Rapport R10:1971 Inst. f3r ßyggnadsstatik Plåtpaneler i byggnads- teknisk användning Förstyvade plattfälts funktion och bärförmåga Rolf Baehre Per-OIof Thomasson Byggforskningen Plåtpaneler i byggnadsteknisk användning. Förstyvade plattfälts funktion och bärförmåga Rolf Baehre & Per-Olof Thomasson Vid Institutionen för Stålbyggnad, KTH, pågår ett omfattande forsk­ ningsarbete kring förstyvade plattfält, även kallade plåtpaneler. Föreliggande delrapport innehåller en översiktlig behandling av problem­ ställningar som aktualiseras vid an­ vändning av plåtpaneler inom framför allt husbyggnadstekniken. Målsätt­ ningen har därvid varit att kartlägga behovet av forskning och utveckling för tillämpning av denna lättbygg­ nadsteknik, som bör kunna tillgodose krav på ökad prefabrikation och för­ ädling inom husbyggnadssektorn. I rapportens första del görs en analys av ändamålsenliga stomkomponenter med beaktande av statiska, funktio­ nella, formnings- och fogningsteknis- ka krav samt ekonomiska aspekter. 1 den andra delen omfattar rappor­ ten en kartläggning av beräknings- och dimensioneringstekniska förut­ sättningar för användning av tunn- väggiga konstruktionselement. Ett brett utrymme ges en litteratur­ redovisning avseende förstyvade platt­ fält under inverkan av skivkrafter. ■ I 'M 'II' '1 W a b c Flerkomponentlösning t— 1— t d e [ L a i b e ----------------«f Enkomponentlösning »I Tvåkomponentlösning Biandkomponent Lösning FIG. 1. Grundformer för ytbärverk. Den konventionella stålbyggnadstek ­ niken representerar normalt en kom ­ position av linjära konstruktionsele ­ m ent, ett skelett med i huvudsak last­ upptagande funktion. Inom husbygg ­ nadstekniken är emellertid med avse ­ ende på slutprodukten kravet på yt- begränsande bärverkselement dom ine ­ rande. Det snabbt ökande utbudet av tunna platta produkter med garante ­ rade hållfasthetskarakteristika och hög förädlingsgrad erbjuder möjlighe ­ ter att tillgodose detta krav. Y tbärverk kan konstrueras med såväl lastuppta­ gande som ytbegränsande funktion, baserade på lämpligt förstyvade tunn- väggiga plåtpaneler. En konsekvent tillämpning av denna konstruktionsteknik bör resultera i byggnadselement och stomkomponen ­ ter som karakteriseras av: — ökad lätthetsgrad — hög förädlingsgrad genom prefabri­ kation — rationellt utnyttjande av materialets hållfasthet — framställning av lätta volymele­ m ent — tillämpning av industriella tillverk ­ ningsprocesser — transport- och montagetekniska fördelar — klimatoberoende arbetsm iljö. Statiska krav grundar sig på aktuella påkänningstyper, som för plåtpaneler i funktion som bärande och stomsta- biliserande väggar i huvudsak bestäms av normalkrafts-, skjuvkrafts- och böj- momentspåverkan i väggplanet. Som grundformer för väggelement, se FIG . 1, behandlas här plattfält uppbyggda av plan plåt med separata förstyvning- ar, (flerkomponentlösning) respektive av plåtpaneler, formade i en enda ar ­ betsprocess och hopfogade till vägg ­ enheter (enkomponentlösning). V idare presenteras väggenheter i sandwich ­ form (tvåkomponentlösning) sam t väggar, uppbyggda av stålprofiler med ytskikt av artfrämmande material (blandkomponentlösning). Från tillverkningssynpunkt tilldrar sig enkomponentlösningen speciellt in ­ tresse på grund av att moduliserade byggelement med mångsidig använd ­ ning inom och utanför byggnadstek- niskt område kan framställas i en relativt enkel formningsprocess. Den lastupptagande förmågan kan därvid Byggforskningen Sammanfattningar R10:1971 Nyckelord: tunnplåtskonstruktion, ytbärverk, byggnadselement, problemanalys, byggnadsteknisk tillämpning, littera ­ turinventering plåtpanel, förstyvat plattfält, belast- ningstyper, brottyper, buckling, över- kritiskt om råde, formning, fogning Rapport RIO : 1971 avser anslag C 546 från Statens råd för byggnadsforsk ­ ning till Institutionen för Stålbyggnad, KTH. UDK 624.014 624.072.1 691.7 Sammanfattning av: Baehre, R & Thomasson, P-O , 1971, Plåtpaneler i byggnadsteknisk använd­ ning, Förstyvade plattfälts funktion och bärförmåga. (Statens institut för byggnadsforskning) Stockholm . Rap ­ port RIO : 1971, 50 s., ill. 12 kr. Rapporten är skriven på svenska med svensk och engelsk sammanfattning. D istribution: Svensk Byggtjänst Box 1403, 111 84 Stockholm Telefon 08-24 28 60 Abonnemangsgrupp: (k) konstruktion varieras genom enkla formningsåtgär- der. En väsentlig förutsättning för an­ vändningen av plåtpaneler inom bygg­ nadssektorn är att bärverkselementets statiska funktion kan kopplas med möjligheten att tillgodose aktuella funktionella krav i fråga om t.ex. mil­ jö (klimatgräns, ljud- eller buller­ gräns), ombyggnadskrav med hänsyn till framtida flexibilitet, installationer, brandcellsbegränsande funktion osv. Användningen av plåtpaneler i bäran­ de och avskiljande funktion är av sä- kerhetsmässiga skäl bunden till en kvalitetskontroll som speciellt berör geometriska imperfektioner, av pro­ duktionstekniska skäl till en förstklas­ sig måttnoggrannhet och av ekono­ miska skäl till en rationell formning och fogning. Dessa krav kan tillgodoses genom kvalificerad tillverkning i en industria­ liserad process under kontinuerlig kontroll. Till förfogande för formningspro- cessen står vid lämplig seriestorlek rullformningen, vid begränsade serier och för detaljer kantpressverktyg. Som lämpliga fogningsmetoder kan nämnas skruvförband med gängfor­ mande eller självborrande skruvar, blindnitförband, punktsvetsförband och limförband. Vid koncentrerad lastinföring är friktionsförband lämp­ ligt. Fogningsmetoder kommer att be­ handlas i en särskild rapport från Byggforskningen. Med hänsyn till att avancerade form- ningsmetoder är relativt investerings- krävande bör produktvalet ske med beaktande av mångsidig tillämpning inom och utanför byggnadssektorn. Framställningen i rapportens andra huvuddel inleds med en översiktlig beskrivning av bärverkselementens be­ teende i brukslast- och brottstadiet under påverkan av normalkraft, skjuv- kraft och transversallast. Den lastupp­ tagande förmågan hos tunnväggiga plåtpaneler är i hög grad styrbar ge­ nom val av lämpliga förstyvningar i form av kantförstyvningar, rillor osv. Målsättningen är därvid att dels höja bucklingslasten för enskilt plant del­ fält samt dels öka lastupptagningsför- mågan i utbucklat tillstånd. Som un­ derlag för dimensioneringen används förenklade beräkningsmodeller, veri­ fierade genom experimentella under­ sökningar. Den exakta matematiska behandlingen av lastupptagningen inom överkritiskt område är begrän­ sad till ett fåtal idealiserade plattfält. Ett brett utrymme i rapporten ges åt en litteraturredovisning avseende för- styvade plattfält under inverkan av skivkrafter. Huvudprincipen för ur­ valet, omfattande 99 titlar, har varit att ge en fyllig översikt rörande teo­ retiska och experimentella undersök­ ningar inom området samt ge under­ lag för behandling av speciella fråge­ ställningar med anknytning till här aktuella bärverkselement. För att underlätta användningen av referenslistan har denna kompletterats med hänvisningar till områden som speciellt har varit föremål för behand­ ling i respektive referens. Hänvis- ningsdelen upptar därvid som huvud­ rubriker: — Bärverkstyper — Belastningstyper — Kritisk bucklingsspänning — Överkritiskt område — Diskontinuerlig förbindning mellan fält och förstyvning — Redovisning av försöksresultat — Dimensioneringsanvisningar. Litteraturinventeringen har visat att det teoretiska underlaget är väl under­ byggt för dimensionering av normal- kraftspåverkade plåtpaneler under idealiserade förhållanden. Däremot är lastfall av sammansatt karaktär med avseende på verkningssätt inom över­ kritiskt område behandlade i förhål­ landevis ringa omfattning. I rapporten ges som sammanfattning av litteraturinventeringen vissa re­ kommendationer för beräkning och dimensionering av förstyvade plattfält. Vid tillämpning av dessa dimensione- ringsmetoder bör dock tas hänsyn till de speciella konstruktiva frågeställ­ ningar rörande lastinföring, anslut­ ningar och skarvar, som aktualiseras vid användning av plåtpaneler i bygg- nadstekniskt sammanhang. Sammanfattningsvis kan konstateras att en tillämpning av den här skisse­ rade lättbyggnadstekniken kan möjlig­ göra en tillämpning av de inom pro­ cessindustrin vanliga tillverkningsme­ toderna för rationellt framställda och kvalitetsgaranterade produkter. Tunn- plåtsproduktema måste härvid anpas­ sas till statiska, byggnadstekniska, funktionella och miljömässiga krav, vilket aktualiserar behovet av forsk­ ning och utveckling i fråga om: — Kartläggning av bärverkselement- typer i byggnadsteknisk använd­ ning med sikte på delkomponenter för allsidig användning — Anpassning av teoretiskt beräk­ ningsunderlag till aktuella kon- struktionsf ormer — Behandling av konstruktiva fråge­ ställningar i samband med lastupp­ tagningen — Studium av miljötekniska och funk­ tionella frågeställningar mot bak­ grund av normkraven — Studium av formnings-, fognings- och tillverkningstekniska problem — Inordning av bärverkselementen i byggprocessen. Det fortsatta arbetet inom ramen för detta anslag från Byggforskningen koncentreras till utvalda delar av ovan nämnda problemställningar. FIG. 2. Plåtpanel under provning. u t g iv a r e : s t a t e n s in s t it u t f ö r b y g g n a d s f o r s k n in g Sheet metal panels in building construction. Function and load-bearing capacity of stiffened plates Rolf Baehre & Per-Olof Thomasson The Department of Steel Construction, Royal Institute of Technology, Stock­ holm, is carrying out comprehensive research concerning stiffened plates, and sheet metal panels. This report deals in a general manner with the problems that arise in connec­ tion with the use of sheet metal panels in, primarily, building construction. The objective has been to elucidate the need for research and development work as­ sociated with the application of this lightweight construction method which should be capable of satisfying the de­ mands raised in the building sector for a higher degree of préfabrication and finish. The first part of the report