frida olsson anna svensson höök324664/fulltext01.pdf · 2010-06-15 · autodesk robot structural...
TRANSCRIPT
Karlstads universitet 651 88 Karlstad
Tfn 054-700 10 00 Fax 054-700 14 60
[email protected] www.kau.se
Avdelningen för energi, miljö- och byggteknik
Byggteknik
Frida Olsson
Anna Svensson Höök
Medveten modellering
En kompatibilitetskontroll mellan Tekla Structures 15.0 samt
Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2010
Mindful Modeling
A Compatibility Control Between Tekla Structures 15.0 and Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2010
Examensarbete 22,5 hp Byggingenjörsprogrammet
Datum/Termin: Maj 2010 Handledare: Carina Rehnström
Examinator: Malin Olin
Sammanfattning
Till grund för detta examensarbete ligger en ineffektiv process, samt dubbelarbete som
idag utgör arbetsgången vid CAD-projektering för konstruktörer hos Structor i Karlstad.
Målet med examensarbetet är att genomföra en kompatibilitetskontroll av 3D-
modelleringsprogrammet Tekla Structures 15.0 mot analys- och beräkningsprogrammen
Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2010 samt Strusoft FEM-Design.
Syftet är att med hjälp av kompatiblitetskontrollen utgöra vilket av programmen
Autodesk Robot och FEM-Design som bäst lämpar sig att köras tillsammans med Tekla
Structures utifrån valda faktorer. Två äldre examensarbeten används för att få en
uppfattning om FEM-Design.
För att undvika det omfattande och tidskrävande arbetet med att skapa två modeller, en
grafisk samt en analytisk modell, finns en lösning. Genom att skapa den grafiska
modellen i Tekla Structures 15.0, vilket sedermera genererar den analytiska modellen,
och sedan exportera den via länk till Autodesk Robot Structural Analysis 2010 behövs
bara en modellering. Ett arbetsmoment, som förut inneburit ytterligare en modellering i
analysprogrammet, undviks härmed. Medveten modellering, det vill säga kontinuerlig
kontroll av den analytiska modellens utseende i Tekla, krävs för mest fördelaktiga
resultat. Detta bör finnas i åtanke under hela arbetsprocessen. Det är i slutändan alltid
projektören/konstruktören som styr hur Robot i sin tur kommer att behandla modellen
som skickas från Tekla.
Laster och lastkombinationer går att justera i både Tekla och Robot. Dock anses det, för
en van Teklaanvändare, vara smidigast att hantera detta i Tekla. Om detta sker i Tekla
behövs ytterligare inställningar i Robot aldrig göras. Robot utför då endast analysen och
bearbetar de resultat som analysen utgör. De resultat som återfinns går att behandla i
Robot och redovisas på sätt som är relevanta för respektive användare. De
grundläggande resultaten, så som största påverkande moment och tvärkraft, går att
importera tillbaka till modellen i Tekla och hamnar då under respektive profils
attributinställningar.
Abstract
The basis of this thesis is the inefficient process and the double work that today is the
working process for Structor in Karlstad. The goal with the thesis is to perform a
comparability control between the 3D modeling program Tekla Structures 15.0 and the
analysis and calculation programs; Autodesk Robot Structural Analysis Professional
2010 and Strusoft FEM-Design. The purpose is that with help from the compatibility
controls decide which of the programs Autodesk Robot and FEM-Design that is best
adapted for Tekla from chosen factors. In this report an analysis between Tekla and
Robot is done. Two old theses are used to get an opinion of FEM-Design.
To avoid heavy and time-consuming work with creating two models, one graphical and
one analytical, there is a solution. By creating a graphical model in Tekla, where later an
analytical model is created, exporting it via a link to Robot, only one modeling is
needed. One working moment, that earlier has involved an additional modeling in the
analysis program, is now avoided. Mindful modeling, that is continuous control of the
analytical model’s appearance in Tekla, is needed for the most advantageous result.
This should be in mind during the whole working process. It is in the end always the
construction engineer that decides how Robot is going to treat the model that it gets
from Tekla.
Loads and load combinations can be adjusted both in Tekla and Robot. However it is
believed that for a habituated Tekla user it is most simple to handle the loads in Tekla.
If it is done in Tekla, no further adjustment has to be done in Robot. If so, Robot only
performs the analysis and processes the result that comes out from the analysis. The
given results can be treated in Robot and clearly be presented in ways that are relevant
for each user. The basic results like moments at nodes and shear forces can be imported
back to the Tekla model and be shown under each profiles attribute properties.
Innehållsförteckning 1 Inledning ................................................................................................................... 6
1.1 Mål och syfte...................................................................................................... 6
1.2 Avgränsning ....................................................................................................... 6
1.3 Metod ................................................................................................................. 8
1.4 Building Information Modeling ......................................................................... 9
1.5 Tekla Structures ............................................................................................... 10
1.6 Autodesk Robot Structural Analysis Professional ........................................... 11
1.7 Strusoft FEM-Design 3D Structure ................................................................. 11
2 Genomförande ........................................................................................................ 13
2.1 Grundinställningar ........................................................................................... 13
2.2 Flödesschema ................................................................................................... 16
2.3 Analysmodell i Tekla ....................................................................................... 17
2.3.1 Grafisk modell till analysmodell .............................................................. 19
2.3.2 Manuell korrektion av beräkningslinjerna ................................................ 19
2.3.3 Laster i Tekla ............................................................................................ 21
2.4 Överföring till Robot........................................................................................ 22
2.5 Analys i Robot ................................................................................................. 24
2.5.1 Tillvägagångssätt i Robot ......................................................................... 24
2.5.2 Laster i Robot ........................................................................................... 25
2.6 Resultat och ändringar ..................................................................................... 28
2.6.1 Redovisning av resultat i Robot................................................................ 28
2.6.2 Om modellen enligt Robotanalysen inte håller ........................................ 30
2.6.3 Utskrift i Robot ......................................................................................... 32
2.7 Åter till Tekla för ritningsproduktion .............................................................. 32
2.7.1 Importerade resultat och ändringar ........................................................... 32
3 Resultat ................................................................................................................... 35
4 Diskussion .............................................................................................................. 37
5 Slutsats .................................................................................................................... 40
6 Tackord ................................................................................................................... 41
7 Källförteckning ....................................................................................................... 42
Bilaga Lastnedräkning
6
1 Inledning
Till grund för detta examensarbete ligger en ineffektiv process, samt dubbelarbete som
idag utgör arbetsgången vid CAD-projektering för konstruktörer hos Structor Värmland
AB i Karlstad. Vid projektering sitter man idag och ritar upp två modeller av samma
objekt. Först modellerar man upp sin konstruktion i 3D-modelleringsprogrammet Tekla
Structures där 3D-modellen representerar objektets utseende, utformning samt valda
profiler och komponenter. För att kunna utföra bärighetsberäkningar över valda
konstruktioner ritas sedan modellen åter igen upp i ett ramanalysprogram. Detta
program behandlar objektet ur ett tvådimensionellt perspektiv. Därav går det inte att
samköra med Tekla Structures. Structor hoppas på att denna studie ska utgöra ett
underlag för vilket analys- och beräkningsprogram de ska köpa in för användning på
arbetsplatsen men också en källa till hur de ska integrera valt program med Tekla
Structures i sitt arbete på ett effektivt sätt.
1.1 Mål och syfte
Målet med examensarbetet är att genomföra en kompatibilitetskontroll av 3D-
modelleringsprogrammet Tekla Structures 15.0 mot analys- och beräkningsprogrammen
Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2010 samt Strusoft FEM-Design.
Syftet är att med hjälp av kompatiblitetskontrollen utgöra vilket av programmen
Autodesk Robot och FEM-Design som bäst lämpar sig att köras tillsammans med Tekla
Structures utifrån valda faktorer.
1.2 Avgränsning
Störst vikt kommer läggas på att undersöka kompatibiliteten mellan Tekla Structures
och Autodesk Robot. Arbetet kommer att begränsas till att studera och kontrollera hur
programmen i fråga fungerar att samköra vid projektering av ett mindre referensobjekt.
