, at et evt. brud vil<br />

ske i boltens gevind. Der vælges M22-bolte med rullet gevind i styrkeklasse 8.8. I<br />

det flg. vil de to øverste bolte dimensioneres for overklipningsbæreevne og de fire<br />

nederste for trækbrud.<br />

Først kontrolleres boltenes minimumsafstande. Som det kan ses på figur B.15 og<br />

tabel B.1, er de optimale minimumsafstande overholdt.


B.5 Samling i kippen 31<br />

Optimale minimumsafstande [mm] Reelle afstande [mm]<br />

e1 3, 0 · d0 = 3, 0 · 24 = 72 130 og 175<br />

p1 3, 75 · d0 = 3, 75 · 24 = 90 114 og 262<br />

e2 1, 5 · d0 = 1, 5 · 24 = 36 88<br />

p2 3, 0 · d0 = 3, 0 · 24 = 72 174<br />

Tabel B.1: Optimale minimumsafstande vs. reelle afstande.<br />

Først vil overklipningsbæreevnen for de to øverste bolte med rullet gevind blive<br />

bestemt af formel B.18:<br />

Fv,R = 0, 6 · 303mm 2 · 559MP a<br />

= 101626, 2N<br />

= 101, 6kN<br />

Forskydningskraften V er på 4, 2 kN, som fordeles ud på de to øverste bolte.<br />

Fv,S =<br />

4, 2kN<br />

2<br />

= 2, 1kN<br />

Det kan dermed ses, at der er <strong>til</strong>strækkelig bæreevne, da der ved indsættelse i formel<br />

B.19 gælder:<br />

2, 1kN ≤ 101, 6kN<br />

De fire nederste bolte skal kontrolleres for en trækkraft Ft,s. Da der opstår<br />

klemkræfter i samlingen, skal disse adderes <strong>til</strong> flangens trækkraft, for at få den<br />

belastning boltene udsættes for. Dette er tidligere illustreret på figur B.12. Ved at<br />

tage moment om den yderste bolt (se figur B.16), kan klemkraften Fk findes, idet<br />

der ops<strong>til</strong>les en momentligevægt.


B.5 Samling i kippen 32<br />

hvor<br />

Figur B.16: Snit i flydelinie, hvor klemkraften kan beregnes.<br />

md · l = Fk · e1<br />

(B.26)<br />

l er længden af flydelinien, der er i <strong>til</strong>fældet af der kun ses på den ene side, er 175<br />

mm.<br />

Fk er klemkraften, der ønskes bestemt [N].<br />

e1 er afstanden fra bolten/flydelinien ud <strong>til</strong> klemkraften [mm].<br />

mf er flydemomentet, der er givet som t2 ·fyd<br />

4<br />

Ved indsættelse kan klemkraften findes <strong>til</strong>:<br />

[Nmm/mm].<br />

Fk = t2 · fyd · l<br />

e1 · 4 = (17mm)2 · 201MP a · 175mm<br />

= 19, 5kN (B.27)<br />

4 · 130mm<br />

Ved at tage vandret ligevægt, kan boltekraften findes iht. figur B.12:<br />

0 = Fu<br />

2 + 2 · Fk<br />

⇕<br />

− 2 · Fb<br />

Fb = Fu<br />

4 + Fk =<br />

503, 2kN<br />

4<br />

+ 19, 5kN = 145, 3kN<br />

Der vil altså være en trækkraft på 145,3 kN i hver af de fire bolte i underflangen.


B.6 Samling i foden 33<br />

Bæreevnen af en M22-bolt i styrkeklasse 8.8 bestemmes af formel B.20:<br />

Ft,R = 0, 9 · 559MP a · 303mm 2<br />

= 152, 4kN<br />

Det kan dermed ses, at der er <strong>til</strong>strækkelig bæreevne, da der ved indsættelse i formel<br />

B.21 gælder, at:<br />

B.6 Samling i foden<br />

125, 8kN ≤ 152, 4kN<br />

I dette afsnit beskrives, hvordan rammebenene på den opsvejste stålramme<br />

monteres <strong>til</strong> fundamentet og indervæggen i halkonstruktionen. Samlingen vil derefter<br />

dimensioneres for en forskydningskraft på 114,4 kN og en trykkraft på 177,8<br />

kN. Til udarbejdelse af dette afsnit er kilderne [Stål 5, 2005], [DS 412, 1998] og<br />

[Stålkonstruktioner, 2005] anvendt.<br />

B.6.1 Udførelse<br />

I dette afsnit forklares, hvordan fundamentet udføres, og hvordan rammebenet<br />

monteres herpå for senere at blive fastspændt <strong>til</strong> indervæggen. Der henvises <strong>til</strong><br />

teknisk tegning 205 ved udførelse af dette. Inden montering af rammebenene vil<br />

der skulle udføres anlægs- og betonarbejde på byggegrunden. Følgende processer vil<br />

blive udført, inden rammen kan regnes som stabil:<br />

• Terrænarbejde og støbning af fundament.<br />

• Udførelse af terrændæk.<br />

• Montering af stålramme.<br />

• Udførelse af ydermur samt indspænding af denne <strong>til</strong> rammebenet.<br />

Terrænarbejde og støbning af fundament<br />

Der vil blive udført terrænarbejde på byggegrunden efter funderingsforudsætningerne<br />

gjort i afsnit H. Efter endt terrænarbejde støbes punktfundamenterne. Støbningen af<br />

stribefundamentet sker, når punktfundamentet er hærdet. Det vil være nødvendigt<br />

at lave forskalling på punktfundamenterne, og ved støbning ilægges tentorstål i<br />

bund og top, hvilket sikrer en <strong>til</strong>strækkelig stivhed af stribefundamentet. Det er<br />

nødvendigt at nedstøbe gevindstænger i stribefundamentet for videre montering<br />

af rammebenene. Gevindstængerne er sammenhængende, hvilket sikrer en større<br />

forankringsstyrke. Dette er illustreret på figur B.17.


B.6 Samling i foden 34<br />

Figur B.17: Punkt- og stribefundamentet hvor gevindstængerne er støbt fast i.<br />

Gevindstængerne er 0,5 m i længden og er af typen M20. Disse støbes 0,4 m ned i<br />

stribefundamentet og skal af sikkerhedsmæssige grunde afdækkes i toppen.<br />

På gevindstængerne monteres to s<strong>til</strong>møtrikker, som anvendes senere <strong>til</strong> indnivellering<br />

af rammen. Der laves evt. en forskalling i stribefundamentet for at gøre plads<br />

<strong>til</strong> rammebenet. Dette kan ses på figur B.18.<br />

Figur B.18: Detalje af underlag, hvor rammebenet skal stå.


B.6 Samling i foden 35<br />

Udførelse af terrændæk<br />

Efter endt funderingsarbejde påfyldes omkring fundamentet med sand. Udførelse<br />

af terrændækket kan nu påbegyndes. Der udlægges et kapilærbrydende lag i form<br />

af lecanødder ovenpå sandlaget og herpå trykfast isolering. Ovenpå udarbejdes et<br />

<strong>til</strong>strækkelig armeringsarrangement, hvorefter betongulvet kan støbes. Dette er illustret<br />

på figur B.19.<br />

Figur B.19: Terrændækket i halkonstruktionen.<br />

Montering af stålramme<br />

Efter udførelse af terrændækket indnivelleres s<strong>til</strong>møtrikkerne på gevindstængerne,<br />

så rammerne kommer <strong>til</strong> at stå i samme kote. Rammerne monteres vha. kran, og<br />

de spændes fast med to møtrikker. Rammen støbes fast omkring bundpladen, så<br />

der fremkommer en lille forhøjning. Forhøjningen har den funktion, at der ved dens<br />

kanter skabes knusning i betonen, så samlingen vil virke som et charnier. Dette bevirker,<br />

at samlingen ikke kan optage momenter. Samlingen er illustreret på figur<br />

B.20.


B.6 Samling i foden 36<br />

Figur B.20: Detalje af samling ved rammefod.<br />

Udførelse af ydermur<br />

Ydervægselementerne monteres vha. af en kran og fastgøres <strong>til</strong> fundamentet.<br />

Rammebenet spændes fast <strong>til</strong> ydervæggens indstøbte "klips". Disse svejses fast <strong>til</strong><br />

rammen. Dette er illustreret på figur B.21.<br />

B.6.2 Svejsesamling<br />

Figur B.21: Monteringen af rammen <strong>til</strong> bagvæggen.<br />

Foden af rammebenet svejses <strong>til</strong> pladen, der skal spændes fast <strong>til</strong> fundamentet. Det<br />

antages, at al forskydning optages i svejsesømmen mellem profilets krop og pladen,<br />

og normalkraften optages i flangerne.<br />

Svejsesømmen i kroppen skal kunne overføre forskydningskraften på 114,4 kN. Idet


B.6 Samling i foden 37<br />

der anvendes et a-mål på 3 mm, og længden af svejsesømmen er 2 · 352 mm =<br />

704 mm bliver den forskydningsspænding, der opstår i svejsesømmen:<br />

τ0 =<br />

114, 4kN<br />

3mm · 704mm<br />

= 54MP a<br />

Indsættes i formlen for svejsesømmens styrke findes, idet der anvendes samme antagelser<br />

som ved forrige svejsesamlinger:<br />

<br />

σ 2 90 + 3 · (τ 2 0 + τ 2 90) ≤ c0 · fud<br />

βw<br />

(B.28)<br />

⇕<br />

3 · (54MP a) 2 = 93, 5MP a ≤ 300MP a (B.29)<br />

Det vil sige kroppen kan overføre forskydningskraften. Normalkraften på 177,8 kN<br />

skal optages i flangerne. Her antages det, at halvdelen af denne går direkte ned<br />

<strong>til</strong> pladen via kontakttryk mellem flangen og pladen. Den resterende halvdel skal<br />

gå gennem svejsesømmen, og denne dimensioneres derfor for en kraft på 88,9 kN.<br />

Længden af svejsesømmen er givet ved 4 · 300 mm − 2 · 13, 5 mm = 1173 mm. Idet<br />

kraften skal projiceres ind, således den kan omregnes <strong>til</strong> spændingerne σ90 og τ90<br />

vha. formel B.28:<br />

<br />

88, 9kN<br />

3mm · 1173mm · √ 2<br />

2<br />

<br />

88, 9kN<br />

+ 3 ·<br />

3mm · 1173mm · √ 2<br />

2<br />

≤ 300MP a<br />

⇕<br />

35, 7MP a ≤ 300MP a<br />

Som det ses, kan svejsesømmene overføre de nødvendige kræfter <strong>til</strong> pladesamlingen.<br />

B.6.3 Boltesamling<br />

I det flg. vil overklipningsbæreevnen for de to bolte blive eftervist. Et snit i<br />

fodsamlingen kan ses på figur B.22.


B.6 Samling i foden 38<br />

Figur B.22: Snit i fodsamlingen.<br />

Det antages, at et evt. brud vil ske i boltens gevind. Der vælges M20-bolte med<br />

rullet gevind i styrkeklasse 8.8.<br />

Først kontrolleres boltenes minimumsafstande. Som det kan ses på figur B.22 og<br />

tabel B.2, er de optimale minimumsafstande overholdt.<br />

Optimale minimumsafstande [mm] Reelle afstande [mm]<br />

e1 3, 0 · d0 = 3, 0 · 22 = 66 250<br />

p1 3, 75 · d0 = 3, 75 · 22 = 82, 5 −<br />

e2 1, 5 · d0 = 1, 5 · 24 = 33 121, 63<br />

p2 3, 0 · d0 = 3, 0 · 24 = 66 66<br />

Tabel B.2: Optimale minimumsafstande vs. reelle afstande.<br />

Overklipningsbæreevnen for de to bolte med rullet gevind bestemmes af formel B.18:<br />

Fv,R = 0, 6 · 245mm 2 · 559MP a = 82, 2kN<br />

Forskydningskraften V er på 114,4 kN, som fordeles ud på de to bolte:<br />

Fv,S =<br />

114, 4kN<br />

2<br />

= 57, 2kN<br />

Det kan dermed ses, at der er <strong>til</strong>strækkelig bæreevne, da der ved indsættelse i formel<br />

B.19 gælder:<br />

57, 2kN ≤ 82, 2kN


B.6 Samling i foden 39<br />

B.6.4 Pladetykkelse<br />

Det skal sikres, at pladen har <strong>til</strong>strækkelig styrke <strong>til</strong> at overføre kræfterne fra rammen<br />

og ned <strong>til</strong> fundamentet. Pladens bæreevne findes ved pladeteori, idet der skønnes en<br />

brudfigur som vist på figur B.23.<br />

Figur B.23: Skønnet brudfigur af plade ved rammefod.<br />

Ved anvendelse af virtuelle flytningers princip, kan pladens indre og ydre arbejde<br />

opskrives. Idet der vælges en virtuel flytning δ, og pladen er symmetrisk om midten,<br />

kan arbejdet opskrives som:<br />

hvor<br />

Ay = Ai<br />

P<br />

2 · δ = mf ·<br />

<br />

2 · b ·<br />

<br />

δ<br />

δ<br />

+ 4 · h ·<br />

h − e b/2<br />

Ay er det ydre arbejde udført på pladen af kraften P [N].<br />

Ai er det indre arbejde i pladen [N].<br />

P er kraften fra rammebenet, givet <strong>til</strong> 177, 8 · 10 3 N.<br />

δ er den virtuelle flytning [mm].<br />

mf er pladens flydemoment, givet som t2 ·fyd<br />

4<br />

t er tykkelse af pladen [mm].<br />

[Nmm/mm].<br />

h, e og b er geometriske størrelse vist i figur B.23 [mm].<br />

(B.30)


B.6 Samling i foden 40<br />

Idet e, h og b er givet <strong>til</strong> hhv. 121,6 mm, 193,3 mm og 352 mm, kan pladetykkelsen<br />

t findes, ved indsættelse af udtrykket for flydemomentet i formel B.30:<br />

177, 8 · 10 3 N<br />

2<br />

· δ = t2 ⇕<br />

· 201MP a<br />

4<br />

t = 11, 15mm<br />

<br />

· 2 · 352mm ·<br />

δ<br />

+ 4 · 193, 3mm ·<br />

71, 6mm<br />

<br />

δ<br />

352mm/2<br />

Ud fra dette vælges, at pladetykkelsen skal være 15 mm, idet den valgte brudfigur<br />

er en øvreværdi, og derfor er på den usikre side.


C<br />

Stabilitetsberegninger<br />

I dette <strong>appendiks</strong> vil rammens bæreevne mht. stabilitet i rammens plan blive<br />

undersøgt. Herunder kontrolleres for søjlevirkning og kipningsstabilitet. Stabiliteten<br />

ud af rammens plan vil være opfyldt, idet rammebenene er spændt fast <strong>til</strong><br />

betonmuren, og riglen er spændt fast <strong>til</strong> tagprofilerne. I afsnittet er [DS 412, 1998]<br />

anvendt.<br />

C.1 Søjlevirkning<br />

Rammens bæreevne skal undersøges for søjlevirkning. Det vil sige, at kræfterne i<br />

rammens trykkede dele ikke overstiger en given kraft, der giver instabilitet af rammen.<br />

Denne kraft, også kaldet den kritiske kraft, er givet som:<br />

hvor<br />

Nb,R = χ · A · fyd<br />

Nb,R er bæreevnen af det trykkede profil [N].<br />

χ er en søjlereduktionsfaktor [-].<br />

A er arealet af det snit, der undersøges [mm 2 ].<br />

(C.1)<br />

Søjlereduktionsfaktoren χ bestemmes af flere gældende parametre. På formelbasis<br />

er den givet ved:<br />

χ =<br />

1<br />

φ + φ2 ≤ 1 (C.2)<br />

− λ2 41


C.1 Søjlevirkning 42<br />

hvor<br />

λ er det relative slankhedsforhold [-], der bestemmes ved:<br />

<br />

A · fyd<br />

λ = 1, 05 ·<br />

Ncr<br />

hvori Ncr er den kritiske søjlekraft, også kaldet Euler kraften.<br />

φ er givet som:<br />

φ = 0, 5 · (1 + α(λ − 0, 2) + λ 2 )<br />

hvori α er en imperfektionsfaktor [-], der bestemmes senere i afsnittet.<br />

En nemmere metode <strong>til</strong> bestemmelse af søjlereduktionsfaktoren χ er ved at aflæse<br />

den i en graf, hvor den er afbilledet som funktion af det relative slankhedsforhold λ.<br />

Denne grafiske afbilding kan ses på figur C.1.<br />

Figur C.1: Kurve <strong>til</strong> bestemmelse af χ, som funktion af λ.<br />

For at kunne aflæse på denne graf, skal to faktorer være kendt. Det relative<br />

slankhedsforhold og den i snittet gældende søjlekurve (a0, a, b, c eller d) jf. figur<br />

C.1.


C.1 Søjlevirkning 43<br />

C.1.1 Bestemmelse af det relative slankhedsforhold, λ<br />

Til bestemmelse af λ indgår som tidligere beskrevet en faktor Ncr. Denne kan for<br />

simple <strong>til</strong>fælde bestemmes af flg. formel:<br />

hvor<br />

Ncr = π2 · E · Iy<br />

Iy er inertimomentet i det snit, der undersøges [mm 4 ].<br />

ls er den frie søjlelængde [mm].<br />

ls<br />

(C.3)<br />

Problemet ved brug af denne formel <strong>til</strong> bestemmelse af Ncr er, at der i rammekonstruktionen<br />

indgår varierende inertimoment. Ligeledes er den frie søjlelængde varierende<br />

alt afhængig af, hvor i rammen snittet ligges.<br />

Måden dette problem løses på, er ved at bruge beregningsprogrammet STAAD.Pro<br />

<strong>til</strong> at lave en 2.ordens beregning, og herved finde en kritisk last for et simpelt last<strong>til</strong>fælde.<br />

Modellering i STAAD.Pro<br />

Til bestemmelse af den kritiske last, også kaldet buckling load, kan beregningsprogrammet<br />

STAAD.Pro ikke anvende opsvejste profiler. Derfor er det nødvendigt, at<br />

lave rammen om således den består af små stykker af forskellige profiler.<br />

Der laves et nyt profil for hver halve meter i de opsvejste profiler. Det bestemmende<br />

for størrelsen på det nye profil er intertimomentet omkring y-aksen, da det er den<br />

eneste profilgeometriske faktor, der indgår i udtrykket for den kritiske kraft. Dette<br />

inertimoment skal gerne være repræsentativt for den halve meter det spænder over.<br />

Derfor vælges en middelværdi. På denne måde vil f.eks rammebenenes opsvejste del<br />

komme <strong>til</strong> at bestå af 7 standard-profiler. Modelleringen kan ses på figur C.2. For<br />

yderligere detaljer kan filen CD>Konstruktion>bl.std anvendes.<br />

Figur C.2: Modelleringen af de opsvejste profiler <strong>til</strong> bestemmelse af den kritiske last.


C.1 Søjlevirkning 44<br />

Ved at placere en jævnt fordelt last henover riglen, finder STAAD.Pro den kritiske<br />

last <strong>til</strong> 495,2 N/mm, hvilket svarer <strong>til</strong> en normalkraft i rammebenet på 6321 kN.<br />

Det vil altså sige, at den kritiske last for rammebenene er bestemt <strong>til</strong> 6321 kN.<br />

λ kan nu bestemmes af flg. i de ønskede snit, idet alle faktorer er givet:<br />

<br />

A · fyd<br />

λ = 1, 05 ·<br />

6321 · 103N C.1.2 Bestemmelse af søjle<strong>til</strong>fælde<br />

For at kunne aflæse χ i figur C.1, er det nødvendigt at bestemme, hvilken søjlekurve<br />

der skal bruges. Til dette anvendes [DS 412, 1998, Tabel V 6.4.2]. Grundet der haves<br />

opsvejste I-tværsnit, en tykkelsen af flangen på 24 mm og udbøjning om y-aksen,<br />

bliver det søjlekurve b, der er gældende.<br />

C.1.3 Eftervisning af søjlebæreevne<br />

Søjlebæreevnen i rammens plan, eftervises i de fire snit vist på figur C.3.<br />

Figur C.3: De fire snit der undersøges i rammebenet.<br />

Snit 0<br />

I snit 0 er tværsnitsarealet A = 19, 8 · 103 mm2 . λ bliver herved:<br />

<br />

A · fyd<br />

19, 8 · 103mm2 · 192MP a<br />

λ = 1, 05 · = 1, 05 ·<br />

6321 · 103 = 0, 814<br />

N<br />

Ncr<br />

I figur C.1 kan χ aflæses på søjlekurve b <strong>til</strong> 0,72. Bæreevnen kan herpå eftervises,


C.1 Søjlevirkning 45<br />

idet der i snittet er en normalkraft på 175 kN jf. STAAD.Pro.<br />

NS ≤ Nb,R = χ · A · fyd<br />

⇕<br />

175kN ≤ 0, 72 · 19, 8 · 10 3 mm 2 · 192MP a<br />

⇕<br />

175kN ≤ 2737kN<br />

Det vil sige, at søjlebæreevnen er rigeligt overholdt i dette snit.<br />

Tilbage er at eftervise tværsnittets bæreevne efter [DS 412, 1998], idet nel +mel < 1.<br />

Momentet i snit 0 er fundet <strong>til</strong> 178,5 kNm, og modstandsmomentet er 2880·10 3 mm 3 .<br />

Dette kan skrives som:<br />

NS<br />

Nb,R<br />

+ MS<br />

Wel · fyd<br />

175kN<br />

2737kN +<br />

178, 5 · 106Nmm 2880 · 103mm3 · 192MP a<br />

< 1<br />

⇕<br />

< 1<br />

⇕<br />

0, 06 + 0, 32 = 0, 38 < 1<br />

Altså er bæreevnen iht. [DS 412, 1998] overholdt. Generelt kan det siges, at normalkraftudnyttelsen<br />

er meget lille, så dennes indflydelse på den samlede bæreevne<br />

er minimal. Derfor vil dette ikke blive undersøgt i de resterende snit.<br />

Snit 1<br />

I snit 1 er arealet fundet <strong>til</strong> 19, 92 · 10 3 mm 2 . Derved bliver λ = 0,817, hvilket medfører<br />

en χ-værdi på 0,72. Dette giver en søjlebæreevne på:<br />

Nb,R = 0, 72 · 19, 9 · 10 3 mm 2 · 192MP a = 2751kN<br />

I snittet er normalkraften 185 kN, så igen er der ingen problemer her.<br />

Snit 4<br />

I snit 4, der er i midten af det opsvejste profil, er normalkraften 181,5 kN. Arealet<br />

er i snittet 24, 9 · 10 3 mm 2 hvilket giver en λ-værdi på 0,91. Dette medfører en χværdi<br />

på 0,66. Bæreevnen bliver herved 3155 kN. Dette ligger igen langt over den<br />

normalkraft, som er <strong>til</strong>stede i rammebenet.<br />

Snit 7<br />

I snit 7 jf. figur C.3, der næsten ligger helt oppe i rammehjørnet, er normalkraften<br />

178 kN, og arealet i snittet er på 29, 8 · 10 3 mm 2 , hvilket giver en λ-værdi på 0,999,<br />

der igen medfører en χ-værdi på 0,6. Med dette bliver Nb,R = 3433 kN.


C.2 Kipning 46<br />

Der vil ikke opstå stabilitetsproblemer i rammekonstruktionens ben mht. søjlevirkning.<br />

Søjlevirkning i riglen vil ikke blive eftervist, da det er yderst usandsynligt, at<br />

det vil opstå her. Dels fordi normalkræfterne ikke er så store, og dels fordi rammen<br />

vil være lidt eftergivelig i vandret retning. Riglen er fastholdt mod udbøjning ud af<br />

rammens plan, idet trapezpladerne holder spærene fast her.<br />

C.2 Kipning<br />

I dette afsnit undersøges, om der opstår kipning i rammen. Den kritiske kiplast er<br />

defineret som den last, der netop kan få bjælken <strong>til</strong> blive i en udbøjet form.<br />

Afhængig af bjælkens understøtning kan den kippe på forskellig vis. Kipningen opdeles<br />

i to <strong>til</strong>fælde; bunden og fri kipning. I dette afsnit undersøges, hvilken slags kipning<br />

der evt. opstår, og om den vil have indflydelse på rammens stabilitet. Afsnittet er<br />

udarbejdet iht. [DS 412, 1998] og [Stålkonstruktioner, 2005].<br />

Bæreevnen mht. kipning Mb, som skal være større end det regningsmæssige moment<br />

MS, der opstår i rammen, er udtrykt ved flg. formel:<br />

hvor<br />

MS ≤ Mb = χLT · W · fyd (C.4)<br />

Mb er det moment, bjælken kan optage, når der tages hensyn <strong>til</strong> kipning [Nmm].<br />

MS er det moment, der opstår i bjælken [Nmm].<br />

χLT er kipreduktionsfaktoren [−], χLT ≤ 1.<br />

W er det elastiske modstandsmoment for tværsnitsklasse 3 [mm 3 ].<br />

fyd er stålets flydespænding [MP a].<br />

Kipreduktionsfaktoren beregnes ved flg. formel:<br />

hvor<br />

φ er en forkortelsesfaktor [−].<br />

χLT =<br />

λ er det relative slankhedsforhold [−].<br />

1<br />

φ + φ 2 − λ 2<br />

(C.5)


C.2 Kipning 47<br />

Forkortelsesfaktoren udregnes ved flg. formel:<br />

hvor<br />

φ = 0, 5 · (1 + α · (λ − 0, 2) + λ 2 ) (C.6)<br />

α er en imperfektionsfaktor, som er 0,21 for valsede profiler og 0,49 for opsvejste<br />

profiler.<br />

Det relative slankhedsforhold udregnes ved flg. formel:<br />

hvor<br />

λ = 1, 05 ·<br />

Wel · fyd<br />

1, 05 er et udtryk for ønsket om en større sikkerhed for slanke konstruktioner.<br />

Mcr<br />

(C.7)<br />

Wel er det elastiske modstandsmoment, der her benyttes, da der haves tværsnitklasse<br />

3 [mm 3 ].<br />

fyd er stålets regningsmæssige flydespænding [MP a].<br />

Mcr er det kritiske moment [Nmm].<br />

Hvis det relative slankhedsforhold er mindre end 0,4, er det ikke nødvendigt at eftervise<br />

bæreevnen mht. kipning [DS 412, 1998, afsnit 6.4.3].<br />

Mcr udregnes ved flg. formel [Stålkonstruktioner, 2005, Tabel 8.1]:<br />

hvor<br />

l er spændvidden [mm].<br />

E er elasticitetsmodulet [MP a].<br />

Mcr = m6 ·<br />

E · Iz<br />

l 2 · ht (C.8)<br />

Iz er inertimomentet om tværsnittets akse vinkelret på lasten [mm 4 ].<br />

ht er tværsnittets højde fra midte af flange <strong>til</strong> midte af flange [mm].<br />

m6 aflæses i [Stålkonstruktioner, 2005, Tabel 8.1] ved brug af indgangsparametrene<br />

kl og µ, hvor µ er forholdet mellem endemomenterne og kl bestemmes ved flg. formel:<br />

kl =<br />

<br />

G · Iv · l 2<br />

E · Iw<br />

(C.9)


C.2 Kipning 48<br />

hvor<br />

G er forskydningsmodulet [MP a].<br />

Iv er vridningsinertimomentet [mm 4 ]. Aflæses i [Teknisk Ståbi, 2003].<br />

Iω er hvælvingsinertimomentet [mm 4 ]. Aflæses i [Teknisk Ståbi, 2003].<br />

Fremgangsmåden <strong>til</strong> at bestemme bæreevnen mht. <strong>til</strong> kipning er dermed bestemt.<br />

Det antages, at der kun opstår bunden kipning i rammen. Momentfordelingen over<br />

rammen, ved hhv. sug og tryk, kan ses på figur C.4.<br />

Figur C.4: Momentfordeling ved sug (venstre) og tryk (højre). De angivne momenter<br />

er i rammehjørnerne [kNm].<br />

Det kan ses, at momentfordelingen er ens ved maksimalt sug og maksimalt<br />

tryk. Momentet over rammen er dog størst ved tryk, hvorfor det er denne<br />

momentfordeling, der skal benyttes i beregningerne. Det kan endvidere ses, at der<br />

i midten af riglen er anledning <strong>til</strong> fri kipning. Som nævnt antages det, at der kun<br />

opstår bunden kipning. Dette skyldes, at de trapezprofilerede stålplader er samlet<br />

med riglen for hver 960 mm, hvilket gør, at overflangen er fastholdt.<br />

C.2.1 Rammebenenes stabilitet mht. kipning<br />

Det skal som nævnt undersøges om, der opstår fri- eller bunden kipning og i<br />

så fald hvor i rammen. Derfor ses på rammens sammenhæng med andre dele af<br />

konstruktionen. Rammebenene er fastholdt af den opstødende betonvæg. Dette er<br />

illustreret på figur C.5.


C.2 Kipning 49<br />

Figur C.5: Rammeben set fra oven, fastholdt <strong>til</strong> betonmur.<br />

Det betyder, at flangen der støder op <strong>til</strong> betonmuren, er fastholdt mod kipning.<br />

Dermed kan, der kun opstå bunden kipning. Rammebenet opdeles i to bjælkedele.<br />

Opdelingen kan ses på figur C.6.<br />

Figur C.6: Snit i rammeben. Flangen der er markeret med rød, er den flange, der<br />

kan kippe.<br />

Grunden <strong>til</strong> at der snittes midt i rammebenet er, at det her er fastholdt mod kipning<br />

pga. afstivningspladen mellem det opsvejste profil og HE400B-profilet. Først<br />

undersøges for kipning i det nederste snit af rammebenet, dvs. i HE400B-profilet.<br />

Kipning i nederste halvdel af rammebenet<br />

Bjælkedelen, der kontrolleres først, kan ses på figur C.7.


C.2 Kipning 50<br />

Figur C.7: Moment over den nederste del af rammebenet.<br />

Værdien for kl udregnes vha. formel C.9:<br />

kl =<br />

<br />

0, 081 · 10 6 MP a · 3570 · 10 3 mm 4 · (3500mm) 2<br />

0, 179 · 10 6 MP a · 3820 · 10 9 mm 6 = 2, 3 (C.10)<br />

Forholdet mellem endemomenterne er 0, hvilket medfører, at m6 iht. [Stålkonstruktioner,<br />

2005, Tabel 8.1] er 11,66. Nu kan det kritiske moment udregnes vha. formel<br />

C.8:<br />

Mcr = 11, 66 · 0, 179 · 106 MP a · 108, 2 · 10 6 mm 4<br />

(3500mm) 2<br />

= 6, 93 · 10 9 Nmm<br />

· (400mm − 24mm) 2<br />

Herved kan det relative slankhedsforhold bestemmes ud fra formel C.7:<br />

λ = 1, 05 ·<br />

<br />

2880 · 10 3 mm 3 · 192MP a<br />

6, 93 · 10 9 Nmm<br />

= 0, 3<br />

Eftersom det relative slankhedsforhold er under 0,4, opstår der ikke kipning.


C.2 Kipning 51<br />

Kipning i øverste halvdel af rammebenet<br />

Samme beregning fortages her som ved den nederste bjælkedel. Eftersom modstandsmomentet,<br />

inertimomentet, vridningsinertimomentet og hvælvingsinertimomentet<br />

varierer, benyttes middelværdien for disse. Vridningsinertimomentet udregnes<br />

ved flg. formel:<br />

hvor<br />

Iv = 1<br />

3 · k · (t 3 i · bi)<br />

k er 1,15 for opsvejste profiler [Teknisk Ståbi, 2003].<br />

ti er tykkelsen af delelementet [mm].<br />

bi er bredden af delelementet [mm].<br />

Hvælvingsinertimomentet udregnes ved flg. formel:<br />

Iω = 1<br />

4 · Iz · h 2 t<br />

Forholdet mellem de to endemomenter er:<br />

396, 752kNm<br />

713, 821kNm<br />

= 0, 56<br />

Værdien for kl er herved udregnet <strong>til</strong> 0,22, hvor m6 så kan aflæses <strong>til</strong> 5,57. Det kritiske<br />

moment, samt det relative slankhedsforhold kan derefter bestemmes. Eftersom det<br />

relative slankhedsforhold er udregnet <strong>til</strong> 0,12, sker der ingen kipning her. Det vil<br />

sige, at der ikke opstår kipning i nogle af rammebenene, eftersom det ben der er<br />

undersøgt, er det, der er udsat for det største moment.<br />

C.2.2 Riglens stabilitet mht. kipning<br />

Riglen undersøges på samme vis som rammebenene. På figur C.4 kan momentfordelingen<br />

ses. Fra samlingen i rammehjørnet og ind mod midten er der tryk i underflangen,<br />

hvilket medfører, at der sker bunden kipning mellem rammehjørnet og<br />

stålpladen, der er ved overgangen mellem profilerne. Momentet over bjælkestykket<br />

kan ses på figur C.8.


C.2 Kipning 52<br />

Figur C.8: Moment over det opsvejste profil i riglen.<br />

Knude 2 svarer <strong>til</strong> knuden i rammehjørnet og knude 7 <strong>til</strong> knuden ved overgangen<br />

mellem profilerne. Der er nu defineret en bjælkelængde og momentfordeling. På<br />

samme vis som ved rammebenet findes det relative slankhedsforhold. kl bliver 0,4,<br />

og forholdet mellem endemomenterne er 0,04, hvilket medfører, at m6 kan aflæses<br />

<strong>til</strong> 9,46, hvormed det relative slankhedsforhold bliver 0,14. Det vil sige ingen kipning.<br />

Til sidst undersøges, om der sker kipning på den del af riglen, hvor der er tryk<br />

i overflangen. Der kan regnes med en bjælkelængde på 960 mm. Momentfordelingen<br />

kan ses på figur C.9.<br />

Figur C.9: Moment over HE400B-profilet i riglen.<br />

Eftersom det er værst, når forskellen mellem endemomenterne er lille, aflæses det,<br />

hvor momentkurven er jævnest, hvilket er i slutningen. På figur C.9 aflæses mo-<br />

−203 kNm<br />

menterne <strong>til</strong> -209 kNm og -203 kNm, dvs. at forholdet bliver = 0,97. kl er<br />

−209 kNm<br />

beregnet ud fra formel C.9 <strong>til</strong> 0,62. m6 findes ved interpolation i [Stålkonstruktioner,


C.3 Kombineret søjlevirkning og kipning 53<br />

2005, Tabel 8.1] <strong>til</strong> 5,22. Det kritiske moment udregnes vha. formel C.8 <strong>til</strong> flg.:<br />

Mcr = 5, 22 · 0, 179 · 106 MP a · 108, 2 · 10 6 mm 4<br />

(960mm) 2<br />

= 1, 55 · 10 13 Nmm<br />

· (400mm − 24mm) 2<br />

Det relative slankhedsforhold udregnes på samme vis som før, hvorved det bliver<br />

0,01, hvilket betyder, at denne del er stabil i forhold <strong>til</strong> kipning. Eftersom der ikke<br />

opstår kipning i venstre del af rammen, og momentet her er størst, vil der heller<br />

ikke opstå kipning i højre rammedel.<br />

C.3 Kombineret søjlevirkning og kipning<br />

Rammens ben kontrolleres for kombineret søjlevirkning og kipning. Dette gøres ved<br />

at kontrollere rammebenets inderflange, idet der her opstår tryk. Rammens ben er<br />

understøttet ved væggen, hvorfor det kun er inderflangen, der kan kippe/bøje ud.<br />

Hvor der under afsnittet om søjlevirkning kun blev regnet med normalkraften, og<br />

ved kipning kun blev regnet med moment, kombineres disse to nu. Flangen der<br />

undersøges, kan ses på figur C.10.<br />

Figur C.10: Flangen der undersøges i rammebenet. Her markeret med rødt.<br />

Ved undersøgelse af flangen ses der kun på udknækning omkring dennes stærke akse,<br />

hvilket egentlig svarer <strong>til</strong> profilets svage akse. Flangen tænkes som en lige søjle med<br />

et tværsnit på 24 mm x 300 mm. På grund af den afstivning, der er i rammebenet,<br />

der hvor det normale HE400B-profil bliver <strong>til</strong> et opsvejst profil, kan søjlen på samme<br />

sted deles i to. Det vil sige, at der kan regnes på den øverste og nederste del af flangen<br />

hver for sig. Dette vil være en fordel, da det ca. halverer søjlelængden.


C.3 Kombineret søjlevirkning og kipning 54<br />

C.3.1 Bestemmelse af kraften i øverste flange<br />

Den kraft, der vil opstå i flangen, kommer nu både fra moment og normalkraft.<br />

Kraften fra momentet er, som i tidligere afsnit beskrevet, givet ved:<br />

T = M<br />

h<br />

Ses der på den øverste flange, bliver den største kraft, der opstår fra momentet, i<br />

bunden af "søjlen". Det er her momentet er mindst, men idet profilet også er mindst,<br />

giver det den største kraft.<br />

Momentet er i det nederste snit 398 kNm, og profilet har en højde på 400 mm.<br />

Dette giver en kraft på 995 kN, der skal adderes med normalkraften i snittet på<br />

Aflange<br />

·185 kN = 67 kN. Det vil sige, at søjlens samlede belastning bliver 1062 kN.<br />

Asnit<br />

C.3.2 Bestemmelse af søjlebæreevne, øverste flange<br />

Søjlebæreevnen bestemmes på samme vis, som tidligere. Her er det dog nødvendigt<br />

at bestemme Ncr først. Denne kan i dette <strong>til</strong>fælde findes som:<br />

hvor<br />

Ncr = π2 · E · I<br />

l 2 s<br />

I er flangens inertimoment om den stærke akse. Det vil sige:<br />

I = 1<br />

12 · 24mm · (300mm)3 = 54 · 10 5 mm 4<br />

(C.11)<br />

ls er den frie<br />

<br />

søjlelængde. Denne er i [Teknisk Ståbi, 2003, Afsnit 3.6.2] givet ved:<br />

1+0,88·α<br />

ls = l · . Her er l den oprindelige søjlelængde, og α angiver forholdet<br />

1,88<br />

mellem normalkræfterne i hver ende af flangen. Ved indsættelse af relevante<br />

kræfter bliver ls = l · 0, 895. ls er fundet under den forudsætning, at flangen er<br />

en simpelt understøttet søjle. Idet den oprigtige søjlelængde er på 3062 mm,<br />

bliver den fri søjlelængde:<br />

0, 895 · 3062mm = 2741mm<br />

Ved insættelse af alle kendte faktorer i C.11 findes den kritiske last <strong>til</strong>:<br />

Ncr = π2 · 0, 21 · 10 6 MP a · 54 · 10 5 mm 4<br />

(2741mm) 2 = 1489kN (C.12)<br />

Det relative slankhedsforhold kan så bestemmes:<br />

<br />

A · fyd<br />

24mm · 300mm · 192MP a<br />

λ = 1, 05 · = 1, 05 ·<br />

1489 · 103 = 1, 0 (C.13)<br />

N<br />

Ncr


C.3 Kombineret søjlevirkning og kipning 55<br />

Ved at aflæse χ værdien i figur C.1 og anvende søjlekurve a jf. [Stålkonstruktioner,<br />

2005, afsnit 8.7.3], idet det er valsede profiler, bliver denne 0,68. Bæreevnen af søjlen<br />

kan så findes som:<br />

Nb,R = χ · A · fyd = 0, 68 · 300mm · 24mm · 192MP a = 940kN<br />

Da søjlens bæreevne kun er 940 kN, og lasten i det givne snit er 1062 kN, er<br />

bæreevnen ikke overholdt.<br />

C.3.3 Bestemmelse af kraften i nederste flange<br />

I nederste flange varierer momentet fra at være 397 kNm øverst og <strong>til</strong> 0 nederst.<br />

Normalkraften varierer ikke synderligt, så det vil være oplagt at se på et snit øverst<br />

i flangen, da det værste last<strong>til</strong>fælde vil opstå her. Normalkraften i øverste snit er<br />

fundet <strong>til</strong> 173 kN, og momentet <strong>til</strong> 397 kNm. Kraften fra momentet bliver så, idet<br />

det snittede profil er et HE400B:<br />

T = M<br />

h<br />

= 397kNm<br />

400mm<br />

= 995kN<br />

Adderes denne med andelen af normalkraften, bliver den samlede kraft 1058 kN.<br />

C.3.4 Bestemmelse af søjlebæreevne i nederste flange<br />

Søjlebæreevnen bestemmes på samme vis som for øverste flange. I stedet for en<br />

søjlelængde på 3062 mm anvendes nu en søjlelængde på 3500 mm. Den teoretiske<br />

søjlelængde bliver herved 0, 75 · 3500 mm = 2621 mm. Dette kan ses, idet normalkraften<br />

øverst i flangen er 1055 N, og nederst i flangen er 65 N. Ved anvendelse<br />

af samme formel som i forrige afsnit, fremkommer resultatet. Herved kan den kritiske<br />

kraft Ncr findes <strong>til</strong> 1629 kN. λ kan herved, ved indsættelse i formel C.13, findes <strong>til</strong><br />

0,95. Ved aflæsning i figur C.1 findes χ <strong>til</strong> 0,7.<br />

Søjlens bæreevne kan hermed bestemmes:<br />

Nb,R = χ · A · fyd = 0, 7 · 300mm · 24mm · 192MP a = 968kN. (C.14)<br />

Da kraften i søjlen er på 1058 kN, er bæreevnen heller ikke overholdt her.<br />

C.3.5 Forslag <strong>til</strong> løsning af stabilitetsproblemet<br />

Det blev vist, at stabiliteten overfor kombineret søjlevirkning og kipning ikke er<br />

overholdt på de kritiske steder i rammebenet. Ses der først på den øverste flange,<br />

ligger udnyttelsesgraden på 1062kN = 1, 13 dvs. 13 % over det <strong>til</strong>ladelige. Dette er<br />

940kN<br />

dog kun gældende for det nederste stykke af flangen. Resten af flangen vil have<br />

<strong>til</strong>strækkelig stabilitet.


C.3 Kombineret søjlevirkning og kipning 56<br />

For nederste flange blev den største udnyttelsesgrad på 1058kN = 1, 1, dvs. 10 %<br />

968kN<br />

over det <strong>til</strong>ladelige. I nederste flange var det dog for oven, at den værste situation<br />

forekom, og udnyttelsesgraden vil aftage ned gennem flangen. Måden, hvormed dette<br />

problem kan løses på, er ved at indsætte afstivende plader, som vist på figur C.11.<br />

Figur C.11: Afstivningen af rammeben, således instabilitet undgås.<br />

På denne måde gøres søjlelængden mindre, og derved vil søjlereduktionsfaktoren<br />

også blive mindre, hvilket medfører en større bæreevne, og dermed opnås også stabilitet<br />

af rammebenene.<br />

For at verificere, at stabiliteten er overholdt, regnes den kritiske last ud i øverste<br />

del af nederste flange. Dette er flangen markeret med blåt på figur C.12:<br />

Figur C.12: Den del af flangen der undersøges mht. instabilitet. Her markeret med<br />

blå.