contains an analysis of appropriate frame com­ ponents, with due regard to structural, functional, metal forming and jointing requirements and the economic aspects. The second part of the report contains a review of design conditions to be used in connection with thin-walled structural elements. Considerable space is devoted to a review of literature concerning stiffened sheet metal panels subject to in-plane forces. ”1 1 !l )t.... abed Multi - component solution t—^ X7t t e IC a JL b L c i d ! e Single -component solution il Tw D- component solution ....... ................... .. .1 Us J\JV 1LX Mixed - component solution FIG. 1. Basic forms of load-bearing wall structures. The basis of conventional steel con­ struction is an arrangement of linear structural elements, a skeleton which has the principal function of carrying the imposed loading. In building construc­ tion, however, with regard to the end product, it is load-bearing elements, which at the same time fulfil the func­ tion of enclosing space, that constitute the primary requirement. The rapidly increasing availability of thin flat pro­ ducts which have guaranteed strength characteristics and a high degree of finish opens the possibility of this re­ quirement being satisfied. A load-bearing wall structure with the dual function of carrying loads and of enclosing space can be constructed on the basis of thin- walled sheet metal panels stiffened as appropriate. Consequent application of this construc­ tional technique should result in building elements and frame components charac­ terised by: — a reduction in weight — a high degree of finish due to pré­ fabrication — rational utilisation of the strength of the material — the production of lightweight room units — the application of industrial produc­ tion processes — advantages as regards transport and assembly — a working environment independent of climatic conditions. Structural requirements are based on the stresses that arise, which for sheet metal panels acting as load-bearing and frame-stabilising walls are mainly due to the action of normal force, shear force and bending moment in the plane of the wall. The basic forms of wall unit dealt with here, FIG. 1, consist of large panels made up of a flat plate and separate stiffeners (multi-component so­ lution), or plates formed in one working process which are then assembled to make up wall units (single-component solution). Wall units of sandwich con­ struction (two-component solution) and walls made up of steel sections with a surface layer of a different material (mixed-component solution) are also pre­ sented. From the production point of view, the single-component solution is of partic ­ ular interest, due to the fact that mod- ulised building elements, capable of National Swedish Building Research Summaries RIO: 1971 Key words: thin sheet metal structure, load-bearing wall structure, building element, problem analysis, application, inventory of litera­ ture sheet metal panel, stiffened plate, types of loading, types of failure, buckling, supercritical region, forming, jointing Report RIO: 1971 has been supported by Grant C 546 from the National Swedish Council for Building Research to the Department of Steel Construction, at the Royal Institute of Technology, Stock­ holm. UDC 624.014 624.072.1 691.7 Summary of: Baehre, R & Thomasson, P-O, 1971, Sheet metal panels in building construc­ tion, Function and load-bearing capacity of stiffened plates. (Statens institut för byggnadsforskning) Stockholm. Report RIO: 1971, 50 p„ ill. 12 Sw. Kr. The report is in Swedish with Swedish and English summaries. Distribution: Svensk Byggtjänst Box 1403, S-lll 84 Stockholm Sweden many uses both inside and outside the field of building construction, can be produced in a comparatively simple cold­ forming process. The load-bearing capa­ city can be varied by simple changes in the forming operation. An essential requirement as regards the use of wall panels in the building sector is that the load-bearing elements, in addition to performing their structural function, should also be capable of satis­ fying the appropriate functional require­ ments with regard to the external en­ vironment (climatic limits, noise or sound limits), and the requirement that conversion should be easy so as to per­ mit flexibility, should accommodate in­ stallations and have adequate fire resist­ ance. The use of sheet metal panels as load-bearing and space-separating units is conditional, for reasons of safety, pro­ duction and economics respectively, on quality control concerning, in particular, geometrical imperfections, on first-class dimensional accuracy and on rational forming and jointing processes. These requirements can be satisfied by advanced production methods in an in­ dustrialised process subject to continuous control. As far as the forming process is con­ cerned, forming between rolls can be used if the run is long enough, or form­ ing can be carried out between edging tools in the case of details and if the runs are of limited length. Suitable jointing methods are screwed connections using thread-forming or thread-cutting screws, blind-rivetted con­ nections, spot-welded connections and glued connections; in the case of con­ centrated loading, friction joints are suit­ able. Jointing methods are dealt with in a special report, to be issued by the Na­ tional Swedish Institute for Building Research in 1971. In view of the fact that advanced meth­ ods of metal forming require relatively large capital investment, the choice of product should be made with regard to the possibility of manifold use both in­ side and outside the building sector. The second main part of the report is introduced by a general description of the behaviour of the load-bearing ele­ ments, when acted upon by normal force, shear force and transverse loading, in both the working range and at ultimate load. The load-bearing capacity of thin- walled plate panels can be controlled to a great extent by suitable choice of stiff­ ening, such as edge stiffening, grooves etc. The aim of such stiffening is to raise the buckling load of the individual flat partial panel and also to raise the load­ carrying capacity in the buckled condi­ tion. Simplified calculation models, veri­ fied by experiment, are used for design. The exact mathematical treatment of the load-carrying capacity within the post- buckling region is confined to a few idealised plate panels. The report devotes considerable space to a review of literature concerning stiffened plate panels subjected to in­ plane forces. The basic principle govern­ ing the selection, which comprises 99 publications, has been to provide a de­ tailed review of theoretical and experi­ mental investigations in this field, and to provide the basis for a treatment of the special problems which are associat­ ed with the load-bearing elements dealt with. In order to facilitate use of the list of references, this has been augmented by the addition of notes indicating the fields which are especially dealt with by the references concerned. The main headings into which these notes are divided are: — types of load-bearing element — types of loading — critical buckling stress — supercritical region — discontinuous connection between pan­ el and stiffener — description of experimental results — design recommendations. The review of literature has shown that there is ample theoretical basis for the FIG. 2. Sheet metal panel during testing. design of sheet metal panels subjected to normal force in idealised conditions. On the other hand, however, there is relati­ vely scant treatment of the mode of ac­ tion of loads of composite character within the postbuckling region. The report gives, as a summary of the literature review, certain recommenda­ tions for the design of stiffened sheet metal panels. In applying these design methods, however, account must be taken of the special constructional prob­ lems in connection with application of load, joints and junctions, which arise in using sheet metal panels in building construction. It may be stated in conclusion that application of the lightweight building method outlined in the report may make possible the application of the manufact­ uring methods for rationally produced and quality-guaranteed products which are usual in the processing industry. In this connection, thin sheet metal prod­ ucts must be adapted to the structural, constructional, functional and environ­ mental requirements applicable, and this necessitates research and development work on: — a review of the types of load-bearing element in building construction, with a view to constructing partial compo­ nents capable of manifold application — adaptation of theoretical design pro­ cedures to the constructional forms in question — treatment of constructional problems connected with load-bearing capacity — a study of environmental engineering and functional problems against the background of standard requirements — a study of problems connected with metal forming, jointing and produc­ tion engineering — incorporation of the load-bearing ele­ ments in the building process. Continued work financed by this build­ ing research grant is concentrated on selected parts of the above list of prob­ lems. PUBLISHED BY THE NATIONAL SWEDISH INSTITUTE FOR BUILDING RESEARCH Rapport R10:1971 PLÅTPANELER I BYGGNADSTEKNISK ANVÄNDNING FÖRSTYVADE PLATTFÄLTS FUNKTION OCH BÄRFÖRMÅGA SHEET METAL PANELS IN BUILDING CONSTRUCTION FUNCTION AND LOAD-BEARING CAPACITY OF STIFFENED PLATES av Rolf Baehre och Per-Olof Thomasson Denna rapport avser anslag C 5U6 från Statens råd för byggnads­ forskning till Institutionen för Brobyggnad, avd. Stålbyggnad, KTH. Författare är professor Rolf Baehre och civilingenjör Per- Olof Thomasson. Intäkterna tillfaller fonden för byggnadsforskning. Statens institut för byggnadsforskning, Stockholm Rotobeckman AB, Stockholm 1971, 10 9010 1 INNEHÅLL 1 Inledning 2 Tunnväggiga ytbärverk i byggnadstekni sk använd ning 2.3 Statiska krav 2.2 Funktionskrav 2.3 Formning stekniska