Den del utav studien som behandlar FEM-Design kommer baseras på de resultat och
slutsatser som Simon Lundqvist och Martin Johansson tagit fram i sitt examensarbete
”En modell istället för två?” samt studien ”Jämförelse av dimensioneringsprogram” av
7
Peter Lindström och Henrik Pettersson. Ingen egen studie av FEM-Design kommer
därför utföras.
Kompatibilitetskontrollen/studien kommer att baseras på ett antal faktorer/frågor som
valts i samråd med Structor.
o Arbetsgång – Måste modelleringen utföras på något specifikt sätt i Tekla för att
modellen ska kunna köras utan komplikationer i Robot?
o Laster – ska lasterna läggas på i Tekla eller i Robot? Finns det
fördelar/nackdelar?
o Komponenter – Hur fungerar analysmodellen med komponenter respektive
utan?
o Revideringar/ändringar – Ifall ändringar utförs i Robot eller Tekla, hur
påverkar detta analysmodellen samt den grafiska modellen?
o Redovisning – Hur redovisar Robot resultaten?
o Support – Är det lätt att få hjälp när problem uppstår? Denna del innefattar
möjligheter till problemlösning, självstudier och fortbildning via personlig
kontakt samt genom internet.
Vid beräkning enligt eurokoder har endast brottgränstillståndet kontrollerats för
referensobjektet.
Studien riktar sig i första hand till konstruktörer med erfarenhet av modellering i Tekla
Structures, varför vissa begrepp, tillvägagång och uttryck inte kommer att förklaras i sin
helhet.
8
1.3 Metod
Vid jämförelsen används ett referensobjekt tillhandahållet av Structor, Karlstad.
Referensobjektet för studien är ett pannhus i stål som ligger i Fellingsbro. Fellingsbro
tillhör Lindesbergs kommun. I och med att referensobjektet är i stål avgränsas arbetet
till att bara gälla analyser och överföringar i stål. För tydlig jämförelse av resultatet i
Robot, lastnedräknas även referensobjektet för hand enligt eurokoder, se bilaga.
Figur 1 Referensobjektet; ett pannhus i Fellingsbro.
Inledande fas består av en litteraturstudie och inlärning av programmen. Som del i detta
har en grundkurs i Tekla Structures med fokus på modellering genomgåtts på Teklas
huvudkontor i Västerås. Detta för att få en god förståelse för programmet i stort. För
9
ytterligare fortbildning modelleras valt referensobjekt upp flertalet gånger på olika sätt
för att sedan analyseras. Erhållen information som berör analysdelen både för Tekla och
Robot sker via instuderingshäften hämtade från respektive programs extranät. För Tekla
innebär detta extranät att godkända användare blir tilldelade inloggningsuppgifter via
Teklas huvudkontor. Gällande Robot sker inloggning via en studentportal för samtliga
Autodeskprodukter. För att utföra en slutgiltig jämförelse mellan analysprogrammen
används två äldre examensarbeten parallellt med eget framtaget material. Det ena
examensarbetet behandlar hur Tekla fungerar tillsammans med FEM-Design och det
andra jämför Robot och FEM-Design.
1.4 Building Information Modeling
Tid är någonting som är oerhört viktigt inom alla branscher. Tid betyder pengar och att
vara en effektiv men samtidigt nogrann aktör på marknaden betyder mycket för att
kunna vara konkurrenskraftig gentemot andra inom samma område. Något som blivit
allt mer viktigt inom byggbranschen är begreppet Building Information Modeling eller
BIM i vardagligt ordalag. Det är ett verktyg och ett arbetssätt som ska underlätta
dokumentation samt tillhandahållandet av information genom en byggprocess, från
idéstadium till driftskede. Utbytet av information mellan allt ifrån beställare och
konsulter till tillverkare, entreprenörer och förvaltare ska kunna ske problemfritt över de
olika utövningsområdena. BIM står alltså för både grafisk och icke-grafisk information.
Idag inom program som exempelvis Tekla finns det en objektdefinition för varje
byggnadsdel. Linjerna i BIM-baserade program bildar konstruktionsdelar som får
egenskaper vilket gör dem intelligenta, det vill säga en vägg innehåller information om
dess egenskaper så som exempelvis profildata och materialdata. BIM-begreppet ska se
till att den information som oftast hamnar ”mellan stolarna” vid utbytet mellan olika
aktörer inte behöver försvinna. I ett tidigt skede undviks kollisioner mellan olika
installationer i en byggnad, så som exempelvis el och ventilation i ett schakt, om alla
aktörer har tillgång till en öppen, uppdaterad plattform för objektet. Problem som förr
uppdagats vid själva byggnationen kan idag åtgärdas redan innan bygget
överhuvudtaget har startat (Eastman, 2009) .
10
1.5 Tekla Structures
Tekla Structures är ett BIM-verktyg i form av ett program i vilket användaren skapar en
3D-modell av byggnaden, dess utseende, konstruktionslösningar med mera. Med denna
modell som grund kan sedan flertalet olika 2D-vyer på objektet tas fram.Varje vy
behöver alltså inte ritas upp utan de skapas utefter referenslinjer/gridnät i Tekla
Structures. Detta är ett arbetssätt som sparar tid samtidigt som det dessutom är en
noggrann arbetsprocess. Med Tekla Structures är det möjligt att inom flertalet olika
teknikområden jobba med ett och samma projekt som kontinuerligt uppdateras. Som
tidigare nämnts i BIM-sammanhang ger detta chansen att tidigt upptäcka de kollisioner
som kan uppstå när skilda projektmedlemmar ska samsas på liten yta i ett och samma
projektobjekt.
Tekla Structures kan samköras med andra mjukvaror med hjälp av
programmeringsgränssnittet Tekla Open APITM
. Praktiskt sett innebär detta att
byggnadskonstruktören kan ta emot A-ritningar från arkitekten, dimensionera stommen
för objektet, för att senare skicka information om profiler och konstruktionselement
vidare till tillverkare som kan använda uppgifterna för att producera exempelvis
stålprofiler. Sammanfattningsvis kan sägas att Teklamodellen är rik på information om
objektet som kan integreras både vid planering, uppföljning, kostnadsberäkningar,
Figur 2 Ett exempel på hur Tekla kan verka som en gemensam plattform för olika
projektmedlemmar (Tekla Structures, 2010).
11
detaljkonstruktion samt andra delar ur byggprocessen (Tekla Structures, 2010). Teklas
svenska support finns i Västerås. Tekla har inga externa återförsäljare utan all support,
fortbildning och service sker genom företaget. I resterande del av arbetet kommer Tekla
Structures förkortas till Tekla.
1.6 Autodesk Robot Structural Analysis Professional
Robot Structural Analysis Professional kommer under arbetets gång att förkortas till
Robot. Robot är ett FEM-analysprogram vilket kan analysera mängder av modeller så
som byggnader och broar. Förkortningen FEM står för finita elementmetoden. I
programmet finns möjligheten att analysera trä, stål, betong och aluminium. Robot
tillhör Autodesk och är direktlänkat med deras BIM-program i 3D, Revit Structure. Det
går att modellera direkt i Robot via ett förenklat 3D-verktyg.
De svenska återförsäljarna för Robot heter Cad-Q samt Medeso AB. Båda erbjuder
kurser i Robot, service, fortbildning och support vid problem. All support som kräver
kontakt med Autodesks huvudsupport sker via återförsäljarna vilka sedan befordrar
detta vidare till användare.
1.7 Strusoft FEM-Design 3D Structure
I studien kommer FEM-Design 3D Structure 8.0 refereras till som FEM-Design.
Programmet är utvecklat av företaget Strusoft och är ett analys- och beräkningsprogram
baserat på Finita Elementmetoden. FEM-Design utför analys över valt objekt vilket ger
resultat så som påverkan, utnyttjande, spänningar, reaktioner, knäckning för att bara
nämna några exempel. Resultat kan visas grafiskt i tabeller eller som färgschema i
själva modellen.