C.3 Kombineret søjlevirkning og kipning 57<br />

Som det ses af figuren, er "søjlen" nu reduceret <strong>til</strong> af have en længde på 1000 mm.<br />

Den frie søjlelængde kan nu igen bestemmes på samme vis. Normalkraften øverst i<br />

flangen er som før 1055 kN, og 772 kN nederst. Dette medfører en α værdi på 0,73.<br />

Hermed bliver den frie søjlelængde:<br />

<br />

1 + 0, 88 · 0, 73<br />

ls = 1000mm ·<br />

= 935mm<br />

1, 88<br />

Herved kan den kritiske last findes <strong>til</strong>:<br />

Ncr = π2 · 0, 21 · 10 6 MP a · 54 · 10 5 mm 4<br />

(935mm) 2<br />

Ud fra denne kan søjlereduktionsfaktoren λ findes:<br />

λ = 1, 05 ·<br />

24mm · 300mm · 192MP a<br />

12802 · 10 3 N<br />

= 12802kN<br />

= 0, 35<br />

Med denne λ værdi kan χ aflæses <strong>til</strong> 1, dvs. der ikke opstår søjlevirkning i flangen.<br />

Flangen kan derfor optage kræfter <strong>til</strong> flydning, hvilket er givet ved:<br />

Nb,R = 24mm · 300mm · 192MP a = 1382kN<br />

Da den maksimale kraft i flangen er 1055 kN, vil der ikke opstå instabilitet.


D<br />

Samlingsdetalje mellem kontor og hal<br />

I dette afsnit dimensioneres samlingen mellem rammebenene i hallen og kontorbygningens<br />

tag. Samlingen er udført som et U-profil, der er indspændt <strong>til</strong> rammebenene.<br />

U-profilet dimensioneres mod vridning og bøjning. Det er valgt at eftervise<br />

styrken af U-profilet med dimensionerne, som vist på figur D.1. Til uarbejdelse<br />

af dette afsnit er flg. kilde anvendt [Statik 4, 2005].<br />

Figur D.1: Dimensioner af U-profilet.<br />

58


D.1 Spændingskontrol 59<br />

D.1 Spændingskontrol<br />

Spændingen kontrolleres i tre snit i U-profilet. Spændingen i de tre snit skal overholde<br />

Von Mises brudhypotese.<br />

For at kunne anvende Von Mises brudhypotese skal normalspændingen σxx og forskydningsspændingen<br />

σxs, som fremgår af formel D.1 og D.2, bestemmes:<br />

hvor<br />

σxx = N<br />

A<br />

− Mz<br />

Izz<br />

· y + My<br />

Iyy<br />

· z + B<br />

Iω<br />

· ω (D.1)<br />

σxs = SΩz · Iyy − SΩy · Iyz<br />

t · (Iyy · Izz − I2 yz) · Qy + SΩy · Izz − SΩz · Iyz<br />

t · (Iyy · Izz − I2 yz) · Qz<br />

T · SΩω<br />

+<br />

Iω · t<br />

B er bimomentet [Nmm 2 ].<br />

Iω er hvælvningsinertimomentet [mm 6 ].<br />

ω er det normerede sektorkoordinat [mm 2 ].<br />

SΩz er det statiske moment om z-aksen [mm 3 ].<br />

SΩy er det statiske moment om y-aksen [mm 3 ].<br />

t er tykkelsen [mm].<br />

Iyz er centrifugalinertimomentet [mm 4 ].<br />

T er vridningsmomentet [Nmm].<br />

SΩω er det normerede statiske sektormoment [mm 4 ].<br />

For at bestemme disse spændinger skal hvælvningsinertimomentet bestemmes.<br />

D.1.1 Hvælvningsinertimomentet<br />

Hvælvningsinertimomentet Iω bestemmes af flg. formel:<br />

Iω =<br />

<br />

ω 2 <br />

dA = t<br />

Ligeledes bestemmes den normerede sektorkoordinat ω af:<br />

hvor<br />

ω = Ω − SΩ<br />

A<br />

(D.2)<br />

ω 2 ds (D.3)<br />

(D.4)


D.1 Spændingskontrol 60<br />

Ω er sektorkoordinaten [mm 2 ].<br />

SΩ er det statiske sektormoment [mm 4 ].<br />

A er tværsnitsarealet [mm 2 ].<br />

Det statiske sektormoment SΩ bestemmes af flg.:<br />

SΩ =<br />

Sektorkoordinaten Ω bestemmes af:<br />

hvor<br />

<br />

Ω =<br />

<br />

ΩdA = t<br />

r er afstanden <strong>til</strong> forskydningscenteret fc [mm].<br />

<br />

Ωds (D.5)<br />

rds (D.6)<br />

Afstanden yfc <strong>til</strong> forskydningscenteret fc er det samme som afstanden r i y-aksens<br />

retning i formel D.6. Denne bestemmes ved at lave momentækvivalens.<br />

Forskydningscenter<br />

Afstanden <strong>til</strong> forskydningscenteret findes ved at lave momentækvivalens om punktet<br />

P på figur D.2.<br />

Figur D.2: U-profilets centerlinier. Momentækvivalens om punktet P.


D.1 Spændingskontrol 61<br />

Ved momentækvivalens om punktet P fås:<br />

Hvor kraften F kan skrives på flg. måde:<br />

F =<br />

Qz · yfc = F · h (D.7)<br />

<br />

σxs · dA = t<br />

b<br />

0<br />

σxs · ds (D.8)<br />

Forskydningsspændingen findes vha. Grasshofs ligning, hvor det statiske sektormoment<br />

SΩ bestemmes om y-aksen:<br />

σxs = Qz · SΩ<br />

t · Iyy<br />

Det statiske sektormoment om y-aksen udregnes vha. formel D.5:<br />

SΩ = t ·<br />

(D.9)<br />

<br />

h<br />

· ds = t · (h<br />

2 2 · s + C1) (D.10)<br />

Det kan ses på figur D.2, at flg. er gældende for det statiske moment:<br />

SΩy(s = 0) = 0 ⇒ C1 = 0<br />

Ved sammensætning af udtrykkene D.8, D.9 og D.10 kan flg. udtryk for F opskrives:<br />

F = Qz<br />

Iyy<br />

= Qz<br />

Iyy<br />

= Qz<br />

Iyy<br />

· t ·<br />

· t · h<br />

· t · h · b2<br />

b<br />

2<br />

0<br />

h<br />

· s · ds<br />

2<br />

· b2<br />

2<br />

4<br />

(D.11)<br />

Herefter kan yfc isoleres i formel D.7, og ved indsættelse af formel D.11 fås flg.<br />

udtryk for afstanden yfc:<br />

yfc = t · h2 · b 2<br />

4 · Iyy<br />

= 20mm · 2202 mm · 70 2 mm<br />

4 · 5, 216 · 10 7 mm 4<br />

= 22, 73mm<br />

Sektorkoordinat<br />

Sektorkoordinaten Ω bestemmes ud fra formel D.6 og figur D.3.


D.1 Spændingskontrol 62<br />

Figur D.3: Sektorkoordinatens retninger samt afstand <strong>til</strong> forskydningscenteret fc.<br />

Sektorkoordinat Ω1:<br />

hvor (jf. figur D.3):<br />

Dermed bliver Ω1:<br />

Sektorkoordinat Ω2:<br />

hvor (jf. figur D.3):<br />

Ω1 =<br />

= h · s1<br />

<br />

h<br />

· ds1<br />

2<br />

2<br />

c1 = 0<br />

Ω1 =<br />

Ω2 =<br />

<br />

h · s1<br />

2<br />

+ c1<br />

yfc · ds2<br />

= yfc · s2 + c2<br />

(D.12)


D.1 Spændingskontrol 63<br />

Dermed bliver Ω2:<br />

Sektorkoordinat Ω3:<br />

hvor (jf. figur D.3):<br />

Dermed bliver Ω3:<br />

Ω2(s2 = h) = Ω1(s1 = b)<br />

⇕<br />

yfc · h + c2 = hb<br />

2<br />

⇕<br />

c2 = hb<br />

2 − yfc · h<br />

Ω2 = yfc · s2 + hb<br />

2 − yfc · h (D.13)<br />

Ω3 =<br />

= h · s3<br />

<br />

h<br />

· ds3<br />

2<br />

2<br />

+ c3<br />

Ω3(s3 = 0) = Ω2(s2 = 0)<br />

Ω3 =<br />

⇕<br />

c3 = hb<br />

2 − yfc · h<br />

h · s3<br />

2<br />

+ hb<br />

2 − yfc · h (D.14)


D.1 Spændingskontrol 64<br />

Sektorkoordinaten er illustreret på figur D.4.<br />

Figur D.4: Sektorkoordinaten Ω.<br />

Statisk sektormoment<br />

Det statiske sektormoment bestemmes ud fra formel D.5.<br />

b<br />

h<br />

b<br />

SΩ = t Ω1 · ds1 + Ω2 · ds2 + Ω3 · ds3<br />

=<br />

0<br />

0<br />

0<br />

b<br />

h · s1<br />

t<br />

0 2 +<br />

h<br />

yfc · s2 +<br />

0<br />

hb<br />

2 − yfc<br />

b<br />

h · s3 hb<br />

· h + +<br />

0 2 2 − yfc<br />

=<br />

<br />

· h<br />

h 2 b <br />

· s1 yfc · s<br />

t +<br />

4 0<br />

2 2 hb<br />

+<br />

2 2 s2<br />

h 2 h · s3 hb<br />

− yfc · h · s2 + +<br />

0 4 2 s3<br />

=<br />

− yfc · h · s3<br />

2 hb yfc · h<br />

t +<br />

4<br />

2<br />

+<br />

2<br />

h2b 2 − yfc · h 2<br />

2 hb hb2<br />

+ +<br />

4 2 − yfc<br />

=<br />

<br />

· h · b<br />

<br />

t hb 2 + h2b 2 − yfc<br />

<br />

h<br />

· h + b<br />

2<br />

Arealet af U-profilet, når der regnes fra centerlinie, bestemmes <strong>til</strong>:<br />

Udtrykket SΩ<br />

A bestemmes:<br />

A = (2b + h) · t<br />

<br />

b<br />

0


D.1 Spændingskontrol 65<br />

SΩ<br />

A =<br />

<br />

t hb2 + h2b 2 − yfc · h h + b 2<br />

t · (2b + h)<br />

= 0, 5bh − 0, 5h · yfc<br />

= 0, 5h(b − yfc) (D.15)<br />

Normeret sektorkoordinat<br />

Den normerede sektorkoordinat ω bestemmes af formel D.4. Det vil sige, at hhv.<br />

formel D.12, D.13, D.14 og D.15 indsættes i formel D.4. Endvidere indsættes der<br />

værdier for højden, bredden og afstanden <strong>til</strong> forskydningscenteret i vandret jf. figur<br />

D.5.<br />

Figur D.5: Dimensioner for U-profilets centerlinie. Alle mål i mm.


D.1 Spændingskontrol 66<br />

ω1 =<br />

h · s1<br />

− 0, 5h(b − yfc)<br />

2<br />

= 0, 5h · s1 − 0, 5hb + 0, 5yfc · h<br />

= 0, 5 · 220mm · s1 − 0, 5 · 220mm · 70mm +<br />

0, 5 · 22, 73mm · 220mm<br />

= 110mm · s1 − 5199, 7mm 2<br />

ω2 = yfc · s2 + hb<br />

2 − yfc · h − 0, 5h(b − yfc)<br />

= yfc · s2 + 0, 5hb − yfc · h − 0, 5hb + 0, 5yfc · h<br />

ω3 =<br />

= yfc · s2 − 0, 5yfc · h<br />

= 22, 73mm · s2 − 0, 5 · 22, 73mm · 220mm<br />

= 22, 73mm · s2 − 2500, 3mm 2<br />

h · s3 hb<br />

+<br />

2 2 − yfc · h − 0, 5h(b − yfc)<br />

= 0, 5h · s3 + 0, 5hb − yfc · h − 0, 5hb + 0, 5yfc · h<br />

= 0, 5h · s3 − 0, 5yfc · h<br />

= 0, 5 · 220mm · s3 − 0, 5 · 22, 73mm · 220mm<br />

= 110mm · s3 − 2500, 3mm 2<br />

(D.16)<br />

(D.17)<br />

(D.18)<br />

Således fås flg. værdier for det normerede sektorkoordinat ω, som også er illustreret<br />

på figur D.6:<br />

ω1(0) = −5199, 7mm 2<br />

ω1(70) = 2500, 3mm 2<br />

ω2(0) = −2500, 3mm 2<br />

ω2(260) = 2500, 3mm 2<br />

ω3(0) = −2500, 3mm 2<br />

ω3(60, 25) = 5199, 7mm 2<br />

(D.19)


D.1 Spændingskontrol 67<br />

Figur D.6: Den normerede sektorkoordinat ω. Alle værdier i mm 2 .<br />

Hvælvningsinertimoment<br />

Hvælvningsinertimomentet bestemmes ved at indsætte formel D.16, D.17 og D.18 i<br />

formel D.3.<br />

Iω = 20mm<br />

20mm<br />

20mm<br />

70<br />

0<br />

220<br />

0<br />

70<br />

0<br />

(110mm · s1 − 5199, 7mm 2 ) 2 ds1 +<br />

(22, 73mm · s2 − 2500, 3mm 2 ) 2 ds2 +<br />

(110mm · s3 − 2500, 3mm 2 ) 2 ds3<br />

= 9, 47 · 10 9 mm 6 + 9, 17 · 10 9 mm 6 + 9, 47 · 10 9 mm 6<br />

= 2, 81 · 10 10 mm 6<br />

(D.20)<br />

Normeret statisk sektormoment<br />

Til beregning af forskydningsspændningen σxs skal det normerede statiske sektormoment<br />

Sω bestemmes. Det bestemmes af flg. formel:<br />

<br />

Sω = t<br />

ω · ds (D.21)<br />

Det normerede statiske sektormoment Sω bestemmes ved at indsætte hhv. formel<br />

D.16, D.17 og D.18 i formel D.21.


D.1 Spændingskontrol 68<br />

Det normerede statiske sektormoment Sω1:<br />

<br />

Sω1 = t 110 · s1 − 5199, 7 · ds1<br />

=<br />

<br />

110<br />

t<br />

2 · s2 <br />

1 − 5199, 7 · s1 + c1<br />

hvor<br />

Dermed bliver Sω1:<br />

Sω1(s1 = 0) = 0<br />

c1 = 0<br />

Sω1 = t 55 · s 2 <br />

1 − 5199, 7 · s1<br />

Det normerede statiske sektormoment Sω2:<br />

(D.22)<br />

Der skal ændres fortegn i ω2, da den har modsat retning, som også kan ses på<br />

figur D.3.<br />

hvor<br />

<br />

Sω2 = t −22, 73 · s2 + 2500, 3 · ds2<br />

=<br />

<br />

22, 73<br />

t − · s<br />

2<br />

2 <br />

2 + 2500, 3 · s2 + c2<br />

Sω2(s2 = h) = Sω1(s1 = b)<br />

t<br />

⇕<br />

−11, 4 · h 2 <br />

+ 2500, 3 · h + c2 =<br />

⇕<br />

<br />

2<br />

t 55 · b − 5199, 7 · b<br />

Dermed bliver Sω2:<br />

c2 = 55 · b 2 − 5199, 7 · b + 11, 4 · h 2 −<br />

2500, 3 · h<br />

= 55 · 70 2 − 5199, 7 · 70 − 11, 4 · 220 2 −<br />

2500, 3 · 220<br />

= −94479<br />

Sω2 = t −11, 4 · s 2 2 + 2500, 3 · s2 − 94479 <br />

(D.23)


D.1 Spændingskontrol 69<br />

Det normerede statiske sektormoment Sω3.<br />

<br />

Sω3 = t 110 · s3 − 2500, 3 · ds3<br />

=<br />

<br />

110<br />

t<br />

2 · s2 <br />

3 − 2500, 3 · s3 + c3<br />

hvor<br />

Dermed bliver Sω3:<br />

Sω3(s3 = 0) = Sω2(s2 = 0)<br />

⇕<br />

c3 = −94479<br />

Sω3 = t 55 · s 2 3 − 2500, 3 · s3 − 94479 <br />

(D.24)<br />

Der fås flg. værdier for det normerede statiske sektormoment Sω, som også er illustreret<br />

på figur D.7:<br />

Sω1(0) = 0<br />

Sω1(70 − 22, 73) = −2, 458 · 10 6 mm 4<br />

Sω1(70) = −1, 890 · 10 6 mm 4<br />

Sω2(0) = −1, 890 · 10 6 mm 4<br />

Sω2(110) = 0, 861 · 10 6 mm 4<br />

Sω2(220) = −1, 890 · 10 6 mm 4<br />

Sω3(0) = −1, 890 · 10 6 mm 4<br />

Sω3(22, 73) = −2, 458 · 10 6 mm 4<br />

Sω3(70) = 0<br />

(D.25)


D.1 Spændingskontrol 70<br />

Figur D.7: Det normerede statiske sektormoment Sω.<br />

D.1.2 Kontrol af snit.<br />

I det flg. eftervises U-profilets brudspænding iht. Von Mises brudhypotese. U-profilet<br />

kontrolleres i 3 snit, som kan ses på figur D.8. På figuren kan det også ses, hvor den<br />

jævnt fordelte last på 6,7 N/mm angriber. Den dimensionsgivende last er fundet<br />

ved lastkombinationen: 1,5 · sne + 1 · egenlast + 0,5 · vind.<br />

Figur D.8: Snit i U-profilet, hvor brudspændingen ønskes bestemt.<br />

Snit 1<br />

Normalspændingen σxx udregnes ved formel D.1:


D.1 Spændingskontrol 71<br />

σxx = N<br />

A<br />

− Mz<br />

Izz<br />

· y + My<br />

Iyy<br />

· z + B<br />

Normalspændingen σxx kan ses på figur D.9, hvor den er opdelt i spænding fra det<br />

bøjende moment og bimomentet.<br />

Figur D.9: Normalspændingen σxx (rød = tryk og blå = træk). Fra venstre: U-profilet<br />

med lastens angrebspunkt, bøjende moment og bimomentet.<br />

Eftersom den jævnt fordelte last ikke angriber U-profilet i hovedakserne, jf. figur D.9,<br />

og der derfor forekommer vridning fordi normalkraften N = 0 gælder, flg. formel for<br />

normalspændingen:<br />

σxx = Mz · Iyy + My · Iyz<br />

Iyy · Izz − I 2 yz<br />

Iω<br />

· ω<br />

· y + Mz · Iyz + My · Izz<br />

Iyy · Izz − I 2 yz<br />

· z + B<br />

Iω<br />

· ω (D.26)<br />

Centrifugalinertimomentet Iyz udregnes på flg. måde, hvor y ′ og z ′ er afstanden fra<br />

den globale <strong>til</strong> den lokale tyngdepunktslinie i hhv. y- og z-retningerne:<br />

Iyz =<br />

<br />

= 0<br />

A<br />

y ′ · z ′ dA (D.27)<br />

Eftersom centrifugalinertimomentet Iyz = 0, som det er for alle symetriske U-profiler,<br />

kan udtrykket reduceres <strong>til</strong> flg.:<br />

σxx = Mz<br />

Izz<br />

· y + My<br />

Iyy<br />

· z + B<br />

· ω (D.28)<br />


D.1 Spændingskontrol 72<br />

Momentet Mz er også 0, da der kun er en lodret kraft. Derfor kan der reduceres<br />

yderligere:<br />

σxx = My<br />

Iyy<br />

· z + B<br />

Iω<br />

· ω (D.29)<br />

Når lasten på de 6,7 N/mm sættes på det statiske system, opstår momenterne ved<br />

understøtningerne, som kan ses på figur D.10.<br />

Figur D.10: Momenter ved understøtningerne i kNm.<br />

Stykket mellem momentet på -1,887 kNm og -34,646 kNm udvælges, eftersom det<br />

er her, det største moment findes. Stykket samt momentfordelingen kan ses på figur<br />

D.11.


D.1 Spændingskontrol 73<br />

Figur D.11: Momentefordeling over bjælkestykke 1-2.<br />

Hermed kan normalspændingen fra det bøjende momentet udregnes. Inertimomentet<br />

er beregnet <strong>til</strong> Iyy = 5, 216 · 10 7 mm 4 .<br />

σxx,M = 3, 4646 · 106 Nmm<br />

5, 216 · 10 7 mm 4 · 120mm = 79, 7MP a (D.30)<br />

Normalspændingen fra bimomentet B udregnes. Det vides, at −B = M, og at<br />

M = q · l 2 · 0, 107 [Teknisk Ståbi, 2003], hvilket medfører, at bimomentet bliver:<br />

hvor<br />

B = −qω · l 2 · 0, 107 (D.31)<br />

qω er q · e [N], hvor q er den jævnt fordelte last, og e er excentriciteten, som er<br />

afstanden fra forskydningscenter <strong>til</strong> kraftens angrebspunkt.<br />

l er længden mellem understøtningerne [mm].<br />

Først beregnes qω:<br />

qω = 6, 709N/mm · 23mm<br />

= 154N (D.32)


D.1 Spændingskontrol 74<br />

Nu kan bimomentet beregnes ud fra formel D.31:<br />

B = −154N · (7000mm) 2 · 0, 107<br />

= −8, 09 · 10 8 Nmm 2<br />

(D.33)<br />

Hermed kan normalspændingen fra bimomentet udregnes. Hvælvningsinertimomentet<br />

er udregnet i formel D.20, og den nomerede sektorkoordinat er udregnet i formel<br />

D.19.<br />

Normalspændingen bliver da:<br />

σxx,B = −8, 09 · 108Nmm2 2, 81 · 10 10mm6 · (−5199, 7mm 2 )<br />

= 149, 7MP a (D.34)<br />

σxx = σxx,M + σxx,B<br />

= 79, 7MP a + 149, 7MP a<br />

Forskydningsspænding<br />

Forskydningsspændingerne σxs udregnes ved formel D.2:<br />

= 229, 4MP a (D.35)<br />

σxs = SΩz · Iyy − SΩy · Iyz<br />

t · (Iyy · Izz − I2 yz) · Qy + SΩy · Izz − SΩz · Iyz<br />

t · (Iyy · Izz − I2 yz) · Qz<br />

T · SΩω<br />

+<br />

Iω · t<br />

Eftersom U-profilet kun er påvirket vertikalt, er Qy = 0, og dermed kan forskydningsspændingen<br />

reduceres <strong>til</strong> flg.:<br />

σxs = SΩy · Izz − SΩz · Iyz<br />

t · (Iyy · Izz − I2 yz) · Qz<br />

T · SΩω<br />

+<br />

Iω · t<br />

(D.36)<br />

Centrifugalinertimomentet Iyz er udregnet <strong>til</strong> at være 0 i formel D.28, hvilket medfører<br />

flg. reduktion:<br />

σxs = SΩy<br />

t · Iyy<br />

· Qz +<br />

T · SΩω<br />

Iω · t<br />

(D.37)<br />

Forskydningsspændingen σxs kan ses på figur D.12, hvor den er opdelt i spænding<br />

fra det bøjende moment og bimomentet.


D.1 Spændingskontrol 75<br />

Figur D.12: Forskydningsspændingen σxs. Fra venstre: U-profilet, bøjende moment<br />

og vridende moment.<br />

I dette snit er både det statiske moment om y-aksen og det nomerede statiske sektormoment<br />

lig 0. Det medfører, at forskydningsspændingen σxs = 0.<br />

Ved hjælp af Von Mises brudhypotese kan det udregnes, hvilken styrke stålet skal<br />

have, hvis snit 1 er det værst belastede:<br />

fyd ≥ (σN + σM) 2 + 3 · σ 2 xs (D.38)<br />

= (229, 4MP a) 2 + 3 · 0<br />

= 229, 4MP a (D.39)<br />

Snit 2<br />

På figur D.6 kan det ses, at det normerede sektorkoordinat her er 0. Det betyder,<br />

at det kun er det bøjende moment, der bidrager <strong>til</strong> normalspændingen, som derfor<br />

bliver flg.:<br />

σxx,M = My<br />

Iyy<br />

· y<br />

= 34646000Nmm<br />

5, 216 · 107 · 120mm = 79, 7MP a<br />

mm4 Det er <strong>til</strong> gengæld her, det normerede statiske sektormoment er størst, hvilket<br />

fremgår af figur D.7. Forskydningsspændingen udregnes efter formel D.37. Det statiske<br />

moment om y, SΩy, er ikke kendt og udregnes derfor først:<br />

SΩy = A · afstand <strong>til</strong> y − aksen (D.40)<br />

= (80 − 33) · 20mm · 110mm<br />

= 103400mm 3<br />

(D.41)


D.1 Spændingskontrol 76<br />

Vridningsmomentet T er forskydningskraften gange excentriciteten. Forskydningskraften<br />

er lig q<br />

x(x − l). Excentriciteten er som før 23 mm, hvilket betyder, at vridningsmo-<br />

2<br />

mentet bliver flg:<br />

T = q<br />

=<br />

· (x − l) · e<br />

2<br />

(D.42)<br />

qω<br />

· (x − l)<br />

2<br />

(D.43)<br />

= 154N<br />

· (0 − 7000mm)<br />

2<br />

= −5, 39 · 10 5 Nmm (D.44)<br />

Det normerede statiske sektormoment Sω er udregnet <strong>til</strong> −4, 655 · 10 6 mm 4 ifølge<br />

formel D.25. De resterende værdier, der indgår i udtrykket for forskydningsspændingen,<br />

er de samme som tidligere nævnt. Forskydningsspændingen i snit 2 bliver:<br />

σxs =<br />

103400mm 3<br />

20mm · 5, 216 · 107 · 28161N +<br />

mm4 −5, 39 · 10<br />

(D.45)<br />

5Nmm · 2, 458 · 106mm4 2, 81 · 10 10mm6 · 20mm<br />

= 2, 7MP a (D.46)<br />

Igen kontrolleres, hvilken styrke stålet skal have vha. Von Mises brudhypotese jf.<br />

formel D.38:<br />

fyd ≥ (79, 7MP a) 2 + 3 · (2, 9MP a) 2<br />

= 79, 9MP a (D.47)<br />

Snit 2 er dermed ikke lige så hårdt belastet som snit 1.<br />

Snit 3<br />

Snit 3 kontrolleres efter samme princip som de to forrige snit. Her er normalspændingen<br />

og forskydningspændingen udregnet <strong>til</strong> 154, 5 MP a og 1, 5 MP a. Derved skal<br />

stålet have flg. styrke:<br />

fyd ≥ (154, 5MP a) 2 + 3 · (1, 5MP a) 2<br />

= 154, 5MP a (D.48)<br />

Dette medfører, at det er snit 1, der er det hårdest belastede, og at der skal bruges<br />

en stål S355 med en regningsmæssig flydspænding fyd = 295 MP a.


E<br />

Ydermuren<br />

I flg. kapitel undersøges ydermuren i kontorbygningen vha. [DS 414, 1998] og [Lærebog<br />

i murværk, 2003]. Ydermuren består af:<br />

• Formur: 110 mm røde, massive, blødstrøgne mursten.<br />

• Isolering: 130 mm kl. 39 isolering.<br />

• Bagmur: 130 mm betonvæg.<br />

Formuren er udelukkende belastet af vinden og egenlasten, da det forudsættes, at<br />

tagkonstruktionen hviler af på indermuren. Formuren bliver dermed et tværbelastet<br />

vægfelt.<br />

E.1 Tværbelastet vægfelt<br />

I dette afsnit bestemmes formurens bæreevne, og det undersøges, om de vandrette<br />

kræfter kan optages gennem tagpappet. Derudover undersøges murbindernes<br />

bærevne.<br />

E.1.1 Momentbæreevnen<br />

Vindlasten regnes optaget som bøjningsvirkning i formuren. Det eftervises, at formuren<br />

har <strong>til</strong>strækkelig bæreevne. Følgende ulighed skal være overholdt.<br />

hvor<br />

qf,S ≤ qf,R<br />

77<br />

(E.1)


E.1 Tværbelastet vægfelt 78<br />

qf,S er belastningen på formuren [kN/m 2 ].<br />

qf,R er bæreevnen af formuren [kN/m 2 ].<br />

Bæreevnen undersøges i det længste vægfelt i kontorbygningen. Vindlasten herpå er<br />

lig det karakteristiske maksimale hastighedstryk på 0,59 kN/m 2 multipliceret med<br />

den kritiske formfaktor på 1,1 og en lastkombinationsfaktor på 1,5 jf. <strong>appendiks</strong> A:<br />

qvind = 1, 5 · 1, 1 · 0, 59kN/m 2 = 0, 974kN/m 2<br />

Placering og udformning af det udvalgte vægfelt samt den fundne vindlast er illustreret<br />

i figur E.1.<br />

Figur E.1: Placering af og udformning af det længste vægfelt.<br />

Ved undersøgelse i brudgrænse<strong>til</strong>standen anvendes partialkoefficienten γm = 1,84 ·<br />

γ0 · γ5 for murværkets trykstyrke og elasticitetskoefficienter samt γm = 2,00 · γ0 ·<br />

γ5 for murværkets bøjningstrækstyrke og kohæsion.<br />

Nedenfor i tabel E.1, E.2 og E.3 er parametre for den valgte murstensvæg, mørtel<br />

og betonvæg vist.


E.1 Tværbelastet vægfelt 79<br />

Røde, massive, blødstrøgne mursten [MPa]<br />

fbn fcn,k fcn,d ftsk ftsd ftlk ftld E0,f,k<br />

20 6,79 3,69 0,68 0,34 0,23 0,115 2400<br />

Tabel E.1: Parametre for mursten i normal sikkerhedsklasse og normal kontrolklasse.<br />

KC 35/55/700 receptmørtel [MPa]<br />

fmor,c fmor,t fmor,tlk<br />

4,00 1,20 0,25<br />

Tabel E.2: Parametre for mørtelen i normal sikkerhedsklasse og normal kontrolklasse.<br />

Betonvæg [MPa]<br />

fck<br />

E0,b,k<br />

10 7100<br />

Tabel E.3: Parametre for betonvæggen i normal sikkerhedsklasse og normal<br />

kontrolklasse.<br />

hvor<br />

fbn er stentrykstyrken for murstenene [MP a].<br />

fcn,k og fcn,d er basistrykstyrken for muren [MP a].<br />

ftsk og ftsd er basisbøjningstrækstyrken om studsfugen [MP a].<br />

ftlk og ftld er basisbøjningstrækstyrken om liggefugen [MP a].<br />

E0,f,k er elasticitetsmodulet for formuren [MP a].<br />

fmor,c er basistrykstyrken for mørtelen [MP a].<br />

fmor,tlk er vedhæftningsstyrken [MP a].<br />

fck er trykstyrken for betonvæggen [MP a].<br />

E0,b,k er elasticitetsmodulet for betonvæggen [MP a].<br />

fcn,k er fundet ved flg. formel:<br />

fcn,k = 0, 55 · (fbn) 0,7 · (fmor,c) 0,3


E.1 Tværbelastet vægfelt 80<br />

Ved indsættelse af parametre findes basistrykstyrken:<br />

fcn,k = 0, 55 · (20MP a) 0,7 · (4MP a) 0,3<br />

= 6, 79MP a<br />

Da formuren har forbindelse <strong>til</strong> bagmuren via murbindere, vil belastningen blive<br />

fordelt mellem disse. Lasten fordeles mellem murene efter deres stivheder. Dette<br />

gøres vha. flg. formel:<br />

qf,S =<br />

Lasten på formuren bliver dermed:<br />

qf,S =<br />

E0,f,k<br />

E0,f,k + E0,b,k<br />

· qvind<br />

2400<br />

· 0, 9735kN/m2<br />

2400 + 7100<br />

= 0, 246kN/m 2<br />

(E.2)<br />

Formuren bærer ca. 25 % af hele vindlasten. Dens momentbæreevne undersøges mht.<br />

denne last. Her<strong>til</strong> anvendes virtuelt arbejdes princip, der er defineret som:<br />

Aindre = Aydre (E.3)<br />

Der defineres en mulig brudfigur, som er en øvre-værdi. Brudfiguren er vist på figur<br />

E.2. Pladen er simpelt understøttet ved alle sider.<br />

Figur E.2: Skønnet brudfigur i murværket. Alle mål er i m.<br />

Det indre arbejde opskrives for liggefugen:<br />

hvor<br />

Ai,ligge = (15820mm − 3 · 1825mm) · 2δ<br />

(E.4)<br />

· Ml<br />

1300<br />

= 15, 9 · Ml · δ


E.1 Tværbelastet vægfelt 81<br />

Ml er momentet om liggefugen.<br />

Ml er jf. [Lærebog i murværk, 2003, side 14] givet ved:<br />

hvor<br />

t er tykkelsen af formuren. t = 108 mm.<br />

Ml = 1<br />

6 · t2 · ftld<br />

Det indre arbejde opskrives for studsfugen:<br />

hvor<br />

Ms er momentet om studsfugen.<br />

Ai,studs = 2 · (2600mm ·<br />

= 4 · δ · Ms<br />

δ<br />

) · Ms<br />

1300mm<br />

Ms er jf. [Lærebog i murværk, 2003, side 24] givet ved:<br />

Ved at addere Ai,ligge med Ai,studs fås:<br />

Ms = 1<br />

6 · t2 · ftsd<br />

Ai = 15, 9 · δ · 1<br />

6 · 1082 · ftld + 4 · δ · 1<br />

6 · (108mm)2 · ftsd<br />

= (30910mm 2 · ftld + 7776mm 2 · ftsd) · δ (E.5)<br />

Det ydre arbejde opskrives:<br />

<br />

1<br />

1 (1300mm)2<br />

Ay = 2 · · δ · (15820mm − 2 · 1300mm) · 1300mm · qf,R + 8 · · δ · · qf,R<br />

2 3 2<br />

= 19, 44mm · 10 6 · δ · qf,R (E.6)<br />

Ved anvendelse af formel E.3 isoleres formurens bæreevne:


E.1 Tværbelastet vægfelt 82<br />

Ai = Ay<br />

⇕<br />

(30910 · ftld + 7776 · ftsd) · δ = 19, 44mm · 10 6 · δ · qf,R<br />

⇕<br />

30910 · 0, 115 + 7776 · 0, 34 = 19, 44mm · 10 6 · qf,R<br />

⇕<br />

qf,R = 0, 000319N/mm 2<br />

= 0, 319kN/m 2<br />

Ved anvendelse af formel E.1 ses, at bæreevnen er opfyldt:<br />

qf,S ≤ qf,R<br />

⇕<br />

0, 246kN/m 2 ≤ 0, 319kN/m 2<br />

Da bæreevnen er rigelig opfyldt ved den valgte øvre-værdi, konkluderes det, at<br />

formuren er korrekt dimensioneret.<br />

E.1.2 Glidningssikring<br />

I dette afsnit undersøges kontaktfladen mellem fundamentet og murpappet. Kontaktfladens<br />

modstandsbæreevne undersøges mod tværlasten. Dette undersøges, da det<br />

forudsættes, at modstandsevnen mellem murstensvæggen og tagpappet er <strong>til</strong>strækkelig.<br />

Det forudsættes at der ikke kan ske glidning mellem de to lag tagpap. Dette er<br />

illustreret på figur E.3.<br />

Figur E.3: Modstandsevne pr. længdeenhed for murpappet <strong>til</strong> optagelse af<br />

vindlasten.


E.1 Tværbelastet vægfelt 83<br />

Følgende kriterium skal overholdes:<br />

hvor<br />

Qv ≤ Rv<br />

Qv er den vandrette påvirkning pr. længdeenhed ved understøtningen [kN/m].<br />

Rv er den vandrette modstandsevne af pappet pr. længdenhed [kN/m].<br />

Den vandrette påvirkning pr. længdeenhed findes ved flg. formel:<br />

hvor<br />

h er højden af pladefeltet [m].<br />

Qv = 1<br />

2 · qf,S · h<br />

(E.7)<br />

Indsættes lasten på formuren fra afsnit E.1, fås påvirkningen ved understøtningen:<br />

Qv = 1<br />

2 · 0, 246kN/m2 · 2, 6m<br />

= 0, 320kN/m<br />

Den <strong>til</strong>ladelige reaktion, kontaktfladen kan klare, findes ved flg. formel:<br />

hvor<br />

Rv = 0, 8 · ρ · h · t · µd<br />

ρ er rumvægten af en murstensvæg. ρ sættes lig 16 kN/m 3 jf. [DS 410, 1998].<br />

µk er den karakteristiske friktionskoefficient mellem letklinkeblokke og PF 2000<br />

murpap [-]. Denne sættes lig 0,44.<br />

Ved anvendelse af en partialkoefficient på γm = 1, 22 · γ0 · γ5, fås den regningsmæssige<br />

friktionskoefficient i normal kontrol- og sikkerhedsklasse µd = 0, 44/1, 22 = 0, 36.<br />

Dermed kan modstandsevnen af murpappet findes:<br />

γm<br />

Rv = 0, 8 · 16kN/m 3 · 2, 6m · 0, 108m · 0, 36<br />

= 1, 29kN/m<br />

Ud fra formel E.7 ses, at glidningskriteriet er opfyldt:<br />

0, 320kN/m 2 ≤ 1, 29kN/m


E.1 Tværbelastet vægfelt 84<br />

E.1.3 Murbindere<br />

Det undersøges nu om, det ops<strong>til</strong>lede kriterie fra <strong>appendiks</strong> II på 8 murbindere pr.<br />

m 2 med d = 3 mm er <strong>til</strong>strækkeligt som binderkapacitet i ydervæggen.<br />

Der er vha. programmet "murværksdimensionering" fundet en dimensionerende trækbæreevne<br />

på 162 N i hver binder ud fra en givet forhåndsudbøjning på 4 mm og<br />

en differencebevægelse di = 2, 2 mm. Differencebevægelsen sker pga. klimaforskellen<br />

mellem ude og inde. Differencebevægelsen er fundet vha. flg. formel:<br />

hvor<br />

di = ɛd · r1<br />

r1 er afstanden illustreret på figur E.4 [m].<br />

ɛd består af flg. størelser jf. [DS 414, 1998]:<br />

• Temperaturdifferens. Denne sættes <strong>til</strong> 35 ◦ C.<br />

• Længdeudvidelseskoefficient. Denne sættes <strong>til</strong> 0,005 mm/(m · ◦ C).<br />

• Fugtbevægelse. Denne sættes <strong>til</strong> 0,03 mm/m.<br />

Figur E.4: Længderne r1 og r2 på formuren. Alle mål er i m.<br />

Dermed bliver differencebevægelsen:<br />

d = 35 ◦ C · 0, 005mm/(m · ◦ C) + 0, 03mm/m · 10, 78m = 2, 2mm<br />

Murbinderne er af rustfast stål med en karakteristisk flydespænding på 600 MP a<br />

og et elasticitetsmodul på 2 · 10 6 MP a. Ved anvendelse af lasten, som overføres <strong>til</strong>


E.1 Tværbelastet vægfelt 85<br />

bagmuren, bliver antallet af nødvendige murbindere pr. m 2 dermed:<br />

973, 5N/m 2 − 246N/m 2<br />

162N<br />

= 4, 49stk/m 2<br />

Dette er derfor i overensstemmelse med det maksimale antal af bindere på 8 stk.<br />

pr. m 2 . Det vælges at anvende 5 bindere pr. m 2 , som samtidig overholder kravet for<br />

hule mure på 4 stk/m 2 .<br />

Da hjørnet er udformet uden dilatationsfuger, kræves en vis vandret afstand <strong>til</strong><br />

den første binderrække for at forhindre lodrette revner i murværket. Der er i [Lærebog<br />

i murværk, 2003, side 154] udledt en simpel formel ved anvendelse af en 108 mm<br />

mursten, hvor det antages, at muren er indspændt ved første binderrække. Følgende<br />

kriterie er udledt:<br />

hvor<br />

0, 034 · r2 · Eo,f,k<br />

ftsk<br />

· 1mm < b 2<br />

b er afstanden fra hjørnet <strong>til</strong> den første binderrække.[mm].<br />

r2 er den vandrette afstand <strong>til</strong> nullinien, som er illustreret på figur E.4 [mm].<br />

Afstanden bliver ved anvendelse af parametrene i tabel E.1:<br />

<br />

0, 034 · 10460mm ·<br />

2400MP a<br />

0, 5<br />

· 1mm < b = 1227, 29mm<br />

Da væggen i virkeligheden ikke er indspændt ved 1. lodrette binderkolonne, kan<br />

afstanden reduceres med 25 % jf. [DS 414, 1998]:<br />

bpraktisk = 1227, 29mm · 0, 75<br />

= 920mm.<br />

Det vil sige, at første binderkolonne skal placeres i en afstand på ca. 1 m fra hjørnet.


F<br />

Geotekniske forsøg<br />

I dette <strong>appendiks</strong> bliver forskellige geotekniske forsøg beskrevet og behandlet.<br />

Der er lavet forsøg med sand fra projektlokaliteten samt forsøgsler. Sandet<br />

er blevet undersøgt vha. skræntvinkelforsøg, skæreboksforsøg, triaksialforsøg og<br />

klassifikationsforsøg. Leret er udelukkende undersøgt vha. skæreboksforsøg. Afsnittet<br />

er skrevet vha. [Geoteknik 1, 1984].<br />

F.1 Undersøgelse af sand<br />

Formålet er at bestemme sandets friktionsvinkel ϕ. Dette gøres vha. de føromtalte<br />

forsøg og en skønsformel. Herefter vurderes resultaterne, og der bestemmes en<br />

friktionsvinkel, der anvendes ved fundering af bygningen. Beregningerne er udført i<br />

CD>Fundering>databehandling-funderingsforsøg.xls.<br />

F.1.1 Bestemmelse af ϕ vha. skønsformel<br />

Formålet med forsøget er at bestemme sandets friktionsvinkel.<br />

For at bestemme friktionsvinklen er det nødvendigt at kende sandets uensformighedstal<br />

U og sandets relative lejringstæthed ID. Uensformighedstallet U bestemmes vha.<br />

en sigteanalyse, og Id bestemmes ud fra forsøg omhandlende løs og fast lejring.<br />

Herefter kan friktionsvinklen ϕ bestemmes ud fra flg. formel:<br />

ϕ = 30 ◦ − 3<br />

U<br />

Udtrykket gælder for skarpkantede korn.<br />

4<br />

+ (14 − ) · ID<br />

(F.1)<br />

U<br />

Hvis sandet derimod var klassificeret som nedenstående, skulle der foretages flg.<br />

86


F.1 Undersøgelse af sand 87<br />

fradrag:<br />

Tillæg for Fint grus 1 ◦<br />

Groft grus 2 ◦<br />

Fradrag for Afrundede korn 3 ◦<br />

Meget runde korn 5 ◦<br />

Tabel F.1: Fradrag og <strong>til</strong>læg <strong>til</strong> sands friktionsvinkel.<br />

Sigteanalyse<br />

Ud fra kornfordelingen bestemmes sandets uensformighedstal U.<br />

Kornfordelingen er bestemt ud fra en sigteanalyse af sandet. Sigtningen udføres<br />

på en sigte med maskevidder fra 0,0075 mm - 8,00 mm. De forskellige sigterester<br />

vejes, hvorefter gennemfaldsprocenten i hver enkelt sigte kan bestemmes. På figur<br />

F.1 kan sigteanalysen ses under udførelse.<br />

Figur F.1: Udførelse af sigteanalyse.<br />

Efter gennemførelse af sigtningen optegnes en kornkurve ud fra gennemfaldsprocenten.<br />

På figur F.2 ses en repræsentativ kornkurve.