krav 2.4 Fogningstekniska krav 2.5 Ekonomiska aspekter 3 Tunnväggiga ytbärverk under lastpåverkan 3.3 Definitioner 3.2 Beteckningar 3-3 Plant plattfält under normalkraftpåverkan 3.4 Plant plattfält under skjuvkraftpåverkan 3-5 Förstyvat plattfält under normalkraftpåverkan 3.6 Förstyvat plattfält under skjuvkraftpåverkan 3-T Förstyvat plattfält under inverkan av transver sallast 4 Litt eratur invent ering 4.1 Redovisning sgrunder 4.2 Litt er atursammanställning 4.3 Diskussion av väsentliga frågeställningar 5 Dimensioner ing skr it er ier och -grunder INLEDNING 51 Stålbyggnadstekniken har under den tid då materialet använts inom byggsektorn karakteriserats av en "linjär" konstruktionsfilosofi, varvid det lineara_bärverksele- mentet i form av balk-, profil- och stångmaterial hop­ fogas till ett stålskelett. Dagens konventionella bär­ verk med därtill hörande komponenter såsom pelare, bal­ kar, fackverk, ramverk och bågar baseras på dessa grund­ former. Även det ökade utbudet av planvalsade produk­ ter i form av band och plåt, har inom byggsektorn i hu­ vudsak utnyttjats för linjära bärverkselement, såsom profiler, som med hjälp av nitning och senare svetsning kunnat framställas med större dimensioner och ökad last­ upptagande förmåga. Linjära bärverkselement har enbart bärande funktion, medan konstruktionens yt- och volymbegränsande funktion hänvisas till ett separat system, t ex lätta väggar och bj älklag. Genom att använda "platta produkter" kan man framstäl­ la bärverkselement som kombinerar ytbegränsande och bärande funktion, s_k_ytbärverk. Komponentframställningen är i väsentlig utsträckning knuten till ändamålsenliga fogningsmetoder. Vid tr edimensionella_bärverks eleïïretft (krökta plattfält) fordras en mera avancerad formningsprocess för fram­ ställning av bärverkskomponenter om dessa själva är tre­ dimensionella. Det är vanligare och formningsmässigt enk­ lare att hopfoga linjära eller tvådimensionella grund­ former till ett rymdbärverk. Samspelet mellan grundformerna och bärverkstyperna il­ lustreras i FIG. 1. En bärverkskonstruktion med såväl ytbegränsande som lastupptagande funktion, är tunnväggiga plattfält, som förses med ändamålsenliga förstyvningar för att ge bär­ verks element et önskad styvhet och bärförmåga. Tillämp­ ningen av en sådan konstruktionsteknik medger bl a: - rationellt utnyttjande av materialhållfastheten - ökad lätthetsgrad - hög förädling sgrad genom prefabrikation - möjlighet att framställa lätta volymelement - tillämpning av industriella tillverkningsprocesser - transport- och montageekonomisk vinst - klimat oberoende arbetsmiljö. Som nackdel skall nämnas att en koppling av nämnda funk­ tionskrav i viss utsträckning begränsar den framtida planflexibilit et en. Detta innebär att med hänsyn till möjliga och rimliga flexibilit et skrav en avvägning ifrå­ ga om konstruktionsprinciper bör ske. Det är dock möj- 6BÄRVERKSELEMENT GRUNDFORMER BÄRVERKSTYP BÄRVERKSKOMPONENTER FIG. 1. FORMNINGS- PROCESS FOGNINGSPROCESS PLAN PLAT PROFI L STÅNG BALK KROKT PLATFALT (GJUTGODS) SKAL RYMDFACKVERK PLÅTKASSETTER VOLYMELEMENT BALKKONSTRUKTIONER PELARE FACKVERK RAMVERK BÅGE (PLATTFÄLT) LINJÄRT TVÅDIMENSIONELLT TREDIMENSIONELLT (PLATTFÄLT) ORTOTROP PLATTA BALKROST INTEGRALFÖRSTYVAD PLÅT SANDWICHELEMEoNT PROFILERAD PLÅT STALSKELETT YTBARVERK RYMDBARVERK Bärverkstyper och ingående komponenter. Types of load-hearing element and component parts. ligt att tillgodose ”begränsade flexi!ilitet skrav även vid tillämpning av ytbärverk. Det snabbt ökande utbudet av tunna platta produkter med garanterade hållfasthetsvärden och hög förädlings- grad i form av korros ions skydd och ytbehandling, den expansiva utvecklingen inom formnings- och fognings- sektorn samt det alltmer ökande kravet på prefabrika- tion och förädling av stomkomponenterna ger impulser till en lättbyggnadsteknik med tunnplåt som basmate­ rial. En liknande konstruktionsteknik har sedan lång tid tillbaka använts inom flyg- och transportsektorn, dvs inom områden där inbesparad vikt medför ökad eko­ nomi. Detta medför att de grundläggande hållfasthets- problemen i huvudsak behandlas inom respektive litte­ raturområden. Dokumentationen är mycket omfattande men svårtillgänglig för konstruktörer inom byggsektorn. Denna rapport redovisar en del av det forskningsarbete kring förstyvade plattfält, även kallade plåtpaneler, som pågår vid Institutionen för Stålbyggnad, KTH. Syf­ tet med denna delrapport är att dels översiktligt be­ handla statiska, t illverkningsmässi ga och funktionella frågeställningar i anslutning till en användning av förstyvade plattfält i byggnadstekniska sammanhang samt dels redovisa en litt er atur invent ering rörande väsentliga håll fasthet steoret i ska studier. Det är vår förhoppning att rapporten kan bilda utgångspunkt för en systematisk behandling av problemställningar som utkristalliseras under det fortsatta arbetets gång och som är intimt förknippade med lättbyggnadsteknikens tillämpning i en integrerad byggprocess. En sådan be­ handling måste innefatta statiska, byggnads- och in­ st allat i on st ekn i ska samt tillverknings- och transport­ tekniska frågeställningar och kräver ett intimt samar­ bete mellan berörda parter. 2 TUNNVÄGGIGA YTBÄRVERK I BYGGNADSTEKNISK ANVÄNDNING Inom byggnadstekniken används plåtpaneler som ytbär- verk i form av väggar, bjälklag, tak och fasader eller ges st omst abiliserande funktion. Den allmänna strävan torde vara att knyta till den lastupptagande och av­ skiljande funktionen även installat ionstekni ska och miljömässiga funktioner. Detta är dock meningsfullt en­ dast om den färdiga produkten kan innehålla sådana funktioner med bibehållen driftsäkerhet och ekonomisk konkurrenskraft. Den följande översiktliga behandling­ en ger en belysning av funktionskravens konsekvenser för bärverkskomponenternas utformning. 2.1 Statiska krav Ett av huvudkriterierna för val av lämplig bärverks­ komponent är de vid aktuellt bärverk uppträdande på- känningstyperna. En översiktlig samordning av påkän- ningsformer och bärverkskomponenter med en koppling till vanliga användningsområden ges i FIG. 2. Generellt kan sägas, att antalet lämpliga påkännings- former minskar med avtagande godstjocklek och böj styv­ het . Sålunda är vid plana och krökta plattfält i hu­ vudsak enbart dragning och skjuvning samt i viss ut­ sträckning tryck lämpliga påkänningstyper. Vid membra­ ner är dragning och skjuvning acceptabla påkännings- former, medan vid nät- och linkonstruktioner den last­ upptagande förmågan begränsas till dragpåkänningar. För att ett ytbärverk skall kunna motstå transversal- belastningar fordras således en ökad böj styvhet i kom­ bination med en avpassad säkerhet mot instabilitet, utom i de fall då belastningen direkt kan transforme­ ras till membranspänningar i t ex cisterner. Det sena­ re kravet innebär antingen att inst abilitetsri sk ute­ sluts eller att bärverkskomponenten ges sådan utform­ ning att en lokal instabilitet inte ger upphov till kollaps av hela bärverket. Till förfogande står härvid bärverkskomponenter med enbart endimensionell lastöver­ föring samt sådana med lägre grad av anisotropi (två­ dimensionellt verkningssätt) och därmed ökande last­ upptagande förmåga. Förutom dessa komponenters förmå­ ga att motstå böjmomentpåverkan ökar även effektivite­ ten ifråga om upptagande av påkänningsformer. Lämplig­ heten för vissa påkänningsformer såsom antytts i FIG. 2 bestäms härvid inte enbart av den lastupptagande för­ mågan utan i hög grad av materialekonomiska skäl. Som framgår av exemplifieringen för användningsområden domineras bärverkskomponenterna av tunnväggiga konstruk tioner. BÄRVERKSKOMPONENT- PROFIL PAKANNINGSFORMER DRAGNING TRYCK I VRIDNING X BÖJNING SKJUVNING DRAGNING+BOJ NING TRYCK + BÖJNING X BOJ NING + VRIDNING ÖPPEN SLUTEN YTBÄRVERK PLANT KRÖKT MEMBRAN NÄT LINA PROFIL PROFIL ENDIM. TVÅDI M. PLATTFÄLT £=t> PLATTFÄLT k v*1- - 1 n m —- ANVÄNDNINGSOMRÅDEN BALK BJÄLKLAG BALKROST LIVPLÅT SKAL HÄNGBÄRVERK PELARE VÄGG SANDWICH SKJUVFÄLT CISTERN TÄLTKONSTRUKTIONER STRÄVA SKIVA FARBANA /0RT0TR0P\ \PLATTA ) BEHÅLLARE KABEL FIG. 2. Samband mellan bärverkskomponent, påkänningstyp och an­ vändningsområden . Relationship between load-bearing component, type of stress and fields of application. VARM VALSADE PROFILER SVETSADE BALKAR FACKVERK TUNNY SLUTNA PROFILER TUNNY ÖPPNA PROFILER TUNNY RYMDBÄR­ VERK \k o mpo n en t - \ TYP e 3 5 Ï 1 □ !&! r*i J 1r~ 8 [nun ANM. BROTTYP\ 1 1 □ i_ BÖJBR0TT • o • o P £ 0TB s SKJUVBROTT O • • o p ~ 6s PLAN- KNACKNING • • • • RYMD- KNÄCKNING • °k<°s VIPPNING o • o • BUCKLING • • • • LOKAL BUCKLING • • GENOMSLAG • 0 = VANLIG BROTTYP, Q= MINDRE VANLIG BROTTYP FIG. 3. Sannolika brottformer vid olika typer av bärverkskompo- nenter under inverkan av normalkraft respektive trans­ versallast . 0 = vanlig brottyp, 0 = mindre vanlig brottyp. Probable forms of failure in different types of load- bearing element subjected to normal force and trans­ verse force respectively. 