Beregnet virkning av jordskjelv på prefabrikkerte betongelementbygg

Master's thesis in Structural engineeringI Norge har en ikke hatt tradisjon for å dimensjonere konstruksjoner for jordskjelv, men i 2004 ble det innført krav om at nye bygg oppført i Norge skal dimensjoneres for jordskjelvlaster. Frem til nå har jordskjelvdimensjonering blitt gjort etter NS3491-12: Laster fra seismiske påvirkninger. Oppgaven tar for seg dimensjonering av konstruksjoner for jordskjelv i Norge, med utgangspunkt i den nevnte standarden og øvrige standarder i NS-serien. Den norske standarden angir flere metoder for dimensjonering av jordskjelv. Den ene av disse, enfrihetsgradsanalysen, er en veldig forenklet metode. En annen metode som beskrives er en flerfrihetsgradsanalyse, som forventes å gi mer nøyaktige resultater, men samtidig være mer arbeidskrevende. En viktig del av oppgaven vil være å sette seg inn i hvordan disse to beregningsmetodene virker, og forsøke å benytte begge disse på bygget vi har valgt som utgangspunkt for denne oppgaven. Formålet med dette er å finne sammenlignbare resultater for de to metodene, som kan si noe om fordeler og ulemper med beregningsmetodene. I tillegg ønsker vi å studere tilleggslaster på grunn av jordskjelv, sammenlignet med belastning på grunn av statisk last. Beregningene tar utgangspunkt i et prefabrikkert betongelementbygg som er bygd på Forus. Det aktuelle bygget er spesielt interessant fordi de bløte grunnforholdene i området medfører forsterket effekt av jordskjelv. Grunnforholdene på byggetomta på Forus gjør at en må dimensjonere for høyere belastninger enn hva som ville vært aktuelt om bygget for eksempel stod rett på fjellgrunn. Selv om det aktuelle bygget består av prefabrikkerte betongelementer, vil mange av prinsippene gjelde også for andre typer bygg. For å kunne belyse problemstillingen godt nok har en først vært nødt til å sette seg inn i og beskrive grunnleggende emner innen jordskjelv som fagfelt, og få et overblikk over hvordan en dimensjonerer etter den aktuelle standarden. Videre beskriver oppgaven bruk av elementanalyseprogrammet Abaqus, som er et nyttig verktøy ved dimensjonering av kompliserte konstruksjoner for seismisk påvirkning. Vi har studert belastninger i konstruksjonens ulike deler, både belastninger på grunn av statisk last og tilleggsbelastninger på grunn av jordskjelv. Det viste seg raskt at jordskjelv blir dimensjonerende for stabilitet, ettersom total skjærkraft ved grunnivå ved jordskjelvtilfellet blir tre ganger større enn skjærkraft på grunn av vindlast. Veltemomentet ble også størst ved jordskjelvtilfellet, dette ble nærmere fire ganger større enn maksimalt veltemoment på grunn av vindlaster og skjevstilling. I bunn av vegger har vi funnet at jordskjelvlasttilfellet blir dimensjonerende for vertikalkrefter i mange av veggene. Det vil si at disse har høyere utnyttelse av kapasitet ved jordskjelvtilfellet enn ved bruddgrenselaster. For søylene derimot, gav bruddgrenselast høyere utnyttelse av knekkapasiteten i alle søylene sammenlignet med laster på grunn av jordskjelv