F.1 Undersøgelse af sand 88<br />

Figur F.2: Kornkurve for sand.<br />

Ved hjælp af kornkurven bestemmes sandets uensformighedstal U, som beregnes<br />

med flg. formel:<br />

hvor<br />

d60% er 60 % frak<strong>til</strong>en [mm].<br />

d10% er 10 % frak<strong>til</strong>en [mm].<br />

U = d60%<br />

d10%<br />

(F.2)<br />

Uensformighedstallet er desuden et mål for, om sandet er velgraderet eller velsorteret.<br />

Hvis:<br />

• U > 5 er sandet velgraderet.<br />

• U < 2,5 er sandet velsorteret.<br />

Uensformighedstallet er beregnet i Excel-regnearket som er i CD>Fundering>databehandling-funderingsforsøg.xls.<br />

Der er udført tre sigteanalyser, som giver et gennemsnitligt<br />

uensformighedstal: U = 2, 3. Sandet er dermed velsorteret.<br />

Det fundne uensformighedstal skal senere anvendes <strong>til</strong> beregning af sandets friktionsvinkel,<br />

ϕ.


F.1 Undersøgelse af sand 89<br />

Løs og fast lejring, ID<br />

Formålet med forsøget er, at bestemme sandets relative lejringstæthed ID. Denne<br />

bestemmes ud fra sandets mindste og største lejringstæthed emax og emin.<br />

emax bestemmes vha. en cylinder, hvori sandet drysses vha. en tragt fra lavest mulig<br />

højde. Princippet i forsøget kan ses på figur F.3.<br />

Figur F.3: Udførelse af forsøg <strong>til</strong> bestemmelse af det maksimale poretal. Sandet<br />

drysses i cylinderen vha. en tragt.<br />

Herefter kan vægten af sandet i cylinderen bestemmes, da cylinderens vægt og rumfang<br />

kendes. Poretallet kan derefter beregnes med flg. formel:<br />

hvor<br />

e = ds · ρw · V<br />

Ws<br />

ds er den relative densitet. Skønnes <strong>til</strong> 2,65 g/cm 3 .<br />

ρw er vands densitet. Vælges <strong>til</strong> 1 g/cm 3 .<br />

V er cylinderens rumfang [cm 3 ].<br />

Ws er vægten af sandet i cylinderen [g].<br />

− 1 (F.3)<br />

Ved bestemmelse af emin fyldes cylinderen igen med sand. Sandet stampes nu med<br />

et lod faldende fra samme højde hver gang. Dette kan ses på figur F.4.


F.1 Undersøgelse af sand 90<br />

Figur F.4: Udførelse af forsøg <strong>til</strong> bestemmelse af det mindste poretal. I figuren <strong>til</strong><br />

venstre er loddet, der stamper sandet, hævet, og i figuren <strong>til</strong> højre er loddet faldet.<br />

Dette gennemføres fem gange. Stampningen medfører en sammenpresning af sandet,<br />

og dermed formindskes sandets volumen. Sandets vægt og volumen er igen kendte<br />

faktorer, og poretallet kan bestemmes ud fra formel F.3. Beregningen af poretallet<br />

kan ses i CD>Fundering>databehandling-funderingsforsøg.xls.<br />

Efter bestemmelse af den mindste og den største lejringstæthed er det muligt, at<br />

beregne den relative lejringstæthed ID:<br />

hvor<br />

ID = emax − einsitu<br />

emax − emin<br />

emax er poretallet for sandets mindste lejringstæthed [-].<br />

emin er poretallet for sandets største lejringstæthed [-].<br />

ein situ er skønnet <strong>til</strong> 0,64 [-].<br />

(F.4)<br />

Den gennemsnitlige værdi for ID er fundet efter gentagne forsøg. Beregningsgangen<br />

ses i CD>Fundering>databehandling-funderingsforsøg.xls.<br />

ID = 0, 72<br />

0 < ID < 1. Desto tættere på, 1 jo fastere er aflejringen. Det vil sige, at det undersøgte<br />

sand i naturlig <strong>til</strong>stand er en fast aflejring.<br />

Efter bestemmelse af sandets uensformighedstal og den realtive lejringstæthed kan<br />

sandets friktionsvinkel, som tidligere nævnt, bestemmes af formel F.1:<br />

ϕ = 30 ◦ − 3 4<br />

+ (14 − ) · 0, 72 = 19, 87◦<br />

2, 3 2, 3


F.1 Undersøgelse af sand 91<br />

Udtrykket gælder, som før nævnt, for skarpe korn. Det betyder, at der ikke skal<br />

foretages fradrag eller <strong>til</strong>læg <strong>til</strong> friktionsvinklen. Friktionsvinklen fundet ud fra<br />

skønsformlen er derfor 20 ◦ .<br />

F.1.2 Skæreboksforsøg<br />

Der er flg. formål med skæreboksforsøget med sand:<br />

• Undersøge om Coulomb´s lineære brudbetingelse τ = c+σ ·tan ϕ er gældende.<br />

• Bestemme C i Kerisels formel C = e · tan ϕ.<br />

• Bestemme sandets kohæsion c og friktionsvinklen ϕ.<br />

I forsøget er flg. fremgangsmåde anvendt:<br />

1. Skæreboksen måles og vejes.<br />

2. Der fyldes sand i skæreboksen vha. hulplade, sigter, afstandsrør og tragt.<br />

Sandets lejringstætheder reguleres med ovenstående udlejringsudstyr, således<br />

der opnås hhv. en løs, mellemfast og fast lejring.<br />

3. Sandoverfladen afrettes med en stållineal.<br />

4. Skæreboks med sand vejes.<br />

5. Ovenpå sandlejringen anbringes en topplade samt lodder, således lejringen<br />

påføres en lodret belastning.<br />

6. Den øverste del af skæreboksen påføres et langsomt stigende snortræk. Det<br />

maksimale snortræk aflæses vha. kraftmåler som brudværdi.<br />

Skæreboksforsøget kan ses på figur F.5, hvor den øvre del af skæreboksen påføres en<br />

vandret snortrækkraft, således den bliver forskudt i forhold <strong>til</strong> den nedre del.


F.1 Undersøgelse af sand 92<br />

Figur F.5: Skæreboksforsøg.<br />

Princippet i brudsituationen ses på figur F.6, hvor der er påført en snorkraft Ps og<br />

en lodret belastning PN, som begge er vist med pile.<br />

Figur F.6: Princippet i et skæreboksforsøg<br />

Resultatbehandling<br />

Forskydningsspændingen τ mellem den nedre og øvre del bestemmes ved aflæsning<br />

af den maksimale snortrækkraft PS på kraftmåleren divideret med skæreboksens<br />

areal. Ovenstående parametre for en løs lejring kan ses i tabel F.2. Der henvises <strong>til</strong><br />

CD>Fundering>databehandling-funderingsforsøg.xls for resultaterne for mellemfast<br />

og fast lejring.<br />

Den lodrette spænding σN bestemmes ved at dividere den lodrette kraft PN med<br />

skæreboksens areal.


F.1 Undersøgelse af sand 93<br />

For- Vægt af Vægt Lodret Areal A Lodret Vandret Snortræk- Forskydningssøgs-<br />

lodder i alt kraft ·10 −4 spænding træk kraft PS spænding<br />

nr. [kg] [kg] PN [N] [m 2 ] σN [N/m 2 ] [kg] [N] [N/m 2 ]<br />

1 2 3,2 31,3 227 1383,5 2 19,6 867,1<br />

2 4 5,2 50,8 224 2289,9 3,4 33,4 1503,9<br />

3 6 7,2 70,4 222 3129,6 3,6 35,4 1571,2<br />

4 8 9,2 90,1 225 4029,5 5,5 54,4 2416,6<br />

5 12 13,3 129,6 225 5761,4 6,8 66,8 2946<br />

6 14 15,2 149,2 222 6680,2 6,3 61,9 2770,8<br />

7 16 17,2 168,7 224 7568,9 8,9 87,4 3920,9<br />

Tabel F.2: Parametre for skæreboksforsøg med løs sandaflejring. Hvor "Vægt i alt"<br />

er vægt af lodder, topplade og sand i øvre del af skæreboksen.<br />

Ved gentagne forsøg med forskellige værdier af den lodrette belastning σN optegnes<br />

i et τ − σ-diagram kurver for hhv. løs, mellemfast og fast lejringer. For rent sand er<br />

poretallet for hhv. løs og fast lejring ca. 0,8 og 0,35. τ − σ-diagrammet kan ses på<br />

figur F.7.<br />

Figur F.7: Skæreboksforsøg med sand. τ, σ-diagrammet for skæreboksforsøg med<br />

sand.


F.1 Undersøgelse af sand 94<br />

Det ses ud fra figur F.7, at Coulomb´s hypotese om lineær brudbetingelse understøttes,<br />

da afbildningen <strong>til</strong>nærmelsesvis er lineær. Kohæsionen, c for sand er teoretisk<br />

set lig 0, da sand er en friktionsjord. Kohæsionen c tolkes grafisk som skæringen med<br />

τ-aksen på figur F.7. Det ses, at kurverne vil skære τ-aksen i 384,6 P a, 177,1 P a og<br />

482,9 P a for hhv løs, mellemfast og fast lejring. Dette stemmer meget godt overens<br />

med de reelle forhold, da kohæsionen i praksis ikke helt er 0. Friktionsvinklen for<br />

sandet bestemmes som hældningen af kurven.<br />

Forholdet mellem poretal og friktionvinkel kan udtrykkes ved den såkaldte Kerisel´s<br />

formel:<br />

hvor<br />

C er en konstant [-].<br />

ϕ er sands friktionsvinkel [ ◦ ].<br />

e er sandets poretal [-].<br />

C = e · tan ϕ (F.5)<br />

For sand ligger C normalt mellem 0,4 - 0,5. Teoretisk set skulle C for hhv. løs,<br />

mellemfast og fast sandlejring være ens, samt ligge mellem 0,4 - 0,5, da det er fra<br />

samme sandprøve.<br />

Ud fra ovenstående figur F.7 samt CD>Fundering>databehandling-funderingsforsøg.xls<br />

fås friktionsvinklen ϕ, poretallet e og kohæsionen c. Konstanten C er beregnet<br />

vha. af formel F.5. Parametrene kan ses i tabel F.3.<br />

Lejring e [-] ϕ [ ◦ ] c [N/cm 2 ] C [-]<br />

Løs 0,82 23,34 385 0,35<br />

Mellemfast 0,57 42,94 177 0,53<br />

Fast 0,54 41,95 483 0,49<br />

Tabel F.3: Parametre for sandaflejringer.<br />

I tabel F.3 ses det, at C varierer mellem 0,35-0,53. Hvis C er konstant, afhænger<br />

friktionsvinklen af poretallet e. Dette ses også i skønsformlen, hvor den relative<br />

lejringstæthed ID indgår i beregningen af friktionsvinklen. ID beregnes netop ud fra<br />

poretal.<br />

Det vurderes, at C´s store variation kan skyldes, at forholdet mellem poretal og<br />

friktionsvinkel i Kerisel´s formel ikke kan udtrykkes ved en konstant. Ligeledes kan<br />

det skyldes, at der ved udlejring kun med en vis nøjagtighed kan fås hhv. en løs,<br />

mellemfast og fast lejringstæthed, da det med det simple udlejringsudstyr er svært at


F.1 Undersøgelse af sand 95<br />

vide præcis, hvilken lejringstæthed, der er opnået. Som det f.eks. også ses i tabel F.3,<br />

er poretallet næsten ens for mellemfast og fast aflejring, og dermed er lejringerne næsten<br />

ens, hvor poretallet for den faste sandaflejring burde ligge på ca. 0,35. Ligeledes<br />

er det svært at lave en løs lejring, da de mindste bevægelser gør, at lejringstætheden<br />

øges.<br />

F.1.3 Triaksialforsøg<br />

Formålet med dette forsøg er at bestemme sands friktionsvinkel. I dette triaksialforsøg<br />

påføres en sandprøve en konstant lodret belastning samt et kammertryk, som<br />

skabes ved at sætte undertryk på prøven. Kammertrykket virker med ens tryk på<br />

alle sider af prøven. Kammertrykket sænkes, ind<strong>til</strong> der opstår brud.<br />

Det simplificerede triaksialapparat består af en cylindrisk sandprøve, som er indsluttet<br />

i en gummimembran. På sandprøvens ender, er der anbragt trykhoveder.<br />

Yderligere er der måleudstyr i form af nanometer, flytningsmåler og måleur. Det<br />

simplificerede triaksialapparatet kan ses på figur F.8.<br />

Figur F.8: Triaksialapparat.


F.1 Undersøgelse af sand 96<br />

I triaksialforsøget er flg. fremgangsmåde anvendt:<br />

1. Ved opstarten af forsøget bestemmes vægten af sandprøven.<br />

2. Sandet aflejres i sandformen som en løs lejring vha. en tragt.<br />

3. Der trækkes en membran uden om sandformen. Det er meget vigtigt, at denne<br />

er tæt.<br />

4. Prøven påføres et undertryk, for at holde den cylindriske form, og sandformen<br />

fjernes.<br />

5. Prøven sættes i triaksialapparatet.<br />

6. Sandprøven belastes centralt.<br />

7. Der monteres en flytningsmåler samt et nanometer.<br />

8. Prøven lastes langsomt op ved at reducere undertrykket i prøven. Ved at<br />

reducere undertrykket øges prøvens lodrette og vandrette belastninger.<br />

9. Flytninger og tryk noteres ved hver reducering af undertrykket.<br />

Resultatbehandling<br />

Der er udført forsøg med stempeltryk fra 10 kg - 40 kg. I CD>fundering>triaxforsøg<br />

findes resultaterne af de enkelte forsøg.<br />

Eftersom sand er prøvematerialet, regnes der med drænede <strong>til</strong>stande. Ved indsættelse<br />

af prøven i triaksialapparatet påføres denne et kammertryk, i form af et undertryk.<br />

På figur F.9 kan dette ses <strong>til</strong> venstre (O-A).<br />

Figur F.9: Triaksialforsøg med sand.<br />

Herefter påføres der en lodret belastning σ1 (A - B). Undertrykket sænkes, hvorved<br />

både σ3 og σ1 sænkes <strong>til</strong>svarende. Differencen σ1-σ3 forbliver dermed konstant. Dette


F.1 Undersøgelse af sand 97<br />

ses på figur F.9. i figuren yderst <strong>til</strong> venstre og på den midterste figur, hvor det er<br />

afbilledet vha. af Mohrs cirkel (B - C). Sænkningen af undertrykket udføres af flere<br />

gange, <strong>til</strong> der opstår brud i sandprøven. Der opstår netop brud i sandet, når Mohrs<br />

cirkel berører brudtangenten. Det ses tydligt på figur F.9 i den venstre del, hvor<br />

brudspændingen σ3 er faldet og tøjningerne går mod uendelig.<br />

For at bestemme sandets friktionsvinkel ϕ afbilledes undertrykket i prøven σ3 som<br />

funktion af brudværdierne (σ1 − σ3), hvilket er illustreret i figur F.9 <strong>til</strong> højre. Disse<br />

skal ligge på en ret linie ifølge Coulomb´s brudbetingelse. Parametrene fra det udførte<br />

triaksialforsøg kan ses i tabel F.4.<br />

Forsøgs- Poretal e σ1 − σ3 σ3<br />

nummer [-] [kPa] [kPa]<br />

1 0,79 33,9 8,1<br />

2 0,80 59,5 13,6<br />

3 0,77 85,0 19,3<br />

4 0,81 85,0 20,3<br />

5 0,73 110,4 20,9<br />

6 0,83 136,0 32,7<br />

7 0,82 136,0 36,6<br />

Tabel F.4: Parametre fra det udførte triaksialforsøg.<br />

Ligeledes ses afbildningen af det udførte triaksialforsøg på figur F.10.<br />

Figur F.10: Triaksialforsøg med sand. σ3 som funktion af (σ1−σ3). σ3 = 0, 2525(σ1−<br />

σ3) − 1, 6577.


F.1 Undersøgelse af sand 98<br />

Herefter kan sandets friktionsvinkel bestemmes ud fra flg. formel:<br />

hvor<br />

ϕ er sandets friktionsvinkel [ ◦ ].<br />

sin ϕ =<br />

⇕<br />

ϕ = arcsin<br />

1<br />

1 + 2 · tan β<br />

1<br />

1 + 2 · tan β<br />

(F.6)<br />

(F.7)<br />

β er hældningen på den rette linie i (σ1 − σ3; σ3)-diagrammet [ ◦ ]. β er fundet <strong>til</strong><br />

14,2 ◦ .<br />

Sandets friktionsvinkel kan herefter bestemmes <strong>til</strong>:<br />

ϕ = 41, 6 ◦<br />

I et triaksialforsøg med sand findes kohæsionen c altid som værende > 0. Denne kan<br />

beregnes ud fra nedenstående formel.<br />

hvor<br />

c er kohæsionen [kN/m 2 ].<br />

c = b · tan β · tan ϕ (F.8)<br />

b er brudværdien σ1 − σ3, hvor den rette linie skærer den vandrette akse i (σ1 − σ3;<br />

σ3)-diagrammet på figur F.10. Denne er fundet <strong>til</strong> 6,57 kN/m 2 .<br />

Dette medfører en kohæsion på:<br />

c = 1, 47kN/m 2<br />

Normalt ses der bort fra den lille kohæsion, der er i sand. Ved fundering i sand<br />

sættes kohæsionen c lig nul.<br />

En væsentlig fejlkilde i triaksialforsøget er, at den lodrette belastning skal påføres<br />

centralt. Hvis dette ikke er <strong>til</strong>fældet, vil sandprøven ikke beholde sin cylindriske form,<br />

men "knække" ud <strong>til</strong> siden. Dette vil i sidste ende medføre en mindre friktionsvinkel.<br />

En anden fejlkilde er, at poretallet for sandprøverne skal være ens, for at Coulomb´s<br />

brudbetingelse kan afbildes som en ret linie. I tabel F.4 kan det ses, at poretallene<br />

varierer mellem 0,73 og 0,83, hvilket også kan være med <strong>til</strong> at forklare spredningen<br />

af brudværdier ift. den rette linie på figur F.10.


F.1 Undersøgelse af sand 99<br />

F.1.4 Skræntvinkel<br />

Formålet med dette forsøg er på en meget simpel måde at bestemme sandets friktionsvinkel.<br />

Det gøres ved at hælde sand i et akvarie fra lav højde. Sandet hældes i ved akvariets<br />

endevæg. Dette gøres, ind<strong>til</strong> sandet når ud <strong>til</strong> en given linie i akvariet, f.eks. akvariets<br />

midterlinie. Sandet må ikke nå over <strong>til</strong> den modsatte endevæg. Friktionsvinklen<br />

findes derefter som hældningen af sandet. På nedenstående figur F.11 kan princippet<br />

i forsøget ses.<br />

Figur F.11: Udførelse af skræntvinkelforsøg.<br />

Dette forsøg er udført gentagne gange, og den gennemsnitlige værdi er fundet <strong>til</strong>:<br />

ϕ = 33, 5 ◦<br />

F.1.5 Fastsættelse af sandets friktionsvinkel<br />

Der er gennemført fire forskellige bestemmelser af sandets friktionsvinkel. Forsøgene<br />

er af forskellig pålidelighed, hvilket har indflydelse på fastsættelse af friktionsvinklen.<br />

Skæreboksforsøget, som gav friktionsvinkler på hhv. 23, 34 ◦ , 42, 94 ◦ og 41, 95 ◦ , er<br />

behæftet med mange fejlkilder. Blandt andet er det vanskeligt at udføre fyldningen<br />

af formen korrekt, og bagefter skal formen flyttes for at blive vejet, hvilket medfører<br />

omlejring af sandet. Derudover er snoretrækket, som forskydningen påføres vha.,<br />

ikke særlig præcist. Endvidere skal det nævnes, at der ikke er korrigeret for evt.<br />

egenfriktion i skærboksen.<br />

Det vurderes heller ikke, at skræntvinkelforsøget er særlig præcist, da sandet igen<br />

aflejres meget upræcist, og vinklen måles manuelt. De forskellige klassifikationsforsøg<br />

medførte også en friktionsvinkel, der dog er beregnet vha. en skønsformel samt en<br />

skønnet ein situ, som ikke med sikkerhed giver den korrekte friktionsvinkel. ein situ


F.2 Undersøgelse af ler 100<br />

er poretallet for jordartens naturlige lejringstæthed, som blot er skønnet <strong>til</strong> at være<br />

0,64, men ikke bestemt af en intakt prøve af det aktuelle sand.<br />

Det mest præcise forsøg må siges, at være triaksialforsøget, som gav en friktionsvinkel<br />

på 41, 6 ◦ . Resultaterne bliver målt elektronisk og burde derfor være præcise. I triaksialforsøget<br />

vurderes det, at der kan være unøjagtigheder ved forsøget, fordi prøven<br />

måske ikke er blevet belastet centralt eller pga., at poretallene ikke er ens, men det<br />

vurderes, at triaksialforsøget stadig er det mest præcise.<br />

De forskellige forsøg har medført friktionsvinkler mellem 19, 87 ◦ og 42, 94 ◦ . Dette<br />

medfører en gennemsnitlig værdi på 33, 9 ◦ for alle forsøg. Det er valgt at anvende<br />

en værdi på 41 ◦ i funderingen, hvilket <strong>til</strong>nærmelsesvis er friktionsvinklen opnået i<br />

triaksialforsøget. Dette er gjort ud fra den betragtning, at triaksialforsøget er det<br />

mest præcise forsøg. Som før nævnt er skæreboksforsøget og skræntvinkelforsøget behæftet<br />

med betydelige fejlkilder, og skønsformlen fremkommer med en friktionsvinkel,<br />

som ikke kan siges at være repræsentativt for hele området.<br />

F.2 Undersøgelse af ler<br />

Leret, der undersøges, er omrørt, blød laboratorieler. Der gennemføres skæreboksforsøg<br />

med det pågældende ler.<br />

F.2.1 Skæreboksforsøg med ler<br />

Formålet med forsøget er flg.:<br />

• Undersøge om Coulomb´s lineære brudbetingelse τ = c+σ ·tan ϕ er gældende.<br />

• Undersøge om den udrænede friktionsvinkel <strong>til</strong>nærmelsesvis er nul.<br />

• Bestemme lerets udrænede forskydningstyrke cu.<br />

Selve forsøget udføres <strong>til</strong>nærmelsesvis som skæreboksforsøget for sand. Grundet<br />

lerets konsistens smøres det i skæreboksformen. Herefter belastes det med forskellige<br />

lodrette belastninger mellem 2 og 20 kg. I tabel F.5 kan de forskellige parametre fra<br />

forsøgene ses.


F.2 Undersøgelse af ler 101<br />

For- Vægt af Vægt Lodret Areal A Lodret Vandret Snortræk- Forskydningssøgs-<br />

lodder i alt kraft ·10 −4 spænding træk kraft PS spænding<br />

nr. [kg] [kg] PN [N] [m 2 ] σN [N/m 2 ] [kg] [N] [N/m 2 ]<br />

1 2 3,5 34,0 225 1509,0 18 176,8 7856,0<br />

2 2 3,5 34,0 225 1509,0 18 176,8 7856,0<br />

1 2 3,4 33,7 222 1518,7 21,6 212,1 9554,2<br />

4 2 3,5 34,0 223 1523,2 20,5 201,3 9027,4<br />

5 4 5,4 53,3 222 2399,3 23,2 227,8 10261.9<br />

6 4 5,4 53,4 222 2404,2 20,0 196,4 8846,4<br />

7 8 9,5 92,8 225 4126,4 21,5 211,1 9383,6<br />

8 8 9,5 92,8 225 4126,4 21,5 211,1 9383,6<br />

9 8 9,4 92,5 222 4166,0 22,1 217,0 9775,3<br />

10 8 9,4 92,8 222 4179,2 21,1 207,2 9333,0<br />

11 10 11,4 112,4 222 5063,8 22 216,0 9731,1<br />

12 14 15,5 151,8 225 6747,8 22,3 218,5 9710,9<br />

12 14 15,5 151,8 225 6747,8 22,3 218,5 9710,9<br />

14 14 15,4 151,6 223 6798,3 22,5 221,0 9908,1<br />

15 18 19,5 191,3 222 8618,3 21,1 207,2 9333,0<br />

16 20 21,4 210,5 223 9441,3 22 216,0 9687,9<br />

17 20 21,4 210,5 222 9480,8 26 255,3 11500,4<br />

18 20 21,4 210,6 222 9484,2 21,5 211,1 9509,9<br />

Tabel F.5: Parametre for skæreboksforsøg med ler. Hvor "Vægt i alt" er vægt af<br />

lodder, topplade og sand i øvre del af skæreboksen.<br />

Resultatbehandling<br />

De opnåede forskydningsspændinger τ plottes som funktion af normalspændingerne<br />

σ. Grafen kan ses på nedenstående figur F.12.<br />

Figur F.12: Skæreboksforsøg med ler, hvor forskydningsspændingen τ som funktion<br />

af normalspændingen σ er plottet. τ = 8669, 6 + 0, 1594 · σN.


F.2 Undersøgelse af ler 102<br />

Ud fra den optegnede graf kan lerets udrænede forskydningsstyrke findes som grafens<br />

skæring med τ-aksen:<br />

cu = 8, 7kN/m 2<br />

I en udrænet ler forudsættes det ofte, at friktionsvinklen ϕu <strong>til</strong>nærmelsesvis er 0. I<br />

dette <strong>til</strong>fælde findes den som hældningen af τ, σ-grafen:<br />

ϕu = 9 ◦<br />

Som det ses i tabel F.5 er vægten af leret, der er fyldt i skæreboksene under forsøgene,<br />

<strong>til</strong>nærmelsesvis konstant. Dette er en indikator på, at lejringerne har været ens, og<br />

at der dermed er opnået gode resultater. Grafen har en lille hældning på 9 ◦ , hvilket<br />

betyder, at den udrænede forskydningstyrke cu <strong>til</strong>nærmelsesvis ikke er afhængig af<br />

normalspændingen. Som det ses på figur F.12, er der forholdsvis stor spredning på<br />

forsøgsresultaterne, hvilket også kan være årsagen <strong>til</strong>, at der fås en hældning på 9 ◦ .


G<br />

Funderingskriterier<br />

I dette kapitel beskrives lasterne, der skal anvendes ved fundering af halkonstruktionen.<br />

Derudover udarbejdes designprofilerne, som ydermere anvendes ved funderingen.<br />

G.1 Laster fra konstruktionen<br />

Ved dimensionering af fundamenterne i brudgrænse<strong>til</strong>standen anvendes lastkombination<br />

2.1, da denne giver den værste, nedadrettede last. Lastkombination 2.1 er<br />

som følger:<br />

hvor<br />

L 2.1 = 1, 0 · G + 1, 0 · (J + GV ) + 1, 5 · S + 0, 5 · V (G.1)<br />

G er egenvægten af af konstruktionen [kN].<br />

J + GV er tyngden af jord og grundvand [kN].<br />

S er snelasten på konstruktionen [kN].<br />

V er vindlasten på konstruktionen [kN].<br />

103


G.1 Laster fra konstruktionen 104<br />

Ydervæggen er opbygget af:<br />

1. 130 mm bagmur af letbeton med en rumvægt på 7 kN/m 3 .<br />

2. 120 mm isolering.<br />

3. 110 mm formur med en rumvægt på 7 kN/m 3 .<br />

Ydervæggen ses på figur G.1.<br />

Figur G.1: Opbygning af ydermur. Mål i mm.<br />

Ved placering af fundamentet under terræn vil der blive suppleret med et ekstra<br />

betonstykke, som har højden fra fundamentsoverkant <strong>til</strong> terræn. Dette betonstykke<br />

vil løbe mellem punktfundamenterne med funktion som stribefundament, dog med<br />

modificeret størrelse. Under fundering af bygningen er det valgt at se bort fra isoleringens<br />

vægt i vægkonstruktionen, da den er ubetydelig ift. væggens samlede vægt.<br />

Derudover skal der også undersøges, hvilken indvirkning lastkombinationen, som<br />

giver den mindste vertikale kraft i forhold <strong>til</strong> den horisontale, har:<br />

L 2.1 = 1, 0 · G + 1, 5 · Vsug + 1, 0 · (J + GV ) (G.2)<br />

Spær- og tagkonstruktionens samt ydervæggenes regnes som egenvægt af konstruktionen.<br />

Ved dimensionering af fundamenterne i anvendelsesgrænse<strong>til</strong>standen regnes der med<br />

flg. lastkombination:<br />

L 1 = 1, 0 · G + 1, 0 · (J + GV ) (G.3)


G.2 Designprofiler 105<br />

Vindlast på gavlen vil blive fordelt ligeligt på alle punktfundamenter grundet<br />

ydervæggens stivhed. Lasten på hvert enkelt fundament bliver meget lille og tages<br />

derfor ikke med i de kommende funderingsberegninger.<br />

G.2 Designprofiler<br />

På byggegrunden hvor halkonstruktionen skal opføres, er der foretaget to prøveboringer.<br />

Én i den sydlige del af byggegrunden, og én i den nordlige. Boreprofil<br />

CB601 er fra den sydlige del, og CB602 fra den nordlige.<br />

I dette afsnit vil der blive gjort rede for, hvilke parametre der gør sig gældende<br />

for hvert lag i boringerne. Det antages endvidere, at de respektive boreprofiler er<br />

gældende for et bredt område. På baggrund heraf vælges det, at jorbundsprofilet<br />

CB601 er gældende for den sydlige del af bygningen og CB602 for den nordlige. På<br />

figur J.1 kan placeringen af boreprofilerne ses, samt hvilken del af bygningen, der<br />

hører <strong>til</strong> den nordlige hhv. sydlige del.<br />

Figur G.2: Placering af boreprofiler på byggegrunden.


G.2 Designprofiler 106<br />

G.2.1 Jordbundsprofil i den sydlige del af bygingen<br />

Ud fra boreprofil CB601, som ses i <strong>appendiks</strong> J, laves en laggdeling som vist på figur<br />

G.3. Hvert lag vil have forskellige parametre, hvilket også ses på nedenstående figur.<br />

Figur G.3: Laginddeling i boreprofil CB601. Mål i mm.


G.2 Designprofiler 107<br />

G.2.2 Jordbundsprofil i den nordlige del af bygnigen<br />

Ud fra boreprofil CB602, som ses i <strong>appendiks</strong> J, laves en lagdeling som vist på figur<br />

G.4.<br />

Figur G.4: Laginddeling i boreprofil CB602. Mål i mm.


H<br />

Direkte fundering af halkonstruktionen<br />

I det <strong>appendiks</strong> udarbejdes et forslag <strong>til</strong> direkte fundering af halkonstruktionen.<br />

Fundamentet undersøges for relevante grænse<strong>til</strong>stande. Dette gøres vha. [DS 415,<br />

1998] og [DS 415, 1984]. Halkonstruktionen funderes i normal sikkerhedsklasse.<br />

Jordbundsforholdene under halkonstruktionen varierer. I den sydlige ende er der<br />

jordbundsforhold, som det ses i boreprofil CB601 i <strong>appendiks</strong> J. I den nordlige ende<br />

er der jordbundsforhold, som det ses i boreprofil CB602 i <strong>appendiks</strong> J.<br />

Ydermere er det valgt at udføre fundamenterne i beton med en rumvægt på 24 kN/m 3 ,<br />

og at de støbes insitu. Det er også skønnet at sandet, der anvendes <strong>til</strong> opfyldning<br />

efter udgravning <strong>til</strong> fundamentet, har en rumvægt på 20 kN/m 3 .<br />

H.1 Direkte fundering i brudgrænse<strong>til</strong>stand<br />

I dette afsnit undersøges muligheden for at direkte fundere hele halkonstruktionen.<br />

Det vil sige, om der kan direkte funderes på den jord, som er karakteriseret<br />

ved jordbundsforholdene i begge boreprofiler. Hvis dette ikke er <strong>til</strong>fældet vil<br />

pælefundering være en løsning for dele af fundamentsplanen.<br />

H.1.1 Bæreevnebrud<br />

For at en konstruktion er dimensioneret for bæreevnebrud, skal flg. være opfyldt:<br />

Vd ≤ Rd (H.1)<br />

108


H.1 Direkte fundering i brudgrænse<strong>til</strong>stand 109<br />

hvor<br />

Vd er den regningsmæssige last i brudgrænse<strong>til</strong>standen vinkelret på fundamentsfladen<br />

[kN].<br />

Rd er den regningsmæssige bæreevne vinkelret på fundamentsplanen under<br />

hensyntagen <strong>til</strong> skrå eller excentrisk last [kN].<br />

Den regningsmæssige, lodrette bæreevne skal undersøges både i den drænede og den<br />

udrænede situation. Den drænede bæreevne findes af den generelle bæreevneformel:<br />

R ′ d 1<br />

=<br />

A ′ 2 γ′ b ′ Nγsγiγ + q ′ Nqsqiq + c ′ dNcscic<br />

Tilsvarende findes den udrænede bæreevne af flg. formel:<br />

(H.2)<br />

Rd<br />

A = cudN 0 c s 0 ci 0 c + q (H.3)<br />

Bæreevnefaktorerne Nγ, Nq, Nc, og N 0 c beregnes vha. nedenstående formler. Faktorerne<br />

er dimensionsløse. Friktionsvinklen indsættes som den plane, regningsmæssige<br />

friktionsvinkel ϕd:<br />

Nγ = 1<br />

4 ((Nq − 1) cos ϕ ′ d) 3<br />

2 (H.4)<br />

Nq = e φ tan ϕ′ d(1 + sin ϕ ′ d)/(1 − sin ϕ ′ d) (H.5)<br />

Nc = (Nq − 1) cot ϕ ′ d (H.6)<br />

N 0 c = φ + 2 (H.7)<br />

Formfaktorerne, som tager højde for at fundamenter har endelig bredde og længde,<br />

beregnes ud fra flg.:<br />

sγ = 1 − 0, 4 b′<br />

l ′<br />

sq = sc = s 0 c = 1 + 0, 2 b′<br />

l ′<br />

(H.8)<br />

(H.9)


H.1 Direkte fundering i brudgrænse<strong>til</strong>stand 110<br />

Hældningsfaktorerne beregnes ud fra flg.:<br />

iq = ic =<br />

iγ = i 2 q (H.10)<br />

<br />

1 −<br />

i 0 c = 0, 5 + 0, 5<br />

Hd<br />

Vd + A ′ c ′ d cot ϕ′ d<br />

<br />

1 − Hd<br />

A ′ cud<br />

Den lodrette effektive spænding i en given dybde beregnes vha. flg. formel:<br />

hvor<br />

z er tykkelsen af det pågældende lag [m].<br />

γ er rumvægten [kN/m 3 ].<br />

<br />

(H.11)<br />

(H.12)<br />

q ′ = z · γ (H.13)<br />

q ′ er den lodrette, effektive spænding , der regnes som den mindste af spændingerne<br />

på indersiden og ydersiden af fundamentet, da bruddet vil have retning mod<br />

denne [kN/m 2 ].<br />

H.1.2 Glidningsbrud<br />

Ved direkte fundering skal der også undersøges for glidningsbrud. Dette kan opstå,<br />

når lasten ikke angriber vinkelret på fundamentsfladen. Følgende skal være opfyldt:<br />

hvor<br />

Hd ≤ Sd + Ed (H.14)<br />

Hd er den vandrette komposant af den regningsmæssige last [kN].<br />

Sd er den regningsmæssige forskydningsmodstand mellem fundamentsfladen og<br />

jorden [kN/m 2 ].<br />

Ed er differensen mellem stabiliserende og drivende, regningsmæssige jordtryk på<br />

fundamentets sider [kN].


H.2 Direkte fundering i anvendelsesgrænse<strong>til</strong>stand 111<br />

Ved glidningsbrud skal der igen regnes på både den udrænede og den drænede <strong>til</strong>stand.<br />

Forskydningsmodstanden, Sd beregnes vha. flg. formel:<br />

hvor<br />

V ′<br />

d<br />

δ ′ d<br />

a ′ d<br />

Sd = V ′<br />

d tan δ ′ d + a ′ dA ′<br />

er den effektive, regningsmæssige last vinkelret på fundamentsfladen [kN].<br />

(H.15)<br />

er den effektive, regningsmæssige friktionsvinkel mellem konstruktion og jord.<br />

For in situ støbte betonfundamenter kan denne antages at være lig med<br />

af jorden lige ved FUK. For<br />

underlagets regningsmæssige friktionsvinkel ϕ ′ d<br />

glatte, præfabrikerede fundamenter sættes δ ′ 2<br />

d lig med 3ϕ′ d [◦ ].<br />

er den effektive, regningsmæssige kohæsion mellem konstruktion og jord. Denne<br />

kan sættes <strong>til</strong> underlagets effektive kohæsion c ′ d for in situ støbte fundamenter.<br />

For glatte, præfabrikerede fundamenter er den lig nul [kN/m2 ].<br />

A ′ er det effektive fundamentsareal [m 2 ].<br />

I den udrænede <strong>til</strong>stand sættes den regningsmæssige forskydningsmodstand Sd <strong>til</strong><br />

den mindste af flg.:<br />

hvor<br />

Sd = A ′ cud (H.16)<br />

Sd = 0, 4Vd (H.17)<br />

cud er den regningsmæssige udrænede forskydningstyrke [kN/m 2 ].<br />

Vd er den totale, regningsmæssige last vinkelret på fundamentet [kN].<br />

H.2 Direkte fundering i anvendelsesgrænse<strong>til</strong>stand<br />

Ved direkte fundering i anvendelsesgrænse<strong>til</strong>standen skal sætningerne af jorden undersøges.<br />

Der vil i det flg. blive set på initial-, konsoliderings- og krybningssætninger.<br />

De totale sætninger er summen af de førnævnte sætninger:<br />

hvor<br />

δtotal = δinitial + δkonsolidering + δkrybning (H.18)


H.3 Direkte fundering efter boreprofil CB601 112<br />

δtotal er den samlede, lodrette sætning af fundamentet [mm].<br />

δinitial er initialsætningerne [mm].<br />

δkonsolidering er konsolideringssætningerne forårsaget af de effektive spændings<strong>til</strong>vækster<br />

[mm].<br />

δkrybning er krybningssætningerne, som sker ved omlejring af korn [mm].<br />

Der ses dog bort fra beregning af krybningssætninger og initialsætninger i dette<br />

projekt. Krybningssætninger negligeres, da disse sker ved omlejring af korn og er<br />

langvarige. Der bliver ikke regnet på initialsætninger, da der ikke er blevet udført<br />

triaksialforsøg.<br />

Sætningerne må ikke overskride 20 - 40 mm. Størrelserne af sætningerne regnes<br />

i anvendelsesgrænse<strong>til</strong>standen.<br />

H.3 Direkte fundering efter boreprofil CB601<br />

I boreprofil CB601 findes et bæredygtigt sandlag i 1, 5 meters dybde. Fundamentets<br />

underkant (FUK) bliver placeret i 1, 5 meters dybde. Fundamentets tykkelse er<br />

skønnet <strong>til</strong> 1 m. Der er dermed også taget hensyn <strong>til</strong>, at FUK skal være i frost<br />

fridybde, som er 0,9 m under terræn. Det forventes, at der kan funderes direkte på<br />

det pågældende sand. Derfor skal sandets drænede bæreevne bestemmes, og der skal<br />

undersøges for glidningsbrud.<br />

På nedenstående figur H.1 kan punktfundamentets placering i halkonstruktionen<br />

ses.<br />

Figur H.1: Punktfundamentets (markeret med rødt) placering i halkonstruktionen.<br />

Lasten på punktfundamentet og egenvægten af fundamentet er fundet <strong>til</strong> flg., hvor<br />

lastkombinationen (1, 0 · G + 1, 0 · (J + GV ) + 1, 5 · S + 0, 5 · V ) med den største<br />

nedadrettede last er anvendt:


H.3 Direkte fundering efter boreprofil CB601 113<br />

• En lodret punktlast på 8,1 kN fra ydermuren (virkende 0,51 m fra centrum).<br />

• En lodret punktlast på 9,6 kN fra bagmuren (virkende 0,27 m fra centrum).<br />

• En vandret last H på 114,4 kN overført fra rammen (virkende 1,5 m fra FUK).<br />

• En lodret last på 177,8 kN overført fra rammen (centralt virkende).<br />

• Egenvægten af fundamentet er 63,0 kN (centralt virkende).<br />

• En lodret last på 4,8 kN fra halgulvet (virkende 0,54 m fra centrum).<br />

• En lodret last fra sand brugt <strong>til</strong> opfyldning på ydersiden af fundamentet på<br />

4,7 kN (virkende fra centrum 0,72 m fra centrum).<br />

• En lodret last fra betonstykke på 13,7 kN anvendt <strong>til</strong> understøttelse af ydervæg<br />

og rammeben (virkende 0,18 m fra centrum).<br />

Ud fra ovenstående laster og boreprofil CB601 er det valgt at lave et fundament<br />

med dimensionerne l x b x h på 1,75 m x 1, 5 m x 1 m. Punktfundamentet med<br />

<strong>til</strong>hørende laster kan ses på figur H.2.<br />

Figur H.2: Punktfundament på sand med <strong>til</strong>hørende laster fra konstruktionen. Mål<br />

i mm.<br />

Sandets plane, karakteristiske, effektive, drænede friktionsvinkel ϕpl,k er bestemt i<br />

afsnit F <strong>til</strong> 41 ◦ . Den effektive regningsmæssige friktionsvinkel ϕ ′ d bestemmes:<br />

hvor<br />

γϕ er 1,2 for normal sikkerhedsklasse.<br />

ϕ ′ −1 tan ϕpl,k<br />

d = tan<br />

γϕ<br />

(H.19)


H.3 Direkte fundering efter boreprofil CB601 114<br />

ϕ ′ −1 tan 41◦<br />

d = tan<br />

1, 2<br />

= 35, 9◦<br />

Fundamentets excentricitet e bestemmes ved at tage momentligevægt i midten af<br />

fundamentets underkanten (punkt A). Laster og excentriciteter kan ses på på figur<br />

H.2.<br />

hvor<br />

e er excentriciteten [m].<br />

M er momentet om A punkt [kNm].<br />

e = M<br />

V<br />

V er den samlede lodrette belastning [kN].<br />

Excentriciteten beregnes:<br />

8, 1kN · 0, 51m + 9, 6kN · 0, 27m +<br />

114, 4kN · 1, 5m + 13, 7kN · 0, 18m<br />

+4, 7kN · 0, 72m − 4, 8kN · 0, 54m<br />

= e(13, 7kN + 4, 7kN + 177, 8kN +<br />

⇕<br />

e = 0, 64m<br />

63kN + 8, 1kN + 9, 6kN + 4, 8kN)<br />

(H.20)<br />

Excentriciteten er samtidig afgørende for hvilke bæreevnebrud, der skal undersøges:<br />

• e < 0, 3b - lille excentricitet. Der regnes på brud i den resulterende vandrette<br />

krafts retning.<br />

• e > 0, 3b - stor excentricitet. Der regnes på brud både med og imod den<br />

resulterende vandrette krafts retning.<br />

Da fundamentet har en excentricitet på e = 0, 64 m > 0, 3·1, 75 m regnes der på flg.<br />

brudretninger: Brud i den vandrette krafts retning, brud imod den vandrette krafts<br />

retning og glidningsbrud.