Den länk mellan Tekla och FEM-Design, vilket möjliggör en enklare export/import
mellan programmen, är under utveckling (2009). Det finns med andra ord några avsnitt i
överföringsprocessen som inte fungerar helt tillfredsställande ännu. Exempelvis går inte
en del materialtyper och profiler att exportera/importera mellan programmen. FEM-
12
Design kan helt enkelt inte utläsa några av de materialprofiler som Tekla använder sig
av. Istället skapar FEM-Design en default-profil, vilket då alltid är en HEA 100. Det
kan då finnas behov till extra handpåläggning samt justering efter modellering. Det bör
dock, som sagt, finnas i åtanke att länken inte är fullt utvecklad ännu. Studien har
genomförts i Tekla 14.0 (Johansson & Lundqvist, 2009).
Strusoft, vilka utvecklat FEM-Design, är ett svenskt mjukvaruföretag med huvudkontor
i Malmö. Företaget är internationellt och har återförsäljare på flertalet ställen i världen.
De har för svenska användare en svensktalande support, vilken kan nås via mail samt
telefon (Strusoft, 2010).
I studien Jämförelse av dimensioneringsprogram är slutsatsen att FEM-Design väljs
som analys- och beräkningsprogram framför Robot Millenium som är en tidigare
version av Robot. Deras slutsats baseras på att FEM-Design bland annat har svensk
support, hanterar svensk landstandard samt har ett bättre ritverktyg (Lindström &
Pettersson, 2008).
13
2 Genomförande
2.1 Grundinställningar
Både Robot och Tekla är internationella program vilket betyder att de erbjuder
möjligheten att arbeta i flera sorters standarder. I USA exempelvis gäller tum istället för
meter. Tidigt i projektet bör det kontolleras vilken standard som används för att undvika
missöden senare.
När programmen gör egna lastkombinationer använder de sig av förinställda
koeficcienter för angiven standard. Om en analys ska utföras i Eurokoder är det viktigt
att programmet är inställt på det.
För att kontrollera inställd standard i Robot:
Tools Preferences. I rutan för Regional settings finns möjlighet att välja mellan olika
länder. Om Sverige väljs, ställer programmet in grundinställningarna för svensk
standard. I övrigt går det i den här dialogrutan att ändra programmets utseende.
Figur 3 Dialogrutan Preferences i Robot
14
Figur 4 Dialogrutan Job Preferences i Robot
Under Tools Job Preference kommer dialogrutan i figur 4 upp. Här görs specifika
inställningar för projektet. Mått och enheter kan ställas in här. Under Design codes,
Loads ställs det in vilken byggnorm som ska vara den gällande. Inställningarna kan
sparas i valfri mapp på datorn och användas i ett senare projekt.
15
I Tekla ändras dessa inställningar under Tools Options Options. Dialogrutan
Options öppnas. Under Load modeling visas gällande byggnorm samt de
partialkoffecienter som gäller för respektive byggnorm Tekla kan använda sig av.
Partialkoffecienterna går att ändra manuellt.
Figur 5 Dialogrutan Options
16
2.2 Flödesschema
För att beskriva arbetsprocessen i och mellan programmen används flödesschemat
enligt figur 6. Modellering i Tekla tas inte upp på grund av arbetets avgränsningar och
målgrupp. Analysen beskrivs i sina skeden i enlighet med flödesschemats rubriker vilka
finns angivna i kapitel 2.3-2.7. Genomförandedelen är baserad på försök med hjälp av
respektive programs hjälpavsnitt.
Figur 6 Flödesschema
Modellering i Tekla
Analysmodell i Tekla
Överföring till Robot
Analys i Robot
Resultat och ändringar
Åter till Tekla för ritningsproduktion
17
2.3 Analysmodell i Tekla
Det är skillnad på en vanlig Teklamodell och en analysmodell. Samma Teklamodell kan
bli flertalet analysmodeller med skilda egenskaper.
Figur 7 Dialogrutan Analysis Model Properties
Dialogrutan i figur 7 nås via fliken Analysis Analysis & Design Model New. I
Analysis Model Properties skapas analysmodellen som exporteras till Robot. Här finns
flertalet val vilka är avgörande för analysmodellens egenskaper.
Vid Analysis application väljs vilket format analysmodellen görs i. För analys i Robot
väljs den nedladdade länken, Autodesk Robot Structural Analysis 1.52.
Creation method avgör vilka delar av modellen som ska användas i analysmodellen.
Hela Teklamodellen behöver inte analyseras.
Member axis location bestämmer beräkningslinjernas placering. Beräkningslinjer är de
linjer som analysmodellen skapas och dimensioneras efter. Det första alternativet är
Neutral axis då beräkningslinjen läggs i den grafiska mittpunkten, alltså inte
18
tyngdpunkten. Reference axis innebär att beräkningslinjen blir den linje som används
för att sätta ut respektive del. Reference axis (eccentricity by neutral axis) är samma
som Reference axis förutom att excentriciteten räknas från tvärsnittets grafiska
mittpunkt. Valet Model default innebär att den inställning som är vald för varje
del/element används. Hela analysmodellen behöver således inte använda sig av samma
inställningar.
Node defintion. Vid detta val finns två begrepp som är viktiga att kunna. Rigid links
samt Force to centric connection. Vid Rigid links bildas vid excentricitet en fast länk
mellan noderna. Denna metod är vanligast och gör att excentriciteten medräknas. Force
to centric connections är den andra möjligheten. Denna metod gör vid excentricitet två
noder till en. Detta gör att en av beräkningslinjerna blir sned och en horisontallast som
inte är reell blir till. Ingen hänsyn tas till excentriciteten. I den nya versionen av Tekla,
Tekla Structures 16.0, försvinner valmöjligheten Force to centric connection, istället
går det att flytta och göra egna noder. Rigid links finns kvar. (Holmberg, muntlig
kommunikation, 2010)
Figur 8 Rigid links. Röd linje är beräkningslinje, lila är noder, den blåa linjen är en rigid link.
Model merging with analysis application. Här kan disable eller enable väljas. Vid
enable kommer analysmodeller i Robot att uppdateras. Vissa resultat från Robot går
även att importera till Tekla. Vid disable är innebörden att resultaten från Robot inte går
19
att koppla till Teklamodellen. Optimerade profiländringar följer dock med i bägge
alternativen.
Member and release method by connection. Här väljs om en bärverksdel ska
analyseras enligt dess egna valda egenskaper för stöd eller enligt stödförutsättningarna
som blir gentemot de andra delarna i modellen.
2.3.1 Grafisk modell till analysmodell
Tekla skapar med den grafiska modellen som underlag en analysmodell som används
för export till Robot. Beroende på hur modellen ser ut kommer Tekla att skapa noder
och beräkningslinjer för den analytiska modellen.
Tekla skapar noder utifrån följande:
o Vid ändarna av varje konstruktionsdel
o Vid skärningspunkter mellan delar
o Vid hörn på element, exempelvis hörn på bjälklag
Tekla kan också skapa gemensamma noder för delar vars noder ligger inom 10mm från
varandra. För delar som krockar med varandra kan detta användas för att få till en enda
gemensam nod. Checkboxen Extended clash check i Analysis Model Properties ska då
vara vald, se figur 7.
Följande egenskaper påverkar nodernas exakta placering:
o Profilegenskaper, det vill säga neutralaxelns läge samt orientering av objektet i
vyn.
o Konstruktionsdelens referenslinje
2.3.2 Manuell korrektion av beräkningslinjerna
I Tekla finns det möjlighet att manuellt ändra beräkningslinjernas läge innan skapande
och exportering av analysmodell. Vid aktivering av Analysis View analysis parts
visas beräkningslinjerna i modellen. Beräkningslinjernas läge beror på varje enskilt
elements/dels default mode, det vill säga specifika inställningar. Se figur 9.
Inställningarna som finns att välja är; Neutral axis, Reference axis och Reference axis
(eccentricity by neutral axis). Det finns möjlighetet att ändra linjerna genom att
20
exempelvis flytta, förlänga och kopiera dem. Förändring av beräkningslinjer sker på
samma sätt som vid vanlig modellering i Tekla.