0 = usual type of failure 0 = less usual type of failure. Tabellen indikerar att ett byggelement för allsidig an­ vändning bör utformas så att normalkraft och transver­ sallast samt skjuvkrafter i skivplanet kan upptas samt att utifrån grundformen den lastupptagande förmågan för viss belastningstyp eller belastningskombination med enkla medel kan höjas i förhållande till övriga belast- ningstyper. Ett minimikrav på styvhet med hänsyn till transport och montering kan bilda en lämplig utgångspunkt för en dis­ kussion av bärverksgrundformen. En annan utgångspunkt bildar exempelvis aktuella böjpåkänningar och en funk­ tionellt betingad minimistyvhet för en icke bärande innervägg. Grundformen skall således ha avskiljande funktion (= plattfält) och en definierad minimistyvhet, som kan uppnås genom lämpligt val av förstyvningar. Utveckling­ en av grundformen framgår av FIG. 4~7* Grundformerna enligt FIG. 4 utgör ett sammansatt bär­ verk, "flerkomponentlösning", med plan plåt respektive kallformade tunnväggiga profiler som basprodukter, var­ vid erforderlig minimistyvhet erhålls genom variation av profildelningen B respektive profilhöjden H. Bär- verkselementet kan vara ensidigt eller dubbelsidigt täckt med plåt samt på enkelt sätt krökts tvärs för- styvningarna. FIG. 5 visar "enkomponentlösningar" för en- respektive dubbelsidiga plattfält med kant förstyvade kallformade profiler som basprodukter. Den principiella skillnaden mellan dessa och de i FIG. 4 redovisade grundformerna (a-d), ligger i att plattfältet som helhet utgörs av elastiskt kopplade delfält. Med grundform e erhålls en koppling av delfälten i plattfältets plan som funktions- mässigt är beroende av förbindningarnas styvhet. Grund­ form f intar i detta hänseende ett mellanläge. Lastupp- tagningsförmågan och styvheten kan förändras genom va­ riation av bredden B och höjden H för tvärförbindning­ arna . I FIG. 6 illustreras "tvåkomponentlösningar", där er­ forderlig minimistyvhet erhålls genom koppling av två plana plåtar via ett kontinuitetsmedium av exempelvis skumplast, mineralull, tvärwellit eller annan typ av cellsystem. Vid sandwichkonstruktioner av här beskri­ vet utförande varierar den lastupptagande förmågan med plåttjocklek, elementtjocklek H och kontinuitetsmediets hållfasthetsegenskaper. FIG. 7 illustrerar några grundformer för "biandkompo­ nent lösningar", varmed här avses en statisk samverkan mellan kallformade plåtprofiler och ytskikt av art­ främmande material. Sådana former av "compound"-kon- struktioner har stor aktualitet inom byggnadssektorn. Det statiska verkningssättet är härvid i hög grad be­ roende av ytskiktens hållfasthetsegenskaper samt fog- ningen mellan dessa och plåtprofilerna. ■ HH' Cl 1L u : w 1 1 w abed e PLATT FÄLT + FÖRSTYVNINGAR BÄRVERK MED AVSKILJANDE FUNKTION OCH MINIMISTYVHET FIG. 4. Grundformer för ytbärverk. Flerkomponentlösning. Basic forms of load-bearing wall structure. Multi- component solution. !---- N----------Fjf-------- ^*----j e fI—^ ----- ---- '=F — FIG. 5. Grundformer för yt"bärverk. Enkomponentlösning. Basic forms of load-bearing wall structure. Single­ component solution. FIG. 6. Grundformer för ytbärverk. Tvåkomponentlösning. Basic forms of load-bearing wall structure. Two- component solution. FIG. 7. Grundformer för ytbärverk. Blandkomponentlösning. Basic forms of load-bearing wall structure. Mixed- component solution. En väsentlig värderingsgrund för användning av tunn- väggiga bärverkselement utgör kraven på funkt ions sta- bilitet under bruks spänningar samt bärverkets beteen­ de i brott st adiet. I FIG. 3 redovisas karakteristiska brottformer för någ­ ra utvalda komponenttyper under inverkan av normalkraft respektive transversallast. Som framgår accentueras vid tunnväggiga komponenter risken för uppkomst av insta­ bilitet s f orme r som kan medföra ett plötsligt och glo­ balt brott av hela bärverket. Särskilt vid tunnväggiga öppna profiler kan flertalet in stabilitetsformer bli aktuella. Detta innebär att vid lättkonstruktioner , som innehåller sådana bärverks- komponenter, den konstruktiva bearbetningen, i högre grad än vid konventionella bärverk, måste innefatta ett omsorgsfullt studium av bärverkets lastupptagande för­ måga . Å andra sidan medger den ökade valfriheten ifråga om komponentframställningen i många fall en tvärsnitt sut­ formning som kan balanseras med hänsyn till aktuella in stabilit etsformer (jfr kapitel 3). I TAB. 2.1 anges de påkänningstyper som är aktuella i Uyggn adst ekn i sk användning. TABELL 2.1. Aktuella påkänningstyper vid plåtpaneler som byggelement. Byggelement Påkänningstyper Anmärkning T B S T + B T + S B + S Yttervägg (icke bärande) • Ut f acknings- vägg Ytte rvägg (bärande) • • • Innervägg (icke bärande) o Mellanvägg Innervägg (bärande) • O o T.ex.lägenhets skiljande vägg Innervägg (bärande + stab) • o • o • o Bj älklag • o o Tak o • • O o • Takskiva för stabili sering T = tryckpåkänningar B = böjningspåkänningar S = skjuvpåkänningar i skivplanet • = dominerande påkän- ningar o = mindre väsentliga påkänningar Utöver här redovisade grundformer förekommer många, vars utförande främst bestäms av funktionella och mil­ jömässiga krav. Några exempel på det behandlas i av­ snitt 2.2. En granskning av redovisade grundformer visar att de bärverkselement som utformas med hänsyn till hante- ringskravet även får en mindre eller större grad av lastupptagande förmåga för påkänningar av normalkraft respektive skjuvkraft i plattfältets plan. Generellt gäller att tunnväggiga oavstyvade partier av panelen vid en viss kritisk tryckspänning undandrar sig last­ upptagningen genom utbuckling. Om därvid inte någon spänningsomlagring till styvare partier inom tvärsnit­ tet kan äga rum, inträffar ett globalt brott. I annat fall inträder ett nytt jämviktsläge i spänningsfördel- ningen och instabiliteten begränsas till lokala buck­ lor som i många konstruktionselement från utseendesyn­ punkt är acceptabla eller på enkelt sätt kan döljas med hjälp av speciella ytskikt som av funktionella skäl ändå fordras. Som i kapitel 3 närmare redovisas kan bucklingsproble- met i många fall karakteriseras av en "medverkande bredd" inom vilken plattfältet inte är utbucklat och där tryckpåkänningar kan upptas. Dessa områden koncen­ treras kring förstyvningar eller kantavstyvningar och är till sin utsträckning beroende av bl a plattfältets geometri, inspänningsförhållandena och den aktuella spänningsnivån. Den ovan antydda möjligheten att öka den lastupptagan­ de förmågan genom att variera delfältsbredden B enl FIG. 4 och 5 finns således även för normal- och skjuv- påkänningar. I de fall då plattfältet som helhet utgörs av elastiskt kopplade delfält (FIG. 5 i typ a-d) måste speciell uppmärksamhet ägnas åt diskontinuiteten i kraftflödet. Under skjuvkraftpåverkan kommer därvid tvärförbindningarna att utsättas för speciella påkän- ningstyper. Några alternativa möjligheter att öka bär­ verk s e lement en s lastupptagande förmåga redovisas i FIG. 8. De i FIG. 8 redovisade exemplen på utförandeformer vi­ sar att de statiska krav som ställs på bärverkselemen- tet väl kan tillgodoses med hjälp av den i kallform- ningsprocessen inneboende variationsrikedomen för form­ givningen. Det bör emellertid uppmärksammas att en avancerad formgivning normalt kräver avsevärda inves­ teringar i ändamålsenliga formningsverktyg. Det skall vidare påpekas att vid bärverkselement, av­ sedda att ingå i byggnadskonstruktioner med distinkta funktionskrav, sällan den rent statiska aspekten är ut­ slagsgivande för slutproduktens ekonomi och lämplighet. 15 GRUNDFORMER 1/ -U------- *=--- -------- 4j *- r i i xrxrx7 tro—crTXT ""V v V" A A A -*04=-------- "Kt*- ----- 4Û*-----*£S*l- > VARIANTER X)jo\r^ursj^r\rx FIG. 8. Exempel på plattfält med i relation till grundformen ökad lastupptagande förmåga. Example of plate panel with load-bearing capacity in­ creased in relation to the basic form. 2.2 Funktionskrav En väsentlig förutsättning för en tillämpning av den Ilär behandlade konstruktionstypen inom byggnadssektorn är - inte minst från ekonomisk synpunkt - att bärverks elementets statiska funktion kan kopplas med möjlig­ heten att tillgodose aktuella funktionella krav. I TAB. 2.2 ges en summarisk överblick av sådana krav i anslutning till bärverkselementens placering inom bygg naden. 17 TABELL 2.2. Aktuella funktionskrav vid olika byggelement. Byggelement _________ Funktionskrav_________ _ Anmärkning A B E F K L V Yttervägg o • • • • • • • • • F : utbytbart ytskikt Innervägg : bärande o • • o • • • • • V : s chaktut- rymme lägenhet s- ski1j ande o • • o • • ** • • V : s chaktut- rymme t r appom- slutande o • • o • • • våt enhet e r o o • • • • • V: schakt - väggar icke bär­ ande o o • o • V : s chaktut- rymni£ Bj älklag o • • o • • • • • • F : håltagning Vindsbj älklag o • • 0 • • K: även bjälk­ lag mot kallt utrymme Trappor • • • • Yttertak (kallt) o • o • • • • • F : byte av ytskikt Yttertak (varmt) o • o • V: avvatt­ ning A = allmänt avskiljande funktion B = brandcellsbegränsning eller föreskrivet brandmotstånd E = försörjningszon (el, tele) F = ombyggnadskrav med hänsyn till framtida flexibilitet K = klimatgräns L = ljud- eller bullergräns V = försörjningszon (VVS). 0 betecknar ut förande H bet ecknar ut förande El betecknar ande □ betecknar krav med betydande anspråk på bärverks- krav med måttliga anspråk på bärverks- krav med små anspråk på bärverksutför- att kravet normalt inte är äktuellt Som framgår av tatellen ställer ett utnyttjande av bär­ verks el ement et som klimat- och ljudgräns samt som för­ sörjningsenhet betydande anspråk på konstruktionsut- formningen liksom även brandskyddskravet. Svårigheter­ na accentueras med ökande antal inbyggda funktionskrav. Vissa funktionskrav ger i kombination med varandra även upphov till kontroversiella utförandekrav, i synnerhet om det statiska grundkravet har dominerande inflytande på elementutformningen. I FIG. 9 ges några exempel på bärverkselement med olika kravkombinationer. Exemplen är endast avsedda att be­ lysa olika ut för andeformer och gör inte anspråk på att vara i alla avseenden godtagbara byggnadstekniska lös­ ningar. Delfigur A illustrerar ett bärverk med i huvudsak kli- matbegränsande funktion, där klimatgräns I i form av profilerad plåt utgör en regnkap­ pa och klimatgräns II i två skikt utgör vär­ meisoleringen. Den bärande funktionen hän­ visas till ett förstyvat plattfält. Ett in­ re ytskikt ger erforderligt brandskydd. Delfigur B visar en enkelvägg med ett förstyvat platt­ fält som bärverk och ett brandskyddsisoler- ande ytskikt. Det fria utrymmet mellan yt­ skikten kan utnyttjas för installâtionsän- damål. Delfigur C utgör en variant till B med bärverk i form av en trapetsprofilerad plåt och ytskikt av artfrämmande material (t ex gipsskivor). Delfigur D karakteriserar en lägenhetsskiljande vägg med höga krav på ljudisolering, som här till­ godoses genom väggfördubbling i kombination med avpassat ytskikt och en inre isolerings- matta. Bärverket utgörs av dubbla förstyva- de plattfält. Delfigur E utgör en variant till D med bärverk av en- komponenttyp (kantförstyvade profiler). Väg­ gen är även avsedd att inrymma speciella installâtionsschakt. Delfigur F visar en icke bärande demonterbar vägg, upp­ byggd av kantförstyvade ytbehandlade platt­ fält med bucklingsförstyvning i form av på­ limmade plattor. Den nedre väggdelen erford­ rar åtkomlighet från två sidor under monta­ get medan den övre väggdelen kan monteras från utsidan, varvid väggelementen låses till varandra med hjälp av klämförband. IN R E Y T S K IK T (B R A N D S K Y D D ) B Ä R V E R K IS O L E R IN G (K L IM A T G R A N S II) Y T T R E Y T S K IK T (K L IM A T G R Ä N S I) h = T * Q IN S T A L L A T !O N Y T S K IK T (B R A N D S K Y D D ) 'B A R V E R K -Y T S K IK T (B R A N D S K Y D D ) Y T S K IK T (B R A N D S K Y D D ) B A R V E R K Y T S K IK T (B R A N D S K Y D D ) ^ Y T S K IK T (B R A N D S K Y D D + L JU D IS O L r ^ B Ä R V E R K I IS O L E R IN G B Ä R V E R K I I ^ ^ Y T S K IK T (B R A N D S K Y D D + L JU D IS O L .: Y T S K IK T ( B R A N D S K Y D D + L JU D I S O L .) B Ä R V E R K I B A R V E R K n Y T S K IK T (B R A N D S K Y D D + L JU D IS O L .) © ^ -B Ä R V E R K F Ö R E N S ID IG T M O N T A G E — — ------- B U C K L IN G S F Ö R S T Y V N IN G —l j u d is o l er in g — 1 5— B U C K L IN G S F Ö R S T Y V N IN G ^^-bär v er k f ö r t v ås id ig t mo n t ag e © S A N D W IC H E L E M E N T f ö r s t y v n in g s pr o f il F Ö R S T Y V A D S A N D W IC H E L E M E N T © F IG . 