H.3 Direkte fundering efter boreprofil CB601 115<br />

H.3.1 Brud i den vandrette krafts retning<br />

Brudlinien for brud i den vandrette krafts retning løber fra indersiden af fundamentet<br />

og ud fra bygningen. I denne brudretning undersøges sandets drænede bæreevne.<br />

Sandets drænede bæreevne beregnes vha. formel H.2, hvor kohæsionen c ′ d er sat<br />

lig nul. Det viste sig, i de tidligere gennemførte forsøg med sandet, at kohæsionen<br />

var større end nul. Det er dog på den sikre side at se bort fra denne. Dermed kan<br />

sandets drænede bærevne findes ud fra flg. formel:<br />

R ′ d = (γ ′ b ′ Nγsγiγ + q ′ Nqsqiq)A ′<br />

I det flg. bestemmes de i formlen indgående parametre:<br />

Fundamentets effektive bredde b ′ findes:<br />

hvor<br />

b er fundamentets bredde, som er fastlagt <strong>til</strong> 1,75 m.<br />

Det effektive areal A ′ findes ved:<br />

hvor<br />

(H.21)<br />

b ′ = b − (2e) (H.22)<br />

b ′ = 1, 75m − (2 · 0, 64m) = 0, 47m<br />

A ′ = b ′ · l ′<br />

(H.23)<br />

l ′ er fundamentes effektive længde, som er lig fundamentes længde l og fastlagt <strong>til</strong><br />

1,5 m.<br />

A ′ = 0, 47m · 1, 5m = 0, 71m 2<br />

De resterende parametre bestemmes, som beskrevet i afsnit H.1:


H.3 Direkte fundering efter boreprofil CB601 116<br />

Nq = e (π·tan 35,9◦ ) 1 + sin 35, 9<br />

· ◦<br />

= 37, 3<br />

1 − sin 35, 9◦ Nγ = 0, 25 · ((37, 3 − 1) · cos 35, 9 ◦ ) 3<br />

2 = 39, 9<br />

sγ = 1 − 0, 4 ·<br />

iq = ic = 1 −<br />

sq = 1 + 0, 2 ·<br />

0, 47m<br />

1, 5m<br />

114, 4kN<br />

281, 7kN<br />

0, 47m<br />

1, 5m<br />

= 0, 87<br />

= 0, 59<br />

= 1, 06<br />

q ′ I = 1, 0m · 20kN/m 3 + 0, 01m · 24kN/m 3 + 0, 150m · 24kN/m 3 +<br />

0, 1m · 0, 7kN/m 3 + 0, 20m · 4kN/m 3 = 24, 7kN/m 2<br />

q ′ Y = 1, 5m · 20kN/m 3 = 30kN/m 2<br />

iγ = 0, 59 2 = 0, 35<br />

Sandets bæreevne beregnes:<br />

R ′ d = (0, 5 · 20, 0kN/m 2 · 0, 47m · 39, 9 · 0, 87 · 0, 35 +<br />

24, 7kN/m 2 · 37, 3 · 1, 06 · 0, 59) · 0, 71m 2 = 449, 6kN (H.24)<br />

Bæreevnekravet, som skal være overholdt, er som tidligere nævnt:<br />

Vd ≤ R ′ d<br />

Summen af alle lodrette laster Vd er 281,7 kN.<br />

281, 7kN ≤ 449, 6kN<br />

Da ovenstående er sandt, er bæreevnekravet overholdt.<br />

H.3.2 Glidningsbrud<br />

Der kontrolleres for glidningsbrud vha. formel H.14. Forskydningsmodstanden Sd<br />

bestemmes vha. formel H.15:


H.3 Direkte fundering efter boreprofil CB601 117<br />

Sd = 281, 7kN · tan 35, 9 ◦ + 0 · 0, 71m 2 = 203, 9kN<br />

Da nedenstående er overholdt, opstår der ikke glidningsbrud i den vandrette krafts<br />

retning.<br />

114, 4kN ≤ 203, 9kN<br />

Fundamentet er hermed korrekt dimensioneret for glidningsbrud.<br />

H.3.3 Brud mod den vandrette krafts retning<br />

Dette brud løber ind under bygningen. Bruddet går mod den vandrette kraft, og<br />

derfor undersøges der ikke for glidningsbrud.<br />

De nødvendige parametre beregnes:<br />

iq = 1 + Hd<br />

Vd<br />

= 1 +<br />

114, 4kN<br />

281, 7kN<br />

iγ = (iq) 2 = 1, 41 2 = 1, 99<br />

De beregnede værdier medfører en bæreevne på:<br />

R ′ d = (γ ′ b ′ Nγsγiγ)A ′<br />

= 1, 41<br />

= (20kN/m 2 · 0, 47 · 39, 9 · 0, 87 · 1, 99) · 0, 71m 2 = 461, 0kN<br />

281, 7kN ≤ 461, 0kN<br />

Da ovenstående er sandt, opstår der heller ikke brud i retningen mod den vandrette<br />

kraft. Dermed er punktfundamentet korrekt dimensioneret i brudgrænse<strong>til</strong>standen,<br />

og får størrelsen l x b x h på 1,5 m x 1,75 m x 1 m. Bæreevnen af fundamentet<br />

er rigeligt overholdt. Det er dog valgt at anvende dette fundament alligevel, da<br />

optimering har vist at en bredde på 1,5 m er for lille.


H.3 Direkte fundering efter boreprofil CB601 118<br />

H.3.4 Sætning af fundament på sand<br />

I det flg. afsnit vil fundamentet blive dimensioneret i anvendelsesgrænse<strong>til</strong>standen.<br />

Der vil blive regnet på konsolideringssætningerne. Initialsætninger og krybningssætninger<br />

ses der, som tidligere nævnt, bort fra.<br />

I anvendelsesgrænse<strong>til</strong>standen regnes der udelukkende med konstruktionens egenvægt<br />

som belastning på fundamentet. Situationen, der skal regnes på, er efter afgravning<br />

og er illustreret på figur H.3. Belastningen fra fundamentet er påført 1,5<br />

m under terræn.<br />

Figur H.3: Lagindeling ved beregning af sætninger.<br />

Ved bestemmelse af sætningerne vil flg. fremgangsmåde blive anvendt:<br />

• Lasten på fundamentet i anvendelsesgrænse<strong>til</strong>standen bestemmes.<br />

• Spændings<strong>til</strong>væksten bestemmes som funktion af dybden under fundamentet.<br />

• Tøjninger beregnes under fundamentet.<br />

• Sætningen bestemmes ved integration af tøjningerne.<br />

Lasten på fundamentet, der skal anvendes <strong>til</strong> beregning af sætninger er summen af<br />

alle lodrette laster fra konstruktionen:<br />

• Egenlast fra konstruktionen på 84,8 kN.<br />

• Egenvægt af ydervæg på 17,6 kN.


H.3 Direkte fundering efter boreprofil CB601 119<br />

• Egenvægt af fundament og betonstykke <strong>til</strong> understøtning af ydervæg og<br />

rammeben på 85,7 kN.<br />

• Egenvægt af halgulvet på 4,8 kN.<br />

Den samlede lodrette belastning bliver:<br />

Vd = 84, 8kN + 17, 6kN + 85, 7kN + 4, 8kN = 192, 9 (H.25)<br />

Den lodrette spændnings<strong>til</strong>vækst beregnes ned igennem lagene under fundamentet i<br />

midten af hvert lag, hvorudfra tøjningen i det pågældende kan bestemmes. Hvorledes<br />

laginddelingen er kan også ses på figur H.3.<br />

Når spændings<strong>til</strong>væksten er kendt, kan tøjningerne beregnes vha. flg. formler:<br />

hvor<br />

∆ε = ∆σ<br />

eller<br />

K<br />

∆ε = Q · log<br />

∆εz er tøjningen i det pågældende lag [-].<br />

K er konsolideringsmodulet [kN/m 2 ].<br />

<br />

1 + ∆σ<br />

σfør<br />

∆σ er spændings<strong>til</strong>væksten i det pågældende lag [kN/m 2 ].<br />

Q er dekadehældningen af en arbejdskurve for et konsolideringsforsøg [-].<br />

σfør er spændingen før opførelse af fundamentet [kN/m 2 ].<br />

<br />

(H.26)<br />

(H.27)<br />

Det er valgt at anvende formel H.26, da denne er generel, og dermed altid kan anvendes.<br />

Formel H.27 kan kun anvendes i <strong>til</strong>fælde, hvor jorden er normalkonsolideret.<br />

Konsolideringsmodulet for intakte, uorganiske leraflejringer bestemmes ud fra flg.<br />

formel [DS 415, 1984]:<br />

hvor<br />

w er vandindholdet [%].<br />

K =<br />

<br />

4000<br />

w<br />

· cv<br />

(H.28)


H.3 Direkte fundering efter boreprofil CB601 120<br />

cv er lerets vingestyrke [kN/m 2 ].<br />

Begge ovennævnte størrelser aflæses i boreprofil CB601. Konsolideringsmodulet for<br />

sand og silt vælges ud fra [DS 415, 1984].<br />

Når tøjningerne, som er afhængig af spændings<strong>til</strong>væksterne i dybden, er beregnet,<br />

kan de konventionelle sætninger af hver enkelt lag findes vha. nedenstående formel:<br />

δkonv =<br />

H<br />

0<br />

εzdz (H.29)<br />

Det rektangulære fundament med dimensioner på 1, 5 m x 1, 75 m <strong>til</strong>nærmes med<br />

et cirkulært stift fundament med en diameter D på 1, 83 m.<br />

Spændings<strong>til</strong>væksten under et stift cirkulært fundament beregnes, som vist på figur<br />

H.4, på flg. måde:<br />

hvor<br />

∆σz = 1<br />

2 pm<br />

<br />

2 θ<br />

2 θ<br />

sin 3 − 2 sin<br />

2<br />

2<br />

∆σz er spændings<strong>til</strong>væksten i det pågældende lag [KP a].<br />

pm er spændingen forårsaget af lasten på fundamentet i FUK [kN/m 2 ].<br />

θ er vinklen, hvis placering ses på figur H.4 [ ◦ ].<br />

(H.30)<br />

Figur H.4: Illustration af spændingsberegning for et stift, cirkulært fundament.<br />

Spændingen pm beregnes:<br />

pm =<br />

192, 9kN<br />

= 73, 3KP a<br />

2, 63m2


H.3 Direkte fundering efter boreprofil CB601 121<br />

I det flg. gennemregnes sætningen i det øverste sandlag som beregningseksempel og<br />

der vises, hvorledes konsolideringsmodulet for ler beregnes.<br />

Spændings<strong>til</strong>væksten i det øverste sandlag beregnes, hvor θ er 32 ◦ :<br />

∆σz(sand) = 1<br />

2 · 73, 3kN/m2 <br />

2 32<br />

· sin 3 − 2 sin<br />

2<br />

<br />

2<br />

= 7KP a (H.31)<br />

Herefter kan tøjningen beregnes vha. formel H.26, hvor K er valgt <strong>til</strong> 30000 kN/m 2 ,<br />

som er minimumsværdi, og vil dermed give de største tøjninger for intakte sandaflejringer<br />

[DS 415, 1984]:<br />

∆εz =<br />

Efterfølgende beregnes sætningen for det øverste lag:<br />

2 32<br />

7, 9KP a<br />

= 0, 00026 (H.32)<br />

30000kN/m2 δsand = 0, 00023 · 3m = 0, 0008m (H.33)<br />

Beregning af konsolideringsmodul for ler vha. formel H.34:<br />

K =<br />

De resterende resultater kan ses i tabel H.1.<br />

<br />

4000<br />

· 120kN/m<br />

25<br />

2 = 19200kN/m 2<br />

(H.34)


H.3 Direkte fundering efter boreprofil CB601 122<br />

Lag z [m] θ ∆σz [kPa] K [kN/m2 ] ∆ε δ [m]<br />

Sand 3,0 32◦ 7,9 30000 0,00026 0,0008<br />

Silt 2,2 13◦ 1,4 30000 0,00005 0,0001<br />

Ler 0,8 9◦ 0,7 19200 0,00004 0,00003<br />

Silt 0,5 8◦ 0,5 30000 0,00002 0,00001<br />

Ler 1,0 7◦ 0,4 25455 0,00002 0,00002<br />

Sand 2,0 6◦ <br />

0,4 30000 0,00001 0,00003<br />

0,0001<br />

Tabel H.1: Resultater af konsolideringssætningsberegninger på punktfundament på<br />

sand.<br />

Det vil sige, at den samlede konventionelle sætning er:<br />

δkonv = 0, 0001m = 1, 0mm (H.35)<br />

Ifølge [DS 415, 1998] skal ∆σz være under 20 % af den effektive spænding i den<br />

dybde, hvor sætningsberegningerne afsluttes. Den effektive spænding i 8,5 meters<br />

dybde, efter opførelse af fundamentet, beregnes:<br />

σefter = 1, 5m · 24kN/m 3 + 3, 0m · 20kN/m 3 + 2, 2m · 18kN/m 3<br />

+0, 8m · 20kN/m 3 + 0, 5m · 18kN/m 3 +<br />

1, 0m · 20kN/m 3 + 1, 0m · 20kN/m 3 − 7, 5m · 9, 82kN/m 3 = 127, 0KP a<br />

Det undersøges, om 20 % kravet er overholdt:<br />

0, 4KP a<br />

· 100% = 0, 3%<br />

127, 0KP a<br />

Som det ses, er kravet klart overholdt, og det er derfor ikke nødvendigt at regne på<br />

sætningerne i størrer dybder.<br />

Under konsolideringsprocessen er de vandrette tøjninger negligeret. Dette er gjort<br />

for at regne konsolideringssætningerne ud fra den lodrette spændings<strong>til</strong>vækst. Der<br />

er altså ikke taget hensyn <strong>til</strong> at spændingerne kan overføres <strong>til</strong> jorden via initialsætninger.<br />

Ved den endelige beregning af konsolideringssætningerne δc tages der hensyn <strong>til</strong><br />

dette vha. en µ faktor [Geoteknik 1, 1984].<br />

µ aflæses i figur H.5 fra [Geoteknik 1, 1984].<br />

δc = µδkonv (H.36)


H.4 Direkte fundering efter boreprofil CB602 123<br />

Figur H.5: Faktoren µ.<br />

Før dette er muligt skal flg. værdier fastlægges:<br />

z<br />

D<br />

hvor D er diameteren af fundamentet, og z er dybden, hvor<strong>til</strong> der beregnes<br />

= 4, 64.<br />

sætninger [-]. z<br />

D<br />

= 8,5m<br />

1,83m<br />

A er Skemptons poretrykskoefficient, der fastlægges <strong>til</strong> 0, 5 for normalkonsolideret<br />

ler.<br />

Ud fra de fastlagte værdier kan µ aflæses <strong>til</strong> 0, 63, hvilket medfører flg. størrelse af<br />

sætningen.<br />

δc = 0, 63 · 1, 0mm 1mm (H.37)<br />

Denne sætning er acceptabel, og derfor regnes punktfundamenterne korrekt dimensioneret<br />

og med en størrelse l x b x h på 1, 5 m x 1, 75 m x 1 m. Punktfundamentet<br />

kan ses på teknisk tegning 103.<br />

Ved brug af lastkombinationen med den mindste vertikale last i forhold <strong>til</strong> den<br />

horisontale last fås en vandret reaktion på 36,8 kN og en lodret reaktion på 33<br />

kN. Reaktionerne medfører en mindre excentricitet og derigennem en større brudbæreevne.<br />

Derfor behandles lastkombinationen ikke yderligere.<br />

H.4 Direkte fundering efter boreprofil CB602<br />

I den nordlige ende er der, som førnævnt, jordbundsforhold som i boreprofil CB602.<br />

I 1,7 meters dybde er der et sandlag, hvorpå det vil forsøges at direkte fundere


H.4 Direkte fundering efter boreprofil CB602 124<br />

halkonstruktionen. FUK skal placeres i frostfri dybde, som er 0,9 m. På grunds af<br />

sandlaget i 1,7 meters dybde, vil FUK stå her, og altså overholde den frostfrie dybde.<br />

På nedenstående figur H.6 kan fundamentets placering i halkonstruktionen ses.<br />

Figur H.6: Punktfundamentets placering i halkonstruktionen (markeret med rød).<br />

Det er valgt at anvende et kvadratisk fundament med dimensionerne l x b x h på 1, 5<br />

m x 1, 5 m x 1 m. Derudover er der, grundet dybden hvori der funderes, placeret et<br />

betonstykke ovenpå med dimensionerne l x b x h på 1, 5 m x 0, 76 x 0, 7 m <strong>til</strong> understøtning<br />

af ydervæg og ramme. Bredden på 0,76 m er bredden af rammebenet samt<br />

ydermur. Lasten på punktfundamentet og egenvægten af fundamentet er fundet <strong>til</strong><br />

flg:<br />

• En lodret punktlast på 8,1 kN fra ydermuren (virkende 0,505 m fra centrum).<br />

• En punktlast på 9,6 kN fra bagmuren (virkende 0,275 m fra centrum).<br />

• En vandret last på 114,4 kN overført fra rammen (virkende 1,7 m fra FUK).<br />

• En lodret last på 177,8 kN overført fra rammen (centralt virkende).<br />

• Egenvægten af fundamentet er 54 kN (centralt virkende).<br />

• En lodret last på 7,5 kN fra halgulv og sand brugt <strong>til</strong> opfyldning (virkende<br />

0,475 m fra centrum).<br />

• En lodret last på fra sand anvendt <strong>til</strong> opfyldning på ydersiden af fundamentet<br />

på 4,8 kN (virkende fra centrum 0,655 m).<br />

• En lodret last på 19,2 kN fra betonstykke anvendt <strong>til</strong> understøtning af<br />

rammeben og ydermur (virkende 0,18 m fra centrum).<br />

Punktfundamentet med <strong>til</strong>hørende laster og størrelser kan ses på figur H.7.


H.4 Direkte fundering efter boreprofil CB602 125<br />

Figur H.7: Punktfundamentet på ler med <strong>til</strong>hørende laster fra konstruktionen. Mål<br />

i mm.<br />

Sandet regnes som en friktions jord. Derfor sættes sandets kohæsion lig nul. Sandets<br />

plane regningsmæssige friktionsvinkel ϕpl,d er den samme som anvendt i afsnit H.3,<br />

hvor den blev fundet <strong>til</strong> 35, 9 ◦ .<br />

Fundamentets excentricitet e bestemmes ved at tage momentligevægt i midten af<br />

fundamentets underkanten. Laster og excentriciteter kan ses på på figur H.7.<br />

8, 1kN · 0, 505m + 9, 6kN · 0, 275m +<br />

114, 4kN · 1, 7m + 19, 2kN · 0, 18m +<br />

4, 8kN · 0, 655m − 7, 5kN · 0, 475m = e(177, 8kN + 54kN + 8, 1kN + 9, 6kN +<br />

⇕<br />

e = 0, 73m<br />

7, 5kN + 19, 2kN + 4, 8kN)<br />

Den effektive bredde b ′ og det effektive areal A ′ bliver hermed:<br />

b ′ = 1, 5 − (2 · 0, 73m) = 0, 04m<br />

A ′ = 0, 04m · 1, 5m = 0, 06m 2<br />

Grundet den store excentrisitet skal der regnes på glidningsbrud, brud i den<br />

vandrette krafts retning, samt brud imod den vandrette krafts retning.<br />

H.4.1 Glidningsbrud<br />

Der kontrolleres for glidningsbrud som beskrevet i afsnit H.14. Forskydningsmodstanden<br />

Sd bestemmes vha. formel H.15:


H.4 Direkte fundering efter boreprofil CB602 126<br />

Sd = 281, 0kN · tan 35, 9 ◦ + 0 · 0, 06m 2 = 203, 4kN<br />

Dette betyder, at der ikke opstår glidningsbrud, da nedenstående ulighed er opfyldt:<br />

Hd ≤ Sd<br />

114, 4kN ≤ 203, 4kN<br />

H.4.2 Brud i den vandrette krafts retning<br />

I denne brudretning undersøges sandets drænede bæreevne.<br />

Sandets drænede bæreevne beregnes som angivet i afsnit H.1 formel H.2. De forskellige<br />

parametre, der anvendes i den drænede bæreevneformel, beregnes først ud fra<br />

de afsnit H.1 ops<strong>til</strong>lede formler:<br />

Nq = e (π·tan 35,9◦ ) 1 + sin 35, 9<br />

· ◦<br />

= 37, 3<br />

1 − sin 35, 9◦ Nγ = 0, 25 · ((37, 3 − 1) · cos 35, 9 ◦ ) 3<br />

2 = 39, 9<br />

sγ = 1 − 0, 4 ·<br />

iq = ic = 1 −<br />

sq = 1 + 0, 2 ·<br />

0, 04m<br />

1, 5m<br />

114, 4kN<br />

281, 0kN<br />

0, 04m<br />

1, 5m<br />

= 0, 99<br />

= 0, 59<br />

= 1, 01<br />

q ′ I = 1, 22m · 20kN/m 3 + 0, 01m · 24kN/m 3 + 0, 150m · 24kN/m 3 +<br />

0, 1m · 0, 7kN/m 3 + 0, 20m · 4kN/m 3 = 29, 1kN/m 2<br />

q ′ Y = 1, 7m · 20kN/m 3 = 34kN/m 2<br />

iγ = 0, 59 2 = 0, 35<br />

Sandets drænede bæreevne beregnes:<br />

R ′ d = (0, 5 · 20, 0kN/m 2 · 0, 04m · 39, 9 · 0, 99 · 0, 35 +<br />

29, 1kN/m 2 · 37, 3 · 1, 01 · 0, 59) · 0, 06m 2 = 39, 1kN (H.38)


H.4 Direkte fundering efter boreprofil CB602 127<br />

Bæreevnekravet, som skal være overholdt, er som tidligere nævnt:<br />

Vd ≤ R ′ d<br />

Summen af alle lodrette laster Vd er 281,0 kN.<br />

281, 0kN 39, 1kN<br />

Da ovenstående ikke er opfyldt, kan jordbunden ikke bære.<br />

Det har vist sig i brudsituationen med brud i den vandrette krafts retning, at der<br />

ikke er <strong>til</strong>strækkelig bæreevne ved det valgte fundament. Defor vil der ikke blive<br />

undersøgt for brud mod den vandrette krafts retning. Derudover vil der ikke blive<br />

regnet i anvendelsesgrænse<strong>til</strong>standen, da fundamentet ikke holder i brudgrænse<strong>til</strong>standen.<br />

Problemet kunne evt. være løst vha. et klart større fundament placeret i en dybde<br />

bestående af et stærkere jordlag. Ved placering i større dybde vil der opstå problemer<br />

med udgravning, grundvand og genopfyldning. Derudover må det forventes,<br />

at sætningerne af fundamenterne, på de givne jordbundsforhold, vil være større end<br />

sætningerne af fundamenterne i den sydlige del af halkonstruktionen. Dette vil medføre<br />

store differenssætninger. Hældningen på sætningslinien mellem den nordlige og<br />

sydlige ende må maksimalt være 1:500. Dette vil blive meget svært at overholde,<br />

grundet sætning på 1 mm i den sydlige ende.<br />

Fundamentet vil i stedet blive pælefunderet, da bæreevnen ikke <strong>til</strong>nærmelsesvist<br />

er overholdt, hvilket vil blive behandlet i efterfølgende afsnit.


I<br />

Pælefundering af halkonstruktionen<br />

I dette <strong>appendiks</strong> dimensioneres pæleværket <strong>til</strong> den nordlige del af bygningen, idet<br />

der i <strong>appendiks</strong> H.1 viste sig, at der er behov for denne type fundering. Der er lavet<br />

prøveramninger og stødbølgemålinger i området. Resultaterne fra disse vil for en<br />

udvalgt pæl, blive sammenlignet med resultater fra beregninger vha. de geostatiske<br />

formler. Bæreevnen af en 12 m lang pæl (10 m i jord) vil hermed blive bestemt.<br />

Herefter redegøres for det valgte pæleværk, og pælekræfterne bestemmes. Disse<br />

anvendes <strong>til</strong> at dimensionere de endelige pælelængder, således optimal bæreevne<br />

opnås.<br />

I.1 Bæreevne af pæl ved prøveramning og belastningsforsøg<br />

I den nordlige ende af bygningen, hvor der skal pælefunderes, er der lavet 4 prøveramninger.<br />

Resultatet af disse kan ses på CD


I.1 Bæreevne af pæl ved prøveramning og belastningsforsøg 129<br />

Figur I.1: Bæreevne af pæl som funktion af pæledybde og faldhøjde på hammer.<br />

Det ses her, at med pælen i 10 meters dybde opnås en karakteristisk trykbæreevne<br />

på ca. 750 kN. Denne bæreevne er fundet ud fra Den Danske Rammeformel.<br />

I.1.1 Den Danske Rammeformel<br />

Bæreevnen ved prøveramning er bestemt ud fra den danske rammeformel [Geoteknik<br />

2, 1984, kapitel 15], der er givet ved:<br />

hvor<br />

Rdynk = 1<br />

1, 5 ·<br />

s0 =<br />

η · h · G<br />

s + 0, 5 · s0<br />

2 · η · h · G · Lp<br />

Ab · E<br />

Rdynk er den karakteristiske brudbæreevne [kN].<br />

η er en effektivitetsfaktor henført <strong>til</strong> faldhammeren. Denne er sat <strong>til</strong> 0,9 [-].<br />

h er faldhøjden af hammeren [m].<br />

G er tyngden af faldhammeren, som er 50 kN.


I.2 Beregning af pælebæreevne vha. geostatik 130<br />

s er den blivende nedsynkning af pæl [m/slag].<br />

s0 er den elastiske sammentrykning af pæl [m/slag].<br />

Lp er pælelængden, som er 12 m.<br />

Ab er pælens tværsnitsareal på 0,0625 m 2 (25 cm x 25 cm).<br />

E er pælens elasticitetsmodul, der for jernbeton er 20 · 10 6 kN/m 2 .<br />

I.1.2 Stødbølgemålinger<br />

På pæl fire er bæreevne fundet ved CASE og CAPWAP. Ved disse er bæreevnen<br />

bestemt <strong>til</strong> hhv. 1430 kN og 1420 kN. Dette er gjort 3 dage efter ramningen er<br />

udført, og derfor måles en mobiliseret bæreevne, der er noget større end bæreevnen<br />

under ramning. For at finde den karakteristiske bæreevne for resten af pælene,<br />

skal disse kræfter divideres med en partialkoefficient på 1,5. Herved opnår pælen en<br />

styrke på hhv. 953 kN og 947 kN.<br />

For at have en tredje metode og sammenligne med, udføres geostatiske beregninger<br />

for pælens bæreevne, og denne sammenlignes <strong>til</strong> sidst med de to andre (rammeformel<br />

og dynamisk belastning).<br />

I.2 Beregning af pælebæreevne vha. geostatik<br />

I efterfølgende afsnit vil bæreevnen af pælen blive bestemt ud fra de geostatiske<br />

formler. Først forklares teorien <strong>til</strong> udregningerne, og derefter beregnes de aktuelle<br />

bæreevner for tryk- og trækpæle.<br />

I.2.1 Trykpæl i brudgrænse<strong>til</strong>stand<br />

For at der ikke sker bæreevnebrud skal flg. være opfyldt:<br />

hvor<br />

Fcd ≤ Rcd (I.1)<br />

Fcd er den regningsmæssige aksial tryklast i brudgrænse<strong>til</strong>standen [kN].<br />

Rcd er summen af de regningsmæssige bæreevnekomponenter ved aksiallast i<br />

brudgrænse<strong>til</strong>standen [kN].<br />

Bæreevnen Rcd bestemmes ud fra designparametrene som ses i afsnit G.2, samt<br />

boreprofil CB602. Det vil sige, at Rcd bestemmes som:<br />

hvor<br />

Rcd = Rbd + Rsd (I.2)


I.2 Beregning af pælebæreevne vha. geostatik 131<br />

Rbd er den regningsmæssige spidsmodstand [kN].<br />

Rsd er den regningsmæssige overflademodstand [kN].<br />

Spidsmodstanden og overflademodstanden beregnes vha. flg. formler:<br />

hvor<br />

Rbd = Rbk<br />

γb<br />

Rsd = Rsk<br />

γb<br />

(I.3)<br />

(I.4)<br />

Rbk = qbk · Ab (I.5)<br />

Rsk =<br />

n=0<br />

i=1<br />

qsik · Asi<br />

Rbd og Rsk er karakteristiske værdier af spids- og overflademodstand [kN].<br />

Ab er pælens tværsnitsareal [m 2 ].<br />

Asi er overfladeareal i jordlag i [m 2 ].<br />

qbk er den karakteristiske værdi af spidsmodstanden pr. arealenhed [kN/m 2 ].<br />

qsik er den karakteristiske værdi af overflademodstanden pr. arealenhed [kN/m 2 ].<br />

γb er 1,3 for pæles bæreevne i normal sikkerhedsklasse [-].<br />

(I.6)<br />

For prismatiske eller cylindriske enkeltpæle kan de karakteristiske bæreevner findes<br />

af flg.:<br />

hvor<br />

qbk = 1<br />

1, 5 · 9 · cu (for kohæsionsjord) (I.7)<br />

qbk = 1<br />

1, 5 · 2 · Nq · q ′ p (for friktionsjord) (I.8)<br />

qsik = 1<br />

1, 5 m · r · cu (for kohæsionsjord) (I.9)<br />

qsik = 1<br />

1, 5 Nm · q ′ m (for friktionsjord) (I.10)


I.2 Beregning af pælebæreevne vha. geostatik 132<br />

Nm er 0,6 for trykpæle, og 0,2 for trækpæle [−].<br />

⎧<br />

⎨ 1, 0 for træpæle [-].<br />

m er 1, 0<br />

⎩<br />

0, 7<br />

for betonpæle [-].<br />

for stålpæle [-].<br />

q ′ p er de effektive spændinger ved spids [kN/m 2 ].<br />

r er regenerationsfaktoren, som sættes <strong>til</strong> 0,4 hvis denne ikke er målt. r sættes <strong>til</strong><br />

1,0 i anvendelsesgrænse<strong>til</strong>standen [−].<br />

I.2.2 Trækpæl i brudgrænse<strong>til</strong>stand<br />

Der skal også være <strong>til</strong>strækelig sikkerhed mod brud i dette <strong>til</strong>fælde. Den flg. ulighed<br />

skal være opfyldt:<br />

hvor<br />

Ftd ≤ Rtd (I.11)<br />

Ftd er den regningsmæssige aksiale træklast i brudgrænse<strong>til</strong>standen [kN].<br />

Rtd er summen af de regningsmæssige bæreevnekomponenter ved aksiallast i<br />

brudgrænse<strong>til</strong>standen [kN].<br />

Undersøgelsen skal omfatte udtrækning af pælen fra jorden. Udtrækning af pælen<br />

med et jordvolumen skal også undersøges. Dette ses der dog bort fra i projektet.<br />

Trækbæreevnen bestemmes ud fra de tidligere bestemte jordparametre. Den regningsmæssige<br />

bæreevne, Rtd, bestemmes vha. flg.:<br />

hvor<br />

Rsd er den regningsmæssige overflademodstand [kN].<br />

Rtd = Rsd (I.12)<br />

Den regningsmæssige overflademodstand, Rsd, bestemmes som:<br />

Rsd = Rsk<br />

Rsk =<br />

γb<br />

n<br />

i=1<br />

qsik · Asi<br />

(I.13)<br />

(I.14)


I.2 Beregning af pælebæreevne vha. geostatik 133<br />

hvor<br />

γb er 1,3 i normal sikkerhedsklasse [DS 415, 1998, side 31] [−].<br />

Rsk er den karakteristiske værdi af overflademodstanden [kN].<br />

Asi er overfladeareal i jordlag i [kN].<br />

qsik er den karakteristiske værdi af overflademodstanden pr. arealenhed i lag i [kN].<br />

Denne bestemmes som gjort i <strong>appendiks</strong> H vha. formlerne I.7, I.9 og I.10.<br />

I.2.3 Bæreevne af trykpæl<br />

I dette afsnit beregnes bæreevnen af en trykpæl med et tværsnit på 0, 25 m x 0,25<br />

m, som rammes <strong>til</strong> 10 meters dybde.<br />

qp ′ beregnes udfra boreprofil CB602. Figur G.4 kan være <strong>til</strong> hjælp for denne udregning:<br />

qp ′ = 0, 3m · 15kN/m3 + 1, 4m · 16kN/m 3 + 0, 4m · 20kN/m 3 + 0, 3m · 16kN/m 3<br />

+1, 2m · 20kN/m 3<br />

+1, 3m · 18kN/m 3 + 5, 1m · 20kN/m 3 − 7, 5m · 9, 82kN/m 3<br />

= 115, 5kN/m 2<br />

Bæreevnefaktoren Nq beregnes vha. formel H.5, dog med den forskel at den karakteristiske,<br />

plane friktionsvinkel ϕpl,k anvendes, da det er beregninger på pæle:<br />

π tan 41◦<br />

Nq = e · (1 + sin 41 ◦ )/(1 − sin 41 ◦ ) = 73, 9 ◦<br />

Herefter kan qbk beregnes vha. formel I.8, da pælespidsen er i friktionsjord:<br />

qbk = 1<br />

1, 5 · 2 · 73, 9◦ · 115, 5kN/m 2 = 11375, 7kN/m 2<br />

Den karakteristiske spidsbæreevne beregnes vha. formel I.5:<br />

Rbk = 11375, 7kN/m 2 · 0, 0625m 2 = 711, 0kN<br />

(I.15)


I.2 Beregning af pælebæreevne vha. geostatik 134<br />

Følgende bestemmes den karakteristiske værdi af overflademodstanden Rsk:<br />

qsik,muld · Amuld = 1<br />

1, 5 · 0, 6 · 0, 15m · 15kN/m3 ·<br />

(0, 25m · 0, 15m · 4) = 0,1 kN<br />

qsik,gytje · Agytje = 1<br />

1, 5 · 1, 0 · 0, 4 · 25kN/m2 · (1, 4m · 0, 25m · 4) = 9,3 kN<br />

qsik,sand · Asand = 1<br />

1, 5 · 0, 6 · (0, 3m · 15kN/m3 + 1, 4m · 16kN/m 3 +<br />

0, 2m · 20kN/m 3 ) · (0, 4m · 0, 25m · 4) = 4,9 kN<br />

qsik,gytje · Agytje = 1<br />

1, 5 · 1, 0 · 0, 4 · 25kN/m2 · (0, 3m · 0, 25m · 4) = 2,0 kN<br />

qsik,ler · Aler = 1<br />

1, 5 · 1, 0 · 0, 4 · 55kN/m2 · (1, 2m · 0, 25m · 4) = 17,6 kN<br />

qsik,silt · Asilt = 1<br />

1, 5 · 0, 6 · (0, 3m · 15kN/m3 + 1, 4m · 16kN/m 3 +<br />

0, 4m · 20kN/m 3 + 0, 3m · 16kN/m 3 + 1, 2m · 20kN/m 3 +<br />

0, 4m · 18kN/m 3 − 1, 5m · 9, 82kN/m 3 ) · (0, 8m · 0, 25m · 4)<br />

= 18,0 kN<br />

qsik,sand · Asand = 1<br />

1, 5 · 0, 6 · (0, 3m · 15kN/m3 + 1, 4m · 16kN/m 3 +<br />

Dermed bliver Rsk:<br />

0, 4m · 20kN/m 3 + 0, 3m · 16kN/m 3 + 1, 2m · 20kN/m 3 +<br />

0, 8m · 18kN/m 3 + 2, 8m · 20kN/m 3 − 4, 8m · 9, 82kN/m 3 ) ·<br />

(0, 25m · 5, 6m · 4) = 194,8 kN<br />

Rsk = 0, 1kN + 9, 3kN + 4, 9kN + 2, 0kN + 17, 6kN + 18, 0 + 194, 8 = 246, 7kN<br />

Den samlede karakteristiske bæreevne Rsk for trykpælen bliver:<br />

I.2.4 Bæreevne af trækpæl<br />

Rsk = 711, 0kN + 246, 7kN = 957, 7kN<br />

Der regnes igen på en pæl med et tværsnit med mål på 0, 25m · 0, 25m og en længde<br />

på 10 m.<br />

Den karakteristiske trækbæreevne bestemmes vha. formel I.12:


I.3 Sammenligning af resultater 135<br />

Rsk = 1<br />

1, 5 · 0, 2 · 0, 15m · 15kN/m3 · (0, 25m · 0, 3m · 4) +<br />

1<br />

1, 5 · 1, 0 · 0, 4 · 25kN/m2 · (1, 4m · 0, 25m · 4) +<br />

1<br />

1, 5 · 0, 2 · (0, 3m · 15kN/m3 + 1, 4m · 16kN/m 3 + 0, 2m · 20kN/m 3 ) ·<br />

(0, 4m · 0, 25m · 4) +<br />

1<br />

1, 5 · 1 · 0, 4 · 25kN/m2 · (0, 3m · 0, 25m · 4) +<br />

1<br />

1, 5 · 0, 4 · 1 · 55kN/m2 · (1, 2m · 0, 25m · 4) +<br />

1<br />

1, 5 · 0, 2 · (0, 3m · 15kN/m3 + 1, 4m · 16kN/m 3 + 0, 4m · 20kN/m 3<br />

+0, 3m · 16kN/m 3 + 1, 2m · 20kN/m 3 + 0, 4m · 18kN/m 3 − 1, 5 · 9, 82kN/m 3 ) ·<br />

(0, 8m · 0, 25m · 4) +<br />

1<br />

1, 5 · 0, 2 · (0, 3m · 15kN/m3 + 1, 4m · 16kN/m 2 + 0, 4m · 20kN/m 3 +<br />

0, 3m · 16kN/m 3 + 1, 2m · 20kN/m 3 + 0, 8m · 18kN/m 3 + 2, 8m · 20kN/m 3 −<br />

4, 8m · 9, 82kN/m 3 ) · (5, 6m · 0, 25m · 4)<br />

= 91, 8kN<br />

Den karakteristiske bæreevne er hermed fundet <strong>til</strong>:<br />

Rtk = 91, 8kN<br />

I.3 Sammenligning af resultater<br />

Tidligere blev den karakteristiske bæreevne af en rammet pæl bestemt <strong>til</strong> 750 kN.<br />

Dette blev gjort på baggrund af den danske rammeformel, der havde baggrund i en<br />

rammejournal. Tre dage efter ramningen blev den karakteristiske bæreevnen igen<br />

målt. Denne gang ved stødbølgemåling. Disse gav en bæreevne på ca 950 kN. Ved<br />

brug af geostatiske formler er den karakteristiske bæreevne fundet <strong>til</strong> ca. 960 kN.<br />

Det viser sig altså at der er god overensstemmelse mellem de geostatiske beregnede<br />

bæreevner, og de bæreevner fundet ved stødbølgemåling. Da det med sikkerhed kan<br />

siges, at stødbølgemålingerne er meget præcise, må estimaterne, gjort på materialeparametrene<br />

ved geostatiske beregninger, derfor også være anvendelige og tæt på<br />

det korrekte.<br />

At bæreevnen fundet ud fra den danske rammeformel ikke er så store skyldes<br />

sandsynligvis, at det ikke er den mobiliserede bæreevne der måles, men den i ramningsøjeblikkets<br />

gældende. Her vil der være stor forstyring og omstrukturering i


I.4 Pæleværker 136<br />

kornene, hvilket vil give lavere bæreevne. Dette er der ikke taget højde for i rammeformlen,<br />

og der kan derfor måles "for lave" bæreevner. Kornstrukturen vil med<br />

tiden gendanne sig, og netop også derfor kan der 3 dage efter ramningen måles en<br />

større bæreevne ved stødbølgemålinger.<br />

I efterfølgende afsnit, vil pælekræfterne der opstår i pælene blive bestemt, og på<br />

baggrund heraf vil en rimelig pælelængde bestemmes. Størrelse og længde af disse<br />

vil blive bestemt ved brug af de geostatiske formler, da det netop er vist at disse<br />

giver anvendelige resultater.<br />

I.4 Pæleværker<br />

Da det oftest ikke er nok med en enkelt pæl <strong>til</strong> at bære et fundament, er det nødvendigt<br />

med et pæleværk bestående af flere pæle.<br />

Pæleværker kan enten være bevægelige, statisk bestemt eller statisk ubestemt. For<br />

at et pæleværk er bevægeligt, skal en af de tre ligevægtsligninger ikke være opfyldt.<br />

Pæleværker bestående af mindre end tre pæle vil derfor ofte være bevægelige. Et<br />

pæleværk bestående af tre pæle vil være statisk bestemt, såfremt alle tre pæleakser<br />

ikke skærer i samme punkt. Består pæleværket af flere end tre pæle, vil det være<br />

statisk ubestemt, og bestemmelse af pælekræfter skal ske under visse antagelser.<br />

I dette projekt vil der blive set på to pæleværker. Et statisk bestemt, med tre pæle,<br />

og et bevægeligt med to pæle. Lasterne på fundamnetet er de samme som under<br />

afsnittet om direkte fundering. Størrelse og placering af disse kan ses på figur H.7.


I.4 Pæleværker 137<br />

I.4.1 Bevægeligt pæleværk<br />

Det bevægelige pæleværk, der undersøges i dette projekt, er som vist på figur I.2.<br />

Figur I.2: Bevægeligt pæleværk, hvor eneste last der kan ændres er vægten af<br />

fundamentet. Pilene angiver last fra: blå; fundament, gul; opfyldning og halgulv,<br />

rød; formur og bagmur, sort; rammebenet.<br />

Da der skal optages en vandret last, er det nødvendigt at have en skrås<strong>til</strong>let pæl.<br />

Problemet med pæleværket er, at det vil være bevægeligt, såfremt der i pælenes<br />

skæringspunkt ikke er momentligevægt. For at dette pæleværk kan opføres, skal der<br />

s<strong>til</strong>les store krav <strong>til</strong> udførelse af fundament, da dette er den eneste "momentgivende"<br />

last, der kan flyttes og dermed ændre momentligevægten.<br />

Det er vigtigt, at pælespidserne mødes netop, hvor rammebenet er samlet med fundamentet,<br />

således kræfter fra bygningen ikke giver anledning <strong>til</strong> moment. Ellers ville<br />

der aldrig kunne laves momentligevægt, idet disse laster hele tiden skifter størrelse<br />

og retning.<br />

Grundet det noget større arbejde, der skal udføres på byggepladsen under ramningen,<br />

vælges dette pæleværk ikke. Istedet er det valgt, at udføre et pæleværk med<br />

træ pæle således det er statisk bestemt. Nærmere detaljer om dette kan ses i næste<br />

afsnit.