Figur 9 Under fliken Analysis i en enskild bärverksdels Properties väljs beräkningslinjens läge
I dialogrutan i figur 9 görs inställningarna för beräkningslinjens läge för i detta fall en
balk. Inställningarna används vid valet Model default vid skapandet av analysmodell
samt att det är dessa beräkningslinjer som visas när View analysis parts är valt.
Laster och lastkombinationer kan läggas in i båda Tekla och Robot. I bägge
programmen är det viktigt att bestämma vilken lastgrupp lasterna tillhör. Lasterna
behandlas efter sina lastgrupper i lastkombinationerna. I de bägge programmen kan
inställningar för lasterna göras.
21
2.3.3 Laster i Tekla
För behandling av laster i Tekla finns det flertalet begrepp som är viktiga att kunna:
Load model: Är den del av Teklamodellen som innehåller laster, lastgrupper och den
information som är knutna till dem.
Load group: En lastgrupp är flera laster som alla behandlas lika i en lastkombination.
Tekla förutsätter att:
1. Alla laster i en lastgrupp har samma förutsättningar i form av exempelvis
partialkoefficienter och säkerhetsfaktorer.
2. Har samma verkningsriktning.
3. Sker samtidigt och alltid tillsammans.
För att använda samma lastgrupper i andra modeller kan du högerklicka på lastgruppen i
dialogrutan Load Groups och klicka på Export. Tekla sparar lastgruppen i den folder du
väljer med filextensionen .lgr.
Self-weight: Egentyngden räknar Tekla ut automatiskt med hjälp av densiteten i
materialet och dimensionerna på konstruktionselementet. För att automatiskt ta med
egentyngden i lastkombinationerna se till att rutan Include self-weight är vald när du
skapar lastkombinationer.
Compatibility: Kompatibla lastgrupper kan verka tillsammans med andra lastgrupper
eller separat.Tekla kan sedan använda en eller flera av dessa kompatibla lastgrupper i en
lastkombination.
Incompatibility: Innefattar lastgrupper som ej kan verka tillsammans. Exempelvis kan
en vindlast i x-riktning inte verka fullt ut samtidigt som en vindlast i y-riktning. Tekla
använder sig bara av en av dessa åt gången i en automatisk lastkombination.
22
Figur 10 Dialogrutan Load groups i Tekla. Här görs inställningar för lastgrupper.
Det går att göra automatiska lastkombinationer i Tekla. Alla möjliga lastkombinationer
genereras. Lastkombinationerna beräknas då i säkerhetsklass tre. I Tekla kan
lastkombinationerna även göras manuellt. En partialkoefficient samt en säkerhetsfaktor
väljs. Lastkombinationerna som görs i Tekla följer med i exporten till Robot.
2.4 Överföring till Robot
Tekla har utvecklat ett användargränssnitt, ett så kallat Application Programming
Interface- API, för att underlätta integration med andra programvaror. Detta begrepp
kan beskrivas som en ”öppen plattform” där information snabbt och smidigt ska kunna
utbytas och skickas mellan de olika dataprogram som är i användning. Det ska
exempelvis gå att utföra profiländringar för en balk/pelare/sträva i en given
analysmodell, i det här fallet Robot, som sedan direkt via länken mellan programmen
även ska leda till att uppdateringar görs för respektive bärverksdel i den grafiska
modellen vilket gör att ritningar uppdateras i Tekla.
23
Denna länk/applikation som har utvecklats för Robot som analys- och designprogram
heter Autodesk Robot Structural Analysis 1.52 och finns att ladda ner från Teklas
extranät. Den installeras sedan på respektive Tekla-användares hårddisk.
Information som kan skickas från Tekla Structures till Robot via denna länk är:
o Noder, konstruktionsdelar, bjälklag, väggar, noders upplag,
infästningsförhållanden
o Rigid links
o Laster såsom egentyngd, nodlaster, koncentrerade samt utbredda laster
o Materialinformation
o Tvärsnittsdata
o Designparametrar
Information som sedan går att skicka från Robot tillbaka till Tekla är:
o Optimerade element/profiler
o Förskjutningar för alla lastfall
o Upplagskrafter
o Utnyttjandegrader
Möjlighet finns att själv bestämma ifall uppdateringar ska ske automatiskt i båda
programmen eller om konstruktören själv ska ta ställning till ifall föreslagna ändringar
ska utföras.
Figur 11 Schematisk bild över hur en öppen plattform praktiskt fungerar
(Tekla, 2010)
24
2.5 Analys i Robot
2.5.1 Tillvägagångssätt i Robot
En modell som transporteras från Tekla till Robot öppnas automatiskt när den skickas
från Tekla. När modellen kommer till Robot visas den i sin enklaste form.
Figur 12 Enkel rammodell direkt transporterad från Tekla till Robot
I Robot bestämmer flertalet inställningar hur modellen ska visas. Nedanstående knappar
hittas i nedre vänstra hörnet av modelleringsvyn och kan vara aktiverade eller
avstängda.
Node numbers: Numreringen av noderna visas i modellen
Bar numers: Numreringen av bärverksdelarna visas i modellen
Support symbols: Stöd och upplag visas i modellen
Section shapes: Varje bärverksdel visas i sin fysiska form. Jämför
trådmodellen i figur 12 med detaljen i figur 13.
Local systems: På varje bärverksdel visas ett antal pilar som visar
riktningen i koordinatsystemet
25
Load symbols: Lasterna visas i modellen
Load value descriptions: En etikett med lasternas storlek visas i modellen
När en modell förs över från Tekla till Robot och en Rigid Link har skapats visas ett
antal X vid den noden i Robot.
Figur 13 Koppling med rigid link i Robot
En modell som exporteras från Tekla till Robot med laster och lastkombinationer kan
analyseras direkt. FEM-beräkningar sker genom Analysis Calculations. Programmet
analyserar då modellen.
I titelfältet högst upp på skärmen visas modellens FEM-status. Det står Results (FEM),
efter det står det antingen; None, Available eller Out of date. None betyder att modellen
inte har analyserats. Available betyder att FEM-beräkningar finns och att de är aktuella.
Det sista alternativet Out of date betyder att FEM-beräkningar finns men en förändring
har skett och att dessa då längre inte är aktuella. En ny beräkning måste utföras.
2.5.2 Laster i Robot
För att lägga in laster i Robot öppnas Loads Load types. Se dialogrutan i figur 14.
Load type motsvarar lastgrupp. Här avgörs vilken nature den tillhör, det vill säga hur
lastgruppen behandlas när Robot gör automatiska lastkombinationer. De olika typerna
26
av natures har förinställda partialfaktorer som används när Robot analyserar modellen.
Till en lastgrupp kan flera laster knytas. För att placera ut lasterna i modellen öppnas
dialogrutan Load definition. Den finns under Loads Load definition, se figur 15. Här
väljs vilken slags last som ska sättas ut, vilken riktning den verkar i samt storlek. För att
applicera en last till modellen fylls antingen numret på delen/elementet i rutan Apply to
eller genom ett tryck på delen/elementet i modellen. I dialogrutan i figur 15 visas valet
då egentyngden appliceras på hela modellen.
Figur 14 Dialogrutan för lastgrupper i Robot
27
Figur 15 Dialogrutan Load definition i Robot
Robot lägger automatiskt in lasterna i lastkombinationer enligt vald norm.
Partialkoefficienterna väljs efter valda ”nature-inställningar”. När automatiska
lastkombinationer används sker beräkningarna i säkerhetsklass tre. Det går att manuellt
ändra säkerhetsklassen i Robot. Detta görs genom en reduktion av
partialkoefficienterna. Dock finns det ingen speciell ruta eller rubrik för
säkerhetsklassen. I Robot finns det även möjlighet att manuellt göra lastkombinationer,
inte heller här finns en speciell del för säkerhetsklass.