9. E x em p e l p å b ä rv e rk s e le m e n t m e d k om p o n e n te r a v tu n n p lå t o c h a r t f rä m m a n d e m a te r ia l. E x am p le o f lo a d -b e a r in g e le m e n t w ith c om p o n e n ts o f th in s h e e t a n d a d if fe re n t m a te r ia l. 20 Delfigur G illustrerar en tvåskalig sandwichkonstruk­ tion med härande funktion i statisk samver­ kan. Sandwichskivorna med avpassade styv- hetskrav förtindes med hjälp av specialfor- made förstyvningsprofiler. Samtliga redovisade bärverkselement är som lättkon struk- tioner speciellt känsliga ifråga om ljudöverföring, vilket medför att det vid höga krav på ljudisolering fordras flerskikt skonstruktioner med lämplig massför­ delning . Vid tunnväggiga konstruktioner accentueras kravet på ett varaktigt korros ionsskydd. Under normala atmosfä- riska betingelser torde inom husbyggnadssektorn som re­ gel en varmförzinkning ge ett fullgott korros i onsskydd. Vid speciellt utsatta områden där en varaktig nedfukt- ning måste befaras kan ytterligare skyddsåtgärder bli erforderliga. Ett annat problem, som kan påverka funktionskraven, ut­ gör den konstruktiva utformningen av skarvar, anslut­ ningar och lastinföringen. Speciellt bör beaktas att lastöverföringen från bjälklag till vägg kan fordra en utrymmeskrävande elementkoppling som inkräktar på det i övrigt disponibla utrymmet för installationer i res­ pektive kon struktionsdel. 2.3 Formningstekniska krav Bärverkselement av här aktuell typ karakteriseras en­ ligt ovanstående av en långtgående anpassning till sta­ tiska och funktionella krav. Variationsmöjligheterna för formvaror, som kan framställas genom kontinuerlig rullformning, illustreras i FIG. 10. Genom att utnytt­ ja plåtens bandbredd kan även andra profiltyper, exv trapetsprofilerad plåt, framställas. Bland de redovisade profiltyperna kan de "öppna" pro­ filerna såsom L-, £-, Z- och i begränsad omfattning även hattprofilerna framställas i kantpress, medan öv­ riga profiler normalt kräver en rullformning och - av kostnadsskäl - en serieproduktion. I kantpress framställda profiler kan f n erhållas upp till ca 12 m längd, vilket med hänsyn till hanterings- möjligheter och här avsett användningsområde är till­ räckligt. Emellertid reduceras måttnoggrannheten med tilltagande längd och antal "kanter", vilket vid mon­ ter ingsfärdiga element med hänsyn till passningskravet kan vara besvärande. Rullformningen medger dels en mera avancerad formgiv­ ning och dels en skärpning av t oieran skravet. Å andra sidan ökar investeringskostnaderna progressivt med ökat antal kanter, med ökat profileringsdjup samt vid profilformer som kräver en bockningsvinkel större än 900 . 21 FIG. 10. Exempel på kallformade profiler. Example of cold-formed sections. Rull£ormningskapacit et en är f n starkt begränsad, så den i FIG. 10 demonstrerade valfriheten i profilutform­ ningen existerar inte i realiteten. Det framförda sor­ timentet begränsas i huvudsak till profilerad plåt och enstaka profilformer, framtagna för speciella ändamål. Samtliga här behandlade profiltyper karakteriseras av en distinkt profileringsriktning. För framställning av ytbärverk med förstyvningar eller kantavstyvningar i godtycklig riktning tillämpas andra formningsprocesser såsom drag- eller sträckpressning och explos i onsform­ ning. Som tillämpningsområden för sådana grundformer må nämnas dekorativa fasadelement samt komponenter till rymdfackverk, kupoler, veckade konstruktioner och skal. Några exempel på grundformer ges i FIG. 11. Med ut­ gångspunkt från den plana kassetten (a), där plattfäl­ tet begränsas av kantavstyvningar, kan det plana fäl­ tet förstyvas genom plana "tak"-strukturer (b-d) eller genom en omformning till krökta delytor (e). Formnings- tekniken medger också utformning av godtyckliga kant - förstyvade sadelytor eller skalelement (f). På detta sätt erhållna grundformer kan antingen fogas till ett linjärt bärverk, t ex som takyta till ett rymdfack­ verk, eller kopplas med varandra till ett fribärande rymdbärverk. Valfriheten i utformningen av bärverks- elementet begränsas i huvudsak av materialets formbar­ het, erforderligt presstryck och möjligheten att fram­ ställa lämplig matris för formningsprocessen. 2.4 Fogningstekni ska krav Användningen av tunnväggiga ytbärverk inom byggnads­ sektorn förutsätter från tillverknings-, kontroll- och säkerhetssynpunkter tillfredsställande lösningar av fogningsproblemet. Ytbärverkens funktionssätt innebär att den vid linjära bärverksformer aktuella koncentrerade kraftöverföring­ en ersätts med en ytmässig kraftupptagning längs bär­ verkets kanter och skarvar. Detta medför, speciellt vid tunnväggiga bärverkskomponenter, att det konventionel­ la skruvförbandet (med hänsyn till hålkanttryckbegräns- ningen) och den ordinära smältsvetsningen (med hänsyn till erforderligt minsta godstjocklek) inte är lämpli­ ga fognin g smet oder. Till förfogande vid fogning av tunnväggiga bärverks­ komponenter står i eke-konvent i onella skruvförband (gängformande eller självborrande skruvar), blindnit- förband, mot ståndssvetsningsmet oder (punkt-, söm- el­ ler brännsvetsning), smältpunktsvetsning samt limning (kall- och varmhärdande lim). Dessa metoder har varit vanliga inom traditionella tunnplåt sområden såsom flyg- plansbyggnad och transportsektorn. Användningen har därvid dock i huvudsak skett inom ramen för en till­ verkning som underkastas rigorösa kontrollåtgärder. En tillämpning av dessa fogningsprinc iper inom bygg- 23 FIG. 11. Exempel på grundformer till formpressade ytbärverk. Example of basic forms of moulded load-bearing wall elements. nadsindustrin förutsätter en anpassad konstruktionstek­ nik och ett upprättande av distinkta kontrollföreskrif­ ter. Bland annat fordras också en kartläggning av för­ han dskar akt e r i st ika med hänsyn till härverkets funk­ tionskrav. En exemplifiering av tillämpliga fogningsme- toder ges i FIG. 12. Fogningsprohlemet behandlas för närvarande med stöd av Statens råd för byggnadsforskning inom ramen för ett speciellt forskningsarbete, vars resultat beräknas fö­ religga under 1971. 2.5 Ekonomiska aspekter Den ekonomiska aspekten vid användning av tunnplåt skon­ struktioner inom husbyggnadssektorn är för närvarande svårbedömd på grund av att erfarenhetsunderlaget är brist f älligt. Bärverk av tunnplåt har hittills i huvudsak använts som tak- och väggkonstruktioner i form av profilerad plåt; i enstaka fall förekommer plåtprofiler. Ett utnyttjan­ de av materialet i såväl bärande som avskiljande funk­ tion förekommer i övrigt endast i samband med småhus och i vissa speciella byggelement. Vad gäller trapetsprofilerad plåt ensam eller i kombi­ nation med åsar och reglar av plåtprofiler är dess kon­ kurrenskraft gentemot andra tak- och väggkonstruktioner styrkt genom den expansiva utvecklingen inom området. Åven för enbart plåtprofiler av (j- och Z-typ visar kost­ nadsjämförelser med inom konventionell stålbyggnadstek­ nik tillämpade varmvalsade profiler en gynnsam ekono­ mi sk bild. Man kan således förmoda, att även bärverk av här aktuell typ kan bli konkurrenskraftiga. Mätvärdet är dock här mera komplext eftersom inom husbyggnadstekniken de sam­ manlagda kostnaderna för den färdiga produkten bör vär­ deras . Förutsättningen för att en seriös bedömning av tunn­ plåt skon s trukt ioner s ekonomiska konkurrenskraft inom byggnadssektorn kan utföras är emellertid att produk­ tionskostnaden för sådana bärverks element kan kartläg­ gas . Erfarenheterna från ovan nämnda tillämpningsexempel vi­ sar att formningsprocessens kostnader i väsentlig grad påverkar produktens totalkostnad. Å andra sidan är des­ sa vid en kontinuerlig formningsprocess starkt beroen­ de av utnyttjandegraden och profilseriens storlek. Des­ sa förhållanden kräver en noggrann marknadsanalys och en sådan avstämning av profilprogrammet, att produkter­ na kan få en mångsidig användning. KO M BI N AT IO N ER FOGNINGSTYP BARVERKSKOMPONE NTE R(EX) NITFORBAND VARMNITNING KALLNITNING BLINDNITFOR- FARANDE SKRUVFORBAND KONV SKRUVFORB. FRIKTIONSFORB. GANGFORMANDE SJÄLVBORRANDE SVETSFORBAND SMALTSVETSNING PUNKTSVETSNING SOMSVETSNING BRANNSVETSNING LIMFORBAND / / / VARM HÄRDANDE V / KALLHARDANDE BALKKONSTRUKTIONER PELARE FACKVERK RAMVERK BÅGE PLATTFÄLT ORTOTROP PLATTA BALKROST PROFILERAD PLAT SANDWICHELEMENT SKAL RYMDFACKVERK PLÅTKASSETTER VOLYMELEMENT (LÄTTA) MEK. FORBAND DEFORMAT IONSF. KLAMMFORBAND HELDRAGNA LINJER AVSER GODSTJOCKLEK>3MM STRECKADE----------------------------TUNNVÄGGIGA DELAR FIG. 12. Exemplifiering av tillämpliga forgningsmetoder vid framställning eller sammanfogning av bärverkskomponen- ter. Examples of jointing methods -which can be used in the manufacture or jointing of load-bearing components. En annan ekonomisk aspekt utgör den specifika material­ åtgången per enhet lastupptagande förmåga. Denna mate­ rialåtgång är inte enbart beroende av materialhållfast­ heten och påkänningssättet utan - i högre grad än vid konventionella stålkonstruktioner - av formnings- och fogningssätt et samt av funktionella och hanteringsmäs- siga krav. Punktundersökningar för enklare bärverksty- per - exv takelement - tyder på att en statiskt möjlig, minimal materialåtgång inte nödvändigtvis innebär en lägsta produktkostnad. Förhållandena illustreras sche­ matiskt i FIG. 13, där med hänsyn tagen till formnings- och fogningskostnaderna den optimala lätthet sgraden (= materialåtgången) inte sammanfaller med den lägsta möjliga elementvikten. En användning av tunnväggiga förstyvade plattfält inom byggnadssektorn kräver en tillämpning av industriella tillverkningsmetoder, dvs en serieproduktion av del­ komponenterna samt en långtgående förädling i riktning mot slutprodukten i fabriksmässigt utförande. Med hän­ syn till investeringsbehovet å ena sidan och marknadens förhållandevis ringa storlek å andra sidan synes en samordning av resurser ifråga om tillverkning av allsi­ digt användbara grundformer vara nödvändigt. FIG. 14 illustrerar en tänkbar samordning av formnings- och till­ verkningsprocesserna. Exemplet grundar sig på förutsättningen att formnings- och förädlingsprocessen var för sig är investerings- krävande. Profilutbudet ifråga om grundformerna i syn­ nerhet, men även komponenterna med viss förädlingsgrad bör med tanke på tillverkningskapaciteten utformas så att produkterna kan bli attraktiva även utanför den egentliga byggnadsmarknaden. I figuren redovisat för- ädlingsskede avser en tillverkning av komponenter med indirekt anknytning till byggnadstekniska produkter. Produktutbudet vänder sig därmed till såväl byggnads­ industrin som till annan industri. ,Den byggnadsteknis­ ka förädlingen avser framställning av funktionsavpassa- de bärverkselement med hög förädlingsgrad som antingen utgör delprodukter i en integrerad byggprocess eller slutprodukten. Profilutbudet liksom ol'ika förädlingsprocesser måste bli föremål för speciella undersökningar med beaktan­ de av de faktorer som i varje led påverkar den ekono­ miska konkurrenskraften. KOSTNAD; OPTIMAL LATTHETSGRAD MATERIALATGANG TOTAL KOSTNAD ENL. 0 TOTAL KOSTNAD ENL . @ ARBETSKOSTNAD (HANTVERKSMÄSSIG TILLVERKNING )0 ARBETSKOSTNAD ( RATIONALISERAD TILLVERKNING 0 MATERIALKOSTNAD MATE RIAL AT GANG LATTHETSGRAD % 'TUNG KONSTR" “LÄTT KONSTR.“ FIG. 13. Schematisk framställning av materialåtgång och kostnad som funktion av lätthetsgraden. Diagrammatic representation of material requirements and cost as a function of weight. BYGGNADS- TEKNISK FÖRÄDLING FÖRÄDLINGSINDUSTRI BYGGNADS­ INDUSTRIN ' t ’ ' \ ' 1 2 3 — - n GRUNDFORMER KOMPONENTER DELPRODUKTER (DP) SLUTPRODUKTER (SP) FIG. 1H. Exempel på samordning och resursfördelning vid marknads­ föring av tunnplåtsprodukter för allsidig användning. 'Example of co-ordination and distribution of resources in marketing thin-sheet products for manifold applica­ tion. 3 TUM VÄGG IGA YTBÄRVERK UNDER LASTPÅVERKAN 3.1 Definitioner Med förstyvat plattfält förstås här en plan plåt för­ sedd med en eller flera förstyvningar. För den sistnämn­ da typen används även beteckningen panel. Exempel på olika typer av förstyvade plattfält visas i FIG. 15- Vanligt förekommande profiler för förstyvningar är t ex I, L, T, C, Z, Y och hattprofiler. 3.2 Beteckningar b b e k n t A D E G I I I K i K w k JR Plattbredd Medverkande bredd Bucklingsfaktor Koefficient Plattj ocklek Tvärsnitt sarea för förstyvning Et 3 Plattbo j styvhet = j2 ^ Elasticitetsmodul Skj uvmodul Tröghet smoment för förstyvning Polärt tröghet smoment för förstyvning Vridstyvhetens tvärsnittsfaktor för förstyv­ ning Välvningsstyvhetens tvärsnitt sfakt or för för­ styvning Brottlast (gränslast) Koefficient Slankhet st al Tvärkontrakt ion st al Medelspänning vid brott Kritisk bucklingsspänning vid tryck Normalspänning vid randen Sträckgräns spänning Huvuddragspänning Huvudtryckspänning Skjuvspänning (aktuell) Kritisk bucklingsspänning vid skjuvning e) f) FIG. 15. Exempel på förstyvade plattfält. Examples of stiffened plates. t FIG. 16. Utböjning hos normalkraftpåverkad platta (enl. A8/). Deflection of plate subjected to normal force (Accord­ ing to /48/). 3.3 Plant plattfält under normalkraftpåverkan Lastupptagningsförmågan hos ett lämpligt förstyvat plant plattfält utgörs av dels en belastnings andel för vilken fältet förblir i bucklingsfritt tillstånd (underkrit iskt område) samt dels en b elastningsandel , som av det ut- bucklade fältet upptas genom aktivering av membranspän­ ningar (överkritiskt område). Den teoretiska bucklings- spänningen för ett initiellt plant kon struktionselement är den spänning vid vilken det antar ett utböjt stabilt jämviktsläge. Den reella betydelsen av att ett platt­ fält nått den teoretiska bucklingsspänningen är att bucklingen inleder en accelererad ökning av utböjningen som framledes leder till brott. Den matematiska behandlingen av bucklingsproblemet krä­ ver att jämvikts- och gränsvillkor är uppfyllda. För plattor av idealelastiskt material påverkade av skiv- krafter kan beräkningar genomföras medelst integration av Saint Venantes differentialekvation, se t ex /15/s /48/, /64/, /93/. Stowell /9o/ har härlett motsvarande differentialekvation gällande för elastoplast iskt ma­ terial. Gemensamt gäller för dessa att exakta beräk­ ningar medelst integration endast kan utföras för ett begränsat antal bucklingsproblem av praktisk betydel­ se. Detta medför ett behov av approximativa beräknings­ metoder. Metoder, baserade på energisamband har härvid spelat en stor roll (/15/» /6 4/ , /JÔ/, /9 3/ ) - Trots att dessa är approximativa ger de för praktisk använd­ ning tillräckligt noggranna resultat. Generellt gäller att metoder baserade på energisamband ger ett för högt värde på den kritiska lasten. Exempel på numeriska be­ räkningsmetoder anges i /64/. Den kritiska spänning vid vilken buckling inträder an­ ges ofta i litteraturen under formen a k K ‘Û2E 12(i-v2) (1) Bucklingsfaktorn k är härvid beroende av plattans geo­ metri, belastnings form och uppläggningsförhållanden. Värden på k finns redovisade i ett mycket stort antal referenser, se t ex / 15/» / 6 4 / , / 7 8 / , / 9 5 / ■ Om en fritt upplagd platta belastad med jämnt fördelad normalkraft undergår pålastning utöver bucklingslasten ökar enligt FIG. 15 utböjningen mycket kraftigt. Här­ vid kan inte längre töjningen av plattans medelyta för­ summas /58/. Som en följd av detta kommer normalspän- ningsfördelningen att märkbart avvika från den som råd­ de innan buckling inträffade. I stället för att ha va­ rit jämnt fördelad kommer den nu att ha ett maximum intill den obelastade randen och ett minimum i plattans mitt (jfr FIG. 17). Om de obelastade ränderna tvingas förbli raka kommer transversella påkänningar att upp­ träda /2 5/ , /8 4/. På mitten av den obelastade randen är dessa av typen dragspänningar, vilka motverkar en ytterligare utböjning, och sålunda gör det möjligt för 31 FIG. 17. Principiell spänningsfördelning efter ut "buckling (enl. /48/). Typical stress distribution after buckling (According to A8/). FIG. 18. Modell av verkningssättet för en platta inom överkri- tiskt område. Model of the behaviour of a plate in the supercritical region. 32 plattan att uppta laster avsevärt överstigande den teo­ retiska bucklingslasten (jfr FIG. 19a). En modell som klargör verkningssättet hos en platta i överkritiskt område visas i FIG. 18. Vid i praktiken förekommande fall är förutsättningen att de obelastade ränderna hos ,ett enskilt plattfält skall förbli raka i allmänhet in­ te realiserbar. För det fall randen fritt kan röra sig kommer normal spänningsfördelningen i överkritiskt områ­ de att i princip ha det utseende som FIG. 19b visar. Värt att observera i detta fall är att normal spänning­ en intill de obelastade ränderna är jämförelsevis stör­ re än vid fallet med raka ränder /2 5/- FIG. 16 visar även inverkan av initiella deformationer hos plattan. Det kan härvid konstateras att utböjning- arna avviker märkbart från den initiellt plana plattans i närheten av kritisk spänning a^. För mycket stora ut- böjningar tenderar kurvorna att sammanfalla, Jb8/, /A/• FIG. 20 visar sambandet mellan medelspänning och plat­ tans förkortning. Av denna figur framgår också att plat­ tans fiktiva styvhet vid normalkraftpåverkan nedsätts efter inträdd buckling. Om plattfältet skulle ingå i exempelvis en pelarprofil kommer således lokalbuckling­ en att nedsätta pelarens knäckningsspänning , se t ex A9/. Brott antas inträffa när randtöjningen uppgår till sträckgränstöjningen. I själva verket torde lasten yt­ terligare kunna ökas något. Denna reserv är dock för- s umb ar. Vid dimensionering av normalkraftbelastade plattor kan den lastupptagande förmågan bestämmas antingen med ut­ gångspunkt från begreppet medverkande bredd eller en medelspänning vid brott. Begreppet "medverkande bredd" vid behandling av tryckkraftpåverkade plattor introdu­ cerades av Theodor von Karman /59/* Vid försök, utför­ da 1930, observerades att om plattbredden ökades ut­ över en viss bredd så ökade inte den lastupptagande förmågan /3/• Breda plattor verkade som om de smala si- dopartierna eller de "effektivt medverkande" delarna upptog större delen av lasten. Von Karman /59/ härled­ de följande approximativa formel för den medverkande bredden : b e IL 3 ( 1-v2) l °Rt (2) Genom substitution av uttrycket för kritisk bucklings- spänning för en fritt upplagd platta övergår ekv (2) till : (3) 33 FIG. 19. Principiella spänningsfördelningar vid ut "bucklad platta: a. vid raka ränder b. plattans ränder är fritt rörliga i planet (enl. /25/). Typical stress distribution in a buckled plate: a. with the edges straight b. with the edges of the plate freely movable in the plane (According to /25/). Jlr FIG. 20. Samband mellan medelspänning och randförkortning (enl. A8/). Relationship between mean stress and edge shortening (According to /48/). 