I.4 Pæleværker 138<br />

I.4.2 Statisk bestemt pæleværk<br />

Pæleværket med tre pæle ser ud som vist på figur I.3.<br />

Figur I.3: Pæleværket som det ser ud under rammekonstruktionens fundamenter.<br />

Her er der anvendt samme fundament som ved forsøget på direkte fundering, dvs.<br />

en sokkel på 1,5 m x 1,5 m. Pælene, der anvendes, er af jernbeton, og har størrelsen<br />

0,3 m x 0,3 m. Skråpælene er sat med en hældning 1:3.<br />

Ved beregning af pælekræfter skal den værste lastsituation anvendes. Der vil i dette<br />

<strong>til</strong>fælde skulle kontrolleres for værste vertikale og horisontale last, samt det <strong>til</strong>fælde,<br />

hvor den vertikale last er mindst i forhold <strong>til</strong> den horisontale. Det viser sig dog, at<br />

den klart dimensionsgivende lastkombination er givet som:<br />

1 · G + 0, 5 · V + 1, 5 · S (I.16)<br />

Denne giver en vertikal kraft på 177,8 kN, og en horisontal kraft på 114,4 kN, der<br />

skal optages i pælene. Ydermere skal der tages hensyn <strong>til</strong> kræfterne fra vægge, gulv<br />

og opfyldning, hvilket er beskrevet tidligere i afsnit H.4. På figur I.4 er det plane<br />

pæleværk, der regnes på, hvor alle laster ligeledes er indsat vist.


I.4 Pæleværker 139<br />

Figur I.4: Statisk bestemt pæleværk. Alle laster i kN (figur <strong>til</strong> venstre), og mål i mm<br />

(figur <strong>til</strong> højre). Ikke målfast.<br />

Ved momentligevægt om punktet O, hvor de to pæle skærer hinanden, kan kraften<br />

i pæl 1 findes, idet tryk regnes positiv:<br />

Mo + = 114, 4kN · 1100mm + 8, 1kN · 155mm + 4kN · 305mm −<br />

⇕<br />

9, 6kN · 85mm − 19, 2kN · 170mm − 177, 8kN · 350mm −<br />

54kN · 350mm − 7, 9kN · 825 + P1 · 888 = 0<br />

P1 = −41, 2kN<br />

Ligelegedes kan pælekræfterne P2 og P3 findes ved vandret og lodret ligevægt. Vandret<br />

ligevægt:<br />

Lodret ligevægt:<br />

−114, 4kN + sin(18, 4) · P3 − sin(18, 4) · P2 = 0<br />

P1 + cos(18, 4) · P2 + cos(18, 4) · P3−<br />

(54kN + 19, 2kN + 4kN + 8, 09kN + 9, 56kN + 177, 8kN + 7, 9kN) = 0


I.5 Dimensionering af pæleværk 140<br />

Pælekræfterne bliver herved:<br />

P1 = −41, 2kN<br />

P2 = −20, 3kN<br />

P3 = 342, 0kN<br />

Dette er, de kræfter de respektive pæle skal kunne optage i brudgrænse<strong>til</strong>standen.<br />

Ved at lave samme beregningsgang for den lastkombination, der giver den største<br />

horisontale kraft (1 · G + 1,5 · Vsug), i forhold <strong>til</strong> den vertikale, vil pælekræfterne<br />

P1 , P2 og P3 blive hhv. -2,5 kN, 11,4 kN og 130,1 kN. Deraf ses det, at den dimensionsgivende<br />

lastkombination, er den i formel I.16 angivne.<br />

Tidligere blev det bestemt, at en 10 m lang pæl har en karakteristiske bæreevne<br />

på ca. 600 kN. Det vil sige langt over, det der er nødvendigt. Det undersøges nu,<br />

hvorvidt det er muligt at afkorte pælen, således den ikke skal rammes så langt ned.<br />

I.5 Dimensionering af pæleværk<br />

I dette afsnit dimensioneres pæleværket, der skal anvendes ved fundering af bygningens<br />

nordlige ende. Den korrekte pælelængde samt pælens tværsnitsareal bestemmes.<br />

Det er valgt, at anvende pæle med et tværsnitsareal på 0, 3 m · 0, 3 m = 0, 09 m 2 .<br />

Dette er hovedsageligt gjort for at opnå en større overflademodstand i trækpælene.<br />

I afsnit I.3 er brudbæreevnen for tryk- og trækpæle bestemt i 10 meters dybde.<br />

Det viste sig, at de beregnede trykbæreevner klart oversteg det nødvendige. Trækbæreevnen<br />

viste sig at være <strong>til</strong>nærmelsesvis det nødvendige.<br />

I pæleværket, som kan ses på figur I.3, er der anvendt tre pæle, der hver får flg.<br />

længder, samt belastet med flg.:<br />

• P1 er en lodret pæl med en længde på 7 m belastet med -41,2 kN.<br />

• P2 er en skrå pæl med en længde på 7,4 m belastet med -20,3 kN.<br />

• P3 er en skrå pæl med en længde på 7,4 m belastet med 342,0 kN.<br />

I det flg. regnes der udelukkende på lodrette pæle med længden 7 m, da de vil have<br />

den mindste bæreevne og dermed være dimensionsgivende.


I.5 Dimensionering af pæleværk 141<br />

I.5.1 Dimensionering i brudgrænse<strong>til</strong>standen<br />

Dimensionering i brudgrænse<strong>til</strong>standen udføres som beskrevet i afsnit I.2.1.<br />

Trykbæreevne<br />

Der regnes på en lodret pæl med en længde på 7 m.<br />

Bæreevnefaktoren Nq er tidligere beregnet <strong>til</strong> 73, 9 ◦ . Den karakteristiske værdi af<br />

spidsmodstanden beregnes:<br />

Rbk = 1<br />

1, 5 · 2 · 73, 9◦ · (0, 4m · 20kN/m 3 + 0, 3m · 16kN/m 3 + 1, 2m · 20kN/m 3 +<br />

0, 8m · 18kN/m 3 + 4, 3m · 20kN/m 3 − 6, 3m · 9, 82kN/m 3 ) · 0, 09m 2<br />

= 668, 1kN/m 2<br />

Herefter beregnes den karakteristiske værdi af overflademodstanden:<br />

Rsk = 1<br />

1, 5 · 0, 6 · (0, 2 · 20kN/m3 ) · (0, 3m · 0, 4m · 4) +<br />

1<br />

1, 5 · 1, 0 · 0, 4 · 30kN/m2 · (0, 3m · 0, 3m · 4) +<br />

1<br />

1, 5 · 1 · 0, 4 · 55kN/m2 · (1, 2m · 0, 3m · 4) +<br />

1<br />

1, 5 · 0, 6 · (0, 4m · 20kN/m3 + 0, 3m · 16kN/m 3 + 1, 2m · 20kN/m 3 +<br />

0, 4m · 18kN/m 3 − 1, 5m · 9, 82kN/m 3 ) ·<br />

(0, 8m · 0, 3m · 4) +<br />

1<br />

1, 5 · 0, 6 · (0, 4m · 20kN/m3 + 0, 3m · 16kN/m 3 + 1, 2m · 20kN/m 3 +<br />

0, 8m · 18kN/m 3 + 2, 15m · 20kN/m 3 − 4, 65m · 9, 82kN/m 3 ) ·<br />

(2, 1m · 0, 3m · 4) = 162, 3kN<br />

Den samlede regningsmæssige bæreevne bliver:<br />

Rcd =<br />

668, 1kN<br />

1, 3<br />

+ 162, 3kN<br />

1, 3<br />

= 638, 8, 1kN<br />

Da flg. ulighed er opfyldt, har den skrå trykpæl på 7,4 m <strong>til</strong>strækkelig bæreevne.<br />

342, 0kN ≤ 638, 8kN<br />

Der vil ikke blive optimeret yderligere på trykpælen, da det viser sig i anvendelsesgrænse<strong>til</strong>standen,<br />

at det ikke er muligt.


I.5 Dimensionering af pæleværk 142<br />

Trækbæreevnen<br />

Der regnes på en lodret pæl med længden 7 m. Trækbæreevnen er som tidligere<br />

nævnt:<br />

Rtd = Rsd<br />

Den karakteristiske værdi for trækbæreevnen beregnes:<br />

Rsk = 1<br />

1, 5 · 0, 2 · (0, 2 · 20kN/m3 ) · (0, 3m · 0, 4m · 4) +<br />

1<br />

1, 5 · 1, 0 · 0, 4 · 25kN/m2 · (0, 3m · 0, 3m · 4) +<br />

1<br />

1, 5 · 1 · 0, 4 · 55kN/m2 · (1, 2m · 0, 3m · 4) +<br />

1<br />

1, 5 · 0, 2 · (0, 4m · 20kN/m3 + 0, 3m · 16kN/m 3 + 1, 2m · 20kN/m 3 +<br />

0, 4m · 18kN/m 3 − 1, 5m · 9, 82kN/m 3 ) ·<br />

(0, 8m · 0, 3m · 4) +<br />

1<br />

1, 5 · 0, 2 · (0, 4m · 20kN/m3 + 0, 3m · 16kN/m 3 + 1, 2m · 20kN/m 3 +<br />

0, 8m · 18kN/m 3 + 2, 15m · 20kN/m 3 − 4, 65m · 9, 82kN/m 3 ) ·<br />

(4, 3m · 0, 3m · 4) = 61, 4kN<br />

Bæreevnen gøres regningsmæssig:<br />

Rtd =<br />

61, 4kN<br />

1, 3<br />

= 47, 2kN<br />

Da nedenstående ulighed er sandt, er trækbæreevnen overholdt:<br />

47, 2kN ≥ 41, 2kN<br />

Hermed er pælene dimensioneret i brudgrænse<strong>til</strong>standen og de får alle et tværsnits<br />

areal på 0,3 m · 0,3 m. Derudover har den lodrette trækpæl P1 en længde på 7 m.<br />

Den skrå trækpæl P2 har en længde på 7,4 m, da trækpælene skal være placeret i<br />

samme dybde. Den skrå trykpæl P3 får en længde på 7,4 m.<br />

I.5.2 Dimensionering i anvendelsesgrænse<strong>til</strong>standen<br />

For det pågældende pæleværk kan undersøgelsen i avendelsesgrænse<strong>til</strong>standen indskrænkes<br />

<strong>til</strong> at omfatte en udersøgelse af, hvilken indflydelse den negative overflademodstand<br />

har på sætningerne [DS 415, 1998, side 58].


I.5 Dimensionering af pæleværk 143<br />

hvor<br />

Fcd + 1, 5Fneg ≤ 1, 4Rcd<br />

Fcd er den regningsmæssige last i brudgrænse<strong>til</strong>standen med kvadratroden af<br />

partialkoefficienter fra lastkombination 2 [kN].<br />

Fneg er er pælens regningsmæssige, negative overflademodstand med partialkoefficienten<br />

1,0 [kN].<br />

Rcd er er den regningsmæssige bæreevne af de ikke sætningsgivende lag [kN].<br />

Den negative overflademodstand skal beregnes som værende den mindste af flg.:<br />

• Den geostatiske beregnede overflademodstand i aflejringerne over de ikke<br />

sætningsgivende lag. Regenerationsfaktoren r = 1.<br />

• Den sætningsgivende last inden for det volumen, som nedad<strong>til</strong> afgrænses af<br />

flader der hælder 1:2 med lodret og går gennem pæletværsnittets skæring med<br />

de ikke sætningsgivende lag.<br />

Den geostatiske overflademodstand<br />

Den karakteristiske geostatiske overflademodstand beregnes vha. formel I.6:<br />

qsik,sand · Asand = 1<br />

1, 5 · 0, 2 · (0, 2m · 20kN/m3 ) ·<br />

(0, 4m · 0, 3m · 4) = 0, 3kN<br />

qsik,gytje · Agytje = 1<br />

1, 5 · 1, 0 · 1, 0 · 30kN/m2 · (0, 3m · 0, 3m · 4) = 7, 2kN<br />

qsik,ler · Aler = 1<br />

1, 5 · 1, 0 · 1, 0 · 55kN/m2 · (1, 2m · 0, 3m · 4) = 52, 8kN<br />

Den samlede regningsmæssige overflademodstand bliver:<br />

Fneg =<br />

0, 3kN + 7, 2kN + 52, 8kN<br />

1, 0<br />

= 60, 3kN


I.5 Dimensionering af pæleværk 144<br />

Den sætningsgivende last<br />

Den sætningsgivende last bliver ved en trykspredning på 1:2 som vist på figur I.5.<br />

Figur I.5: Trykspredning 1:2. Mål i mm.<br />

Dette medfører en samlet lodret belastning, hvor de forskellige rumvægte og last<br />

størrelser er vist i afsnit H.3:<br />

Fneg = 54kN + 8, 1kN + 9, 6kN + 19, 2kN + 7, 5kN + 2, 9kN<br />

((0, 5 · 1, 0m · 0, 5m1, 5m + 1, 83m · 1, 5m · 1, 0m) · 20kN/m 3 )<br />

= 163, 7kN<br />

Fneg bliver dermed 60,3 kN, som er den mindste af de beregnede størrelser.<br />

Herefter findes den regningsmæssige bæreevne af de ikke sætningsgivende lag. De<br />

ikke sætningsgivende lag er flg., som er fundet ud fra figur G.4:<br />

• Siltlag på 0,8 m.<br />

• Sandlag på 0,6 m.<br />

Det medfører flg. bæreevne:<br />

Rbk = qbk · Abk<br />

= 1<br />

1, 5 · 2 · 73, 9 · (0, 8m · 18kN/m3 + 4, 3m · 20kN/m 3 −<br />

6, 2m · 9, 82kN/m 3 ) · 0, 09m 2 = 350, 4kN


I.5 Dimensionering af pæleværk 145<br />

Rsk = qsik · Asi<br />

= 1<br />

1, 5 · 0, 2 · (0, 4m · 20kN/m3 + 0, 3m · 15kN/m 3 + 1, 2m · 20kn/m 3 +<br />

0, 4m · 18kN/m 3 − 1, 5m · 9, 82kN/m 2 ) · (0, 8m · 0, 3m · 4) +<br />

1<br />

1, 5 · 0, 2 · (0, 4m · 20kN/m3 + 0, 3m · 15kN/m 3 + 1, 2m · 20kN/m 3 +<br />

0, 8m · 18kN/m 3 + 2, 15m · 20kN/m 3 − 6, 2m · 9, 82kN/m 3 )(4, 3m · 0, 3m · 4)<br />

= 55, 9kN<br />

Den regningsmæssige bærevne Rcd bliver:<br />

Rcd =<br />

350, 4kN<br />

1, 3<br />

+ 55, 9kN<br />

1, 3<br />

= 269, 5kN<br />

Herefter findes den regningsmæssige last i brudgrænse<strong>til</strong>standen Fcd:<br />

Ud fra de forskellige reaktioner på fundamentet i halkonstruktionen fremkommer<br />

flg. størrelser af lasterne, som skal fordeles i pæleværket:<br />

• Egenvægten Gvandret = 12, 8kN · √ 1 = 12, 8kN<br />

• Egenvægten Glodret = 32, 2kN · √ 1 = 32, 2kN<br />

• Snelasten Svandret = 40, 5kN · √ 1, 5 = 49, 6kN<br />

• Snelasten Slodret = 60, 6kN · √ 1, 5 = 74, 2kN<br />

• Vindlasten Vvandret = 11, 5kN · √ 0, 5 = 8, 1kN<br />

• Vindlasten Vvandret = 4, 0kN · √ 0, 5 = 2, 8kN<br />

Lasterne fordeles i pæleværket, som i afsnit I.4, og flg. kræfter fremkommer:<br />

• P1 er fundet <strong>til</strong> -13,9 kN.<br />

• P2 er fundet <strong>til</strong> 5,3 kN.<br />

• P3 er fundet <strong>til</strong> 228,7 kN.


I.5 Dimensionering af pæleværk 146<br />

Herefter undersøges om kravet ops<strong>til</strong>let i begyndelsen af afsnittet er overholdt ud fra<br />

den største trykkraft, der er fundet i pæl P3 <strong>til</strong> 228,7 kN og den negative overflade<br />

modstand på 60,3 kN.<br />

228, 7kN + 1, 5 · 60, 3kN ≤ 1, 4 · 269, 5kN<br />

319, 2kN ≤ 377, 3kN<br />

Hermed er det vist, at det opførte pælværk også holder i anvendelsesgrænse<strong>til</strong>standen.


J<br />

Boreprofiler<br />

I dette <strong>appendiks</strong> ses de udleverede boreprofiler fra projektlokaliteten. På figur J.1<br />

kan placeringen af boringerne på byggegrunden ses.<br />

Figur J.1:<br />

147


Figur J.2: Boring CB601 side 1.<br />

148


Figur J.3: Boring CB601 side 2.<br />

149


Figur J.4: Boring CB602 side 1.<br />

150


Figur J.5: Boring CB602 side 2.<br />

151


Del II<br />

Indeklima<br />

152


K<br />

Varmebehov<br />

I dette <strong>appendiks</strong> findes varmebehovet i kontorbygningen og halkonstruktionen med<br />

henblik på dimensionering af radiatorer i kontorbygningen. Varmebehovet anvendes<br />

senere <strong>til</strong> bestemmelse af energirammen.<br />

K.1 Transmissionstab<br />

I dette afsnit beregnes transmissionstabet fra kontorbygningen og halkonstruktionen.<br />

Transmissionstabet fra kontoret udregnes i et beregningseksempel og transmissionstabet<br />

fra de resterende rum er beregnet i CD>Indeklima>Varmetab.xls. Afsnittet<br />

er udarbejdet iht. [DS 418, 2002] og [www.ebst.dk, 2005]. Beregningerne tager<br />

udgangspunkt i udbudsmaterialet, hvor samme dimensioner anvendes. I enkelte <strong>til</strong>fælde<br />

vælges andre materialer med henblik på reduktion af transmissionstabet.<br />

Transmissionstabet gennem konstruktionens enkelte bygningsdele beregnes for hvert<br />

rum, for senere at addere disse med henblik på bestemmelse af det samlede transmissionstab<br />

gennem konstruktionen. Transmissionstabene i halkonstruktionen og<br />

kontorbygningen består af flg.:<br />

• Transmissionstab gennem ydermure og tage.<br />

• Transmissionstab gennem terrændæk.<br />

• Transmissionstab gennem ydervægsfundamenter.<br />

• Transmissionstab gennem vinduer og døre.<br />

• Transmissionstab ved samlinger omkring vinduer og døre.<br />

• Transmissionstab ved infiltration.<br />

153


K.1 Transmissionstab 154<br />

K.1.1 Ydermure og tage<br />

Transmissionstabet gennem ydermure og tage <strong>til</strong> det fri beregnes vha. flg. formel:<br />

hvor<br />

Φt er transmissionstabet [W ].<br />

U er transmissionskoefficienten [W/m 2 K].<br />

A er arealet af fladen [m 2 ].<br />

θi er den dimensionerende indetemperatur [K].<br />

θe er er den dimensionerende udetemperatur [K].<br />

U-værdien for ydervægge og tage bestemmes ved:<br />

hvor<br />

Φt = U · A (θi − θe) (K.1)<br />

U = U ′ + △U (K.2)<br />

U er den resulterende transmissionskoefficient inkl. eventuelle korrektioner [W/m 2 K].<br />

U ′ er den ukorrigerede transmissionskoefficient [W/m 2 K].<br />

△U er en korrektion, som tager hensyn <strong>til</strong> sprækker og spalter i isoleringen samt<br />

bindere, som gennembryder isoleringen [W/m 2 K].<br />

Den ukorrigerede transmissionskoefficient U ′ er bestemt ved:<br />

hvor<br />

1<br />

U ′ = Rsi + Rse +<br />

Rsi er overgangsisolansen ved den indvendige overflade [m 2 K/W ].<br />

Rse er overgangsisolansen ved den udvendige overflade [m 2 K/W ].<br />

Ri er isolansen for de enkelte lag [m 2 K/W ].<br />

Isolansen Ri for et homogent materiale findes ved:<br />

hvor<br />

R = d<br />

λ<br />

n<br />

i=1<br />

Ri<br />

(K.3)<br />

(K.4)


K.1 Transmissionstab 155<br />

d er materialets tykkelse [m].<br />

λ er materialets varmeledningsevne [W/mK].<br />

Ydervæggene i kontorbygningen og halkonstruktionen er illustreret på figur K.1 .<br />

Figur K.1: Ydervæggene i konstruktionen. Til venstre ses ydervæggen i kontorbygningen<br />

og <strong>til</strong> højre halkonstruktionen.<br />

Den udvendige og indvendige overgangsisolans vælges, jf. [DS 418, 2002], <strong>til</strong> hhv.<br />

0,04 m 2 K/W og 0,13 m 2 K/W . Isolansen findes vha. formel K.4 for hvert lag.<br />

Dernæst findes transmissionskoefficienten U vha. formel K.2. Der korrigeres ikke,<br />

da det forudsættes, at der ikke fremkommer luftspalter i isoleringen, og der anvendes<br />

maks. 8 murbindere pr. m 2 i rustfast stål med d = 3 mm. Den dimensionerende<br />

ude- og indetemperatur vælges jf. [DS 418, 2002] <strong>til</strong> -12 ◦ C og 20 ◦ C for både halog<br />

kontorbygningen, hvorefter transmissionstabet kan udregnes efter formel K.2.<br />

Tagene på kontorbygningen og halkonstruktionen er identiske. Opbygningen ses på<br />

figur K.2.<br />

Figur K.2: Tagkonstruktionens opbygning i halkonstruktionen og kontorbygningen.<br />

Der anvendes en udvendig og indvendig overgangsisolans på 0,10 m 2 K/W og 0,13


K.1 Transmissionstab 156<br />

m 2 K/W samt en inde- og udetemperatur på 20 ◦ C og -12 ◦ C. Tagkonstruktionen<br />

beregnes på <strong>til</strong>svarende måde som ydermuren.<br />

Transmissionstab gennem ydermure og tage i kontorrummet<br />

Opbygningen af ydermuren i kontorbygningen ses <strong>til</strong> venstre på figur K.1, og tagkonstruktionen<br />

fremgår af figur K.2. Overgansisolanserne for konstruktionselementerne<br />

i ydervæggen og tagkonstruktionen er fundet vha. [DS 418, 2002], og tykkelserne<br />

fremgår i figur K.1 og K.2. Isolanserne udregnes efter formel K.4, hvorefter transmissionskoefficienten<br />

findes vha. formel K.2. I tabel K.1 og K.2 er dette vist.<br />

d [m] λ [W/mK] R [m 2 K/W]<br />

Indv. overgangsisolans - - 0,13<br />

Betonvæg (letbeton) 0,13 0,175 0,74<br />

Isolering kl. 39 0,12 0,039 3,08<br />

Teglsten 0,11 0,78 0,14<br />

Udv. overgangsisolans - - 0,04<br />

P Isolans - - 4,13<br />

Transmissionskoef. U=1/ P R - - 0,242<br />

Tabel K.1: Udregning af transmissionskoefficienten for ydermuren.<br />

d [m] λ [W/mK] R [m 2 K/W]<br />

Indv. overgangsisolans - - 0,10<br />

Trolltex plader 0,035 0,09 0,39<br />

Selvbærende stålplader 0,0012 17 0,02<br />

Isolering kl. 39 0,25 0,039 6,41<br />

To lag tagpap 0,004 - 0,048<br />

Udv. overgangsisolans - - 0,04<br />

P Isolans R - - 7,00<br />

Transmissionskoef. U=1/ P R - - 0,143<br />

Tabel K.2: Udregning af transmissionskoefficienten for tagkonstruktionen.<br />

Transmissionstabet beregnes vha. formel K.1. Arealet er jf. udbudsmaterialet 37,62<br />

m 2 og 112,87 m 2 for hhv. ydermuren og tagkonstruktionen. Dermed bliver transmissiontabet:<br />

ΦY dermur = 0, 242W/m 2 K · 37, 62m 2 · 32K = 291W<br />

ΦT agkonstruktion = 0, 143W/m 2 K · 112, 87m 2 · 32K = 517W<br />

Beregningen af transmissionstabet gennem de resterende ydermure og tage er vist i<br />

CD >Indeklima>Varmetab.xls.<br />

K.1.2 Terrændæk<br />

Transmissionstabet gennem terrændækket bestemmes vha. flg. formel:<br />

hvor<br />

Φt = U · A (θi − θj) (K.5)


K.1 Transmissionstab 157<br />

θj er den dimensionerende jordtemperatur [ ◦ C].<br />

Transmissionskoefficienten for terrændækket bestemmes ved:<br />

n<br />

hvor<br />

1<br />

U ′ = Rsi + Rj +<br />

Rsi er overgangsisolansen ved den indvendige overflade [m 2 K/W ].<br />

Rj er isolansen for jord [m 2 K/W ].<br />

Rm er isolansen for de enkelte materialelag i terrændækket [m 2 K/W ].<br />

i=1<br />

Rm<br />

(K.6)<br />

Terrændækket er opbygget i tre variationer i konstruktionen. Opbygningen af terrændækket<br />

i kontorbygningen og hallen ses på figur K.3. Det ses, at opbygningen af<br />

disse dæk i store træk er identiske.<br />

Figur K.3: Terrændæk i kontorbygningen og halkonstruktionen.<br />

Ved udregning af transmissionskoefficienten korrigeres der ikke, da der ikke forekommer<br />

spalter og sprækker i isoleringen. Der anvendes en jordtemperatur på 10 ◦ C jf.<br />

[DS 418, 2002] for jordtemperaturer under opvarmede bygninger og <strong>til</strong>svarende en<br />

indetemperatur på 20 ◦ C som før ved udregning af tage og ydermure. Isolansen for<br />

jord vælges, jf. [DS 418, 2002], <strong>til</strong> 1,5 m 2 K/W for terrændæk fra 0,5 m over terræn<br />

<strong>til</strong> 0,5 m under terræn.<br />

Transmissionstab gennem terrændæk i kontorrummet<br />

Opbygningen af terrændækket i kontorrummet fremgår af den midterste figur på<br />

figur K.3, hvor tykkelserne af de forskellige konstruktionselementer indgår. Transmissionskoefficienten<br />

udregnes vha. formel K.6, hvor isolanserne igen er fundet vha.<br />

formel K.4. Nedenfor i tabel K.3 er transmisionskoefficienten udregnet.


K.1 Transmissionstab 158<br />

d [m] λ [W/mK] R [m 2 K/W]<br />

Ind. overgangsisolans - - 0,13<br />

Parketgulv - bøg 0,014 0,17 0,08<br />

Betongulv 0,10 1,95 0,05<br />

Isolering kl. 39 0,12 0,039 3,08<br />

Lecanødder 0,2 0,08 2,5<br />

Jords overgangsisolans - - 1,5<br />

P Isolans R - - 7,34<br />

Transmissionskoef. U=1/ P R - - 0,136<br />

Tabel K.3: Udregning af transmissionskoefficienten for terrændækket.<br />

Transmissionstabet findes vha. formel K.5:<br />

ΦTerrændæk = 0, 136W/m 2 K · 99m 2 · 10K = 135W<br />

hvor arealet er fundet i udbudsmaterialet. Beregningen af de resterende terrændæk<br />

i konstruktionen findes i CD>Indeklima>Varmetab.xls.<br />

K.1.3 Ydervægsfundamenter<br />

Transmissionstabet gennem ydervægsfundamenter omkring terrændæk udregnes vha.<br />

flg. formel:<br />

hvor<br />

ψf er linjetabet for fundamentet [W/mK].<br />

lf er længden af fundamentet ved ydervæggen [m].<br />

Φt = ψf · lf · (θi − θe) (K.7)<br />

Da fundamentets opbygning endnu ikke er fastlagt, <strong>til</strong>nærmes dets opbygning <strong>til</strong> det<br />

på figur K.4 viste.


K.1 Transmissionstab 159<br />

Figur K.4: Foreløbig opbygning af fundamentet.<br />

Linjetabet er afhængig af ydervæggen, fundamentsudformningen og terrændækket.<br />

Linjetabet for ydervægsfundamenterne findes i [DS 418, 2002, tabel 6.13.2a], hvor<br />

der interpoleres ved det i figur K.4 viste fundament. Linjetabet aflæses for begge<br />

fundamenter <strong>til</strong> 0,198 W/mK ved bagmur af letbeton. Der anvendes en inde- og<br />

udetemperatur på hhv. 20 ◦ C og -12 ◦ C.<br />

Transmissionstab gennem ydervægsfundamentet i kontorrummet<br />

Transmissionstabet findes vha. formel K.7. Længden af ydervægsfundamentet er 18<br />

m jf. udbudsmaterialet, og der anvendes et linietab på 0,198 W/mK. Derved bliver<br />

transmissionstabet:<br />

ΦYdervægsfundament = 0, 20W/mK · 18m · 32K = 114W<br />

Udregningen af de resterende ydervægsfundamenter findes i CD >Indeklima>Varmetab.xls.<br />

K.1.4 Vinduer og yderdøre<br />

Transmissionstabet gennem vinduer og yderdøre udregnes <strong>til</strong>svarende ydermuren og<br />

taget:<br />

Transmissionskoefficienten U bestemmes af udtrykket:<br />

Φt = U · A (θi − θe) (K.8)


K.1 Transmissionstab 160<br />

hvor<br />

Ag er glasarealet [m 2 ].<br />

U = Ag · Ug + lg · ψg + Af · Uf + Ap + Up<br />

Ap + Af + Ag<br />

Ug er transmissionskoefficienten midt på ruden [W/m 2 K].<br />

lg er omkredsen af glasarealet [m].<br />

ψg er linjetabet for rudens afstandsprofil [W/mK].<br />

Af er karm-, ramme- og sprossearealet [m 2 ].<br />

Uf er transmissionstabet for karm og ramme [W/m 2 K].<br />

Ap er fyldningens areal [m 2 ].<br />

Up er transmissionstabet for fyldningen [W/mK].<br />

(K.9)<br />

I halkonstruktionen og kontorbygningen anvendes vinduer med transmissionskoefficienter<br />

på 1 W/m 2 K og 1,2 W/m 2 K for hhv. vinduer i ydervæggen og ovenlysvinduerne.<br />

Vinduesrammen består af et 3-kammer PVC-profil med en transmissionskoefficient<br />

på 1,9 W/m 2 K jf. [DS 418, 2002, tabel 6.8.2]. Afstandsprofilets linjetab er<br />

ligeledes fundet i [DS 418, 2002] og er for aluminium lig 0,10 W/mK.<br />

For yderdørene og ledhejseportene i halkonstruktionen er U-værdierne fundet vha.<br />

[Hansen, 2005]. Der ses bort fra transmissionstab i fyldninger omkring vinduer og<br />

yderdøre.<br />

Transmissionstab gennem vinduer i kontorrummet<br />

I kontorrummet indgår fire vinduer i ydervæggene og tre i tagkonstruktionen. Vinduernes<br />

karateristik fremgår af tabel K.4.<br />

Hulmål Glasmål Areal Omkreds Uglas Linjetab Ukarm<br />

[m] [m] [m 2 ] [m] [W/m 2 K] [W/mK] [W/m 2 K]<br />

Enhed b h b h A Ag Af lg Ug ψg Up<br />

V - yder 1,83 1,22 1,64 1,03 2,22 1,70 0,52 10,70 1,00 0,10 1,90<br />

V - oven 1,00 2,00 0,87 1,87 2,00 1,62 0,38 5,47 1,20 0,10 1,90<br />

Tabel K.4: Karakteristik af vinduerne i kontorrummet.<br />

Ved anvendelse af formel K.9 findes U-værdien for vinduerne i ydervæggen og ovenlysvinduerne:<br />

UV-yder =<br />

UV −oven =<br />

1, 70 · 1, 00 + 10, 70 · 0, 10 + 0, 52 · 1, 90 + 0 + 0<br />

= 1, 695W/m<br />

0 + 0, 52 + 1, 70<br />

2 K<br />

1, 62 · 1, 2 + 5, 47 · 0, 10 + 0, 38 · 1, 90 + 0 + 0<br />

= 1, 607W/m<br />

0 + 0, 38 + 1, 62<br />

2 K


K.1 Transmissionstab 161<br />

Indsættes dette i formel K.8, findes transmissionstabet for vinduerne:<br />

ΦV-yder = 4 · 1, 695W/m 2 K · 2, 22m 2 · 32K = 482W<br />

ΦV −oven = 3 · 1, 607W/m 2 K · 2m 2 · 32K = 308W<br />

Beregningerne af de resterende vinduer og døre i konstruktionen er vist i<br />

CD>Indeklima>Varmetab.xls.<br />

K.1.5 Samlinger omkring vinduer og døre<br />

Samlingerne ved vinduer og døre er udført uden kuldebroer, hvilket medfører, at<br />

transmissionstabet er nær nul. Med mindre der ønskes fals omkring vinduer og døre,<br />

ses der bort fra transmissionstab ved samlinger. Yderligere oplysninger herom findes<br />

i [DS 418, 2002, afsnit 6.12].<br />

K.1.6 Infiltration<br />

Transmissionstabet ved infiltration skal ifølge [www.ebst.dk, 2005] udregnes som<br />

0,10 l/s pr. m 2 både i og uden for brugstiden. Transmissionstabet ved infiltration<br />

udregnes vha. formlen:<br />

hvor<br />

qv er infiltrationen [l/s · m 2 ].<br />

ρ er densiteten af luften = 1,2 kg/m 3 .<br />

A er arealet af rummet [m 2 ].<br />

cp er varmefylden = 1000 J/kg · ◦ C.<br />

Φt = qv · ρ · A · cp · (θi − θe) (K.10)<br />

Transmissionstab ved infiltration i kontorrummet<br />

Arealet af kontorrummet er fundet vha. udbudsmaterialet <strong>til</strong> 99 m 2 . Dermed kan<br />

transmissionstabet ved infiltration udregnes vha. formel K.10:<br />

Φinfiltration = 0, 10l/s · 1, 2kg/m 3 · 99m 2 · 1000J/kg ·◦ C<br />

1000kg/m 3 · 30 ◦ C = 380W<br />

Infiltrationen for hvert rum er udregnet i CD>Indeklima>Varmetab.xls.<br />

Transmissionstab i kontorrummet<br />

De enkelte transmissionstab i kontorrummet er adderet og vist i tabel K.5.


K.1 Transmissionstab 162<br />

Bygningsdel Φ [W ]<br />

Ydermur 291<br />

Tagkonstruktion 517<br />

Terrændæk 135<br />

Ydervægsfundamenter 114<br />

Vinduer, ydervæg 482<br />

Vinduer, ovenlys 308<br />

Infiltration 380<br />

Transmissionstab 2227<br />

Tabel K.5: Transmissionstabet fra kontorrummet.<br />

Transmissionstabet fra de resterende rum ses i CD>Indeklima>Varmetab.xls.


L<br />

Varmeanlæg<br />

I dette <strong>appendiks</strong> dimensioneres kontorbygningens varmeanlæg. Dette omfatter fastlæggelse<br />

af hhv. radiatorernes og rørenes placering og størrelse samt nødvendige<br />

vandmængder og tryk. Herudfra foretages en forinds<strong>til</strong>ling af radiatorven<strong>til</strong>erne.<br />

Alle beregninger i dette <strong>appendiks</strong> udføres jf. formlerne i [SBI 175, 2000, kapitel<br />

4].<br />

L.1 Radiatorer og rørføring<br />

Varmeanlægget udføres som et to-strengsanlæg med vandret fordeling, da dette sikrer<br />

ens fremløbstemperatur <strong>til</strong> alle radiatorer. Radiatorerne og rørene anbringes som<br />

vist på teknisk tegning 304 og figur L.1 nedenfor.<br />

Figur L.1: Placering af radiatorer og rør. Bemærk, at figuren blot illustrerer<br />

princippet i rørføringen.<br />

163


L.2 Dimensionering og forinds<strong>til</strong>ling 164<br />

L.2 Dimensionering og forinds<strong>til</strong>ling<br />

I dette afsnit fastsættes radiatorernes nødvendige størrelser og vandstrømme. Herudfra<br />

bestemmes rørenes dimensioner og systemets tryktab samt radiatorven<strong>til</strong>ernes<br />

forinds<strong>til</strong>ling.<br />

L.2.1 Radiatorstørrelser<br />

Radiatorerne dimensioneres for en fremløbstemperatur på 70 ◦ C og en afkøling på<br />

30 ◦ C ved -12 ◦ C udetemperatur jf. [www.ebst.dk, 2005, 12.2, stk. 5] samt indetemperaturen<br />

20 ◦ C, dvs. temperatursættet 70/40/20. Radiatorstørrelserne vælges ud<br />

fra et typekatalog, hvor varmeydelsen er angivet ved temperatursættet 70/40/20.<br />

De i typekataloget angivne varmeydelser svarer altså <strong>til</strong> de faktiske varmeydelser fra<br />

radiatorerne.<br />

Radiatorernes ydelse vælges ud fra det pågældende rums dimensionsgivende varmetab,<br />

der foruden transmissionstab gennem konstruktionselementerne også omfatter<br />

varmetab ved infiltration. Radiatorerne vælges, så de mindst kan dække det<br />

pågældende varmetab, dvs. de overdimensioneres en anelse. I tabel L.1 ses de valgte<br />

radiatorer og deres nominelle ydelser.<br />

Radiator nr. Nødv. ydelse [W] Type Længde [mm] Nom. ydelse [W]<br />

R.1 431 355-PI 1700 432<br />

R.2 431 355-PI 1700 432<br />

R.3 431 355-PI 1700 432<br />

R.4 1127 555-PKIII 800 1195<br />

R.5 121 255-PII 400 129<br />

R.6 743 255-PIII 1700 830<br />

R.7 743 255-PIII 1700 830<br />

R.8 257 255-PII 800 258<br />

R.9 743 255-PIII 1700 830<br />

R.10 151 255-PII 500 161<br />

R.11 168 355-PII 400 168<br />

Σ 5346 355-PII 400 5697<br />

Tabel L.1: Radiatorstørrelser og -ydelser jf. [Ribe Jernindustri, 2005].<br />

Som det ses, kan de valgte radiatorer mere end dække varme- og infiltrationstabet<br />

i kontorbygningen. Derfor skal radiatorerne ikke have den fulde vandstrøm, men en<br />

vandstrøm svarende <strong>til</strong> den nødvendige ydelse.<br />

L.2.2 Vandstrømme<br />

Ved hjælp af de fundne radiatorstørrelser og -ydelser kan den nødvendige vandstrøm<br />

i hver radiator beregnes. Dette gøres vha. formel L.1:<br />

hvor<br />

qr = 0, 86 ·<br />

Φ<br />

TF − TR<br />

(L.1)


L.2 Dimensionering og forinds<strong>til</strong>ling 165<br />

qr er vandstrømmen [l/h].<br />

0, 86 er en faktor med enheden [(L · ◦ C)/Wh)], der er fundet ud fra omregning af<br />

vandets varmefylde c [Wh/(kg · ◦ C)].<br />

Φ er varmeydelsen [W ].<br />

TF er fremløbstemperaturen [ ◦ C].<br />

TR er returløbstemperaturen [ ◦ C].<br />

Som tidligere nævnt, og som det fremgår af tabel L.1, vælges en større, nominel<br />

ydelse af radiatorerne end den nødvendige. Dette bevirker, at returløbstemperaturen<br />

bliver lavere end standardværdien på 40 ◦ C, da afkølingen af fremløbsvandet<br />

er større grundet et større fladeareal af radiatorerne. Til at finde den aktuelle<br />

returløbstemperatur, anvendes formel L.2 <strong>til</strong> bestemmelse af den logaritmiske middeltemperaturdifferens:<br />

hvor<br />

∆m = TF − TR<br />

<br />

ln<br />

(L.2)<br />

TF −Ti<br />

TR−Ti<br />

∆m er den logaritmiske middeltemperaturdifferens [ ◦ C].<br />

Ti er rumtemperaturen [ ◦ C].<br />

Til at finde den logaritmiske middeltemperaturdifferens anvendes formel L.3 <strong>til</strong><br />

bestemmelse af omregningsfaktoren k:<br />

n ∆m<br />

k =<br />

⇔ ∆m = k<br />

∆m0<br />

1/n · ∆m0 (L.3)<br />

hvor<br />

k er en omregningsfaktor [−].<br />

∆m0 er den logaritmiske middeltemperaturdifferens ved standard<strong>til</strong>standen [ ◦ C].<br />

Denne bestemmes vha. formel L.2 for standardtemperatursættet 70/40/20.<br />

n er radiatoreksponenten. Denne sættes ifølge [SBI 175, 2000] <strong>til</strong> 1,3 for almindelige<br />

radiatorer [−].<br />

Omregningsfaktoren k er den faktor, som anvendes ved omregning fra standardydelsen<br />

(ved temperatursættet 70/40/20) <strong>til</strong> den søgte varmeydelse. Dette er udtrykt<br />

i formel L.4:<br />

hvor<br />

Φ = k · Φ0 ⇔ k = Φ<br />

Φ0<br />

(L.4)


L.2 Dimensionering og forinds<strong>til</strong>ling 166<br />

Φ er den søgte varmeydelse [W ].<br />

Φ0 er standardydelsen [W ].<br />

Nedenfor følger et eks. på, hvordan vandstrømmen gennem en radiator i kontorbygningen<br />

findes.<br />

Vandstrøm gennem radiator R.6<br />

Først bestemmes omregningsfaktoren k vha. formel L.4 ud fra de i tabel L.1 givne<br />

ydelser:<br />

k = 743W<br />

830W<br />

= 0, 90 (L.5)<br />

Herefter kan den logaritmiske middeltemperaturdifferens ∆m bestemmes ved først<br />

at finde den logaritmiske middeltemperaturdifferens ∆m0 ved standard<strong>til</strong>standen.<br />

Her<strong>til</strong> anvendes formel L.2:<br />

∆m0 = 70◦C − 40◦C = 32, 4 ◦ C (L.6)<br />

ln 70 ◦ C−20 ◦ C<br />

40 ◦ C−20 ◦ C<br />

Den logaritmiske middeltemperaturdifferens ∆m bestemmes ved at indsætte omregningsfaktoren<br />

fra formel L.5 og den logaritmiske middeltemperaturdifferens ved<br />

standard<strong>til</strong>standen fra formel L.6 i formel L.3:<br />

∆m = 0, 90 (1/1,3) · 32, 74 ◦ C = 30, 07 ◦ C (L.7)<br />

Den faktiske returløbstemperatur kan nu beregnes ved at indsætte den logaritmiske<br />

middeltemperaturdifferens fra formel L.7 i formel L.2 og isolere TF :<br />

30, 07 ◦ C = 70◦C − TF<br />

<br />

70◦C−20◦C ln TF −20◦C ⇒ TF = 36, 73 ◦ C (L.8)<br />

Ved hjælp af den nu fundne, korrigerede returløbstemperatur fra formel L.8 bestemmes<br />

den nødvendig vandstrøm vha. formel L.1:<br />

qr = 0, 86 ·<br />

743W<br />

70 ◦ C − 36, 73 ◦ C<br />

= 19, 21l/h (L.9)<br />

I dette beregningseksempel skal bemærkes, at de viste resultater er fundet i CD>Indeklima>Radiatordimensionering.xls,<br />

og derfor ikke nødvendigvis stemmer overens<br />

med beregning af de i eksemplet indgående størrelser grundet decimalafrundinger.<br />

I tabel L.2 ses de beregnede vandstrømme for samtlige radiatorer i kontorbygningen.