28
2.6 Resultat och ändringar
2.6.1 Redovisning av resultat i Robot
I figur 16 visas Layout-rullgardinsmenyn. Läget Start är basläget och visas när Robot
öppnas och gäller vid modellering. Utifrån denna rullgardinsmeny bestäms vilket läge
som är aktuellt och som används vid olika situationer av analysen. Under Results finns
en stor mängd av resultat från analysen att tillgå.
Figur 16 Layout-rullgardinsmenyn
För lastnedräkning i brottgränstillstånd används Structure design Steel/Aluminum
design. Två dialogrutor kommer nu upp på skärmen. Om Calculations väljs i
dialogrutan Calculations öppnas ytterligare en dialogruta: Member Verification, se figur
17. Här visas en rad för alla ingående delar. Om det i raden visas en grön ruta med ett
OK i, betyder det att elementet/delen enligt FEM-analysen är godkänd. Om det istället
för den gröna rutan visas en röd ring med ett vitt kryss i eller en gul trekant med ett
utropstecken i betyder det att bärverksdelen inte är godkänd eller att en varning
föreligger.
29
Figur 17 Lista över ingående bärverksdelar i stål och aluminium
Om en rad i dialogrutan i figur 17 markeras och knappen Calc Note trycks in öppnas en
ny dialogruta som heter Results för det specifika elementet/delen. I Results visas krafter,
påverkan och utnyttjandegrad av elementet/delen. Det hänvisas även till de avsnitt i
eurokoderna som används vid beräkningarna. En utskriftsvänlig Calculation Note kan
fås genom att i dialogrutan Results trycka på Calc. Note. I den utskriftvänliga
Calculation Note kan manuella ändringar göras. Calculation Note kan sparas i valfri
mapp på datorn. För att spara Member verification, se figur 17, i valfri mapp på datorn,
markera samtliga rader i listan, tryck Calc. Note Simplified note.
Figur 18 Dialogrutan Results i Robot, visar påverkan på en enskild bärverksdel
30
2.6.2 Om modellen enligt Robotanalysen inte håller
I Member Verification List visas om delarna i modellen kommer att hålla eller ej. Om en
bärverksdel inte håller kan Robot ta fram en ny profil som enligt de angivna
förutsättningarna ska hålla. Möjliga krav att ställa för optimering är:
o Minsta möjliga vikt
o Maximal höjd
o Minsta höjd
o Maximal flänsbredd
o Minsta flänsbredd
o Minsta livtjocklek
Dessa krav går även att kombinera med varandra.
Figur 19 Dialogrutan Definitions
I dialogrutan Definitions, se figur 19, väljs Groups sedan New. Här skapas av
användaren en grupp som ska ändras. För gruppen får ingående medlemmar, material
och namn fyllas i. Spara sedan gruppen. I dialogrutan Calculations, se figur 20, väljs i
stället för Member verification, Code group design. Tryck på List eller fyll manuellt i de
grupper som ska ändras. Kryssa för rutan Optimization och tryck sedan på Options.
Dialogrutan Optimization options öppnas. Här väljs vilken eller vilka krav Robot ska ta
hänsyn till när den hittar en ny profil. Det går även att välja ifall optimeringen ska ske i
brottgränstillstånd, Ultimate Limit State, eller bruksgränstillstånd, Serviceability Limit
31
State. Se till att samtliga Load cases används så att profilen dimensioneras för värsta
fallet. Detta utförs genom att vid Case trycka på List och sedan välja All.
Efter ett klick på knappen Calculations visas en lista, figur 21, för den valda gruppen.
Tre givna profiler visas. Den enligt Robot mest lämpade profilen, profilen vilken det
inte håller för, samt profilen över som det håller för visas. Den gröna rutan med pil kan
tolkas som; alla från och med den här profilen håller det för. För den röda rutan med pil
innebär det att alla från och med den här profilen och nedåt håller det inte för. Tryck
Change all och alla profiler i gruppen ändras till den mest lämpade. Nu gäller inte
längre den gamla FEM-analysen, då ändringar har gjorts. En ny analys måste utföras
som kontroll.
Figur 20 Dialogrutan Calculations
Figur 21 Dialogrutan Code Group Design. Här visas lämpliga profiler och profiler som inte
klarar av givet belastningsfall
32
2.6.3 Utskrift i Robot
Under File Printout Composition görs inställningar för utskrift. Robot analyserar
mycket och allt har inte betydelse för uppgiften. Här väljs vilka delar som ska tas med
för den specifika uppgiften. Egna Templates kan göras, det vill säga egna mallar för
utskrift.
Vid File Page setup görs inställningar om pappersstorlek. Dessutom går det att lägga
in personligt sidhuvud och sidfot samt en egen framsida.
För att den översiktliga listan, Member verification, i figur 17, ska finnas tillgänglig för
utskrift måste den sparas. Detta görs genom att från dialogrutan Member Verification
trycka Calculation Notes Save table, namnge den och sedan OK. Listan finns nu
tillgänglig vid Print out composition.
2.7 Åter till Tekla för ritningsproduktion
2.7.1 Importerade resultat och ändringar
För att importera resultat från Robot till Tekla väljs Get Results i dialogrutan Analysis &
design models i Tekla. En dialogruta som heter Optimization Results se figur 22, öppnas
i Tekla med en lista över alla ingående bärverksdelar. Här visas originalprofilerna samt
de ändringar som gjorts i Robot. Ingenting i Tekla är ändrat utan det måste accepteras
manuellt, vilket görs i dialogrutan i figur 22. Vid acceptans ändras profilen automatiskt.
Figur 22 Ändringar i Tekla importerade från Robot
33
När resultaten hämtats stängs Robot automatiskt ned. Det är viktigt att spara modellen i
Robot innan resultaten hämtas. Är modellen inte sparad följer inte ändringarna med.
Om rutan Use design groups är vald bildar alla objekt som exporterades till Robot med
samma profilegenskaper och funktion en grupp. Om en av profilerna i en grupp behöver
ändras och Use design groups är vald kommer samtliga profiler att ändras vid
acceptans.
34
Då Teklamodellen är sparad efter importen hittas resultaten Shear, Tension och Moment
under respektive objekts User-defined attributes End codes, se figur 23. Om
resultaten inte finns tillgängliga kan det bero på en iställning av environment variables.
Detta görs i filen user.ini i Tekla Structures programmapp; ntbinuser.ini.
Variablarna ser ut enligt följande:
XS_AD_GET_RESULTS_FORCES=TRUE,
XS_AD_GET_RESULTS_DESIGN_VALUES=TRUE
Figur 23 User-defined attributes, End codes för valt objekt.
35
3 Resultat
Att överföra en modell för analys från Tekla till Robot går snabbt och enkelt. Laster och
lastkombinationer görs med störst kontroll i Tekla. Möjlighet finns också att göra det
samma i Robot. Jämfört med handberäkning utfaller resultatet närliggande vid analys i
Robot. Redovisning sker genom en Calculation note i Robot där dimensionerande laster
och utnyttjandegrader för respektive profil redovisas.
o Arbetsgång – Det är möjligt att modellera en modell som kan användas i både
Tekla och Robot. Vid modellering av den grafiska modellen finns möjligheten
att hela tiden ha kontroll över analysmodellens utseende. Detta görs genom
läget View analysis parts vilket belyser beräkningslinjernas utseende. För
kontroll av nodernas placering krävs en uppdatering av analysmodellen. Vid
View analysis parts visas beräkningslinjer för läget Model default.
o Laster – Laster kan läggas på i både Robot och Tekla. Fördelen med Tekla är
att lasterna kan placeras på fler sätt och en van Teklaanvändare har större
kontroll. I Tekla finns möjlighet att välja säkerhetsfaktor vid manuella
lastkombinationer. Funktionen med säkerhetsfaktorer finns inte automatiskt i
varken Tekla eller Robot, samt att det inom Robot heller inte går att välja vid
manuell lastkombination.
o Komponenter – Modellen blir mer tungkörd med komponenter. Det bildas extra
icke behövda beräkningslinjer och noder. Dessa gör analysmodellen svårarbetad
och tidskrävande manuell justering är nödvändig.
o Revideringar/ändringar – Robot ger förslag på optimering om objektet
innehåller element/delar som inte klarar givna belastningar. Optimeringen kan
baseras på ett antal faktorer, en eller flertalet. Dessa ändringar kan importeras till
Tekla och måste då manuellt accepteras för att ändringen ska gå igenom.
o Redovisning – Robot redovisar resultaten i tabellform, via ett flertal
diagramalternativ, strukturanalyser samt utskriftsvänliga
dimensioneringsstrategier. I Robot kallas dessa Calculation notes. Resultaten i
Robot ligger nära de resultat som erhållits vid handberäkningar. Resultat vid
36
noderna kan importeras tillbaka till Tekla från Robot och kopplas till respektive
profils User-defined attributes. Dessa storheter är moment, tvärkraft och
spänning.
o Support – Support finns tillgänglig hos den svenska återförsäljaren CAD-Q
samt Medeso AB. De kan också erbjuda utbildning inom Robot, både
grundutbildningar och fortbildningar. Robot har inte ett alltför användarvänligt
hjälpavsnitt. Tekla har en svensktalande support. De ger snabba svar och är
kunniga då Tekla är deras enda program.