3 4 M å n g a a n d r a f o r m l e r f ö r m e d v e r k a n d e " b r e d d h a r f ö r e s l a ­ g i t s . E n ö v e r s i k t a v e t t f l e r t a l g e s i / 5 7 / 5 s o m ä v e n i n n e h å l l e r e n o m f a t t a n d e t i t l i o g r a f i ö v e r p l a t t o r s " b e ­ t e e n d e i ö v e r k r i t i s k t o m r å d e . D e n f ö r b y g g n a d s k o n s t r u k - t i o n e r s a n n o l i k t m e s t k ä n d a o c h a n v ä n d a f o r m e l n ä r d e n a v G W in t h e r / 9 9 / u p p s t ä l l d a e m p i r i s k a f o r m e l n : b _ e b ( 1 - 0 , 2 5 ( 4 ) F o rm e l n i n n e f a t t a r ä v e n i n v e r k a n a v i n i t i e l l a d e f o r m a - b 0 t i o n e r h o s p l a t t a n , v i l k e t f r a m g å r a v a t t < 1 f ö r — = 1 . D e n l a s t u p p t a g a n d e f ö rm å g a n b e r ä k n a d m e d ( 4 ) ° R b l i r d å : P g a b s e a b s ( 1 - 0 , 2 5 ( 5 ) D e n a n d r a m e t o d e n s o m b y g g e r p å e n m e d e l s p ä n n i n g a m ä r f ö r e t r ä d e s v i s a n v ä n d a v f l y g p l a n s b y g g a r e . G e r a r d / 4 8 / a n g e r : o m a ( 6 ) d ä r a o c h n ä r k o n s t a n t e r . V i d b r o t t ä r = o o c h m e - K s d e l s p ä n n i n g e n v i d b r o t t a k a n d å s k r i v a s : o g a a , ( 1 - n ) ( T ) I d e t t a f a l l b l i r : ü -k . ( 1 - n ) n P _ = o „ b = b a a , a g g k s ( 8 ) K o n s t a n t e r n a a o c h n ä r b e s t ä m d a g e n o m f ö r s ö k . D e n s e ­ n a r e m e t o d e n h a r i n o m f l y g s e k t o r n a n v ä n t s f ö r b e r ä k n i n g a v b r o t t l a s t e r f ö r f ö r s t y v n i n g s p r o f i l e r a v t e x Z - o c h c - t y p d å r i s k f ö r e l a s t i s k k n ä c k n i n g e j f ö r e l i g g e r , j ä m f ö r t e x / 4 5 / » / 4 6 / . 3 . 4 P l a n t p l a t t f ä l t u n d e r s k j u v k r a f t p å v e r k a n V i d s k j u v k r a f t p å v e r k a d e p l a t t o r a n v ä n d s f ö r b e r ä k n i n g a v k r i t i s k b u c k l i n g s s p ä n n i n g i p r i n c i p s a m m a t i l l v ä g a ­ g å n g s s ä t t s o m v i d n o rm a l k r a f t p å v e r k a d e p l a t t o r , j ä m f ö r t e x / ] 5 / s / 6 4 / , / 9 3 / • D e n k r i t i s k a b u e k l i n g s s p ä n n i n g e n a n g e s i f o r m e n : 2 (9) 35 T k K o n E 12.( J-v2) (-) Bueklingsfaktorn k är beroende av plattans geometri och upplagsförhållanden. Värden på k finns angivna i t ex / 1 5/ » AV, /6V, /TÖ/, / 9 3 / - Även för skjuvkraftbelastade plattor existerar ett ut­ präglat överkritiskt område ( / 12 / , /9V) om efter ut- buckling en spänningsomlagring till styvare partier inom fältet är möjlig- Vid ren skjuvkraftsbelastning blir huvudspänningarna o-] = -a2 = t så länge T>1. Därför har även andra drag- fältsteorier utvecklats. Beroende på antaganden om hu- vudtryckspänningens storlek görs följande uppdelning av dragfält styperna /50/, /81/. 1. Ideellt dragfält: O 11O J ö 2 . Fullständigt dragfält: ö2 “ Tk 3. Ofullständigt dragfält: ö9 = <_Tv Olika dragfält steorier behandlas i /8/, /5 0/, /65/s /66/ , /80/ , /81 / och /9V- 3-5 Förstyvat plattfält under normalkraftpåverkan Underkrit iskt område Enligt ekv (1) är bucklingsspänningen proportionell mot kvoten (—) . Av detta framgår att bucklingsspänningen kan höjas genom ökning av plåttjockleken. Ett sådant förfarande är ej ekonomiskt om man ser på materialför­ brukningen. Från den synpunkten är det lämpligare att förse plattan med förstyvningar. Materialåtgången blir härvid avsevärt lägre jämfört med en ökning av platt­ tjockleken om bucklingslasten skall vara den samma i bada fallen. Olika typer av förstyvningar redovisas i FIG . 1 5 . 36 FIG. 21. Princip för dragfältut"bildning (enl. /66/). Principle of the formation of the zone subjected to tension (According to /66/). 37 På samma sätt söm för oförstyvade plattor anges även vid förstyvat plattfält ducklings spänningen i formen: a k k 1 2 ( 1 - v 2 ) (10) Bücklingsfaktorn k beror av plattans si doförhållande delastningstyp, uppläggning, samt två parametrar y och 6, vilka innefattar förstyvningselement ens inver­ kan. Dessa två parametrar är uppdyggda enligt följan­ de : a ) y d ) 6 EJ Dd A dt Vid deräkning av ducklingsspänningen på dasis av nämn­ da parametrar har hänsyn inte tagits till förstyvnings- elementens vridstyvhet. Om denna inverkan skall deak- tas tillkommer ytterligare tre parametrar (jfr /60/) , nämligen : G K YD = Dd d) Ym e) 6d E K v Dd- I d ^t I diagram uppgjorda för destämning av ducklingsfakt orn är i allmänhet inverkan av förstyvningarnas vridstyv­ het utelämnad. Vri dstyvhet ens inverkan på ducklings- spänningen har diskuterats av bl a Becker /II/. Vid dimensionering av förstyvade plattor är det ej till­ räckligt att bestämma erforderligt tröghet smoment och tvärsnitt sarea hos förstyvningar för att uppnå önskad bucklingsspänning. På grund av tryckspänningarna i för- styvningarna måste även riskerna för lokalduckling och rymdknäckning av dessa beaktas. Överkritiskt område Någon exakt matematisk behandling av beteendet hos för­ styvade plattfält i överkritiskt område existerar en­ dast för enstaka fall, jämför t ex /69/» /T4/. Formler för destämning av drotthållfasthet en är baserade på förenklade beräkningsmodeller och försöksresultat, /1/, M7/. För tryckpåverkade plåtpaneler är bärförmågan beroende av bl a panelens, slankhetstal X och sekt ionsdelarnas b/t-förhållande, varvid följande brottorsaker är möj­ liga: a) Ren knäckning b) Kombination av lokalbuckling och knäckning c) Lokalbuckling Som tidigare nämnts innebär en inträdd lokalbuckling i allmänhet ej att den lastupptagande förmågan för ett normalkraftbelastat plattfält är uttömd. Styvheten hos en panel sammansatt av flera plattfält reduceras emel­ lertid vid förekomst av lokalbucklor, vilket resulte­ rar i en reducerad knäckningsspänning för panelen i dess helhet jämfört med det bucklingsfria fallet. Ett i litteraturen inom detta område vanligt förekommande sätt att ange den lastupptagande förmågan för normal- kraftpåverkade paneler är att med hjälp av cr^-A-dia- gram beskriva denna. Knäckningskurvorna inkluderar här­ vid de i punkterna a) - c) angivna brottorsakerna. Den medelspänning og som råder vid brott orsakat av lo­ kalbuckling (c) väljs som utgångspunkt för en över- gångskurva, vilken skall innefatta inverkan av bl a kombination av lokalbuckling och knäckning. Olika for­ mer av övergångskurvor existerar. Vanligt förekommande typer är parabel eller rät linje, se t ex /29/» /46/ , /86/. Olika metoder att bestämma medelspänningen vid brott förekommer. Samtliga metoder är approximativa. Som exempel kan nämnas (se t ex /29/ och /99/) o g Zb t e ,bt a s där be är bestämd med någon av formlerna för medverkan­ de bredd /5T/ • En annan metod redovisas av Gerard /46/, som baseras på provning av olika paneler. Denna torde ge säkrare värden, emedan man genom provningen automa­ tiskt får med effekten av de enskilda plåtfältens in- spänningsförhållanden. Den sistnämnda metoden har inom flygsektorn i ökande omfattning lagts till grund för dimensioneringen. 3.6 Förstyvat plattfält under skjuvkraftpåverkan Den kritiska bucklingsspänningen för ett skjuvkraftpå- verkat förstyvat plattfält är beroende av samma para­ metrar som för normalkraftpåverkan. Bucklingsfaktörer för olika typer av förstyvningsplacering finns redovi­ sade i referenserna /60/ och /61/. Liksom vid plana plattfält existerar det även vid för- styvade plattfält ett överkritiskt område, såvida de omfördelade påkänningarna kan upptas av styvare delar i konstruktioner, se t ex /4/, /8/, /5 0/ , /6 3/, /6 5/ , /6 6/ , /7 5/, /7 8/ , /8 0/ , /81 / , /8 5/ och /9 4/. Detta in­ nebär att infästningar av plåten samt omgivande för- styvningar måste dimensioneras för i dragfälten upp­ trädande krafter. Randförstyvningarna upptar därvid krafterna i dragfälten genom böjning (kring en axel vinkelrätt mot skivplanet), normalkrafter och tvärkraf­ ter. Om fältet är försett med förstyvningar i endast en riktning blir de randförstyvningar (randbalkar) som är parallella med plattans förstyvningar särskilt an­ strängda. Detta kan i vissa fall medföra att ett ut­ nyttjande av överkritiskt område inte är praktiskt ge­ nomförbart. Randförstyvningarna vinkelrätt mot platt­ fältets förstyvningar blir jämföreslevis mindre an­ strängda då de är underst öttade av plattförstyvningar / 7 5 / - 3.7 Förstyvat plattfält under inverkan av transversal­ last Den dominerande belastningstypen för här avsedda plåt­ paneler är krafter i skivplanet. En viktig frågeställ­ ning är då hur kombinationen av skivkrafter och trans- versallaster påverkar bärförmågan. För plåtpaneler under påverkan av normalkraft och trans­ versallast har experimentella undersökningar utförts av Mc Phersson, Levy och Zibritosky /79/* Problemet med inverkan av kombinerade skivkrafter och transversallaster är för övrigt behandlat i ringa om­ fattning. Det synes därför nödvändigt att denna fråga ägnas ytterligare uppmärksamhet. 4 LITTERATURINVENTERING 4. 