L.2 Dimensionering og forinds<strong>til</strong>ling 167<br />

Radiator nr. k [-] ∆m [ ◦ C] TR [ ◦ C] qr [l/h]<br />

R.1 1,00 32,68 39,91 12,32<br />

R.2 1,00 32,68 39,91 12,32<br />

R.3 1,00 32,68 39,91 12,32<br />

R.4 0,94 31,30 37,97 30,26<br />

R.5 0,94 31,17 37,79 3,23<br />

R.6 0,90 30,07 36,73 19,21<br />

R.7 0,90 30,07 36,73 19,21<br />

R.8 1,00 32,64 39,86 7,33<br />

R.9 0,90 30,07 36,73 19,21<br />

R.10 0,94 31,16 37,78 4,03<br />

R.11 1,00 32,74 40,00 4,82<br />

Tabel L.2: Vandstrømme gennem radiatorerne i kontorbygningen.<br />

L.2.3 Tryktab<br />

Til fastsættelse af forinds<strong>til</strong>lingerne af radiatorven<strong>til</strong>erne bestemmes tryktabet i systemet.<br />

Tryktabet bestemmes som summen af friktionstab og tab over enkeltmodstandene.<br />

Der ses bort fra tryktabet over radiatorerne, da dette i praksis er uden<br />

betydning i forhold <strong>til</strong> de øvrige tryktab [SBI 175, 2000].<br />

Friktionstab i rør<br />

Friktionstab bestemmes ved formel L.10:<br />

hvor<br />

∆pl er friktionstabet [Pa].<br />

R er friktionstabet pr. meter [Pa/m].<br />

l er rørets længde [m].<br />

Friktionstabet pr. meter R bestemmes ved formel L.11:<br />

hvor<br />

λ er friktionskoefficienten [-].<br />

ρ er vandets massefylde [kg/m 3 ].<br />

∆pl = R · l (L.10)<br />

R = λ · 1/2 · ρ · v 2 · 1<br />

d<br />

v er strømningens middelhastighed [m/s].<br />

d er den indvendige rørdiameter [m].<br />

(L.11)


L.2 Dimensionering og forinds<strong>til</strong>ling 168<br />

Vandets massefylde ρ afhænger af vandtemperaturen. I beregningerne anvendes<br />

ρ = 977 kg/m 3 for fremløbsvandet og ρ = 992 kg/m 3 for returløbsvandet.<br />

Strømningens middelhastighed v findes af formel L.12:<br />

hvor<br />

A er rørets gennemstrømningsareal [m 2 ].<br />

v = qr<br />

A<br />

(L.12)<br />

Den indvendige diameter vælges således, at strømningens middelhastighed ikke overstiger<br />

1 m/s, da dette medfører store tryktab og risiko for støj i rørene [Varmeanlæg,<br />

2005].<br />

Såfremt strømningen i rørene er turbulent, bestemmes friktionskoefficienten λ ved<br />

hjælp af en <strong>til</strong>nærmet formel <strong>til</strong> Colebrook & Whites formel, explicit udtrykt ved<br />

Tor Wadmarks formel [SBI 175, 2000], jf. formel L.13:<br />

hvor<br />

λ =<br />

<br />

−2 · log<br />

k<br />

d · 3, 71 +<br />

<br />

5 − 0, 1 · log<br />

<br />

k<br />

· Re<br />

d<br />

− −2 0, 9<br />

k er rørets ruhed. For PEX-rør (plast) benyttes k = 5 · 10 −6 m.<br />

Re er Reynold’s tal [−].<br />

(L.13)<br />

Såfremt strømningen i rørene er laminar, bestemmes friktionskoefficienten λ vha.<br />

formel L.14:<br />

λ = 4<br />

Re<br />

Reynold’s tal bestemmes ved formel L.15:<br />

hvor<br />

Re =<br />

ν er den kinematiske viskositet [m 2 /s].<br />

v · d<br />

ν<br />

Såfremt Re > 2-3000, er strømningen turbulent.<br />

(L.14)<br />

(L.15)<br />

Den kinematiske viskositet ν afhænger af vandets temperatur. For fremløbsvandet<br />

anvendes ν = 0, 413 · 10 −6 m 2 /s og for returløbsvandet itereres ν for de forskellige<br />

temperaturer.


L.2 Dimensionering og forinds<strong>til</strong>ling 169<br />

Tryktab over enkeltmodstande<br />

Tryktabet over enkeltmodstande bestemmes ved formel L.16:<br />

hvor<br />

∆pe = ζ · 1/2 · ρ · v 2<br />

ζ er modstandstallet for enkeltmodstande [-].<br />

For vandets massefylde ρ anvendes en gennemsnitlig værdi på 986 kg/m 3 .<br />

(L.16)<br />

Modstandstallene for de fittings og bøjninger, der anvendes i systemet, ses på figur<br />

L.2.<br />

Figur L.2: Modstandstal for fittings og bøjninger [Pumpe Ståbi, 1991]. Indices A og<br />

G står for hhv. "Afgrening" og "Gennemløb".<br />

L.2.4 Tryktabsberegning og forinds<strong>til</strong>ling<br />

For at kunne fastsætte radiatorven<strong>til</strong>ernes forinds<strong>til</strong>ling, skal tryktabene i systemet<br />

beregnes. Der tages udgangspunkt i tryktabet over ven<strong>til</strong>en ved radiator R.11, hvorfra<br />

tryktabet bestemmes <strong>til</strong>bage i systemet. Der ses bort fra tryktabet over radiatorerne,<br />

da strømningstværsnittet i en radiator er så stort, at modstanden er uden<br />

praktisk betydning [SBI 175, 2000, kapitel 4].<br />

Nummereringen af de pågældende strækninger ses på figur L.3. Rørføring samt nummerering<br />

på alle øvrige strækninger ses på teknisk tegning 305.


L.2 Dimensionering og forinds<strong>til</strong>ling 170<br />

Figur L.3: Radiatornummerering og strækningsangivelse for den sydvestlige del af<br />

radiatorsystemet i kontorbygningen.<br />

I varmeanlægget anvendes ven<strong>til</strong>er af typen RA-U fra fabrikat Danfoss, som ses<br />

på figur L.4.<br />

Figur L.4: Radiatorven<strong>til</strong> af typen RA-U fra fabrikat Danfoss [www.danfoss.dk,<br />

2005].<br />

Forinds<strong>til</strong>lingen af radiatorven<strong>til</strong>erne bevirker, at radiatorerne får den dimensionsgivende<br />

vandstrøm. Såfremt der er et lavere tryktab over en radiator, end i den<br />

efterfølgende del af systemet, vil for stor en vandstrøm gennemstrømme radiatoren,<br />

og de resterende radiatorer efter denne vil ikke få <strong>til</strong>strækkelige vandmængder. Dette<br />

betyder, at ven<strong>til</strong>en ved en given radiator skal inds<strong>til</strong>les således, at tryktabet over<br />

radiatorens afgrening og <strong>til</strong>løb bliver lig tryktabet over systemet, som følger efter de<br />

to <strong>til</strong>slutninger.<br />

I det flg. vises, hvorledes tryktabet over strækning Lf − R.11 − Lr bestemmes og<br />

efterfølgende, hvorledes radiatorven<strong>til</strong>en ved radiator R.10 forinds<strong>til</strong>les.<br />

Tryktab over strækning Lf - R.11 - Lr<br />

Først bestemmes friktionstabet pr. meter vha. formel L.11. Heri bestemmes friktionskoefficienten<br />

λ ud fra formel L.14, da Reynolds tal for den pågældende strækning<br />

Rer = 412 for fremløbsdelen og Rer = 259 for returløbsdelen bestemt vha. formel<br />

L.15.


L.2 Dimensionering og forinds<strong>til</strong>ling 171<br />

Middelhastigheden v er for 15 mm PEX-rør med en indvendig diameter på 10 mm<br />

bestemt <strong>til</strong> v = 0, 017 m/s, og friktionskoefficenten for fremløbsdelen bliver dermed<br />

λf = 0, 010 og for returløbsdelen λr = 0, 015. Friktionstabet pr. meter for frem- og<br />

returløbsdelen bliver dermed:<br />

Rf = 0, 010 · 1/2 · 977kg/m 3 · (0, 017m/s) 2 ·<br />

Rr = 0, 015 · 1/2 · 992kg/m 3 · (0, 017m/s) 2 ·<br />

1<br />

10 · 10 −3 m<br />

1<br />

10 · 10 −3 m<br />

= 0, 14P a/m<br />

= 0, 22P a/m<br />

Med en rørlængde af hhv. frem- og returløbsdelen på lf = 0,55 m og lr = 0,3 m,<br />

bliver det samlede friktionstab på strækningen Lf − R.11 − Lr jf. formel L.10:<br />

∆ql = 0, 14P a/m · 0, 55m + 0, 22P a/m · 0, 3m = 0, 14P a<br />

Det skal her bemærkes, at friktionstabet pr. meter bliver meget lille ift. aflæsning i<br />

et nomogram for stålrør, hvor friktionstabet bliver i størrelsesordenen 10 gange så<br />

stort. Godt nok har stålrør en større ruhed, men dette er ikke nok <strong>til</strong> at opveje den<br />

store forskel.<br />

Uoverensstemmelsen skyldes beregningen af friktionskoefficenten. Som nævnt afhænger<br />

denne af Reynolds tal og dermed af, om strømningen er laminar eller turbulent.<br />

I [SBI 175, 2000] angives, at strømninger i varmeanlæg normalt er turbulente,<br />

men som tidligere nævnt er der i projektets varmeanlæg også laminar strømning på<br />

nogle af strækningerne, eller strømninger, der ligger i området mellem laminar og<br />

turbulent. Dette skyldes, at kontorbygningen er isoleret så godt, at radiatorerne ikke<br />

skal have særlige store vandstrømme, for at kunne opretholde en <strong>til</strong>pas indetemperatur.<br />

En god isolering af kontorbygningen er en nødvendighed, for at kunne efterkomme<br />

de skærpede krav i det kommende bygningsreglement. Derfor kan det ikke undgås,<br />

at der på nogle af strækningerne forekommer strømninger i området mellem laminar<br />

og turbulent. I [SBI 175, 2000] angives ikke, hvorledes friktionskoefficenten skal<br />

beregnes, såfremt strømningen ligger i dette overgangsområde. Uoverensstemmelsen<br />

skyldes da, at friktionskoefficienten for nogle af strækninger er beregnet som 4/Re,<br />

hvilket <strong>til</strong>syneladende giver tryktab, der er for små.<br />

I dette projekt korrigeres ikke for denne uoverensstemmelse, da der endnu ikke findes<br />

et nomogram for beregning af tryktab i plastrør. Her skal blot bemærkes, at de<br />

i [SBI 175, 2000] angivne metoder <strong>til</strong> beregning af tryktab ikke tager hensyn <strong>til</strong> de<br />

skærpede krav i det kommende bygningsreglement.<br />

Tryktabet ved enkeltmodstande bestemmes vha. formel L.16. På strækningen findes


L.2 Dimensionering og forinds<strong>til</strong>ling 172<br />

to T-stk. fittings (afgrening) og 2 alm. fittings (vinkel) med et samlet modstandstal<br />

ζ = 5. Tryktabet over enkeltmodstandene bliver dermed:<br />

∆pe = 5 · 1/2 · 986kg/m 3 · (0, 017m/s) 2 = 0, 71P a<br />

For radiatorven<strong>til</strong>en ved radiator R.11 vælges et differenstryk over ven<strong>til</strong>en på 10<br />

kPa, da erfaringer viser, at dette for de fleste varmeanlæg er <strong>til</strong>strækkeligt [www.danfoss.dk,<br />

2005]. Det maksimale differenstryk angiver det maksimale tryk, ved hvilket<br />

ven<strong>til</strong>erne giver en <strong>til</strong>fredss<strong>til</strong>lende regulering. Det samlede tryktab bliver dermed:<br />

Σ∆p = 0, 14P a + 0, 71P a + 10000P a ≈ 10001P a<br />

Forinds<strong>til</strong>ling af ven<strong>til</strong> ved radiator R.10<br />

Til forinds<strong>til</strong>ling af ven<strong>til</strong>en ved radiator R.10 findes tryktabet på strækning Kf−Lf+<br />

Lr−Kr <strong>til</strong> 3 P a jf. CD>Indeklima>Radiatordimensionering. For at sikre en korrekt<br />

fordeling af vandstrømmene, skal tryktabet over strækningen Kf−Lf −R.10−Lr−Kr<br />

svare <strong>til</strong> tryktabet over strækningen Lf − R.11 − Lr. Tryktabet over strækningen<br />

Kf−Lf − R.10 − Lr−Kr er 10001 P a + 3 P a = 10004 P a, og tryktabet over<br />

strækningen Lf − R.10 − Lr er 0,61 Pa. Det nødvendige tryktab over ven<strong>til</strong>en ved<br />

radiator R.10 bestemmes:<br />

∆pven<strong>til</strong> = 10004P a − 0, 61P a ≈ 10003P a<br />

Forinds<strong>til</strong>lingen bestemmes ved aflæsning i et kapacitetsdiagram med udgangspunkt<br />

i det ovenfor fundne tryktab og den pågældende vandstrøm gennem radiatoren. Et<br />

sådant kapacitetsdiagram ses på figur L.5.


L.2 Dimensionering og forinds<strong>til</strong>ling 173<br />

Figur L.5: Kapacitetsdiagram for radiatorven<strong>til</strong> RA-U [www.danfoss.dk, 2005].<br />

For ven<strong>til</strong>en ved radiator R.10 bestemmes forinds<strong>til</strong>lingen <strong>til</strong> 1 ved en vandstrøm på<br />

4,03 l/h iht. tabel L.2.<br />

Forinds<strong>til</strong>ling af øvrige ven<strong>til</strong>er<br />

Forinds<strong>til</strong>lingen af alle radiatorven<strong>til</strong>erne ses i tabel L.3.


L.2 Dimensionering og forinds<strong>til</strong>ling 174<br />

Strækning q d l ∆pl Enkeltmodstande ζ v ∆pe Σ∆p ∆prad ∆pven<strong>til</strong> Forinds<strong>til</strong>ling<br />

[l/h] [mm] [m] [Pa] [m/s] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa]<br />

Lf −R.11−Lr 4,82 10 0,85 0,14 1 ven<strong>til</strong> + 2 stk. ζ1 + 2 stk. ζ2 5 0,02 10000,72 10000,86<br />

Kf −Lf +Lr+Kr 4,82 10 12,20 2,19 8 stk. ζ3 4,8 0,02 0,69 10003,74<br />

Kf −R.10−Kr 4,03 10 0,75 0,11 2 stk. ζ1 + 2 stk. ζ2 5 0,01 0,50 0,61 10003,13 1<br />

Jf −Kf +Kr−Jr 8,85 10 20,54 6,89 4 stk. ζ3 2,4 0,03 1,16 10011,78<br />

Jf −R.9−Jr 19,21 10 0,56 0,53 2 stk. ζ1 + 2 stk. ζ2 5 0,07 11,37 11,91 9999,88 3<br />

If −Jf +Jr−Ir 28,05 10 25,35 295,07 6 stk. ζ2 6 0,10 29,12 10335,97<br />

If −R.8−Ir 7,33 10 0,56 0,20 2 stk. ζ1 + 2 stk. ζ2 5 0,03 1,66 1,85 10334,11 1,5<br />

Hf −If +Ir−Hr 35,39 10 13,07 236,35 2 stk. ζ2 2 0,13 15,44 10587,76<br />

Hf −R.7−Hr 19,21 10 0,56 0,53 2 stk. ζ1 + 2 stk. ζ2 5 0,07 11,37 11,91 10575,85 3<br />

Gf −Hf +Hr−Gr 54,59 10 14,40 1103,12 - 0 0,19 0,00 11690,87<br />

Gf −R.6−Gr 19,21 10 0,56 0,53 2 stk. ζ1 + 2 stk. ζ2 5 0,07 11,37 11,91 11678,97 3<br />

Ff −Gf +Gr−Fr 73,80 10 14,44 1861,62 4 stk. ζ2 4 0,26 134,34 13686,83<br />

Ff −R.5−Fr 3,23 10 0,56 0,09 2 stk. ζ1 + 2 stk. ζ2 5 0,01 0,32 0,41 13686,42 1<br />

Ef −Ff +Fr−Er 77,03 10 5,98 816,28 2 stk. ζ2 + 4 stk. ζ3 4,4 0,27 160,99 14664,10<br />

Ef −R.4−Er 30,26 10 0,86 19,72 2 stk. ζ1 + 2 stk. ζ2 5 0,11 28,23 47,95 14616,15 2,5<br />

Df −Ef +Er−Dr 107,29 10 9,85 2371,01 4 stk. ζ2 + 4 stk. ζ4 4,6 0,38 326,53 17361,64<br />

Df −R.3−Dr 12,32 10 0,66 0,36 2 stk. ζ1 + 2 stk. ζ2 5 0,04 4,68 5,04 17356,60 2<br />

Cf −Df +Dr−Cr 119,61 10 7,20 2094,52 - 0 0,42 0,00 19456,16<br />

Cf −R.2−Cr 12,32 10 0,66 0,36 2 stk. ζ1 + 2 stk. ζ2 5 0,04 4,68 5,04 19451,12 2<br />

Bf −Cf +Cr−Br 131,92 10 13,54 4669,97 2 stk. ζ2 2 0,47 214,66 24340,79<br />

Bf −R.1−Br 12,32 10 0,66 0,36 2 stk. ζ1 + 2 stk. ζ2 5 0,04 4,68 5,04 24335,75 2<br />

Af −Bf +Br−Ar 144,24 10 10,73 4372,14 2 stk. ζ2 2 0,51 256,61 28969,55<br />

Tabel L.3: Forinds<strong>til</strong>ling af radiatorven<strong>til</strong>er ved radiatorer i kontorbygningen. "Prad"er tryktabet over radiatorafgreningen.


M<br />

Belastninger<br />

I flg. afsnit redegøres for de interne belastninger i kontorbygningen. Disse er fundet<br />

vha. CD>Indeklima>Varmetab.xls og anvendes <strong>til</strong> bestemmelse af det termiske<br />

indeklima.<br />

M.1 Kontorbygningen<br />

Belastningerne i kontorbygningen er fundet med henblik på dimensionering af<br />

ven<strong>til</strong>ationsanlægget, hvor den genererede varme fra belastningerne skal fjernes.<br />

Endvidere anvendes belastningerne <strong>til</strong> at eftervise, om energirammen er overholdt.<br />

Det er derfor essentielt at vide, hvilke belastninger, der befinder sig i hvert rum og<br />

hvilken driftsperiode, belastningerne har over et døgn. I tabel M.1 er vist , hvilke<br />

belastninger hvert rum har, og hvilken driftsperiode belastningerne har over et døgn.<br />

175


M.1 Kontorbygningen 176<br />

Belastningsart Ydelse Samlet belastning [W ] Daglig drift [h] Belastninger i ét døgn [W ]<br />

Kontor 99 m 2<br />

6 stationære PC’er 50 W 300 8 2400<br />

2 bærbare PC’er 10 W 20 8 160<br />

Lysstofrør 6 W/m 2<br />

594 8 4752<br />

10 personer 90 W/pers. 900 8 7200<br />

Arkiv/kopi 14 m 2<br />

Kopimaskine 730 W 730 5 3650<br />

Server 45 W 45 24 1080<br />

Lysstofrør 6 W/m 2<br />

84 8 672<br />

1 person 90W/pers. 90 5 450<br />

2 personer 90W/pers. 180 3 540<br />

Indgang 7 m 2<br />

Lysstofrør 6 W/m 2<br />

84 8 42<br />

1 person 90W/pers. 90 8 720<br />

Kantine/mødelokale 45 m 2<br />

Opvaskemakine 1500 W pr. gang 1500 1,5 1500<br />

Microbølgeovn 850 W 850 1 850<br />

Kaffemaskine 1000 W 1000 0,75 750<br />

Køleskab 18 W 18 24 411<br />

Projekter 200 W 200 0,5 100<br />

Lysstofrør 6 W/m 2<br />

270 8 2160<br />

7 personer 90W/pers. 630 6 3780<br />

21 personer 90W/pers. 1890 2 3780<br />

Bad/omklædning 14 m 2<br />

Lysstofrør 6 W/m 2<br />

84 8 672<br />

3 personer 90W/pers. 270 6 1620<br />

6 personer 90W/pers. 540 2 1080<br />

Toilet 6 m 2<br />

Lysstofrør 6 W/m 2<br />

36 8 288<br />

1 person 90W/per. 90 5 450<br />

Reng./teknik 8 m 2<br />

Lysstofrør 6 W/m 2<br />

48 8 384<br />

1 person 90W/per. 90 5 450<br />

2 personer 90W/per. 180 3 540<br />

Tabel M.1: Belastninger i i kontorbygningen.<br />

Det er skønnet, hvilke belastninger der befinder sig i hvert rum ud fra rummets<br />

anvendelse samt teknisk tegning 202.


N<br />

Atmosfærisk indeklima<br />

Det atmosfæriske indeklima omfatter de partikler i den atmosfæriske luft,<br />

som har indvirkning på menneskets luftveje og overflader. De partikler, der<br />

har praktisk betydning, er bl.a. luftens indhold af gasser, vanddamp og<br />

lugtstoffer. Ud fra koncentrationen af disse samt myndighedernes krav <strong>til</strong><br />

<strong>til</strong>ladte koncentrationsmængder bestemmes de dimensionsgivende luftskifte i<br />

kontorbygningen.<br />

N.1 Dimensionsgivende luftskifte<br />

Til bestemmelse af luftskiftene i kontorbygningen anvendes belastninger fundet<br />

i CD>Indeklima>Varmetab.xls. Personbelastningen i hvert rum antages at<br />

være maksimal. Der undersøges for nødvendigt luftskifte ved CO2-, lugt- og<br />

fugtforurening. I afsnittet gennemgås, hvorledes luftskiftene teoretisk beregnes,<br />

og der vil for hver forureningsart være et eksempel på beregning af luftskiftet i<br />

kontorrummet.<br />

N.1.1 CO2-forurening<br />

Det nødvendige luftskifte ved CO2-forurening beregnes vha. fortyndingsligningen<br />

[Grundl. Klimateknik og Bygningsfysik, 1997, formel 1.14]:<br />

hvor<br />

c = qv<br />

n · V<br />

+ ci<br />

(N.1)<br />

c er forureningskoncentrationen i rummet [m 3 /m 3 ].<br />

qv er den <strong>til</strong>førte forureningsmængde [m 3 /h].<br />

177


N.1 Dimensionsgivende luftskifte 178<br />

n er luftskiftet [h −1 ].<br />

V er rummets volumen [m 3 ].<br />

ci er forureningskoncentrationen i ven<strong>til</strong>ationsluften [m 3 /m 3 ].<br />

Luftskiftet bestemmes ved isolering af n i formel N.1:<br />

n =<br />

qv<br />

V · (c − ci)<br />

(N.2)<br />

CO2-forureningen fra én person afhænger af aktivitetsniveauet og findes vha. formel<br />

[Danvak: Ven<strong>til</strong>ationsteknik, 2000, formel 2.14]:<br />

hvor<br />

M er stofskiftet [met].<br />

qv =<br />

17 · M<br />

1000L/m 3<br />

(N.3)<br />

Stofskiftet er ved s<strong>til</strong>lesidende aktivitet lig 1,2 met [Danvak: Ven<strong>til</strong>ationsteknik,<br />

2000, figur 2.1] og anvendes for alle personer i alle rum. Forureningsmængden bliver<br />

således:<br />

qv =<br />

17 · 1, 2<br />

1000L/m 3 = 0, 02m3 /h · person (N.4)<br />

I kontorbygningen anvendes en projekteringsværdi for forureningskoncentrationen c<br />

på 800 ppm i hvert rum jf. [SBI 196, 2000, tabel 3.13]. Koncentrationen af CO2 i<br />

indblæsningsluften ci vælges jf. [Danvak: Ven<strong>til</strong>ationsteknik, 2000, kapitel 2: "Atmosfærisk<br />

indeklima"] <strong>til</strong> 350 ppm.<br />

Luftskifte i kontorrummet<br />

Jævnfør CD>Indeklima>Belastninger.xls forventes en maksimalbelastning på 10<br />

personer i kontorrummet, svarende <strong>til</strong> en samlet CO2-belastning på 0,2 m 3 /h jf.<br />

formel N.4. I henhold <strong>til</strong> CD>Indeklima>Varmetab.xls regnes med en rumvolumen<br />

på 311,85 m 3 . Således bliver luftskiftet i kontorrummet:<br />

n =<br />

0, 2m 3 /h<br />

311, 85m 3 · (800 − 350) · 10−6 = 1, 45h −1<br />

(N.5)<br />

Udregningerne af luftskifte ved CO2-forurening i kontorbygningens øvrige rum kan<br />

ses i CD>Indeklima>Varmetab.xls.


N.1 Dimensionsgivende luftskifte 179<br />

N.1.2 Lugtforurening<br />

Det nødvendige luftskifte ved lugtforurening beregnes vha. flg. formel [Grundl. Klimateknik<br />

og Bygningsfysik, 1997, formel 1.17]:<br />

hvor<br />

Vl er den <strong>til</strong>førte udeluftsstrøm [L/s].<br />

q<br />

Vl = 10 ·<br />

c − ci<br />

q er forureningskildestyrken ialt i rum og ven<strong>til</strong>ationssystem [olf ].<br />

c er den oplevede luftkvalitet i rummet [decipol].<br />

ci er den oplevede luftkvalitet i udeluften [decipol].<br />

Luftskiftet bestemmes da ved:<br />

hvor<br />

n er luftskiftet [h −1 ].<br />

V er rummets volumen [m 3 ].<br />

n = Vl<br />

V<br />

Forureningskildestyrken q bestemmes ud fra lugtbelastningerne i tabel N.1:<br />

Belastningsart Belastningsstørrelse<br />

S<strong>til</strong>lesiddende person, 1 - 1,2 met 1 olf<br />

Lav-olf bygning, ingen rygning 0,2 olf/m 2<br />

Tabel N.1: Belastninger ved lugtforurening.<br />

(N.6)<br />

(N.7)<br />

Den oplevede luftkvalitet i rummet c vælges ud fra et ønske om, at antallet af u<strong>til</strong>fredse<br />

P D ≤ 20 %. Således fås en grænseværdi c ≤ 1, 4 decipol [Klimateknik,<br />

2005]. Den oplevede luftkvalitet i udeluften ci sættes <strong>til</strong> 0,05 decipol for en by med<br />

moderat luftforurening [Grundl. Klimateknik og Bygningsfysik, 1997, tabel 1.7].<br />

Luftskifte i kontorrummet<br />

Forureningskildestyrken q bestemmes ud fra en maksimalbelastning på 10 personer<br />

i kontorrummet jf. CD>Indeklima>Belastninger.xls. Med et gulvareal på 99 m 2<br />

bliver forureningskildestyrken:<br />

q = 1olf/person · 10personer + 0, 2olf/m 2 · 99m 2 = 29, 8olf (N.8)


N.1 Dimensionsgivende luftskifte 180<br />

Den <strong>til</strong>førte udeluftsstrøm Vl <strong>til</strong> fjernelse af lugtforureningen findes iht. formel N.6:<br />

Vl = 10 ·<br />

29, 8olf<br />

(1, 4 − 0, 05)decipol = 220, 74l/s = 794, 67m3 /h (N.9)<br />

Med kontorrummets volumen på 311,85 m 3 fås flg. luftskifte:<br />

n = 794, 67m3 /h<br />

= 2, 55h−1<br />

311, 85m3 (N.10)<br />

Udregningerne af luftskifte ved lugtforurening i kontorbygningens øvrige rum kan<br />

ses i CD>Indeklima>Varmetab.xls.<br />

Luftskifte i toiletrum<br />

I toiletrum er luftskiftet mht. lugtforurening oftest dimensionsgivende. Derfor bestemmes<br />

det nødvendige luftskifte i kontorbygningens H-toilet og bad/omkl. mht.<br />

lugtforureninger.<br />

På en arbejdsplads forventes, at tolerancen overfor lugt i toiletrum er forholdsvis<br />

lav. Det vurderes, at en reduktion af lugtforureningen <strong>til</strong> en koncentration på 1 % af<br />

den oprindelige forureningskoncentration er acceptabel efter et tidsrum på 35 min.<br />

for størstedelen af kontorbygningens brugere. Det nødvendige luftskifte kan beregnes<br />

vha. flg. formel:<br />

x = e −nτ<br />

(N.11)<br />

Luftskiftet n isoleres, og de ønskede værdier for koncentration og tid indsættes:<br />

n =<br />

− ln(x)<br />

t<br />

= − ln(0, 01)<br />

35/60h<br />

Det vælges at anvende et luftskifte på 8 h −1 .<br />

N.1.3 Fugtforurening<br />

= 7, 89h−1<br />

(N.12)<br />

Det nødvendige luftskifte ved fugtforurening findes ved et scenarie, som vælges i<br />

sammenspil mellem [DS 474, 1993] og [Grundl. Klimateknik og Bygningsfysik, 1997].<br />

Scenariet tager udgangspunkt i en varm sommerdag med en døgnmiddeltemperatur<br />

på 15 ◦ C med en relativ fugtighed på 77 % jf. [Grundl. Klimateknik og Bygningsfysik,<br />

1997, figur 2.6, side 54]. Indetemperaturen vælges <strong>til</strong> 25 ◦ C med en relativ<br />

fugtighed på 60 % [DS 474, 1993].<br />

Luftskiftet bestemmes i hvert rum ved ops<strong>til</strong>ling af en vanddampbalance. Vanddampbalancen<br />

findes vha. formlen [Grundl. Klimateknik og Bygningsfysik, 1997,<br />

formel 5.2]:<br />

hvor<br />

mp + mM = mD + mV<br />

(N.13)


N.1 Dimensionsgivende luftskifte 181<br />

mp er vanddamp<strong>til</strong>førsel ved fabriktionsprocesser [g/h].<br />

mM er vanddamp<strong>til</strong>førsel fra <strong>til</strong>stedeværende personer [g/h].<br />

mD er vanddampdiffusion gennem indvendige begrænsningsflader [g/h].<br />

mV er vanddamp bortført med ven<strong>til</strong>ationsluft [g/h].<br />

Da der i kontorbygningen ikke fremkommer fabrikationsprocesser af større betydning,<br />

sættes denne lig 0. Desuden sættes vanddampdiffusionen gennem indvendige<br />

begrænsningsflader lig 0, da rummene i kontorbygningen er nogenlunde ven<strong>til</strong>erede,<br />

hvormed det vil gøre sig gældende, at mD


N.1 Dimensionsgivende luftskifte 182<br />

Vanddampindholdet for ude- og indetemperaturen bestemmes i et i, x-diagram og<br />

er vist i tabel N.2.<br />

- Temperatur [ ◦ C] Fugtighed [%] Vanddampindhold [g/kg]<br />

Ude 15 77 8,1<br />

Inde 25 60 11,8<br />

Tabel N.2: Vanddampindhold i ude- og indetemperatur.<br />

Vanddamp<strong>til</strong>førslen fra personer i rummene bestemmes <strong>til</strong> 58 g/h ved s<strong>til</strong>lesidende<br />

aktivitet og med en beklædning på 0,5 clo [Grundl. Klimateknik og Bygningsfysik,<br />

1997, tabel 1.3].<br />

Luftskifte i kontorrummet<br />

Med en maksimalbelastning på 10 personer i kontorrummet jf. CD>Indeklima>Belastninger.xls<br />

fås en vanddamp<strong>til</strong>førsel mM = 0, 58 kg/h. Idet kontorrummet har et<br />

volumen på 311,85 m 3 , bliver luftskiftet iht. formel N.16:<br />

n =<br />

0, 58kg/h<br />

(11, 8g/kg − 8, 1g/kg) · 10−3 · 1, 2kg/m3 = 0, 42h−1<br />

· 311, 85m3 (N.17)<br />

Udregningerne af luftskifte ved fugtforurening i kontorbygningens øvrige rum kan<br />

ses i CD>Indeklima>Varmetab.xls.


O<br />

Termisk indeklima<br />

I dette afsnit vurderes det termiske indeklima i kontorbygningen. Dette gøres med<br />

henblik på en afgørelse af om, kontorbygningens brugere er i termisk komfort.<br />

Den termiske komfort sikres bl.a. af en <strong>til</strong>pas temperatur af indeluften. I dette afsnit<br />

vises, hvordan døgnmiddeltemperaturen af indeluften og variationen af denne over<br />

døgnet samt den daglige maksimaltemperatur beregnes. Alle beregninger udføres<br />

iht. metoderne i [SBI 196, 2000, afsnit 9].<br />

O.1 Rumtemperaturer på varme dage<br />

Til vurdering af det termiske indeklima findes de ovenfor nævnte temperaturer<br />

for en varm sommerdag i juli måned. I de flg. afsnit vises den generelle<br />

fremgangsmåde for, hvordan temperaturerne beregnes, og under hvert afsnit udføres<br />

beregningerne specifikt for kontorrummet. For temperaturberegninger i alle øvrige<br />

rum i kontorbygningen henvises <strong>til</strong> CD>Indeklima>Varmetab.xls.<br />

O.1.1 Døgnmiddeltemperatur<br />

Døgnmiddeltemperaturen i et rum findes ud fra en varmebalance. I dette afsnit anvendes<br />

en forsimplet beregningsmetode, hvor der ses bort fra varmeudveksling med<br />

naborum og samtidig antages, at ven<strong>til</strong>ation udelukkende sker med udeluften. Døgnmiddeltemperaturen<br />

findes vha. flg. formel:<br />

hvor<br />

θi ≈ θu +<br />

Qi + Qs<br />

24 · (HT + HV )<br />

θi er døgnmiddelværdien af rumlufttemperaturen [ ◦ C].<br />

183<br />

(O.1)


O.1 Rumtemperaturer på varme dage 184<br />

θu er døgnmiddelværdien af udelufttemperaturen [ ◦ C].<br />

Qi er den totale varmebelastning over døgnet fra interne varmekilder [W h/døgn].<br />

Qs er den samlede varmebelastning over døgnet fra solindfald [W h/døgn].<br />

HT er det specifikke varmetab ved transmission <strong>til</strong> udeluften [W/ ◦ C].<br />

HV er det specifikke varmetab ved ven<strong>til</strong>ation [W/ ◦ C].<br />

Formel O.1 udtrykker, at i længerevarende varme perioder vil det pågældende rums<br />

døgnmiddeltemperatur overstige udeluftens døgnmiddeltemperatur med forholdet<br />

mellem det samlede varme<strong>til</strong>skud i døgnet ([Wh]) og det specifikke varmetab for<br />

hele døgnet ([W h/ ◦ C]).<br />

Varmebelastning fra interne varmekilder<br />

Den totale varmebelastning over døgnet i kontorrummet fra interne varmekilder<br />

beregnes som summen af varmebelastningerne fra personer, belysning og udstyr.<br />

Varmeafgivelsen fra personer korrigeret for den latente varme er 90 W/pers., idet der<br />

forudsættes s<strong>til</strong>lesiddende aktivitet svarende <strong>til</strong> et aktivitetsniveau på 1,2 met [By<br />

og Byg, 2002, tabel 8.1]. Varmebelastningen fra belysning er 6 W/m 2 vurderet ud<br />

fra et normalt kontorrum med lysstofrør som lyskilde. Varmebelastningen fra udstyr<br />

omfatter varmebelastning fra stationære og bærbare PC’er på hhv. 50 W/stk. og<br />

10 W/stk., hvor der for den stationære PC benyttes en 17” fladskærm [By og Byg,<br />

2002, tabel 8.4].<br />

Den samlede, interne varmebelastning over døgnet i kontorrummet fra interne varmekilder<br />

bliver dermed 14512 Wh jf. tabel O.1.<br />

Belastningsart Belastningsstørrelse [Wh]<br />

Personer 7200<br />

Belysning 4752<br />

Udstyr 2560<br />

I alt, Qi<br />

14512<br />

Tabel O.1: Den samlede varmeafgivelse over døgnet fra interne varmekilder.<br />

De interne belastninger er bestemt ud fra en brugsperiode på 8 timer for udstyr,<br />

belysning og personer. Dette er dog kun gældende for kontoret. For de øvrige rum i<br />

kontorbygningen er fastsat andre brugsperioder. De i tabel O.1 anførte størrelser er<br />

fundet i CD>Indeklima>Varmetab.xls.<br />

Varmebelastning fra solindfald<br />

I kontorrummet findes fire lodrette og tre vandrette (ovenlys) vinduer. Den totale<br />

varmebelastning fra solen over et døgn gennem de lodrette vinduer findes vha. tabel<br />

O.2.


O.1 Rumtemperaturer på varme dage 185<br />

Måned Solindfald på en klar dag [Wh/m 2 ] Udetemperatur [ ◦ C]<br />

Døgnsum for vindue med orientering: Maks. Typisk<br />

Syd Øst/vest Nord døgnmiddel variation<br />

Juli 2324 3074 1356 21,0 12,0<br />

Tabel O.2: Maksimale værdier af døgnsum for solindfald gennem en lodret 3-lags<br />

rude af typen "VELFAC CLEAR ENERGY" samt værdi for maksimal døgnmiddel<br />

og typisk døgnvariation af udetemperaturen på klare dage i juli måned.<br />

De viste døgnsumværdier for solindfaldet i tabel O.2 er, som beskrevet i tabelteksten,<br />

gældende for en specifik 3-lags rude. Værdierne er beregnet ud fra værdierne for en<br />

almindelig 2-lags rude i [SBI 196, 2000, tabel 9.1] ved korrektion for forskellen i de<br />

to ruders g-værdi.<br />

I kontorrummet findes tre lodrette vinduer mod øst og et lodret mod nord. Varmebelastningen<br />

for solindfald gennem disse ses i tabel O.3.<br />

Orientering Antal Samlet glasareal [m2 ] Varmebelastning [Wh]<br />

Øst 3 5,10 15657<br />

Nord 1 1,70 2302<br />

I alt, Qs,lodret<br />

17959<br />

Tabel O.3: Den samlede varmebelastning over døgnet gennem lodrette vinduer i<br />

kontorrummet.<br />

Den totale varmebelastning fra solen over et døgn gennem de vandrette vinduer<br />

(ovenlysvinduerne) findes vha. [Danvak: Grundbog, 2000, kapitel 2 og <strong>appendiks</strong><br />

A.02.03] og er beregnet i CD>Indeklima>Ovenlys.xls. I kontorrummet findes tre<br />

ovenlysvinduer med en fladehældning på 15 ◦ . Varmebelastningen for solindfald gennem<br />

disse ses i tabel O.4.<br />

Antal Samlet glas- Varmebelastning pr. Samlet varmebelastning<br />

areal [m 2 ] arealenhed [Wh/m 2 ] Qs,vandret [Wh]<br />

3 4,86 4338 21100<br />

Tabel O.4: Den samlede varmebelastning over døgnet gennem ovenlysvinduer i<br />

kontorrummet.<br />

Den totale varmebelastning fra solen bliver dermed:<br />

Qs = Qs,lodret + Qs,vandret<br />

= 17959W h + 21100W h<br />

= 39059W h


O.1 Rumtemperaturer på varme dage 186<br />

Specifik varmetab<br />

Det specifikke varmetab ved transmission gennem en konstruktion findes som:<br />

hvor<br />

A er den pågældende flades areal [m 2 ].<br />

HT = A · U (O.2)<br />

U er den pågældende flades transmissionskoefficient [W/(m 2 · ◦ C)].<br />

Det specifikke varmetab ved ven<strong>til</strong>ation findes som:<br />

hvor<br />

ρ er luftens densitet [kg/m 3 ].<br />

HV = ρ · cp · n · V (O.3)<br />

cp er den specifikke varmekapacitet for luften [J/(kg · ◦ C)].<br />

n er luftskiftet ved den pågældende form for ven<strong>til</strong>ation [s −1 ].<br />

V er volumenet af rummet [m 3 ].<br />

Døgnmiddeltemperatur i kontorrummet<br />

Den maksimale døgnmiddeltemperatur for juli måned er 21 ◦ C ifølge tabel O.2.<br />

Det samlede varmetab fra kontorrummet omfatter tranmission gennem taget, ydervæggene,<br />

vinduerne og terrændækket samt varmetab ved den naturlige ven<strong>til</strong>ation<br />

og linjetab gennem fundamentet. Det specifikke varmetab ved transmission for<br />

kontorrummet er beregnet <strong>til</strong> 78,88 W/ ◦ C jf. CD>Indeklima>Varmetab.xls.<br />

Jævnfør CD>Indeklima>Varmetab.xls er det dimensionsgivende luftskifte for kontorrummet<br />

n = 2,55 h −1 = 7,08·10 −4 s −1 . Dermed bliver det specifikke varmetab<br />

ved ven<strong>til</strong>ation:<br />

HV = 1, 2kg/m 3 · 1000J/(kg · ◦ C) · 7, 08 · 10 −4 s −1 · 311, 85m 3<br />

= 264, 89W/ ◦ C<br />

Kontorrummets døgnmiddeltemperatur bestemmes da vha. formel O.1:<br />

θi ≈ 21 ◦ C +<br />

14512W h + 39059W h<br />

24 · (78, 88W/ ◦ C + 264, 89W/ ◦ C) ≈ 27, 5◦ C


O.1 Rumtemperaturer på varme dage 187<br />

O.1.2 Maksimaltemperatur<br />

Den daglige maksimaltemperatur i et rum findes ud fra temperaturudsvinget over<br />

et døgn, dvs. forskellen mellem den maksimale og minimale indelufttemperatur,<br />

udtrykt ved:<br />

hvor<br />

∆θi = θi,max − θi,min =<br />

∆Qc<br />

HT + HV + Hakk<br />

∆θi er forskellen mellem maksimal og minimal indelufttemperatur [ ◦ C].<br />

∆Qc er forskellen mellem største og mindste konvektive varmebelastning [W ].<br />

HT er det specifikke varmetab ved transmission <strong>til</strong> udeluften [W/ ◦ C].<br />

HV er det specifikke varmetab ved ven<strong>til</strong>ation [W/ ◦ C].<br />

Hakk er rummets varmeakkumuleringsevne [W/ ◦ C].<br />

(O.4)<br />

Forskellen mellem den største og mindste konvektive varmebelastning, dvs. ∆Qc,<br />

beregnes af flg. formel:<br />

hvor<br />

∆Qc = ∆Qc,i+s + ∆Qc,θe<br />

(O.5)<br />

∆Qc,i+s er forskellen over døgnet mellem største og mindste konvektive varmebelastning<br />

fra interne kilder og solindfald [W ].<br />

∆Qc,θe er variationen i den konvektive varmepåvirkning, som skyldes variationer i<br />

udetemperaturen [W ].<br />

Bestemmelse af ∆Q c,i+s<br />

Den største varmebelastning optræder i dagtimerne, når solindfaldet er størst. Som<br />

håndregel kan det antages, at ca. 2/3 af den <strong>til</strong>førte varmemængde fra interne kilder<br />

og solindfald <strong>til</strong>føres rumluften ved konvektion, mens resten <strong>til</strong>føres rummets overflader<br />

ved stråling. Forskellen mellem største og mindste konvektive varmebelastning<br />

bestemmes således ved:<br />

hvor<br />

∆Qc,i+s = 2<br />

3 [(Qi + fs · Qsol) max − Qi,min] (O.6)<br />

(Qi + fs · Qsol) max er den største sum (timeværdi) af varmebelastning i døgnet fra<br />

interne varmebelastninger plus solindfald korrigeret for afskærmning [W ].<br />

Qi,min er den mindste sum (timeværdi) varmebelastning i døgnet fra interne<br />

varmebelastninger [W ].