37
4 Diskussion
Kompatibiliteten mellan Tekla och Robot diskuteras kring de resultatfaktorer som finns
nämnda i kapitel 3. De resultat, vilket diskussionen kring FEM-Design baseras på, är
hämtade ur examensarbetena En modell istället för två? (Lundqvist & Johansson, 2009)
samt Jämförelse av dimensioneringsprogram (Lindström & Pettersson, 2008). För
FEM-Design har endast ett urval av faktorerna använts som grund för
diskussionsmaterialet, då några resultatfaktorer inte finns redovisade.
Sammanfattningsvis kommer en jämförelse av de två analysprogrammen göras.
Tekla - Robot
o Arbetsgång -En modell räcker för att tillverka både ritningar i Tekla samt
analysresultat i Robot. Dock är det viktigt vid modellering i Tekla att hänsyn tas
till att modellen ska analyseras. Den tidiga modelleringen avgör
beräkningslinjernas läge. Det tar lite längre tid att göra en modell anpassad för
analys jämfört med en modellerad endast för ritningar. Tiden som krävs är
mindre än vilken som krävs för två.
o Laster - Laster kan läggas in i både Tekla och Robot, likaså lastkombinationer.
För en van Teklaanvändare är det smidigare att hantera lasterna i Tekla. I Robot
väljs vilken bärverksdel lasten ska påverka, där centreras den. I Tekla placeras
laster precis som vid övrig modellering och det är därför smidigare att hantera
lasten än i Robot. I Robot kan säkerhetsklassen lätt glömmas bort. Programmet
räknar alltid i säkerhetsklass tre men detta kan ibland anses obefogat.
o Komponenter - Vid lastnedräkning är komponenter inte nödvändiga. Det är i
och med lastnedräkningen som påverkan räknas ut och det är efter den som till
exempel infästningar samt förband dimensioneras. Det tillkommer flertalet
beräkningslinjer och noder som blir svårhanterade i analysmodellen om
komponenter används. Dessutom blir modellen mer tungkörd.
o Revideringar/ändringar - Det är bra att ändringar måste accepteras manuellt.
Detta ger en större kontroll. Även om det är ett beräkningsprogram och det ska
38
ha rätt bör den mänskliga faktorn finnas i åtanke, exempelvis felaktig indata
leder till ett felaktigt resultat. Den manuella korrektionen ses därför som
gynnsam. Anledningen till att resultaten skiljer sig mellan handberäkningarna
och analysen i Robot är att handberäkningarna är räknade på ungefärliga
längder. I Robot är längderna millimeterexakta. Samtidigt räknar Robot enligt
FEM vilket är mer exakt än de förenklade handberäkningarna.
o Redovisning – För de mest detaljerade och innehållsrika resultaten hänvisas
användaren till Robot. Programmet redovisar det som kan tänkas vara intressant
för dimensioneringen. Robot bör användas till det Robot är skapat för, nämligen
analys och beräkning. Tekla bör användas för det ändamål Tekla är skapat för.
Utmaningen kan vara att hitta det optimala arbetssättet att jobba med
programmen parallellt med varandra.
o Support - Både Tekla och Robot har svensktalande support. Teklas support är
hjälpsam och snabba svar fås. Personalen är kunnig i Tekla då det är det enda
programmet de erbjuder support till. Ingen kontakt har tagits med Robot support
i och med att de inte erbjuder studentsupport.
Jämförelse Robot – FEM-Design
I studien Jämförelse av dimensioneringsprogram drar Lindström och Pettersson (2008)
slutsatsen att FEM-Design ska väljas som analys- och beräkningsprogram framför
Robot Millenium. Slutsatsen baseras på de faktorer att FEM-Design innehar svensk
support, att programmet även hanterar svensk landstandard samt att ritverkyget i Robot
är mer svårhanterligt än det i FEM. I nuläget anses inte problemet med avsaknad av
svensk landstandard i Robot som ett problem i och med att svenska eurokoder finns att
tillgå i Robot. Det är denna standard som kommer gälla i framtiden. Svenska
återförsäljare av Robot kan idag erbjuda både support samt utbildningar i programmet.
Mer krävande problem som de inte kan ta itu med själva skickas till Autodesk
huvudsupport. Detta sker på engelska, men det är återförsäljaren som hanterar
kontakten med huvudsupporten, för att sedermera vidarbefordra informationen till den
Robotanvändare det kan beröra. Ritverktyget i Robot är under all kritik men eftersom
all modellering sker i Tekla, ses det inte som ett behov att använda sig av det.
39
Den tvåvägslänk som finns mellan FEM-Design och Tekla är under utveckling. Detta
medför att det ännu föreligger brister i export-/importprocessen mellan programmen.
Exempel på detta är att FEM-Design inte kan tolka vissa materialprofiler som
importerats från Tekla. Dessa får istället justeras för hand och leder till ett mer
omfattande arbete för konstruktören. I Robot har inga sådana brister upptäckts via den
länken. Detta talar då till Robots fördel vid jämförelsen mellan programmen. Det bör
dock, som nämnts tidigare, tas i beaktande att studien som behandlat länken mellan
FEM-Design och Tekla färdigställts under år 2009. Vidareutveckling och förbättringar
av länken kan ha förekommit under den tiden. Det anses vara viktigt att ha tillgång till
en väl fungerande länk mellan Tekla och respektive analys-/beräkningsprogram för att
uppnå en optimal arbetsgång och undvika flaskhalsar som stannar upp.
Gällande övriga faktorer som nämnts så behandlar programmen komponenterna på i
stort sett samma sätt. Vid infästningar och liknande detaljer blir analysmodellen som
ska exporteras tungkörd och svårhanterlig. Detta gäller båda programmen och kan
kopplas till hur Tekla bygger upp analysmodellen. Det finns dock möjlighet till att ta
med komponenterna i sin analysmodell, justera beräkningslinjer och noder för hand och
sedermera få en användbar modell för beräkning. Frågan som följer är dock om det är
värt det extra besväret som det innebär och om det är nödvändigt?
40
5 Slutsats
Att transportera en modell mellan Tekla och Robot är, i och med den väl fungerande
tvåvägslänken, ett smidigt och tidssparande sätt att både tillverka ritningar samt att
analysera objektet. Vid modellering är det viktigt att vara medveten om att modellen ska
analyseras och modellera därefter. En ständig uppdatering av analysmodellen under
pågående modellering är att rekommendera. Störst kontroll och smidigast hantering av
laster och lastkombinationer sker då lasterna sätts in i Tekla med manuellt genererade
lastkombinationer. Sker detta behöver ingenting ändras i Robot utan modellen är färdig
för analys när den når programmet. Tekla gör det som det programmet är bäst på, det
vill säga modellering och hantering av modellen. Robot gör det som det programmet är
bäst på, analyserar modellen. Diskussionen visar på att Robots svagheter har förbättrats,
detta tillsammans med den fullgoda länken gentemot Tekla leder till att
rekommendationen av analys- och beräkningsprogram till Structor faller på Robot.
