Fackverksmodellering av en väggskiva : Med finita elementmetoden som underlag

Sammanfattning: Fackverksmodellering (eng. strut-tie modeling) är en accepterad och rationell beräkningsmetod för betongkonstruktioner där vanlig balkteori inte kan appliceras. Det gäller områden för s.k. diskontinuitetsregioner (D-regioner). Den komplexa spännings- och kraftfördelningen som uppstår i D-regioner substitueras till fackverkskomponenter i form av trycksträvor, dragstag och noder. Lastfallen omvandlas, under förenklade villkor, med andra ord till ett lösbart fackverksfall. Metodiken för tillgångasättet har länge ansetts som iterativ och långdragen process, där ett fackverk antas samt optimeras tills ett godtyckligt och rimligt fackverk har uppnåtts. Erfarenhet har betydelse för hur fackverksutformningen kommer att se ut. Oerfarna ingenjörer kan till en början ha svårt att se hur spännings- och kraftfördelningen i en betongkonstruktion sprider ut sig. Med hjälp av FEM kan fackverksmodelleringens process effektiviseras. Spänningsoch kraftfördelningen kan tas fram i belastande betongkonstruktioner i form av finita elementmodeller. Därmed kan konstruktörerna visuellt utforma fackverket efter fördelningen. I studien har ett verkligt fall tillhandahållits från företaget WSP. Konstruktionsdelen som ska dimensioneras är en väggskiva från ett flerbostadshus i Stockholm. Med FEM-design har väggskivan rekonstruerats till en finita elementmodell med en framtagen spännings- och kraftfördelning. Fördelningen har använts som ett underlag för vidare dimensionering för hand efter Svenska Standard, Eurokod 2. Resultaten visar att det är möjligt att utforma ett fackverk med FEM-design som underlag. Även framtagna stångkrafter och upplagskrafter har jämförts mellan handberäkning och FEM, som visar att skillnader mellan beräkningsmetoderna är mellan ungefär 5,1-7,7 %, dock bara för studiens fall. Rapporten visar att en påskyndning i processen kan göras om man använder FEM. Metoden möjliggör en förenkling i processen som kan nyttjas av oerfarna konstruktörer. Detta kan bidra till en bättre slutprodukt och gynna utvecklingen för byggbranschen i slutändan.