O.1 Rumtemperaturer på varme dage 188<br />

fs er en reduktionsfaktor på solindfaldet for skygge og afskærmning for vinduet i<br />

det aktuelle <strong>til</strong>fælde [-].<br />

De interne varmebelastninger forudsættes konstante i brugstiden, hvorfor den maksimale<br />

sum vil forekomme på det tidspunkt på dagen, hvor solindfaldet er størst.<br />

Den største timemiddelværdi af varmebelastning i døgnet fra solindfald bestemmes,<br />

som det var <strong>til</strong>fældet ved beregning af døgnmiddeltemperaturen, for juli måned.<br />

Timemiddelværdierne for solindfald gennem lodrette vinduer findes i tabel O.5.<br />

Måned Syd Vest/øst Nord<br />

Maks. [W/m 2 ] Maks. [W/m 2 ] Maks. [W/m 2 ]<br />

Juli 387 472 152<br />

Tabel O.5: Maksimale timemiddelværdier af solindfald gennem en vandret 3-lags<br />

rude af typen "VELFAC CLEAR ENERGY" i juli måned.<br />

De viste timemiddelværdier for solindfaldet i tabel O.5 er, som beskrevet i tabelteksten,<br />

gældende for en specifik 3-lags rude. Værdierne er beregnet ud fra værdierne<br />

for en almindelig 2-lags rude i [SBI 196, 2000, tabel 9.3] ved korrektion for forskellen<br />

i de to ruders g-værdi.<br />

Timemiddelværdierne for solindfald gennem ovenlysvinduer bestemmes vha. [Danvak:<br />

Grundbog, 2000, kapitel 2 og <strong>appendiks</strong> A.02.03] og er beregnet i CD>Indeklima>Ovenlys.xls.<br />

Her ses, at den maksimale timemiddelværdi forekommer ved middagstid,<br />

idet den <strong>til</strong>førte soleffekt korrigeret for rudens g-værdi er:<br />

Qsol,ovenlys = 748, 6W/m 2 · 0, 64 = 479, 1W/m 2<br />

Den minimale sum af de interne varmebelastninger forekommer efter fyraften, hvor<br />

al udstyr og belysning forudsættes slukket.<br />

Reduktionsfaktoren på solindfaldet for skygge og afskærmning for vinduerne fs<br />

sættes for samtlige vinduer i kontorbygningen <strong>til</strong> 1, da der regnes med maksimal<br />

varmebelastning.<br />

Bestemmelse af ∆Qc,θe<br />

Udetemperaturvariationens indflydelse på den konvektive varmebelastning bestemmes<br />

ved:<br />

hvor<br />

∆Qc,θe = ∆θe(HT,vin + HV ) (O.7)<br />

∆θe er forskellen mellem maksimal og minimal udetemperatur [ ◦ C].


O.1 Rumtemperaturer på varme dage 189<br />

HT,vin er det specifikke transmissionstab gennem vinduerne [W/ ◦ C].<br />

HV er det specifikke transmissionstab ved ven<strong>til</strong>ation [W/ ◦ C].<br />

Forskellen mellem maksimal og minimal udetemperatur aflæses af tabel O.2 <strong>til</strong> ∆θe<br />

= 12 ◦ C for juli måned.<br />

Det specifikke transmissionstab gennem vinduerne og ved ven<strong>til</strong>ation bestemmes<br />

hhv. ud fra formel O.2 for de pågældende U-værdier og arealer, som kan ses i<br />

CD>Indeklima>Varmetab.xls, og ud fra formel O.3 for det pågældende rumvolumen<br />

og dimensionsgivende luftskifte.<br />

Bestemmelse af rummets varmeakkumuleringsevne<br />

Et rums varmeakkumuleringsevne bestemmes ud fra de i tabel O.6 overslagsmæssige<br />

værdier.<br />

Rumbetegnelse Beskrivelse Akkumuleringsevne<br />

[W/ ◦ C pr. m 2 gulv]<br />

Ekstra let Rum med lette skillevægge, f.eks. 5-6<br />

skelet med beklædningsplader, og<br />

helt uden runge konstruktionsdele<br />

Middel let Rum med indvendige vægge af 7-9<br />

letbeton og kun uvæsentlige, tunge<br />

konstruktionsdele<br />

Middel tungt Rum med én tung, dominerende 10-12<br />

konstruktion, f.eks. betonloft eller<br />

2-3 konstruktioner af tegl<br />

Ekstra tungt Rum med flere frie, tunge konstruk- 13-15<br />

tioner, f.eks. betondæk og -loft samt<br />

skilevægge af tegl eller letbeton<br />

Tabel O.6: Overslagsmæssige værdier for et rums varmeakkumuleringsevne [SBI 196,<br />

2000, tabel 9.4].<br />

Maksimaltemperatur i kontorrummet<br />

Først bestemmes forskellen over døgnet mellem største og mindste konvektive varmebelastning<br />

fra interne kilder og solindfald, dvs. ∆Qc,i+s.<br />

Den maksimale timeværdi af varmebelastningen fra interne kilder forekommer, som<br />

tidligere nævnt, på det tidspunkt af dagen, hvor solindfaldet er størst. Da dette<br />

tidspunkt er beliggende i kontorbygnings brugstid, findes Qi,max = 2174 W jf.<br />

CD>Indeklima>Varmetab.xls. Den minimale timeværdi af varmebelastningen fra<br />

interne kilder er 0 W, da al udstyr og belysning forudsættes slukket uden for kontorbygningens<br />

brugstid.


O.1 Rumtemperaturer på varme dage 190<br />

Den maksimale timeværdi af varmebelastningen fra solindfald udgøres af bidrag<br />

fra tre lodrette vinduer mod øst, et lodret vindue mod nord og tre ovenlysvinduer.<br />

Med de respektive glasarealer fra tabel O.3 og tabel O.4 samt varmebelastningerne<br />

i tabel O.5 og formel O.7 fås en samlet timemaksimalværdi af varmebelastning fra<br />

solindfald på:<br />

Qsol,max = 5, 10m 2 · 472W/m 2 + 1, 70m 2 · 152W/m 2 + 4, 86m 2 · 479, 1W/m 2<br />

= 4994W<br />

Forskellen over døgnet mellem største og mindste konvektive varmebelastning fra<br />

interne kilder og solindfald bliver, jf. formel O.6, dermed:<br />

∆Qc,i+s = 2<br />

[(2174W + 1 · 4994W ) − 0W ]<br />

3<br />

= 4778W<br />

Dernæst bestemmes udetemperaturvariationens indflydelse på den konvektive varmebelastning,<br />

dvs. ∆Qc,θe. Her<strong>til</strong> aflæses, som førnævnt, forskellen mellem maksimal<br />

og minimal udetemperatur af tabel O.2 <strong>til</strong> ∆θe = 12 ◦ C. Det specifikke transmissionstab<br />

gennem vinduerne HT,vin bestemmes ud fra formel O.2 og aflæses <strong>til</strong> 24,69<br />

W/ ◦ C i CD>Indeklima>Varmetab.xls. Det specifikke transmissionstab ved ven<strong>til</strong>ation<br />

HV er tidligere bestemt <strong>til</strong> 264,89 W/ ◦ C.<br />

Udetemperaturvariationens indflydelse på den konvektive varmebelastning bliver,<br />

jf. formel O.7, dermed:<br />

∆Qc,θe = 12 ◦ C(24, 69W/ ◦ C + 264, 89W/ ◦ C) = 3475W<br />

Således bliver forskellen mellem den største og mindste konvektive varmebelastning<br />

jf. formel O.5:<br />

∆Qc = 4778W + 3475W = 8253W<br />

Kontorrummets varmeakkumuleringsevne aflæses i tabel O.6 <strong>til</strong> 8 W/m 2 pr. m 2 gulv,<br />

idet rummets vægge anses for at være af middel let konstruktion. Det specifikke<br />

transmissionstab HT aflæses i CD>Indeklima>Varmetab.xls <strong>til</strong> 78,88 W/ ◦ C. Variationen<br />

i rumtemperaturen kan nu beregnes vha. formel O.4:<br />

∆θi =<br />

8253W<br />

78, 88W/ ◦ C + 264, 89W/ ◦ C + 8W/m 2 pr. m 2 gulv · 99m 2 gulv = 7, 27◦ C


O.1 Rumtemperaturer på varme dage 191<br />

Den maksimale temperatur i kontorrummet bliver dermed:<br />

θmax = 27, 5 ◦ C + 7, 27◦ C<br />

2<br />

≈ 31, 1 ◦ C<br />

Det konkluderes, at døgnmiddel- og maksimaltemperaturen i rummet er for høj.<br />

Brugerne i kontorrummet er ikke i termisk komfort, og der skal derfor justeres på<br />

udvalgte faktorer. Til dette anvendes programmet BSIM for at forbedre den termiske<br />

komfort i rummet.


P<br />

Simulering i BSIM<br />

I dette afsnit analyseres kontorrummets termiske indeklima i simuleringsprogrammet<br />

BSIM. Simuleringen tager udgangspunk i året 2006 med definerede arbejdsuger<br />

fra uge 1 <strong>til</strong> uge 27 og fra uge 31 <strong>til</strong> uge 49. BSIM kan anvendes på flg. to måder:<br />

Kendte parametre: Parametre på de indvendige installationer er kendte, og BSIM<br />

anvendes <strong>til</strong> validering af de statiske beregninger, som herefter kan justeres ind<br />

efter dette.<br />

Få, kendte parametre: Der er kendskab <strong>til</strong> bl.a. materialeparametre, infiltration og<br />

luftskifte. Der gennemgås en iterativ proces med de manglende parametre for<br />

opnåelse af et <strong>til</strong>fredss<strong>til</strong>lende indeklima.<br />

I dette projekt anvendes BSIM på den sidst omtalte måde med få, kendte parametre<br />

fra <strong>appendiks</strong> K, N og O. Simuleringen tager udgangspunkt i kontorrummet, da dette<br />

er det største opholdsrum i kontorbygningen. Der er udført fem simuleringer i BSIM<br />

og programfilerne findes på CD>Indeklima>system1.dis, >Sommersystem2.dis,<br />

>Sommersystem3.dis, >Vintersystem2.dis og >Vintersystem3.dis.<br />

P.1 Simulering 1<br />

I den første simulering kontrolleres CO2-niveavet i kontorrummet. Endvidere<br />

kontrolleres, om temperaturen i rummet er for høj i sommerperioden. Til<br />

analysering af dette anvendes luftskiftet fundet i afsnit N.1 på 2,55 h −1 , som<br />

er det dimensionsgivende luftskifte ved lugtforurening. Ven<strong>til</strong>lationen er valgt <strong>til</strong><br />

indblæsningsregulering uden køleflade. Temperaturvariationen, i sommerperioden,<br />

kontrolleres også for de vejledende værdier for indetemperaturer givet i [DS 474,<br />

1993]. [DS 474, 1993] vejleder, at indetemperaturen maksimalt 100 timer om året<br />

bør være over 26 ◦ C og maksimalt 25 timer om året er over 27 ◦ C.<br />

192


P.1 Simulering 1 193<br />

P.1.1 Model<br />

En model, identisk med kontorrummet, er opbygget i BSIM vha. af teknisk tegning<br />

201, 202 og 203. På baggrund af programmets beregningsgrundlag opdeles rummet<br />

ved retningsskift, så alle vægflader "ser" hinanden. På disse fiktive flader oprettes<br />

huller, som ikke må udfylde hele fladen. Dette er igen af programmæssige grunde.<br />

De resterende vægstykker ved hullerne antages at være møblement.<br />

Ved <strong>til</strong>stødende rum <strong>til</strong> kontorrummet oprettes fiktive zoner, som <strong>til</strong>deles temperaturer<br />

fundet i <strong>appendiks</strong> O med <strong>til</strong>hørende døgnvariation. Nedenfor på figur P.1 er<br />

opbygningen af kontorrummet vist.<br />

Figur P.1: Opbygning af model i BSIM.<br />

Parametrene fra afsnit K.1, for ydervægge, terrændæk og tag er indtastet i BSIM´s<br />

database og placeret på de respektive flader. Tilsvarende er vinduerne uden solafskærmning<br />

indtastet.<br />

Bygningen øst for kontoret er ligeledes plottet i modellen. Den <strong>til</strong>deles ikke nogen<br />

termisk zone, men anvendes blot som skyggebygning.<br />

P.1.2 Input<br />

Inputtet, som BSIM anvender, indtastes i programmet som systemer. Systemerne<br />

defineres vha. af de statiske beregninger, og de fundne belastninger for rummet.<br />

Systemerne <strong>til</strong>deles en tidsplan, som angiver styringsstrategier for disse. Inputtet <strong>til</strong><br />

den første simulering fremgår af tabel P.1.


P.1 Simulering 1 194<br />

System Beskrivelse Regulering Tidsplaner<br />

Personlast Varmegen. = 0,09 kW pr. person 100 % 8-16 Man-Tors 8-16<br />

10 personer Fugtgen. = 0,06 kg/h pr. person 100 % 8-15 Fre 8-15<br />

CO2-gen. = 153 l/h ialt<br />

Belysning Særlys = 0 Lys-reg Man-Tors 8-16<br />

Almen belysning 0,594 kW Faktor 1 Fre 8-15<br />

Type: Lysstofsrør Lower Limit 3 kW<br />

Til udsugning 0 Temp. max 50 ◦ C<br />

Solar Limit 5 kW<br />

Infiltration Grundluftskifte = 0,113 h −1 Fuldlast Altid<br />

Temp. Faktor = 0<br />

Temp. Pot. = 0<br />

Vindfaktor = 0<br />

Opvarmning - - -<br />

Køling - - -<br />

Udluftning - - -<br />

Ven<strong>til</strong>ation Input Indblæsningsregulering Man-Tors 8-16<br />

Indblæsningsvol. = 0,2 m 3 /s = 2, 55h −1 Part of nom flow<br />

Trykstigning = 700 P a Point 1 = -12<br />

Virkningsgrad = 0,7 Tin 1 = 21 Fre 8-15<br />

Andel <strong>til</strong> luft = 0,7 Point 2 = 17<br />

Output Tin 2 = 21<br />

Udblæsningsvol. = 0,2 m 3 /h Slope 1 = 0<br />

Trykstigning = 500 Pa Slope 2 = 0<br />

Virkningsgrad = 0,7<br />

Andel <strong>til</strong> luft = 0,7<br />

Genvindings unit =<br />

Max varme genvinding = 0,7<br />

Min varme genvinding = 0<br />

Max kulde genvinding = 0<br />

Max fugt genvinding = 0<br />

Varmeflade<br />

Max power = 0 kW<br />

Tabel P.1: Input <strong>til</strong> første simulering i BSIM.<br />

Det forudsættes, at alle vinduer er lukkede i simuleringen.<br />

P.1.3 Output<br />

I det flg. kontrolleres CO2-niveauet, temperaturbelastningen i rummet og energiforbruget<br />

vha. output fra BSIM.<br />

CO2-niveauet<br />

Kontrolleres CO2-niveauet i kontorbygningen ved et luftskifte på 2,55 h −1 , ses det på<br />

figur P.2, at niveauet holdes under 800 ppm, som er dimensioneringskravet. Niveauet<br />

er kontrolleret i uge 27, da det er her, den største CO2-koncentration opstår.


P.1 Simulering 1 195<br />

Figur P.2: CO2-niveauet i kontorrummet i uge 27.<br />

Det fremgår af figuren, at hvis ven<strong>til</strong>ationen startes, når personerne møder, kan<br />

niveauet holdes nede under det acceptable i hverdagene (1-6). CO2-niveauet i weekenden<br />

(6-8) kommer næsten ned på 350 ppm, som må siges at være acceptabelt, da<br />

dette er udeluftens CO2-koncentration.<br />

Temperaturniveauet<br />

Sammenlignes den maksimale indetemperatur fra de statiske beregninger, som er på<br />

31,13 ◦ C i kontorrummet, med de dynamiske, der er fundet <strong>til</strong> 29,83 ◦ C, varierer<br />

de ikke meget, hvilket fortæller, at de statiske beregninger giver et godt estimat<br />

på indetemperaturen. Det undersøges, om temperaturniveauet i arbejdsperioden i<br />

kontorrummet overholder de i [DS 474, 1993] vejledende værdier. Resultatet er vist<br />

i figur P.3 og tabel P.2.


P.1 Simulering 1 196<br />

Figur P.3: Antal timer over en temperatur i kontorrummet på en arbejdsuge defineret<br />

fra kl. 8-16 over et år.<br />

Temperatur<br />

Over 26 ◦ C Over 27 ◦ C<br />

DS 473 (Vejledning) 100 timer 25 timer<br />

BSIM (Kontor) 357 timer 150 timer<br />

Tabel P.2: Temperaturer over 26 ◦ C og 27 ◦ C sammenlignet med de i [DS 474, 1993]<br />

vejledende værdier.<br />

Temperaturerne i kontorrummet er ikke er acceptable, og der skal derfor gøres nogle<br />

foranstaltninger <strong>til</strong> forbedring af indeklimaet.


P.1 Simulering 1 197<br />

Varmebelastning og energiforbrug<br />

I figur P.4 vises belastningerne i kontorrummet for et helt år.<br />

Figur P.4: Belastninger i kontorrummet over et år.<br />

Det ses på figuren, at belastningen fra solen er den største i rummet. Denne vil kunne<br />

sænkes betydeligt ved anvendelse af solafskærmning på alle vinduer. Belastningen<br />

fra belysningen giver den næststørste, regulerbare belastning <strong>til</strong> rummet. Derfor kan<br />

der reduceres i denne ved anvendelse af lysregulering. Temperaturen om sommeren<br />

vil desuden kunne reduceres ved et større luftskifte.<br />

Nedenfor i tabel P.3 er energiforbruget <strong>til</strong> rummet over et år vist, og det bemærkes,<br />

at energien <strong>til</strong> opvarmningen endnu ikke er medregnet.


P.2 Simulering 2 198<br />

P.2 Simulering 2<br />

Belastning Forbrug [kWh]<br />

Belysning 1088,80<br />

Udstyr 586,56<br />

Fanpower 628,46<br />

Ialt 2303,82<br />

Tabel P.3: Bygningens energiforbrug over et år.<br />

I denne simulering <strong>til</strong>føjes de resterende parametre <strong>til</strong> kontorrummet, og modellen<br />

gennemgår en iterativ proces for netop at kunne opnå de s<strong>til</strong>lede krav <strong>til</strong> indeklimaet.<br />

I denne simulering vil der blive justeret på indetemperaturen, så indeklimaet opnår<br />

de vejledende værdier fra [DS 474, 1993], og et samlet energiforbrug <strong>til</strong> bygningen<br />

vil blive udregnet.<br />

Der udarbejdes en simulering for sommerperioden, som defineres fra uge 19 <strong>til</strong><br />

uge 38. Tilsvarende udarbejdes en simulering i vinterperioden, der defineres som<br />

de resterende uger. I disse uger tændes opvarmningen, som sker ved radiatorer og<br />

der tændes for en varmeflade i centralaggregatet i ven<strong>til</strong>ationssystemet.<br />

P.2.1 Input<br />

Der <strong>til</strong>føjes nu solafskærmning i form af lyse gardiner med en solafskærmningsfaktor<br />

på 0,50 for vinduer i ydervæggen og indvendige persienner med en solafskærmningsfaktor<br />

på 0,60 for vinduer i tagkonstruktionen.<br />

Belysningen i lokalet vil blive styret efter et lysniveau på 400 lux i alle rum. Dette<br />

gøres ved placering af et punkt i bordhøjde i alle rum, hvor der beregnes solfaktorer.<br />

Når sollyset skaber 400 lux i netop dette punkt, slukkes den kunstige belysning i<br />

rummet ved en on/off løsning.<br />

Opvarmning af lokalet sker med radiatorer og styres efter 21 ◦ C i hverdage samt<br />

17 ◦ C i weekend og ferie.<br />

Luftskiftet vil blive forøget <strong>til</strong> 5 h −1 for at sænke temperaturen i lokalet. I tabel<br />

P.4 ses de parametre, som er forandret i forhold <strong>til</strong> simulering 1.


P.2 Simulering 2 199<br />

System Beskrivelse Regulering Tidsplaner<br />

Belysning Særlys = 0 Lys-reg Man-Tors 8-16<br />

Almen belysning 0,594 kW Set point = 400 lux Fre 8-15<br />

Type: Lysstofsrør Control: on/off<br />

Til udsugning 0<br />

Solar Limit 5 kW<br />

Opvarmning Max power = 6 kW Rad-man-tors uge 1-19 & 38-52 Man-Tors 1-24<br />

Fixed part. = 0,03 Rad-fre uge 1-19 & 38-52 Fre 1-15<br />

Part to Air = 0,6 Rad-nat uge 1-19 & 38-52 Altid<br />

Fixed part. = 0,05 Faktor = 1,0<br />

Setpoint = 21 ◦ C<br />

Dog Rad-nat = 17 ◦ C<br />

Design temperatur = -12 ◦ C<br />

MinPow = 1,0 kW<br />

Te min = 15 ◦ C<br />

Ven<strong>til</strong>ation Input Indblæsningsregulering Man-Tors 8-16<br />

Indblæsningsvol. = 0,4 m 3 /s = 5h −1 Part of nom flow<br />

Trykstigning = 700 P a Point 1 = -12<br />

Virkningsgrad = 0,7 Tin 1 = 21 Fre kl 8-15<br />

Andel <strong>til</strong> luft = 0,7 Point 2 = 17<br />

Output Tin 2 = 21<br />

Udblæsningsvol. = 0,4 m 3 /s = 5h −1 Slope 1 = 0<br />

Trykstigning = 500 P a Slope 2 = 0<br />

Virkningsgrad = 0,7<br />

Andel <strong>til</strong> luft = 0,7<br />

Genvindings unit =<br />

Max varme genvinding = 0,7<br />

Min varme genvinding = 0<br />

Max kulde genvinding = 0<br />

Max fugt genvinding = 0<br />

Varmeflade<br />

Max power = 6 kW<br />

P.2.2 Output<br />

Tabel P.4: Input <strong>til</strong> simulering 2 i BSIM.<br />

.<br />

Ved de ovenstående forandringer er den maksimale indetemperatur uændret.<br />

Sammenlignes med de i [DS 474, 1993] vejledende værdier <strong>til</strong> indetemperaturen<br />

ses en stor forbedring. Disse kan ses i tabel P.5 og i figur P.5, hvor antallet af timer<br />

over en given temperatur i sommerperioden er vist.<br />

Temperatur<br />

Over 26 ◦ C Over 27 ◦ C<br />

DS473 (Vejledning) 100 timer 25 timer<br />

BSIM (Kontor) 183 timer 100 timer<br />

Tabel P.5: Temperaturer over 26 ◦ C og 27 ◦ C sammenlignet med de i [DS 474, 1993]<br />

vejledende værdier.


P.2 Simulering 2 200<br />

Figur P.5: Antal timer over en given temperatur i kontorrummet på en arbejdsuge<br />

defineret fra kl. 8-16 i sommerperioden.<br />

Det konkluderes dog, at de nye værdier stadig er for høje og dermed ikke acceptable.<br />

Med den anvendte opvarmning kommer temperaturen over et år i konstruktionen<br />

ikke under 20 ◦ C i brugstiden og 17 ◦ C uden for brugstiden, som findes acceptabelt.<br />

Energiforbrug<br />

I tabel P.6 er energiforbruget <strong>til</strong> varme, udstyr, belysning og ven<strong>til</strong>ation vist.<br />

Belastning Forbrug [kWh]<br />

Opvarmning 2803,75<br />

Varmeflade 2266,57<br />

Belysning 511,19<br />

Udstyr 586,56<br />

Fanpower 1256,91<br />

Ialt 7421,98<br />

Tabel P.6: Bygningens energiforbrug over et år.<br />

Sammenlignes energiforbruget fra situation 1 med situation 2, er energiforbruget


P.3 Simulering 3 201<br />

<strong>til</strong> belysningen reduceret <strong>til</strong> det halve, som det fremgår i tabel P.6. Der kan derfor<br />

spares meget ved lysregulering.<br />

Solafskærmningen i konstruktionen har resulteret i et fald på ca 500 kW h, som<br />

har givet et fald i indetemperaturen.<br />

P.3 Simulering 3<br />

I den sidste simulering anvendes samme forudsætninger som ved simulering 2. Der<br />

indføres nu natsænkning i bygningen, ved at sænke radiatoropvarmningen <strong>til</strong> 17 ◦ C<br />

uden for arbejdstiden. Radiatorene inds<strong>til</strong>les dog <strong>til</strong> 21 ◦ C to timer før fremmøde.<br />

Natsænkningen forudsætter i dette <strong>til</strong>fælde, at ven<strong>til</strong>atoren kører om natten i sommerperioden<br />

for at fjerne den akkumulerede varme i bygningen. Dette gøres, fordi<br />

temperaturen kl. 8.00 ligger for højt i sommerperioden.<br />

P.3.1 Input<br />

Der anvendes input fra simulering 2, dog med ændringer svarende <strong>til</strong> de i tabel P.7<br />

viste.<br />

System Beskrivelse Regulering Tidsplaner<br />

Opvarmning Max power 6 kW Rad-man-tors uge 1-19 & 38-52 Man-Tors 6-16<br />

Fixed part. = 0,03 Rad-fre uge 1-19 & 38-52 Fre 6-15<br />

Part to Air = 0,6 Rad-nat uge 1-19 & 38-52 Altid<br />

Fixed part. = 0,03 Faktor = 1,0<br />

Setpoint = 21 ◦ C<br />

Dog Rad-nat = 17 ◦ C<br />

Design temperatur = -12 ◦ C<br />

MinPow = 1,0 kW<br />

Te min = 15 ◦ C<br />

Ven<strong>til</strong>ation Input Indblæsningsregulering Man-Tors kl. 8-16<br />

Indblæsningsvol. = 0,4 m 3 /s = 5h −1<br />

Part of nom flow<br />

Trykstigning = 700 P a Point 1 = -12<br />

Virkningsgrad = 0,7 Tin 1 = 21 Fre kl 8-15<br />

Andel <strong>til</strong> luft = 0,7 Point 2 = 17<br />

Output Tin 2 = 21<br />

Udblæsningsvol. = 0,4 m 3 /s = 5h −1<br />

Slope 1 = 0<br />

Trykstigning = 500 P a<br />

Virkningsgrad = 0,7<br />

Slope 2 = 0<br />

Andel <strong>til</strong> luft = 0,7 Natkølling uge 20-38 Natkøl Man - Tors kl. 22-6<br />

Genvindings unit Part of nom flow = 1<br />

Max varme genvinding = 0,7 Setp top = 20 ◦ Min varme genvinding = 0<br />

C<br />

Top te = 3 ◦ Max kulde genvinding = 0<br />

C<br />

Top setp = 3<br />

Natkøl Søn 22 - 24<br />

◦ Max fugt genvinding = 0<br />

C<br />

Min Intlet Air =14 ◦ Varmeflade<br />

Max power = 6 kW<br />

C<br />

P.3.2 Output<br />

Tabel P.7: Input <strong>til</strong> simulering 3 i BSIM.<br />

.<br />

I det flg. sammenlignes de samme grafer fra simulering 2 med simulering 3 for at se,<br />

om natsænkning har en betydning.


P.3 Simulering 3 202<br />

Temperaturniveauet<br />

Maksimaltemperaturen i lokalet er faldet <strong>til</strong> 29,76 ◦ C, hvilket ikke er en stor forandring<br />

i forhold <strong>til</strong> simulering 2. Den høje temperatur accepteres i lokalet, når de i<br />

[DS 474, 1993] givne forudsætninger anvendes. I tabel P.8 og figur P.6 er de nye<br />

værdier for kontorrummet illustreret.<br />

Temperatur<br />

Over 26 ◦ C Over 27 ◦ C<br />

DS473 (Vejledning) 100 timer 25 timer<br />

BSIM (Kontor) 40 timer 13 timer<br />

Tabel P.8: Temperaturer over 26 ◦ C og 27 ◦ C sammenlignet med de i [DS 474, 1993]<br />

vejledende værdier.<br />

Figur P.6: Antal timer over en given temperatur i kontorrummet på en arbejdsuge<br />

defineret fra kl. 8-16 i sommerperioden.<br />

Som det fremgår af ovenstående, har natsænkningen hjulpet på klimaet i kontorrummet.<br />

Det undersøges nu, om energiforbruget her<strong>til</strong> er for stort.


P.3 Simulering 3 203<br />

Energiforbrug<br />

Nedenfor i tabel P.9 ses energiforbruget i kontorrummet over et år.<br />

Belastning Forbrug [kWh]<br />

Opvarmning 1914,38<br />

Varmeflade 2521,74<br />

Belysning 511,19<br />

Udstyr 586,56<br />

Fanpower 1300,80<br />

Ialt 6834,67<br />

Tabel P.9: Energiforbrug <strong>til</strong> kontorrummet over et år.<br />

Sammenlignes energiforbruget i simulering 2 og 3, er der ved natsænkning i simulering<br />

3 sparet 587,31 kW h. Der anvendes derfor natsænkning i kontorrummet. Derudover<br />

anvendes simulering 3 <strong>til</strong> dimensionering af luftskifte for de resterende rum i<br />

kontorbygningen.<br />

Undersøges den mindste indblæsningstemperatur i arbejdstiden i sommermånederne<br />

er den fundet <strong>til</strong> ca. 18 ◦ C. Dette anvendes senere ved dimensionering af ven<strong>til</strong>ationssystemet.


Q<br />

Ven<strong>til</strong>ation<br />

I dette <strong>appendiks</strong> dimensioneres kontorbygningens ven<strong>til</strong>ationsanlæg. Dette omfatter<br />

fastlæggelse af hhv. armaturernes, kanalernes og centralaggregatets størrelse.<br />

En forudsætning for dimensionering af kanalsystemet er, at loftet er nedsænket.<br />

Dette er dog modstridende med <strong>appendiks</strong> P, hvor indeklimaet anlyseres dynamisk.<br />

Ved kontrol i BSIM har det vist sig, at det giver minimale ændringer. Eftersom<br />

volumenstrømmen holdes konstant, bliver temperaturen i sommerperioden ubetydningsfuldt<br />

mindre, hvilket betyder, at det er på den sikre side.<br />

Q.1 Armaturer<br />

Kontorbygningen ven<strong>til</strong>eres ud fra principperne for opblandingsven<strong>til</strong>ation. Her<strong>til</strong><br />

anvendes loftsarmaturer for både indblæsning og udsugning. Til bestemmelse<br />

af armaturernes størrelser tages udgangspunkt i kontorrummet, for hvilket<br />

fremgangsmåden gennemgås.<br />

Q.1.1 Indblæsning<br />

I kontorrummet skal der, ifølge <strong>appendiks</strong> ??, være et luftskifte på 5 h −1 . Det betyder,<br />

at der skal indblæses en friskluftmængde på 5 h −1 · 311, 85 m 3 ≈ 1559 m 3 /h i<br />

hele kontorrummet. Som indblæsningsarmatur anvendes Lindab Comfort Loftarmatur<br />

af typen CRL. Til at forsyne kontorrummet med den nødvendige luftmængde<br />

anvendes 7 af disse, således hvert indblæsningsarmatur skal indblæse en luftmængde<br />

≈ 223 m3 /h.<br />

på 1559 m3 /h<br />

7 stk.<br />

Dimensionering for kastelængden<br />

For at bestemme størrelsen og placeringen af indblæsningsarmaturerne, skal den<br />

204


Q.1 Armaturer 205<br />

nødvendige kastelængde bestemmes. Ud fra en fysisk betragtning er kastelængden<br />

begrænset <strong>til</strong> at være radius af luftstrålens cirkulære udbredelse adderet med<br />

længden fra loftet <strong>til</strong> opholdszonen. En forudsætning herfor er, at cirkelperiferierne<br />

<strong>til</strong>nærmelsesvis skærer hinanden samt de opstødende vægge, så hastigheden i opholdszonen<br />

ikke bliver større end 0, 2 m/s [Danvak: Ven<strong>til</strong>ationsteknik, 2000]. Luftstrålernes<br />

cirkulære udbredelse for de 7 indblæsningsarmaturer ses på figur Q.1.<br />

Figur Q.1: Placering af indblæsningsarmaturer i kontorrummet. De små cirkler er<br />

indblæsningsarmaturerne og de store er luftens plane, cirkulære udbredelse.<br />

Idet opholdszonen defineres ved en højde på 1,8 m over gulvet, og loftshøjden er 2,6<br />

m, bliver kastelængden dermed; 1, 955 m + 2, 6 m − 1, 8 m = 2, 755 m.<br />

Ved hjælp af kastelængden kan indblæsningsarmaturernes størrelse bestemmes. Dette<br />

gøres ud fra figur Q.2.<br />

Figur Q.2: Tekniske data for Lindab Comfort Loftarmatur [www.lindab.dk, 2005 a].


Q.1 Armaturer 206<br />

Med den angivne kastelængde på 2,755 m aflæses den armaturstørrelse, der giver<br />

en indblæsningsmængde nærmest den dimensionsgivende indblæsningsmængde<br />

på 223 m 3 /h. Armaturstørrelsen aflæses <strong>til</strong> 160 med en indblæsningsmængde på<br />

230 m 3 /h. Det vil sige, at der i alt indblæses 230 m 3 /h · 7 = 1610 m 3 /h i kontorrummet.<br />

Kastelængden, som de valgte armaturer giver, gør sig gældende for isoterm indblæsning.<br />

I visse tidsrum af det varme halvår indblæses med lavere temperatur,<br />

end der er i kontorrummet. Dette kan medføre, at den indblæste luftmængde ikke<br />

trænger nær så lang ind, hvormed friskluftstrålen falder ned. Indtrængningslængden<br />

må derfor ikke blive for kort, da det vil medføre, at strålen kommer ned i opholdszonen<br />

med for stor hastighed og lav temperatur, så trækgener kan opstå. For at sikre<br />

termisk komfort for kontorrummets brugere undersøges, hvorvidt dette fænomen gør<br />

sig gældende.<br />

Det dimensionsgivende tidspunkt, for hvilket den termiske diskomfort skønnes størst,<br />

er vha. BSIM fundet <strong>til</strong> d. 9. maj kl. 15:00 i år 2006. Her indblæses med en temperatur<br />

på 18 ◦ C, mens indetemperaturen er 22 ◦ C. Indtrængningslængden kan<br />

udregnes ved flg. formel [Danvak: Ven<strong>til</strong>ationsteknik, 2000]:<br />

hvor<br />

xm er indtrængningslængden [m].<br />

xm = 1, 57 · Kr · A 0,25<br />

0<br />

Kr er en faktor, der er 1,2 for radial vægstråle.<br />

A0 er indblæsningsarealet [m 2 ].<br />

v0 indblæsningshastigheden [m/s].<br />

∆t −0,5<br />

0<br />

· ν0 · ∆t −0,5<br />

0<br />

(Q.1)<br />

er differensen mellem omgivelsernes temperatur og indblæsningstemperaturen<br />

[ ◦C]. Diameteren af armaturet er 160 mm, hvilket medfører, at indblæsningsarealet bliver:<br />

Indblæsningshastigheden udregnes <strong>til</strong>:<br />

π · (0, 08m) 2 = 0, 02m 2<br />

v0 =<br />

230m3 /h<br />

3600s/h · 0, 02m2 (Q.2)<br />

= 3, 18m/s (Q.3)


Q.1 Armaturer 207<br />

Ved indsættelse i formel Q.1, udregnes kastelængden:<br />

xm = 1, 57 · 1, 2 · (0, 02m 2 ) 0,25 · 3, 18m/s · 4 −0,5<br />

= 1, 13m<br />

Hastigheden i afstanden 1,13 m fra indblæsningsarmaturet findes ved flg. formel<br />

[Danvak: Ven<strong>til</strong>ationsteknik, 2000]:<br />

√ A0<br />

vx<br />

v1,13<br />

=<br />

=<br />

Kr · ν0 ·<br />

xm<br />

<br />

0, 02m2 1, 2 · 3, 18m/s ·<br />

1, 13m<br />

(Q.4)<br />

= 0, 48m/s (Q.5)<br />

Det kan dermed fastslås, at indtrængningslængden bliver kortere end den ønskede,<br />

og at hastigheden i opholdszonen bliver for høj. Dette medfører, at opblandingen af<br />

luften reduceres, da den friske luft fordeles over et mindre areal. Derudover vil der<br />

opstå trækgener, da hastigheden er høj.<br />

Det kan ikke undgås at indblæse med en temperaturforskel på nogle grader, såfremt<br />

indetemperaturen skal holdes inden for de i [DS 474, 1993] vejledende værdier. Dette<br />

vil dog kun forekomme i kortvarige perioder, men for at undgå, at kontorrummets<br />

brugere udsættes for trækgener inden for disse, skal arbejdspladserne indrettes efter<br />

indblæsningsarmaturerne.<br />

Kontrol af støjniveau<br />

Ifølge [www.at.dk, 2005 b] er det anbefalede, maksimale støjniveau i kontorbygninger<br />

35-45 dB(A). Den genererede støj fra indblæsningsarmaturerne består af enkeltbidragene<br />

adderet med den samklangende støj. Enkeltbidragene findes vha. figur<br />

Q.3.


Q.1 Armaturer 208<br />

Figur Q.3: Støjniveau for Lindab Comfort CRL 160 + MBA-0-160-160<br />

[www.lindab.dk, 2005 a].<br />

For en luftmængde på 230 m 3 /h findes et støjniveau på 25 dB(A).<br />

Den genererede støj findes vha. flg. formel [Ven<strong>til</strong>ation Ståbi, 1994]:<br />

hvor<br />

L er den samlede dB(A)-værdi af n armaturer [dB(A)].<br />

L1 er dB(A)-værdien for et enkelt armatur [dB(A)].<br />

n er antallet af armaturer med samme dB(A)-værdi [-].<br />

L = L1 + 10 · log(n) (Q.6)<br />

For de syv indblæsningsarmaturer i kontorrummet fås et samlet støjniveau på:<br />

L = 25 + 10 · log(7) ≈ 33dB(A)<br />

I forhold <strong>til</strong> det anbefalede, maksimale støjniveau på 35-45 dB(A), kan støjniveauet<br />

fra indblæsningsarmaturerne accepteres. Som det viser sig senere, er støjniveauet<br />

fra udsugningsarmaturerne mindre end for indblæsningsarmaturerne, hvorfor førstnævnte<br />

ikke bidrager yderligere <strong>til</strong> det samlede støjniveau.<br />

Kontorbygningens indblæsningsarmaturer<br />

Indblæsningsarmaturerne i de resterende rum samt kontorrummet kan ses i tabel<br />

Q.1.


Q.1 Armaturer 209<br />

Rum Luftsk. Rumst. Nødv. luftm. Armatur Fakt. luftm. Kastel. MBA Støj ∆p<br />

[h -1 ] [m 3 ] [m 3 /h] [m 3 /h] [m] [dB(A)] [Pa]<br />

Reng./tekn. 3,5 27 96 100 96 1,9 0 28 40<br />

Kantine<br />

Mødelokale<br />

6,8<br />

6,8<br />

137,5<br />

450<br />

500<br />

400<br />

400<br />

450<br />

500<br />

2,5<br />

2,1<br />

1<br />

1<br />

10<br />

14<br />

8<br />

10<br />

Bad/omkl. 8 44,8 358 400 358 2,1 1 5 6<br />

Indgang 2,3 33 77 100 77 1,5 0 21 24<br />

H-toilet 8 17 137 160 137 1,9 0 12 10<br />

Kontor 5 312 1559 160 (7 stk.) 1610 2,8 0 33 32<br />

Arkiv/kopi<br />

P<br />

2,2<br />

-<br />

46<br />

583,3<br />

102<br />

-<br />

100<br />

3279<br />

102<br />

3330<br />

1,8<br />

-<br />

0<br />

-<br />

28<br />

-<br />

41<br />

-<br />

Tabel Q.1: Størrelser, antal, kastelængder, støjniveauer og tryktab for indblæsningsarmaturerne<br />

i kontorbygningens rum.<br />

Det vil sige, at der samlet indblæses en volumenstrøm på 3330 m 3 /h.<br />

Q.1.2 Udsugning<br />

Udsugningsarmaturerne skal udsuge en luftmængde, svarende <strong>til</strong> den indblæste luftmængde.<br />

Foruden denne, skal armaturerne dimensioneres for det maksimalt <strong>til</strong>ladte<br />

støjniveau, der som førnævnt er 35-45 dB(A) i kontorer.<br />

Idet placeringen af udsugningsarmaturerne ikke har væsentlig betydning for effektiviteten<br />

af luftopblandingen i opholdszonen, placeres disse i loftet. Ulempen ved<br />

denne placering er risikoen for kortslutning, såfremt udsugningsarmaturerne placeres<br />

for tæt på indblæsningsarmaturerne. Dette tages der højde for ved, så vidt<br />

det er muligt, at placere udsugningsarmaturerne, så luftens cirkulære udbredelse fra<br />

indblæsningen jf. figur Q.1 ikke krydser udsugningsarmaturerne.<br />

Den valgte placering af udsugningsarmaturerne i kontorrummet ses på figur Q.4.<br />

Figur Q.4: Placering af udsugningsarmaturer (markeret med rødt) i kontorrummet.<br />

Som tidligere nævnt indblæses 1610 m3 /h i kontorrummet, og idet der, som vist på<br />

figur Q.4, anvendes 3 udsugningsarmaturer, skal de hver kunne udsuge 1610 m3 /h<br />

≈<br />

3


Q.2 Kanaldimensionering 210<br />

537 m 3 /h. Antallet af udsugningsarmaturer er valgt ud fra et støjniveau, der igen<br />

består af enkeltbidrag adderet med den samklangende støj. Enkeltbidragene aflæses<br />

af figur Q.5.<br />

Figur Q.5: Støjniveau for Lindab Comfort CRL 400 + MBA-0-315-400<br />

[www.lindab.dk, 2005 a].<br />

For en luftmængde på 537 m 3 /h haves et støjnivaeu på 16 dB(A).<br />

Den genererede støj findes vha. formel Q.6 <strong>til</strong> ca. 21 dB(A), hvilket ift. det anbefalede,<br />

maksimale støjniveau på 35-45 dB(A) kan accepteres.<br />

Kontorbygningens udsugningsarmaturer<br />

Udsugningsarmaturerne i de resterende rum samt kontorrummet kan ses i tabel Q.2.<br />

Rum Antal armaturer Dim. luftmængde Armatur MBA Støj ∆p<br />

[m 3 /h] [dB(A)] [Pa]<br />

Reng./teknik 1 96 125 0 < 10 13<br />

Kantine 2 225 200 1 12 20<br />

Mødelokale 2 200 200 1 < 10 17<br />

Bad/omkl. 1 358 315 2 21 19<br />

Indgang 1 77 100 0 17 18<br />

H-toilet 1 137 125 0 20 26<br />

Kontor 3 537 400 1 16 12<br />

Arkiv/kopi 1 102 125 0 10 14<br />

Tabel Q.2: Antal, størrelser, støjniveauer og tryktab for udsugningsarmaturerne i<br />

kontorbygningens rum.<br />

Q.2 Kanaldimensionering<br />

Til dimensionering af kanalsystemet føres kanalerne over loftet i kontorbygningen.<br />

Loftet forudsættes i den forbindelse at være plant. For indblæsningssystemet er flg.