41
6 Tackord
Författarna till detta examensarbete vill rikta ett stort tack till följande personer, som på
olika sätt bidragit med hjälp och kunskap inom sina respektive ämnesområden:
Peter Branzell, Tekla Structures
Peter Holmberg, Tekla Structures
Robert Johansson, Structor Karlstad
Stefan Lilja, Structor Karlstad
Tove Lindblad, Tekla Structures
Carina Rehnström, Karlstads universitet
42
7 Källförteckning
Elektroniska källor
Eastman, Chuck (2009): Building Information Modeling. Georgia Tech,
http://bim.arch.gatech.edu/?id=402, 2010-03-24
Tekla Structures Sverige (2010): Bimlösning för stomkonstruktion,
http://www.tekla.com/se/solutions/building-construction/structural-
engineers/Pages/Default.aspx, 2010-03-24
Strusoft Structural Design Software (2010)
http://www.strusoft.com, 2010-04-22
Lindström, Peter och Pettersson, Henrik (2008): Jämförelse av dimensioneringprogram.
Institutionen för teknik och byggd miljö, Högskolan i Gävle.
Johansson, Martin och Lundqvist, Simon (2009): En modell istället för två? Malmö
högskola, Malmö.
Larsson, Jonas. Medeso AB, Engineering Analyst. Mailkorrespondens, 2010-04-12
Carlsson, Per. Cad-Q. Konsultchef & Affärsutvecklare. Mailkorrespondens,2010-04-08
Muntliga källor
Holmberg, Peter. Tekla Structures Sverige, Supportingenjör. Personlig kommunikation,
2010-04-20
Bilaga 1
1
Lastnedräkning pannhus i Fellingsbro
Figur 1 3D-vy över pannhuset i Fellingsbro
Figur 2 Sektion längs gridlinje c av pannhuset
Bilaga 1
2
Lastnedräkningen utförs enligt eurokoderna.
Indata Fellingsbro
sk = 2,5 kN/m2
Vref = 22 m/s
Terrängtyp 3. Område täckt med vegetation eller byggnader eller enstaka hinder med största
inbördes avstånd lika med 20 gånger hindrens höjd. Tex byar, förorter och skogsmark.
Säkerhetsklass 2. 𝛾d=0,91
En sida anses dominant.
Byggnaden är klädd med Parocelement på väggar och tak. Egentyngden är 0,240 kN/m2
(Paroc AB, 2010).
Vindlast
wTOT = We+Wi
we = qp(z) cpi Yttre vindlasten
wi = qp(z) cpe Inre vindlasten
cpi = formfaktor för yttre vindlast som bestäms av husets form
cpe = formfaktor för inre vindlast som bestäms av husets form
Qp(z) = karakteristiska hastighetstrycket bestäms enligt tabell. Beroende av z (höjd till nock)
samt vb, terrängfaktor.
Då en sida anses dominant är cpi =0,75 cpe
qp(z)= 0,35
Bilaga 1
3
Figur 1 Vindzoner tak för vindriktning Ө = 0° samt Ө = 180°
Figur 2 Vindzoner tak för vindriktning 90°
I figur 1 samt 2 där e = det minsta av b eller 2h
2h = 8 m
b 0°,180°= 4,8 m
b90°=3,8 m
Bilaga 1
4
I båda fallen sätts e som b.
Tabell 1, Cpe för angivna zoner på tak vid vinkeln 0°.
F G H -0,76 -058 -0,27 0,33 0,33 0,25
Tabell 2, Cpe för angivna zoner på tak vid vinkeln 180°.
F G H -2,1 -1,2 -0,87
Tabell 3, Cpe för angivna zoner vid vinkeln 90°.
Flow Fup G H I -2,32 -1,52 -1,79 -0,95 -0,77
Figur 3 Plan för vindlast på väggar
Figur 4 Vindlast på väggar
Bilaga 1
5
Tabell 4, Cpe för angivna zoner på väggen. Gäller då h/d=1.
A B C D E -1,2 -0,8 -0,5 -0,8 -0,5
Figur 6, gäller då e är större än d. Är e mindre än d försvinner zon C. Är e större än 5d
försvinner båda zon B och C.
ctot tak =cpi+cpe
cpi, tak, tryck =0,75 cpe=0,75·0,33=0,25
cpi, tak, sug=0,75(-2,32)=-1,74
cpi, vägg = 0,75(-1,2)=-0,9
ctot tak, tryck = 0,33+0,25 = 0,58
ctot tak, sug = -1,74+-2,32 = - 4,06
ctot vägg = -1,2 + -0,9 = -2,1
wtot, tak, tryck= qp(z) ctot=0,35·0,58 = 0,203 kN/m2
wtot, tak, sug = qp(z) ctot=0,35·(-4,06) = -1,42 kN/m2
wtot, vägg, tryck= qp(z) ctot=0,35·-2,1 = - 0,735 kN/m2
Snölast
Karakteristisk snölast på tak
s = µ Ce Ct sk
sk = karakteristiska värdet för snölast på mark
Ce = exponeringsfaktor som är beroende av hur vindutsatt huset är. 0,8 väljs vid vindutsatt
läge, 1,0 vid normalt läge samt 1,2 vid skyddat läge.
Ct = termisk koefficient som är beroende av värmegenomgångskoefficienten i taket. 1,0 om
värmegenomgångskoefficienten är mindre än 1W/m2K
µi = takets formfaktor som fås av byggnadens form
Ct väljs till 1,0. Ce väljs till 1,0
µ=0,8
Bilaga 1
6
s = µ Ce Ct sk= 0,8∙1,0∙1,0∙2,5 = 2,0 kN/m2
Lastnedräkning enligt Eurokod 1
Edim = (∑Gk,j γd γGj,sup) + Qk,1 γd γQ,i + (∑Qk,i Ѱ0,I γd γQ,i) + P γd γQ,i
Edim = den dimensionerande lasteffekten på ett objekt
Gk,j = den karakteristiska egentyngden eller egentyngderna som påverkar byggnadsdelen där j
är det nummer som lasten blivit tilldelad för att skilja de olika egentyngderna åt
Qk,i = variabla laster som bilaster som påverkar byggnadensdelen där i är det nummer som
lasten blivit tilldelad för att skilja de olika varibla lasterna åt
Qk,1 = variabla huvudlasten
P = representerar inbyggda spänningar till exempel förspänd armering i betong
γd = partialkoefficient som varierar beroende på vilken säkerhetsklass som gäller för
byggnadsdelen
γGj,sup = partialkoefficient för permanent last där j är det nummer lasten blivit tilldelad
γQ,1 = partialkoefficient för variabel huvudlast
γQ,i = partialkoefficient för variabel bilast
Ѱ0,i = reduktionsfaktor för variabla laster
Då det inte finns några bilaster eller inbyggda spänningar ser formeln för lastkombinationen
ut som följer:
Edim = (∑Gk,j γd γGj,sup) + Qk,1 γd γQ,i
Där:
γGj,sup =1,35
γQ,1 =1,5 för gynsamma fall
γd = 0,91
Egentyngd IPE180: massa 18,8 kg/m 188 N/m
Egentyngd HEA100: massa 16,7 kg/m 167 N/m (Tekla Structures)
Bilaga 1
7
Takbalk
Figur 5 Taket. S-avstånd mellan takbalkar 2400 mm.
