Att bygga högre hus med prefabricerade betongelement
Analys med avseende på vindinducerade vibrationer
I en strävan mot en effektivare produktion och ett industriellt byggande ökar andelen förtillverkade komponenter i svensk byggnadsproduktion. I konstruktioner av prefabricerade betongelement skapas anslutningar som inte existerar i motsvarande platsbyggda konstruktioner vilket påverkar byggnadens styvhet. En reducerad styvhet gör byggnaden mer känslig för horisontella krafter som i Sverige främst uppkommer från vinden. Bruksgränstillståndet är ofta dimensionerande för det bärande systemet hos höga eller slanka byggnader. Vibrationer som kan uppkomma från vindens dynamiska effekter kan ge upphov till illamående och obehagskänslor hos de som vistas i byggnaden vilket kan leda till att byggnaden inte kan användas för avsett ändamål. Det byggs i Sverige idag höga hus med prefabricerade betongelement som är strax över 20 våningar höga. För att undersöka om det finns möjligheter att bygga högre än vad som är normalt i Sverige idag syftar detta examensarbete till att undersöka hur transversella krafter i bruksgränstillståndet påverkar höga byggnader byggda med prefabricerade betongelement. Detta med fokus på transversella vibrationer.Sju byggnader med varierande höjd från 18 till 42 våningar med utförande enligt referensbyggnaden Nejlikan i Borås studerades för att se om transversella vibrationer är en begränsande faktor för att bygga högre med prefabricerade element. Gränsvärden avseende transversella vibrationer beror oftast av accelerationerna som uppstår i byggnaden och byggnadens egenfrekvens. Egenfrekvenserna beräknades med hjälp av finitelement-programmet FEM-Design. Beräkningar av accelerationer genomfördes i vindens riktning enligt Eurokod 1(2005), EKS 9(2013) och ISO 4354 (2009). Egenfrekvenserna och accelerationerna beräknades med olika förutsättningar avseende byggnadernas styvhet, referensvindhastighet, terrängklass och återkomsttid för referensvindhastigheten. Accelerationer tvärs vindens riktning beräknades också med en approximativ formel för beräkning enligt NBCC presenterad av Stafford & Coull (1991). Accelerationerna jämfördes med gränsvärdena i ISO 6897(1984) och ISO 10137(2008). ISO 6897(1984) är den standard som EKS 9(2013) rekommenderar för utvärdering av komfortkrav. Eftersom den inte anger gränsvärden för byggnader med en egenfrekvens på över 1 Hz har också ISO 10137(2008) använts.esultatet visar på att höjden på byggnaden påverkar men är inte den enskilt avgörande faktorn för när det uppstår oacceptabla vindinducerade vibrationer. Styvhet och massa för byggnaden är viktiga faktorer som påverkar byggnadernas egenfrekvens och acceleration till följd av vind. Placeringen av byggnaden är också av stor vikt då platsens vindklimat påverkar vibrationerna. Med rätt utformning förhindrar inte vindinducerade vibrationer byggande av högre hus med prefabricerade betongelement.