Q.2 Kanaldimensionering 211<br />

dimensioneringsmetoder mulige:<br />

• Lufthastighederne holdes konstant.<br />

• Tryktabsgradienten holdes konstant.<br />

• Lufthastigheden aftager udefter.<br />

• Det statiske tryk holdes på samme størrelse ved alle afgreninger.<br />

I praksis anvendes kun metoden, hvor lufthastigheden aftager udefter, da de øvrige<br />

metoder ikke er hensigtsmæssige. Såfremt hhv. lufthastighederne og tryktabsgradienten<br />

holdes konstant, varierer kanaldimensionerne, så disse med stor sandsynlighed<br />

ikke vil kunne udføres i standarddimensioner og stadig opfylde metodebetingelsen.<br />

Det samme gør sig gældende, såfremt det statiske tryk holdes på samme størrelse<br />

ved alle afgreninger.<br />

Kanalføringen bestemmes ud fra et ønske om lavest muligt tryktab og støjniveau i<br />

kanalerne. Et minimalt tryktab opnås ved at dimensionere den strækning, der har det<br />

største tryktab, med et tryktab lavest muligt. Dette gøres, da der på de resterende<br />

strækninger indsættes reguleringsspjæld således, at der over alle strækninger fra<br />

centralaggregat <strong>til</strong> armaturer opnås samme tryktab. For at minimere støjniveauet<br />

i kontorbygningens rum anbefales, at hastighederne i kanalerne ikke overstiger de i<br />

tabel Q.3 angivne værdier.<br />

Anbefalet hast. [m/s] Maksimal hast. [m/s]<br />

Hovedkanaler 5-6,5 5,5-8<br />

Fordelingskanaler 3-4,5 4-6,5<br />

Tilslutningskanaler 3-3,5 4-6<br />

Tabel Q.3: Lufthastigheder i lavhastigheds-ven<strong>til</strong>ationssystemer for kontorer<br />

[Ven<strong>til</strong>ationsteknik, 2005].<br />

Til dimensionering af kanalerne anvendes en maksimalhastighed i ven<strong>til</strong>ationssystemet<br />

på 5 m/s. Ud fra denne samt armaturernes placering, som ses på figur Q.4,<br />

dimensioneres kanalerne vha. CADvent, som er et supplerende program <strong>til</strong> Auto-<br />

CAD udviklet af Lindab A/S. Kanalføringen ses på teknisk tegning nr. 301.<br />

I CADvent reguleres tryktabene automatisk vha. spjæld således, at de bliver ens<br />

for alle strækninger. Til kontrol af de fundne tryktab, udføres i det flg. håndberegninger<br />

for den strækning, hvor det største tryktab vil forekomme, såfremt der ikke<br />

spjældreguleres. Her<strong>til</strong> tages udgangspunkt i de i CADvent fundne kanaldimensioner.


Q.2 Kanaldimensionering 212<br />

Q.2.1 Tryktabsberegninger<br />

Beregning af tryktab i ven<strong>til</strong>ationssystemet udføres for at kunne bestemme det tryk,<br />

som ven<strong>til</strong>atoren skal kunne yde, og for at danne et grundlag for indregulering af<br />

volumenstrømme. I det flg. vises, hvorledes tryktab i ven<strong>til</strong>ationskanaler generelt<br />

findes. Herudfra bestemmes tryktabene i indtags- og afkastkanalen samt tryktabet<br />

i den strækning fra centralaggregat <strong>til</strong> armatur, der forudsættes dimensionsgivende<br />

for spjældreguleringen.<br />

Tryktabsberegningerne udføres jf. [Ven<strong>til</strong>ation Ståbi, 1994]. En forudsætning herfor<br />

er, at alle kanalstrømninger er turbulente, hvilket også normalt vil forekomme.<br />

Tryktab i lige kanaler generelt<br />

Tryktabet (friktionstabet) i lige kanaler udregnes efter flg. formel:<br />

hvor<br />

∆pl er tryktabet [P a].<br />

∆pl = R · l =<br />

R er friktionstabet pr. meter [P a/m].<br />

l er kanalens længde [m].<br />

λ er friktionskoefficienten [-].<br />

ϱ er luftens densitet [kg/m 3 ].<br />

v er luftens middelhastighed [m/s].<br />

dh er kanalens hydrauliske diameter [m].<br />

λ · ϱ · v2<br />

2 · dh<br />

· l (Q.7)<br />

Friktionskoefficienten λ er en funktion af Reynolds tal Re og kanalens relative ruhed<br />

ε/dh. Den absolutte ruhed ε er for spiralfalsede rør 0,15 mm. Reynolds tal udregnes<br />

ved flg. formel:<br />

hvor<br />

Re =<br />

v · dh<br />

ν<br />

ν er luftens kinematiske viskositet. Ved 21 ◦ C er ν = 15, 1 · 10 −6 m 2 /s.<br />

Luftens middelhastighed udregnes ved:<br />

hvor<br />

v = q<br />

A<br />

(Q.8)


Q.2 Kanaldimensionering 213<br />

q er volumenstrømmen [m 3 /s].<br />

A er tværsnitsarealet af kanalen [m 2 ].<br />

Med indgangsparametrene Re og ε/dh kan friktionskoefficienten λ aflæses i [Ven<strong>til</strong>ation<br />

Ståbi, 1994, figur 17.4].<br />

Tryktab i enkeltmodstande generelt<br />

Tryktabet i enkeltmodstande aflæses i diagrammer ud fra luftstømmen i de enkelte<br />

modstande. Enkeltmodstandene i kanalsystemet består af 90 ◦ -bøjninger, T-stykker,<br />

indsnævringer og vinkeldrejninger på 15 ◦ .<br />

Som eks. udregnes tryktabet over 90 ◦ -bøjningen efter centralaggregatet ved indblæsning.<br />

Ud fra den dimensionsgivende luftstrøm, som er fundet i tabel Q.1 <strong>til</strong><br />

3330 m 3 /h, og kanaldimensionen, som er dø = 500 mm, kan tryktabet aflæses i figur<br />

Q.6.<br />

Figur Q.6: Tryktab i en 90 ◦ -bøjning, BFU [www.lindab.dk, 2005 d]<br />

Tryktabet bliver ca. 5 P a, da der ikke anvendes decimaler. På samme vis kan tryktabene<br />

i de resterende enkeltmodstande findes.<br />

Tryktab for en udvalgt kanalføring<br />

Kanalføringen samt dimensioneringen af denne er, som beskrevet udført i CADvent.<br />

For at sikre at tryktabene, der er beregnet i programmet, er korrekte, udvælges en<br />

strækning mellem centralaggregatet og et indblæsningsarmatur <strong>til</strong> efterberegning.<br />

Det udvalgte kanalstykke går fra centralaggregatet <strong>til</strong> armaturet længst mod nord i<br />

kontoret, dvs. nr. 1 - 122, hvilket kan ses på teknisk tegning 301.


Q.2 Kanaldimensionering 214<br />

I tabel Q.4 kan resultatet af tryktabsberegningen for strækningen ses ved hhv. CADvent<br />

og håndberegning. Dog er det kun, hvor der findes en forskel, de er angivet.<br />

Tryktabet på hele strækningen beregnet i hånden kan ses i CD>Indeklima>Ven<strong>til</strong>ation>Håndberegnet<br />

tryktab.xls. Derudover kan tryktabet i hele kanalføringen fundet<br />

ved CADvent ses i CD>Indeklima>Ven<strong>til</strong>ation>Tryktab i hele kanalsystemet.xls.<br />

Nr. Produkt Tryktab fundet Tryktab fundet Forskel<br />

vha. CADvent [Pa] ved håndberegning [Pa] [Pa]<br />

1 BFU-500-90 0 5 +5<br />

3 BFU-500-90 4 5 +1<br />

36 SR-400 4 7 +3<br />

89 RCFU-315-250 1 2 +1<br />

90 SR-250 1 2 +1<br />

99 SR-200 2 3 +1<br />

107 SR-200 1 2 +1<br />

122 CRL-160/MBA-0-160 160 37 30 -7<br />

I alt 6<br />

Tabel Q.4: Tryktab i udvalgt kanalføring.<br />

Som det fremgår af tabellen, er det samlede tryktab fundet ved håndberegninger<br />

6 P a større end det fundne i CADvent. Hvis der ses bort fra det første og sidste<br />

tryktab i tabellen, kan de resterende forskelle forklares ved afrundinger, eftersom der<br />

ikke er medtaget decimaler. Forskellen ved strækning nr. 1 er uforståelig, eftersom<br />

der i Lindab’s egne, tekniske data for en 90 ◦ -bøjning altid vil forekomme et tryktab.<br />

Det kan ses i CD>Indeklima>Ven<strong>til</strong>ation>Tryktab i kanalsystemet.xls. at der i nr.<br />

3, som er en bøjning magen <strong>til</strong>, er et tryktab på 4 P a. Forskellen på tryktabene i<br />

nr. 122 skyldes, at det spjæld, der er i MBA’en, er inds<strong>til</strong>let <strong>til</strong>, at det <strong>til</strong>hørende<br />

armatur får en udblæsning på 230 m 3 /h som ønsket.<br />

Tryktab i luftindtag<br />

Friskluftindtaget anbringes i kontorbygningens sydlige gavl umiddelbart under taget.<br />

Fra indtagsåbningen føres en ven<strong>til</strong>ationskanal fra ydermuren <strong>til</strong> centralaggregatet i<br />

teknikrummet. Indtagsåbningen udføres med en jalousirist for at hindre indtrængning<br />

af regn, fugle og blade. Det samlede tryktab i indtaget udgøres af friktionstab<br />

og tryktab over enkeltmodstande, herunder tryktabet over jalousiristen.<br />

Til beregning af friktionstabet vælges en kanaldiameter på 500 mm, eftersom strømningshastigheden<br />

ikke må blive for høj af hensyn <strong>til</strong> filtret i centralaggregatet, da udskilningsgraden<br />

reduceres kraftigt ved for høje hastigheder. Desuden har friskluftindtaget<br />

i centralaggregatet en diameter på 500 mm.<br />

Friktionstabet i indtaget bestemmes vha. formel Q.7. Her<strong>til</strong> findes friktionskoefficienten<br />

λ <strong>til</strong> 0,022 ud fra [Ven<strong>til</strong>ation Ståbi, 1994, Figur 17.4] med indgangsparametrene;<br />

Re = 11, 2 · 10−5 , ε<br />

dn = 2, 1 · 10−4 . Ud fra hastigheden på 4,71 m/s og længden<br />

på 2,8 m bliver friktionstabet:<br />

∆pl = 0, 022 · 1, 2kg/m3 · (4, 71m/s) 2<br />

2 · 0, 5m<br />

· 2, 8m ≈ 2P a


Q.2 Kanaldimensionering 215<br />

Til beregning af tryktabet over enkeltmodstande vælges en Lindab Comfort Jalourist<br />

af typen H1 med kanalmålet 1200 mm x 625 mm. Tryktabet over jalousiristen aflæses<br />

i [www.lindab.dk, 2005 c] <strong>til</strong> 5 Pa.<br />

Jalousiristens kobling med kanalen udføres vha. en reduktionssamling. Tryktabet<br />

over denne skønnes <strong>til</strong> 5 Pa. På strækningen findes desuden to enkelttab bestående<br />

af to 90 ◦ -bøjninger af typen Lindab Safe BFU 90 ◦ . Tryktabet herover er vha.<br />

[www.lindab.dk, 2005 d] fundet <strong>til</strong> 10 P a.<br />

Herefter bestemmes det samlede tryktab i indtaget:<br />

∆pt = 2P a + 5P a + 5P a + 10P a = 22P a<br />

Tryktab i luftafkast<br />

Idet afkastsluften føres ud gennem taget over teknikrummet, påføres en jethætte, der<br />

forhindrer vand, blade og andet i at falde ned i kanalerne. Her<strong>til</strong> benyttes en Lindab<br />

Safe Jethætte af typen HF 500 [www.lindab.dk, 2005 f]. For afkastet <strong>til</strong>lades normalt<br />

en hastighed på 3-15 m/s, men grundet risikoen for støj i hele kanalsystemet,<br />

<strong>til</strong>stræbes en lav hastighed. Derfor anvendes samme rørdimension af kanalsystemet,<br />

som for indtaget.<br />

Tryktabet over jethætten findes <strong>til</strong> 34 P a jf. [www.lindab.dk, 2005 f], hvilket giver<br />

et støjniveau på 43 dB(A) ved en strømningsmængde på 3330 m 3 /h.<br />

Inden det samlede tryktab for afkastet kan bestemmes, skal skorstenstenshøjden<br />

bestemmes.<br />

Bestemmelse af skorstenshøjde<br />

Varm og fugtig luft eller luft med forringet kvalitet, som afkastningsluften fra kopirummet,<br />

toiletter og kantine, skal altid afkastes, så der ikke er mulighed for <strong>til</strong>bagestrømning<br />

<strong>til</strong> luftindtagene. På bygninger med fladt og næsten fladt tag, vil der opstå zoner<br />

med kraftige <strong>til</strong>bagestrømninger og turbulens. Dette er ilustreret på figur Q.7.


Q.2 Kanaldimensionering 216<br />

Figur Q.7: Recirkulationszone og længder <strong>til</strong> bestemmelse af skorstenshøjden. Alle<br />

mål er i meter.<br />

For at undgå <strong>til</strong>bagestrømning skal skorstenen være så høj, at emissionszonen, der<br />

opstår, ikke blandes med recirkulationszoner. Til dette formål anvendes flg. udtryk<br />

for skorstenshøjden [Danvak: Ven<strong>til</strong>ationsteknik, 2000]:<br />

hvor<br />

hs er højden på skorstenen [m].<br />

hs = hsc − hr + hd (Q.9)<br />

hsc er højden på skorstenen, for at emissionszonen ikke rammer cirkulationszonen<br />

[m].<br />

hr er emissionens længde ved lodret, uafskærmet udblæsning [m].<br />

hd er en korrektion, der tager hensyn <strong>til</strong>, at udblæsningsluften suges ned bag<br />

skorstenen.<br />

Emissionszonens længde hr beregnes ved flg. formel:<br />

hr = 3 · β · d · ve<br />

vvind<br />

(Q.10)


Q.2 Kanaldimensionering 217<br />

hvor<br />

β er 1 ved fri udblæsning.<br />

d er diameteren af udblæsningsåbningen [m].<br />

ve er udblæsningshastigheden [m/s].<br />

vvind er den dimensionsgivende hastighed [m/s].<br />

Korrektionen hd beregnes af:<br />

hd = 2 · d ·<br />

hd sættes lig med 0 hvis ve/vvind ≤ 1, 5.<br />

<br />

1, 5 − β · ve<br />

vvind<br />

<br />

(Q.11)<br />

Det kontrolleres, at udkasningsluften ikke rammer en cirkulationszone, når det blæser<br />

fra nord, da dette den eneste retning, dette fænomen kan opstå fra.<br />

hsc beregnes ved betragtning af figur Q.7 og trigonometri. Først skal længden af<br />

cirkulationszonen bestemmes, hvilket gøres ud fra flg. formel:<br />

hvor<br />

L = b 0,67<br />

min + b0,33 max<br />

bmin er den mindste værdi for højden og bredden af facaden i vindsiden [m].<br />

bmax er den største værdi for højden og bredden af facade i vindsiden [m].<br />

(Q.12)<br />

Det højeste punkt på siden af kontorbygningen er 4,87 m og bredden er 7,2 m.<br />

Derved bliver L:<br />

L = (4, 87m) 0,67 + (7, 2m) 0,33 = 4, 8m<br />

Eftersom det vides, at emissionszonen spredes med en hældning på 1:5, kan hsc<br />

bestemmes som:<br />

hsc = (4, 8m + 3, 16m) · 0, 2 = 1, 59m (Q.13)<br />

Udblæsningshastigheden er 4,7 m/s, og den dimensionerende vindhastighed er 4 m/s


Q.3 Centralaggregat 218<br />

[Danvak: Ven<strong>til</strong>ationsteknik, 2000, side 53]. Emissionszones længde hr bliver dermed:<br />

hr = 3 · 1 · 0, 5m ·<br />

4, 7m/s<br />

4m/s<br />

= 1, 76m<br />

Eftersom ve/vvind = 1, 16 skal korrektionen hd også beregnes:<br />

Derved bliver skorstenshøjden:<br />

hd = 2 · 0, 5m · (1, 5 − 1 · 1, 16) = 0, 34m<br />

hs = 1, 59m − 1, 76m + 0, 34m = 0, 17m (Q.14)<br />

Eftersom jethætten er 1055 mm høj, er det ikke nødvendigt med ekstra skorstenshøjde.<br />

Tryktabet i rørføringen fra centralaggregatet <strong>til</strong> jethætten beregnes efter samme<br />

princip som ved indtaget og bestemmes dermed <strong>til</strong> 3 P a. Udregningen kan ses i<br />

CD>Indeklima>Ven<strong>til</strong>ation>Håndberegnet tryktab.xls. Derved bliver det samlede<br />

tryktab i afkstet 34 P a + 3 P a = 37 P a.<br />

Q.3 Centralaggregat<br />

I dette afsnit dimensioneres det centrale ven<strong>til</strong>ationsanlæg, som placeres i teknikrummet<br />

i kontorbygningen. Centralaggregatet omfatter en varmeveksler, en varmeflade,<br />

en ven<strong>til</strong>ator og nogle filtre og dimensioneres for den i kontorbygningen samlede, indblæste<br />

luftmængde på 3330 m 3 /h, fundet i afsnit Q.1.1. Der vælges et VEX160-FC<br />

centralaggregat af fabrikat Exhausto, der kan behandle luftmængder på 1100-5500<br />

m 3 /h [www.exhausto.dk, 2005].<br />

I det flg. undersøges hvilken temperatur, varmeveksleren yder <strong>til</strong> varmefladen. Ved<br />

hjælp af denne dimensioneres varmefladen ved beregning af dennes nødvendige effekt<br />

for at kunne opvarme ven<strong>til</strong>ationsluften, der indblæses i kontorbygningens rum,<br />

<strong>til</strong> 21 ◦ C. Desuden bestemmes, hvilke filtre, der skal være i centralaggregatet, og<br />

hvilket tryktab, der er over disse.<br />

Varmeveksler<br />

Der findes flere forskellige typer af varmevekslere, hvor de mest anvendte er kryds- og<br />

rotorvarmeveksleren. Forskellen ved disse er, foruden udformningen, bl.a. deres temperaturvirkningsgrad.<br />

I det valgte centralaggregat er indbygget en krydsvarmeveksler,<br />

hvis virkningsgrad ved volumenstrømmen 3330 m 3 /h er ca. 65 %. Med denne<br />

bestemmes temperaturen af luften, efter den har passeret krydsvarmeveksleren, vha.


Q.3 Centralaggregat 219<br />

flg. formel [Danvak: Ven<strong>til</strong>ationsteknik, 2000]:<br />

hvor<br />

η er temperaturvirkningsgraden [−].<br />

η = tind − tude<br />

trum − tude<br />

tind er temperaturen af indblæsningsluften [ ◦ C].<br />

tude er temperaturen af udeluften [ ◦ C].<br />

trum er temperaturen af rumluften [ ◦ C].<br />

(Q.15)<br />

Tilsvarende beregnes temperaturen af afkastluften, efter den har passeret krydsvarmeveksleren,<br />

vha. flg. formel [Danvak: Ven<strong>til</strong>ationsteknik, 2000]:<br />

hvor<br />

η = trum − tafkast<br />

trum − tude<br />

tafkast er temperaturen af afkastluften [ ◦ C].<br />

Betegnelserne i formel Q.15 og Q.16 fremgår af figur Q.8:<br />

(Q.16)<br />

Figur Q.8: Pricippet i luftstrømmen gennem en krydsvarmeveksler, samt navngivelse<br />

af de enkelte temperaturer.<br />

I krydsvarmeveksleren er der i vinterperioden risiko for, at der kan forekomme isdannelse<br />

på den side, hvor udetemperaturen <strong>til</strong>føres og rumtemperaturen afkastes.


Q.3 Centralaggregat 220<br />

For at sikre at dette ikke forekommer, vælges det, at temperaturen af afkastet ikke<br />

må bliver mindre end 2 ◦ C. Temperaturen af afkastet er for en temperatur af rumog<br />

udeluften på hhv. 21 ◦ C og -12 ◦ C fundet <strong>til</strong> -0,45 ◦ C vha. formel Q.16.<br />

For at forhindre isdannelse på den kolde side af varmeveksleren, etableres et bypass,<br />

således noget af indblæsningsluften midlertidigt føres forbi varmeveksleren.<br />

By-passet består af to spjæld foran hhv. varmeveksleren og i den kanal, der løber<br />

udenom, hvilket ses på teknisk tegning 302. Spjældet i by-pass-kanalen sørger for,<br />

at tryktabet over varmeveksleren og by-pass-kanalen bliver ens. Således opvarmes<br />

en del af udeluften ikke i varmeveksleren, hvorfor en højere effekt fra varmefladen<br />

er nødvendig.<br />

For at optimere løsningen monteres en termostat, der regulerer by-pass-arrangementet<br />

således, at temperaturen i varmeveksleren holdes <strong>til</strong>strækkelig høj. By-passarrangementet<br />

er også anvendeligt i sommerperioder, hvor der ikke ønskes, at rumluften<br />

skal opvarme indtagsluften i varmeveksleren.<br />

Til at bestemme hvilken volumenstrøm, der skal føres omkring varmeveksleren for<br />

at opretholde en temperatur af afkastet på 2 ◦ C, omskrives formel Q.16 <strong>til</strong> flg. formel:<br />

hvor<br />

η = Φrum − Φafkast<br />

Φrum − Φude<br />

Φrum er den overførte effekt for rumtemperaturen [kW ].<br />

Φafkast er effekten for afkasttemperaturen [kW ].<br />

Φude er den overførte effekt for udetemperaturen [kW ].<br />

Effekter beregnes generelt vha. flg. formel:<br />

hvor<br />

ρ er luftens densitet [kg/m 3 ].<br />

cp er luftens specifikke varmekapacitet [kJ/(kg · ◦ C)]<br />

qv er luftens volumenstrøm [m 3 /s].<br />

tu er luftens udgangstemperatur [ ◦ C].<br />

ti er luftens udgangstemperatur [ ◦ C].<br />

I dette <strong>til</strong>fælde, kan formel Q.17 dermed omskrives <strong>til</strong>:<br />

(Q.17)<br />

Φ = ρ · cp · qv · (tu − ti) (Q.18)<br />

η = ρrum · cp,rum · qv · trum − ρafkast · cp,afkast · qv · tafkast<br />

ρrum · cp,rum · qv · trum − ρude · cp,ude · qv · tude<br />

(Q.19)


Q.3 Centralaggregat 221<br />

Den volumenstrøm, som skal gennem varmeveksleren for at opretholde en temperatur<br />

af afkastet på 2 ◦ C, bliver da:<br />

0, 65 =<br />

⇕<br />

23, 45kW − 2, 39kW<br />

23, 45kW − 1, 351kg/m 3 · 1, 005kJ/(kg · ◦ C) · qv · −12 ◦ C<br />

qv = 0, 549m 3 /s<br />

Med en samlet volumenstrøm fra indtaget på 0,925 m 3 /s, skal der derfor føres<br />

0,376 m 3 /s gennem by-passet. Til bestemmelse af indblæsningstemperaturen efter<br />

varmeveksleren, anvendes middeltemperaturen for volumenstrømmen efter både varmeveksleren<br />

og by-passet. Her<strong>til</strong> findes effekten for indblæsningstemperaturen ved<br />

omskrivning af formel Q.16:<br />

hvor<br />

η = Φind − Φude<br />

Φrum − Φude<br />

Φafkast er effekten for indblæsningstemperaturen [kW ].<br />

Ved at indsætte de kendte parametre i formel Q.20, fås:<br />

0, 65 =<br />

⇕<br />

Φind = 12, 11kW<br />

Φind − (−8, 95kW )<br />

23, 45kW − (−8, 95kW )<br />

(Q.20)<br />

Indblæsningstemperaturen fra hhv. varmeveksleren og by-passet midles over den<br />

samlede indblæsningsvolumen på 0,925 m 3 /s, hvormed temperaturen af den luft,<br />

der rammer varmefladen, findes:<br />

tind = 12, 11kW + 1, 351kg/m3 · 1, 005kJ/(kg · ◦ C) · 0, 376m 3 /s · −12 ◦ C<br />

1, 250kg/m 3 · 1, 005kJ/(kg · ◦ C) · 0, 925m 3 /s<br />

= 5, 15 ◦ C<br />

Dermed skal varmefladen kunne opvarme indblæsningsluften fra 5,15 ◦ C <strong>til</strong> 21 ◦ C.<br />

Varmeflade<br />

Varmefladen anbringes umiddelbart efter krydsvarmeveksleren i centralaggregatet.<br />

Varmefladens minimumseffekt bestemmes ud fra omskrivning af formel Q.18:<br />

hvor<br />

Φvarmeflade = ρefter · cp,efter · qv · tu − ρfr · cp,fr · qv · ti<br />

(Q.21)


Q.3 Centralaggregat 222<br />

Φvarmeflade er varmefladens nødvendige effekt [kW ].<br />

Den nødvendige effekt <strong>til</strong> opvarmning fra 5,15 ◦ C <strong>til</strong> 21 ◦ C bliver da:<br />

Φvarmeflade = 17, 37kW<br />

Varmefladen i det valgte centralaggregat kan yde 23 kW ved et luftindtag på 3330<br />

m 3 /h, når der vælges vand med temperatursættet fF /tR = 70/40 ◦ C som varmebærende<br />

medium [www.exhausto.dk, 2005]. Vandvarmefladen vælges frem for en elvarmeflade<br />

af hensyn <strong>til</strong> energirammen. Varmefladen i centralaggregatet kan dermed<br />

yde en <strong>til</strong>strækkelig effekt <strong>til</strong> opvarmning af indblæsningsluften.<br />

Filtre<br />

For at kunne opretholde et <strong>til</strong>fredss<strong>til</strong>lende indeklima og for samtidig at beskytte<br />

krydsvarmeveksleren, skal der anvendes filtre i centralaggregatet. Her<strong>til</strong> findes flere<br />

typer af filtre, der klassificeres efter deres udformning og efter hvor store partikler,<br />

de kan bortsortere.<br />

I centralaggregatet skal der være et filter før friskluftindtaget i krydsvarmeveksleren<br />

og et før udsugningen <strong>til</strong> krydsvarmeveksleren. For førstnævnte <strong>til</strong>stræbes, at<br />

allergikere har bedst mulige forhold i kontorbygningen, hvorfor der anvendes et finfilter<br />

af klasse F7. For det andet filter ønskes, at krydsvarmevekslerens effektivitet<br />

ikke forringes og at rengøring ikke skal udføres for ofte, hvorfor der ligeledes vælges<br />

et finfilter af klasse F7.<br />

Generelt karakteriseres et finfilter af klasse F7 som effektivt mod pollen og sværtende<br />

partikler, begrænset virksomt mod tobaksrøg samt delvist virksomt mod bakterier.<br />

Der kunne også vælges et finfilter af højere klasse end F7, men da skal også bemærkes,<br />

at tryktabet forøges. For yderligere information omkring filterklasser henvises <strong>til</strong> [DS<br />

447, 2005, Tabel 5].<br />

Det valgte centralaggregat leveres med finfiltre af klasse F5 som standard. Ved<br />

bestemmelse af det tryktab, ven<strong>til</strong>atoren skal kunne yde, er tryktabet over filtrene<br />

integreret i anlæggets kapacitetskurve. Her<strong>til</strong> skal dog lægges et ekstra tryktab for<br />

klasse F7.<br />

Ven<strong>til</strong>ator<br />

I det valgte centralaggregat anvendes en centrifugalven<strong>til</strong>ator med bagudkrummede<br />

skovle, også kaldet et B-hjul. Betegnelsen bagudrettede refererer <strong>til</strong> skovlenes retning<br />

ved hjulets periferi ift. drejningsretningen. Ven<strong>til</strong>atorens type samt indretningen af<br />

skovle har betydning for dens virkningsgrad. Et B-hjul har en relativ høj virkningsgrad<br />

på op <strong>til</strong> ca. 85% grundet skovlenes orientering, der kun medfører små indre<br />

tryktab.<br />

Ven<strong>til</strong>atoren anbringes normalt i et ven<strong>til</strong>atorhus, hvis primære opgave er at omdanne,<br />

det af ven<strong>til</strong>atoren frembragte hastighedstryk <strong>til</strong> et brugbart, statisk tryk. I


Q.3 Centralaggregat 223<br />

det valgte centralaggregat findes to ven<strong>til</strong>atorer - én for ude-/indblæsningsluften og<br />

én for udsugnings-/afkastluften - der hver kan yde et statisk tryk på op <strong>til</strong> 700 Pa<br />

ved ca. 4200 m 3 /h.<br />

Ved hjælp af CADvent er tryktabet i indblæsningskanalerne fundet <strong>til</strong> 81 Pa. Her<strong>til</strong><br />

kommer også tryktabet i indtaget på 22 Pa samt et <strong>til</strong>læg på 42 Pa for finfiltrene<br />

af klasse F7 jf. [www.exhausto.dk, 2005]. Det vil sige et samlet tryktab<br />

på 145 Pa. Ud fra centralaggregatets kapacitetskurve aflæses et specifikt elforbrug<br />

SF P = 1450 J/m 3 , hvilket med den indblæste luftmængde på 0,925 m 3 /s giver en<br />

optaget effekt Pv = 1450 J/m · 0, 925 m 3 /s = 1341, 25 W .<br />

Det skal her bemærkes, at det specifikke elforbrug er fundet ud fra en trykydelse på<br />

150 Pa, da dette er det nærmeste tryk, ven<strong>til</strong>atoren vil yde for den pågældende arbejdskurve<br />

ved volumenstrømmen 0,925 m 3 /s. Dermed forekommer et trykoverskud<br />

i indblæsningskanalen på 5 Pa, hvilket kan reduceres <strong>til</strong> det dimensionsgivende vha.<br />

et spjæld.<br />

På samme vis er det specifikke elforbrug fundet for udsugningen. Her forekommer et<br />

tryktab på 148 Pa, hvormed ven<strong>til</strong>atoren på udsugningssiden skal yde det samme,<br />

som det på indblæsningssiden, dvs. 1341,25 W, idet begge ven<strong>til</strong>atorer kører efter<br />

samme luftmængde og arbejdskurve. Således forekommer et trykoverskud i udsugningskanalen<br />

på 2 Pa, som igen reduceres <strong>til</strong> det dimensionsgivende vha. et spjæld.


R<br />

Energiramme<br />

I dette afsnit beregnes energiforbruget i konstruktionen, og det undersøges, om<br />

bygningen kan klassificeres som en lavenergibygning. Til beregning af dette anvendes<br />

programmet Be06 og [www.ebst.dk, 2005]. Programmet er pt. stadig under udvikling,<br />

så det er ikke anvendt i praksis endnu. Det vælges dog i projektet at anvende<br />

den seneste version <strong>til</strong> bestemmelse af energirammen.<br />

Energirammen kræver, at flg. ulighed er opfyldt:<br />

hvor<br />

E ≤ 340MJ/m 2 + 8000MJ<br />

E er det samlede energibehov <strong>til</strong> bygningen over et år [MJ/m 2 ].<br />

Ao er det samlede opvarmede etageareal [m 2 ].<br />

R.1 Be06-input<br />

Ao<br />

(R.1)<br />

Inputtet <strong>til</strong> BE06-programmet er vist i tabelerne R.1 <strong>til</strong> R.5. Tabellerne er<br />

udarbejdet ved hjælp af de foregående <strong>appendiks</strong>. Det har været nødvendigt at<br />

skønne data for de forskellige rums brugstider og deres dagslysfaktorer.<br />

224


R.1 Be06-input 225<br />

Hobro<br />

Bygningstype Andet<br />

Rotation 15 ◦<br />

Opvarmet bruttoareal 1927,46 m 2<br />

Varmekapacitet 100,0 W h/K m 2<br />

Normal brugstid 40 timer/uge<br />

Brugstid, start -slut, kl. 8-16<br />

Tabel R.1: Beregningsgrundlag <strong>til</strong> Be06.<br />

Rumtemperatur, setpunkter og dimensionerende temperaturer<br />

Opvarmning 20,0 ◦ C<br />

Grundvarmeforsyning Fjernvarme<br />

Varmeflade Fjernvarme<br />

Ønsket 21,0 ◦ C<br />

Rumtemperatur 21,0 ◦ C<br />

Indblæsningstemperatur 21,0 ◦ C<br />

Tabel R.2: Forsyningsforudsætninger og settemperaturer <strong>til</strong> Be06.<br />

Ven<strong>til</strong>ation<br />

Ven<strong>til</strong>ationszone Areal [m 2 ] qm [l/s m 2 ] η [-] qinf [l/s m 2 ] tind [ ◦ C]<br />

Kontor 99,0 4,91 0,65 0,10 21<br />

Arkiv/kopi 14,0 2,02 0,65 0,10 21<br />

Indgang 9,2 2,32 0,65 0,10 21<br />

Kantine/møde 45,0 4,46 0,65 0,10 21<br />

Bad/omklædninfg 14,0 2,02 0,65 0,10 21<br />

Toilet 6,0 6,35 0,65 0,10 21<br />

Reng/teknik 8,0 3,25 0,65 0,10 21<br />

Hal 1732 0 0 0,10 0<br />

Tabel R.3: Ven<strong>til</strong>ationsinput <strong>til</strong> Be06.<br />

Interne varme<strong>til</strong>skud<br />

Benyttelseszone Areal [m 2 ] P ers. [W/m 2 ] App. [W/m 2 ] App.nat [W/m 2 ]<br />

Kontorbygning 195 7 7,9 0,2<br />

Halkonstruktion 1732,23 2 6 0<br />

Tabel R.4: Interne belastningsinput <strong>til</strong> Be06.


R.2 Be06-output 226<br />

Belysning<br />

Zone Areal [m 2 ] Almen. [W/m 2 ] Lys [lux] Styring [-] On [%] DF [%]<br />

Kontor 99,0 6,0 200 A 95 3<br />

Arkiv/kopi 14,0 6,0 200 A 30 0<br />

Indgang 9,2 6,0 200 A 10 6<br />

Kantine/møde 28,0 6,0 200 A 50 3<br />

Bad/omklædning 14,0 6,0 200 A 40 0<br />

Toilet 6,0 6,0 200 A 25 0<br />

Reng/teknik 8,0 6,0 200 A 10 0<br />

Hal 1732,23 6,0 200 A 95 3<br />

Tabel R.5: Belysningsinput <strong>til</strong> Be06.<br />

Derudover er der i programmet indtastet værdier for transmisionstabene fra CD>Indeklima>Varmetab.xls<br />

for ydervægge, tage, gulve, vinduer og fundamenter.<br />

Det skal bemærkes, at der ikke er medregnet et ven<strong>til</strong>ationsbehov for halkonstruktionen<br />

i tabel R.3, da denne ikke er beregnet i dette projekt. Dette konkluderes der<br />

på senere.<br />

R.2 Be06-output<br />

Resultaterne fra Be06 fremgår af tabel R.6 og tabel R.7, som viser energiforbruget<br />

pr. måned og nøgletal for bygningen.<br />

Samlet energibehov<br />

MWh Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec i alt<br />

Varme 18,15 17,86 17,69 13,25 7,94 4,35 3,43 3,57 6,55 9,72 12,38 16,12 131,00<br />

El (faktor 2,5) 6,20 2,95 1,51 1,46 1,51 1,46 1,51 1,51 1,46 2,68 6,00 6,20 34,48<br />

I alt 24,35 20,81 19,20 14,71 9,45 5,81 4,95 5,08 8,01 12,40 18,38 22,31 165,47<br />

kW h/m 2<br />

12,6 10,8 10,0 7,6 4,9 3,0 2,6 2,6 4,2 6,4 9,5 11,6 85,9<br />

Tabel R.6: Be06 output.<br />

Samlet energibehov = 85,9 kW/m 2<br />

Belastning Forbrug [kW/m 2 ]<br />

Varme 68<br />

El (7, 2 · 2, 5) 18<br />

Tabel R.7: Nøgletal for konstruktionen<br />

I varmeforbruget udgør rumopvarmningen 54,8 kW/m 2 , og brugsvandet udgør 13,1<br />

kW/m 2 af det samlede energiforbrug. Det skal dog siges, at forbruget <strong>til</strong> brugsvandet<br />

ikke er dimensioneret i dette projekt og vil derfor kunne variere.<br />

I elforbruget udgør ven<strong>til</strong>atoren 1,5 kW/m 2 , og lyset udgør 5,6 kW/m 2 . Lysbelastningens<br />

størelse er grundet det store lysbehov i halkonstruktionen. Hvis denne<br />

ikke var medregnet, ville den være 2,4 kW/m 2 .


R.2 Be06-output 227<br />

Det samlede energiforbrug over et år er jf. tabel R.7 fundet <strong>til</strong> 85,9 kW h/m 2 . Ved<br />

omskrivning fås:<br />

E =<br />

kW h<br />

85, 9<br />

m2 · 3600 s<br />

h<br />

= 309, 24 MJ<br />

m2 (R.2)<br />

(R.3)<br />

Det konkluderes, at bygningen er i overensstemmelse med det ops<strong>til</strong>lede krav jf.<br />

formel R.1 da flg. er opfyldt:<br />

E ≤ 340MJ/m 2 + 8000MJ<br />

1927, 46m2 309, 24MJm 2 ≤ 344, 15MJm 2<br />

Undersøges bygningen i energiklasse 2, skal flg. være overholdt:<br />

E ≤ 195MJ/m 2 + 6000MJ<br />

1927, 46m2 309, 24MJ/m 2 198, 11MJ/m 2<br />

(R.4)<br />

(R.5)<br />

(R.6)<br />

(R.7)<br />

(R.8)<br />

Det ses, at bygningen ikke kan klasificeres som en lavenergibygning. Som før nævnt,<br />

er der ikke medregnet ven<strong>til</strong>ation i halkonstruktionen, men det skønnes, at der er<br />

mulighed for ven<strong>til</strong>ation i halkonstruktionen, da der er 344, 15 MJ/m 2 - 309, 24<br />

MJ/m 2 = 34, 91 MJ/m 2 <strong>til</strong> rådighed i det <strong>til</strong>ladte energiforbrug. Undersøgelse af<br />

dette ses dr bort fra i dette projekt.


Dansk Standard, DS 410: Norm for last på konstruktioner, 1998<br />

Litteratur<br />

Dansk Standard, DS 412: Norm for stålkonstruktioner, 1998, 3. udgave, 1. oplag<br />

Dansk Standard, DS 414: Norm for murværkskonstruktioner, 1998<br />

Dansk Standard, DS 415: Norm for fundering, 1998, 4. udgave, 1. oplag<br />

Dansk Standard, DS 415: Norm for fundering, 1984<br />

Dansk Standard, DS 418: Beregning af bygningers varmetab, 2002<br />

Dansk Standard, DS 469: Varmeanlæg med vand som varmebærende medium, 1991,<br />

1. udgave, 2. oplag<br />

Dansk Standard, DS 474: Norm for specifikation af termisk indeklima, 1. udgave,<br />

1993<br />

Dansk Standard, DS 447: Norm for mekaniske ven<strong>til</strong>ationsanlæg, 2005, 2.udgave<br />

By og byg anvisning 202, Statens byggeforskningsinstitut, ISBN 87-561-1281<br />

Grundlæggende Klimateknik og Bygningsfysik, Carl Erik Hyldgård, E.J. Funch og<br />

Mogens Steen-Thøde, , 1997<br />

Klimateknik kursus, Mogens Steen-Thøde, Klimateknik, 3. lektion, forelæsningsnoter<br />

s. 18<br />

Lærebog i Geoteknik 1, Harremoës, Krebs Ovesen og Moust Jacobsen, 5. udgave, 7.<br />

oplag 2003, ISBN 87-502-0577-3<br />

Lærebog i Geoteknik 2, Harremoës, Krebs Ovesen og Moust Jacobsen, 5. udgave, 7.<br />

oplag 2003, ISBN 87-502-0577-3<br />

Nassau, Jesper Hansen<br />

Pumpe Ståbi, Torben Larsen, Henning Hørup Sørensen, 2. udgave, 1991, ISBN 87-<br />

571-1327-0<br />

Ribe Jernindustri, Radiatorkatalog<br />

SBI-anvisning 175: Varmeanlæg med vand som medium, , Statens Byggeforskningsinstitut,<br />

2. udgave, 1.oplag 2000, ISBN 87-563-1058-7<br />

228


LITTERATUR 229<br />

SBI-anvisning 196: Indeklimahåndbogen, Statens Byggeforskningsinstitut, 2.<br />

udgave, 2.oplag 2000, ISBN 87-563-1041-2<br />

Statik 4 kursus, Staffan Svensson, Aalborg Universitet 2005<br />

Stål 5 kursus, Lars Pedersen, Aalborg universitet 2005<br />

Stålkonstruktioner efter DS 412, Bent Bonnerup og Bjarne Chr. Jensen, 2. udgave,<br />

2.oplag 2005, ISBN 87-571-2514-7<br />

Teknisk Ståbi, Bjarne Chr. Jensen et. al., 18. udgave, 4.oplag 2003, ISBN 87-571-<br />

2134-6<br />

Varme og klimateknik, Grundbog, Ole B. Stampe, 1.udgave, 1. oplag 2000, ISBN<br />

87-982652-8-8<br />

Varme og klimateknik, Ven<strong>til</strong>ationsteknik, Ole B. Stampe, 1.udgave, 1. oplag 2000,<br />

ISBN 87-98995-0-9<br />

Varmeanlæg kursus, Mogens Steen-Thøde, Aalborg universitet 2005<br />

Ven<strong>til</strong>ation Ståbi, Ole B. Stampe, Henning Hørup Sørensen, 1. udgave, 3. oplag 1994,<br />

ISBN 87-571-1107-3<br />

Ven<strong>til</strong>ationsteknik kursus, Carl Erik Hyldgaard, Aalborg universitet 2005<br />

http://www.ds-staal.dk/produktindex04.php?\&object=6 15.09.2005<br />

http://www.ds-staalprofil.dk/produkt.php?object=45 25.10.2005<br />

http://www.ebst.dk/bygningsreglementet 19.10.2005<br />

http://varme.danfoss.dk/PCM/Presentation/ProductType.asp?Department<br />

ID=6&LanguageID=14&ProductgroupsID=99&TypePID=25963&MenuUID<br />

=A00CCBF2-1158-4EC1-9611-75EF264C2D60&MenuID=20 30.11.2005<br />

http://www.at.dk/sw7688.asp 30.11.2005<br />

http://www.at.dk/sw13885.asp 09.12.2005<br />

http://www.mur-tag.dk/muc/laerebog/intro.htm 07.12.2005<br />

http://www.lindab.dk/cat_explorer/dk/productlinks/CRL.pdf 05.12.2005 a<br />

http://www.lindab.dk/cat_explorer/dk/productlinks/SR.pdf 05.12.2005 b<br />

http://www.lindab.dk/cat_explorer/dk/productlinks/H1.pdf 05.12.2005 c<br />

http://www.lindab.dk/cat_explorer/dk/productlinks/BFU%2090.pdf<br />

05.12.2005 d<br />

http://www.lindab.dk/dokumenter/kap8.pdf 05.12.2005 e<br />

http://www.lindab.dk/cat_explorer/dk/productlinks/HF.pdf 05.12.2005 f<br />

http://www.exhausto.dk/docs/01_pdf_archive/01_productinformation/<br />

01_vent/02_vex100/3002603_inf_vex100_72_dk.pdf

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!