Egentyngd:
gk,bb=0,188+0,240∙2,4 = 0,761 kN/m balk
gk,ba,bc=0,188+0,240∙1,2 = 0,476 kN/m balk
Snölast:
s= 2 kN/m2, vilken verkar vertikalt på en horisontalprojektion av taket
Sbb= S-avstånd s = 2,4·2= 4,8kN/m balk
Sba, bc= S−avstånd
2 s = 1,2·2 = 2,4 kN/m
balk
Bilaga 1
8
Vindlast:
wtot, tak, tryck = 0,203 kN/m2 Wbb= 0,487 kN/m balk
Wba,bc=0,244 kN/m balk
Vind som huvudlast Edim vind, bb=(∑Gk,j γd γGj,sup) + Qk,1γdγQ,i= 0,761∙0,91∙1,35 + 1,5∙0,91∙0,487 = 1,60 kN/m balk
Edim vind, ba, bc=(∑Gk,j γd γGj,sup) + Qk,1γdγQ,i= 0,476∙0,91∙1,35 + 1,5∙0,91∙0,244 = 0,92 kN/m balk
Mmax, vind, bb= 𝑞𝑏𝑏 𝑙2
8 =
1,60∙4,12
8=3,4 kNm
Mmax, vind, ba, bc= 𝑞𝑏𝑎 𝑙2
8 =
0,92∙4,12
8=1,9 kNm
Ra vind, bb= Rb snö, bb = 𝑞𝑙
2 =
1,6∙4,1
2 =3,3 kN
Ra vind, ba, bc= Rb snö, ba, bc = 𝑞𝑙
2 =
0,92∙3,8
2 =1,8 kN
Snö som huvudlast Edim snö, bb=(∑Gk,j γd γGj,sup) + Qk,1γdγQ,i= 0,761∙0,91∙1,35 + 1,5∙0,91∙4,8 = 7,47 kN/m balk
Edim snö, ba, bc=(∑Gk,j γd γGj,sup) + Qk,1γdγQ,i= 0,476∙0,91∙1,35 + 1,5∙0,91∙2,4 = 3,86 kN/m balk
Mmax, snö, bb= 𝑞𝑏𝑏 𝑙2
8 =
7,47∙4,012
8= 15,0 kNm
Mmax, snö, ba, bc= 𝑞𝑏𝑎 𝑙2
8 =
3,86∙4,012
8= 7,8 kNm
Ra snö, bb= Rb snö, bb = 𝑞𝑙
2 =
7,47∙4,01
2 = 15,0 kN
Ra snö, ba, bc= Rb snö, ba, bc = 𝑞𝑙
2 =
3,86∙4,01
2 = 7,7 kN
Bilaga 1
9
Figur 6 Tvärkraftsdiagram för balk b
Figur 7 Momentdiagram för balk b
Pelare
L P1 = 2,7 m
L P2= 4,0 m
Ndim = Ra +1,35 γd Gk
Ndim, P1b = Ra + 1,35 γd Gk, P2b = 14,98 +0,167∙2,7∙1,35∙0,91 = 15,5 kN
Ndim, P2b = Ra + 1,35 γd Gk, P2b = 14,98 +0,167∙4∙1,35∙0,91 = 15,8 kN
Ndim, P2a,c = Ra + 1,35 γd Gk, P2b = 7,74 +0,167∙4∙1,35∙0,91 = 8,6 kN
Ndim, P1a,c = Ra + 1,35 γd Gk = 7,74 +0,167∙2,7 ∙1,35∙0,91 = 8,30 kN
15,0
15,0
15,0
Bilaga 1
10
Kontroll av dimensioner Då samtliga pelare och balkar i pannhuset skall prövas för dimensionerna HEA100 samt,
IPE180 kontrolleras sektion b som är utsatt för störst påverkan. Gällande knäckning
kontrolleras pelare b2, det vill säga den längsta.
Balk
𝐴𝑣 = skjuvarean
𝑓𝑦 = stålets sträckgräns
MEd = dimensionerande böjmoment
MRd = dimensionerande bärförmåga för moment
VEd = dimensionerande böjmoment
VRd = dimensionerande bärförmåga för tvärkraft
Wpl = plastiskt böjmotstånd
γMO = partialkoefficient för tvärsnittets bärförmåga oavsett tvärsnittsklass
η =1,0
MRd =W pl fy
γMO för tvärsnittsklass 1 och 2
MEd
MRd≤ 1,0
VEd
VRd≤ 1,0
VRd =Av (fy / 3)
γMO
Av = A-2btf +(tw+2r) tf ≥ 𝜂hwrw
Indata
fy= 235 MPa
MEd = 15,0 kNm
VEd = 15,0 kN
Wpl = 146 ·10-6
m3
γMO = 1,00
Bilaga 1
11
η = 1,0
Tvärsnitt IPE180
Figur 8, IPE180
MRd =W pl fy
γMO=
146· 235
1,0= 34,3 kNm
MEd
MRd=
15,0
34,3 = 0,43 ≤ 1,0 OK!
Av = 2395-2·91 ·8 +(5,3+2·9) 8 1125,4 mm2
𝜂hwtw = 138,6·5,3 = 735 mm2
1125 mm2 ∵ OK!
VRd =Av (fy / 3)
γMO =
1125 (235/ 3)
1,0 =152,6 kN
VEd
VRd=
14,98
153= 0,10 ≤ 1,0 ∵ OK!
Om tvärkraften är mindre än halva plastiska börförmågan för tvärkraft, kan dess inverkan på
bärförmågan för moment försummas.
Pelare
NEd = Dimensonerande normalkraft
NRd = Dimensionerande bärförmåga för normalkraft
Indata
NEd =15,8 kN
Tvärsnitt HEA100
Bilaga 1
12
Figur 9, HEA100
Knäckning:
x =1
Φ+ Φ2−λ 2 ≤ 1,0
där Φ = 0,5[1 + α λ − 0,2 + λ 2]
𝜆 = 𝐴𝑓𝑦
𝑁𝐶𝑟
𝑁𝑐𝑟 =𝜋2𝐸𝐼𝑚𝑖𝑛
𝑙𝑐2
α = imperfektionsfaktor
𝑁𝑐𝑟 =𝜋2 ∙210∙103 ∙1,338
42 = 173 𝑘𝑁
𝜆 = 2124∙275
173 000= 1,84
α =0,34
Φ = 0,5[1 + 0,34 1,84 − 0,2 + 1,842]=2,47
x =1
2,47+ 2,472−1,84 = 0,22 ≤ 1,0
NEd
NRd≤ 1,0
NRd =Afy
γMO
NRd =Afy
γMO =
2124 ∙275
1,0 = 584 kN
NRdr= NRd ·x = 584 ·0,22 =128 kN
NEd
NRd=
15,8
128=0,12 ≤ 1,0
Bilaga 1
13
Vindstag
Största påverkan för vindstag
Största area: A=11,28 m2
Längsta sträva : l = 4,7 m
Vindlast: w = 0,735 kN/m2
Ned = Aw/4
NEd = 11,28∙0,735 / 4 = 2,1 kN
Dimensionerande bärförmåga för tryckkraft för en tryckt bärverksdel
𝑁𝑏 ,𝑅𝑑 = 𝑥𝐴𝑓𝑦
𝛾𝑀1 för tvärsnittsklass 1
x =1
Φ+ Φ2−λ 2 ≤ 1,0
där Φ = 0,5[1 + α λ − 0,2 + λ 2]
𝜆 = 𝐴𝑓𝑦
𝑁𝐶𝑟
2,1 kN
Bilaga 1
14
𝑁𝑐𝑟 =𝜋2𝐸𝐼𝑚𝑖𝑛
𝑙𝑐2
α = imperfektionsfaktor
𝑁𝑐𝑟 =𝜋2210∙1090,753∙10−6
4,72 = 70,65 𝑘𝑁
𝜆 = 1040∙355
70650= 2,29
α =0,21
där Φ = 0,5[1 + 0,21 2,29 − 0,2 + 2,292] = 3,34
x =1
3,34+ 3,342−2,292 = 0,173 <1,0 ∵ OK!
NEd
NRd≤ 1,0
NRd =Afy
γMO
NRd =Afy
γMO =
1040 ∙355
1,0 = 369 kN
NRdr= NRd ·x = 369 ·0,173 =64 kN
NEd
NRd=
2,1
64=0,033 ≤ 1,0 ∵ OK!
Bilaga 1
15
Källförteckning
Paroc AB: Produktegenskaper Parocelement
http://www.paroc.se/channels/se/panel+system/products/produktegenskaper.asp, 2010-03-20