1 Redovisningsgrunder Målsättningen för litteraturinventer ingen har varit att kartlägga kunskapsområdet för förstyvade plattfält un­ der inverkan av skivkrafter. Redovisningen kan inte gö­ ra anspråk på att vara fullständig. Det finns en mycket omfattande mängd referenser, som hehandlar det aktuel­ la området. Huvudprincipen vid urval till denna litte­ raturinventering har varit att uppta sådana referenser som ofta hänvisas till. Dessutom har litteratur medta- gits som mera indirekt har betydelse för förståelsen av här aktuella konstruktionselements verkningssätt. Till den senare hör exempelvis litteratur som behand­ lar oförstyvade plana plattfält i under- och överkri- tiskt område. Avsikten är att de förstyvade plattfälten skall till­ verkas av tunnplåt. Konstruktionselement av sådan art har huvudsakligen använts av flygplans- och transport- fordonstillverkare. Detta har medfört att en stor del av referenserna har direkt anknytning till och behand­ lar frågeställningar som är specifika för just dessa sektorer. Kravet på t ex lätthet är dominerande inom dessa sektorer. Detta har lett till att en stor del av litteraturen företrädesvis behandlar aluminiumkonstruk­ tioner och dit hörande speciella problem. Detta för­ hållande har sannolikt ej någon betydelse, utan inom detta område vunna erfarenheter kan till stor del över­ föras till att gälla även tunnplåt av stål. b.2 Li tt e r atur s amman s t’älln ing För att markera vad som behandlas i litteraturen har i anslutning till referenslistan ett system med numre­ rade kolumner införts. Numren hänför sig till rubri­ ker enligt nedan. Därest någon eller några av fråge­ ställningarna som innefattas av rubrikerna behandlas i referensen markeras dessa med symbolen o i respek­ tive kolumn. Om någon av rubrikerna behandlas me­ ra ingående eller utgör huvudinnehållet i referensen betecknas denna med symbolen •. RUBRIKER 1 Referensen behandlar ett mycket omfattande område 2 Bärverkstyper 2.1 Platta 2.2 Förstyvningselement — profil 2.3 Panel eller platta + förstyvning 3 Belastningstyper 3.1 Enaxlig tryckkraft 3.2 Tvåaxlig tryckkraft 3.3 Skjuvkraft 3.4 Kombination av tryckkraft och skjuvkraft 4 Kritisk Ibucklingsspänning 5 Överkritiskt område 6 Diskontinuerlig förbindning mellan filt och för­ styvning 7 Redovisning av försöksresultat 8 Dimensioneringsanvisningar FÖRKORTNINGAR ARC Aeronautical Research Committee, London R&M Reports and Memoranda ASCE American Society of Civil Engineers ASME American Society of Mechanical ASME American Society of Mechanical Engineers IABSE International Association for Bridge and Structural Engineering, Zürich NACA National Advisory Committee for Aeronau­ tics, Washington TN Technical Note R Report WR Wartime Report NLA National Luchtvaartlaboratorium, Amsterdam 42 Nr Författare Âr Titel Sid 1 2 3 4 5 6 7 8 Förlag el. motsv. 1 2 3 1 2 3 4 1 Argyris, J. H, Dunne, P. C. Sir Isac Pitman & Son, Ltd London 1952 Structural Principles and Data • o 2 Argyris, J. H. Aircraft Engineering June 1954, London 1954 Flexure-Torsion Failure of Panels 174 o o o • 3 Back, G, Schumann, L. NACA Report 356 1931 Strength of Rectangular Flat Plates Under Edge Compression o o o • 4 Ballerstedt, V, Wagner, H. Luftfahrtforschung, Vol 12 München & Berlin 1935 Uber Zugfelder in ursprünglich ge­ krümmten dünnen Blechen bei Be­ anspruchung durch Schubkräfte 70 o o o 5 Barbre, R. Bauingenieur Vol 17, Berlin 1936 Beulspannungen von Rechteckplat­ ten mit längssteifen bei gleichmäs- siger Druckbelastung 268 o o • 6 Barbre, R. Ingenieur-Archiv Vol 8, Berlin 1937 Stabilität gleichmässig gedrückter Rechteckplatten mit Längs- oder Quersteifen 117 o o • 7 Barth, W , Börsch-Supan, W , Scheer, J. Der Stahlbau 28, Jahrgang Heft 3, Berlin 1959 Beulsicherheit ausgesteifter Rech­ teckplatten bei zusammengesetzter Beanspruchung 68 o o • 8 Basler, K. 1961 Proceedings of ASCE Vol 87, ST 7 Strength of Plate Girders in Shear 151 o o • o 9 Basler, K, Thürlimann, B. 1961 Proceedings of ASCE Vol 87, ST 6 Strength of Plate Girders in Bending 153 o o o o 10 Batdorf, S, Stein M . NACA TN 1223 1947 Critical Combination of Shear and Direct Stress for Simply Supported Rectangular Plates o o • 11 Becker, H. NACA TN 3782 1957 Handbook of Structural Stability Part II - Buckling of Composite Elements o • o o • o o 12 Bergman, S. G. A. 1948 Doktorsavhandling Institutionen för Brobyggnad KTH Stockholm Behaviour of Buckled Rectangular Plates Under the Action of Shear Forces o o • o 13 Bergmann, S, Reissner, H. 1929 Zeitschrift fur Flugtechnik 1930 und Motorluftschiffahrt (ZFM) Vol 20, Vol 21, München & Berlin Uber die Knickung von Wellblech ­ streifen bei Schubbeanspruchung 475 o o • 14 Bergmann, S, Reissner, H. 1932 Zeitschrift fur Flugtechnik und Motorluftschiffahrt (ZFM) Vol 23, München & Berlin Uber die Knickung von rechteckigen Platten bei Schubbeanspruchung 6 o o • 15 Bleich, F. Mc Graw-Hill Book Company, New York 1952 Inc, Buckling Strength of Metal Struc ­ tures • 43 Nr Författare År Förlag el. motsv. Titel Sid 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 1 2 3 4 16 Bryan, G. H. 1891 Proc. of London Math. Soc. Vol 22 On the Stability of a Plane Plate Under Thrusts in its own Plane with Application to the Buckling of the Sides of a Ship 54 o o 17 Bryan, G. H. 1894 Proc, of London Math. Soc. Vol 25 On the Buckling and Wrinkling of Plating when Supported on Parallel Ribs or on a Rectangular Framework 141 o o 18 Budiansky, B, Connor, R. W. 1948 NACATN 1559 Buckling Stresses of Clamped Rectangular Flat Plates in Shear o o • 19 Budiansky, B, Connor, R. W, 1948 Stein, M. NACA TN 1565 Buckling in Shear of Continuous Flat Plates o o • 20 Budiansky, B, Flu, P. C. 1946 NACA R848 The Lagrangian Multiplier Method of Finding Upper and Lower Limits to Critical Stresses of Clamped Plates • 21 Budiansky, B, Hu, P. C. 1947 Connor, R. W. Notes on the Lagrangian Multiplier Method in Elastic Stability Analysis o o o • 22 Budiansky, B, Seide, P. 1942 NACA TN 1557 Compressive Buckling of Simple Supported Plates with Transverse Stiffeners o o • 23 Burchard, W. 1937 Ingenieur-Archiv Vol 8, Berlin Beulspannungen der Quadratischen Platte mit Schrägsteife unter Druck bzw. Schub 332 o o o • 24 Chwalla, E, Novak, A. 1937 Der Stahlbau Vol 10, Berlin Theori der einseitig angeordneten Stegblechsteife 73 92 o • o o o 25 Coan, J. M. 1957 Journal of Applied Mechanics Vol 18 No 2 June 1951, New York Large Deflection Theory for Plates with Small Initial Curvature Loaded in Edge Compression 143 o o • 26 Cox, H. L. 1933 A.R.C. R&M 1554 Buckling of Thin Plate in Com­ pression o o • o 27 Cox, H. L. 1946 A.R.C. R&M 2044 The Buckling of a Flat Rectangular Plate Under Axial Compression and its Behaviour After Buckling o o • 28 Crate, H, Lo, H. 1948 NACA TN 1589 Effect of Longitudinal Stiffeners on the Buckling Load of Long Flat Plates Under Shear o o • o 29 Crocket, H. B. 1942 Journal of Aeronautical Sciences Vol 9, New York Predicting Stiffener and Stiffened Panel Crippling Stresses 501 o o o o • 30 Denke, P. H. 1950 Journal of Aeronautical Sciences Vol 17, New York Analysis and Design of Stiffened Shear Webs 217 o o o o 31 Dow, N. F, Hickman, W. A1947 NACA TN 1389 Design Charts for Flat Compression Panels Having Longitudinal Extru­ ded Y-Section Stiffener and Compa­ rison with Panels Having Formed Z-Section o o • 32 Dow, N. F, Hickman, W. A. 1947 NACATN 1421 Effect of Variation in Diameter and Pitch of Rivets on Compressive Strength of Panels with Z-Section Stiffeners. — Panels of Various Lengths with Close Stiffener Spacing o o _ • o 44 Nr Författare Ar Titel Sid. 1 2 3 4 5 6 7 8 Förlag el. motsv. 1 2 3 1 2 3 4 33 Dow, N. F, Hickman, W. A. NACA TN 1467 1947 Effect of Variation in Diameter and Pitch of Rivets on Compressive Strength of Panels with Z-Section Stiffeners. — Panels of Various Stiffener Spacing That Fail by Local Buckling o o • o 34 Dow, N. F, Hickman, W. A. NACA TN 1640 1948 Direct-Reading Design Charts for 75 S-T Aluminum-Alloy Flat Com­ pression Panels Having Longitudinal Straight — Web Y-Section Stiffeners o o • 35 Dow, N. F, Hickman, W. A. NACA TN 1737 1948 Effect of Variation in Diameter and Pitch of Rivets on Compressive Strength of Panels with Z-Section Stiffeners. Panels That Fails by local Buckling and Have Various Values of Width-to-Thickness Ratio for the Webs of the Stiffeners o o • o 36 Dow, N. F, Hubka, R. E, NACA TN 1777 1949 Direct-Reading Design Charts for 24 S-T Aluminum-Alloy Flat Com­ pression Panels Having Longitudinal Straight — Web Y-Section Stiffeners o o • 37 Dow, N. F, Keevil, A. S. Jr NACA TN 1778 1949 Direct-Reading Design Charts for 24 S-T Aluminum-Alloy Flat Com­ pression Panels Having Longitudinal Formed Z-Section Stiffeners o o • 38 Dow, N. F, Hickman, W. A. NACA TN 2139 1950 Effect of Variation in Rivet Diame­ ter and Pitch on the Average Stress at Maximum Load for 24 S-T3 and 75 S-T6 Aluminum-Alloy Flat, Z-Stiffened Panels That Fail by Local Instability o o • o 39 Dow, N. F, Hickman, W. A, Rosen, B. W. NACA TN 3064 1954 Data on the Compressive Strength of Skin-Stringer Panels of Various Material o o o 40 Ebner, H, Köller, H. Luftfahrtforschung Vol 15, München & Berlin 1938 Uber den Kraftverlauf in Längs- und Querversteiften Scheiben 527 o 41 Faxen, 0. H. 1935 Zeitschrift für Angew. Mathematik und Mechanik Vol 15, Berlin Die Knickfestigkeit rechteckiger Platten 268 o o • 42 Fröhlich, H. Bauingenieur Vol 18, Berlin 1937 Stabilität der gleichmässig gedrück­ ten Rechteckplatte mit Steifenkreuz 673 o o • 43 Gallaher, G, Boughan, R. B. NACA TN 1482 1947 A Metod of Calculating the Com­ pressive Strength of Z-Stiffened Pa­ nels That Develop Local Instability o o o 44 Gerard, G, Becker, H. NACA TN 3781 1957 Handbook of Structural Stability, Part I — Buckling of Flat Plates o o • o 45 Gerard, G. NACA TN 3784 1957 Handbook of Structural Stability, Part IV. — Failure of Plates and Composite Elements o o o • o o 46 Gerard, G. NACA TN 3785 1957 Handbook of Structural Stability, Part V. — Compressive Strength of Flat Stiffened Panels • o • o o o 45 N r Förfa ttare A r T ite l S id . 1 2 3 4 5 6 7 8 Förlag el. m otsv . 1 2 3 1 2 3 4 47 G erard , G . Journal o f the A eronau tica l S ciences, N ew Y ork 1958 The C ripp ling S treng th o f C om ­ p ression E lem ents o o o o 48 G erard , G . M c G raw -H ill B ook C o , Inc , N ew Y ork 1962 In troduction to S tructu ral S ta ­ b ility Theory • 49 G raves Sm ith , T . R . C rosby Lockw ood & Sons L td 1969 The U ltim ate S treng th o f Locally B uck led C olum ns o f A rbitrary L eng th . »Th in W alled S teel S tructu res» 35 o o • 50 H erte l, H . 1960 Springer-V erlag B erlin /G ö ttingen / H eidelberg Leich tbau • o 51 H ickm an , W . A , D ow , N . F . NACA TN 1553 1948 Com pressive S treng th o f 24 S -T A lum inum -A lloy F lat Panels w ith L ong itud inal Form ed H at-Section S tiffeners H av ing Four R atios o f S tiffener Th ickness to Sk in Th icknes o o o 52 H ickm an , W . A , D ow , N . F . NACA TN 2435 1952 D irect-R ead ing D esign C harts fo r 75 S -T6 A lum inum -A lloy F lat C om ­ p ression Panels H av ing Long itud inal E x truded Z -Section S tiffeners o o o 53 H ickm an , W . A , D ow , N . F . NACA TN 2792 1953 D irect-R ead ing D esign C harts fo r 24 S -T3 A lum inum -A lloy F la t C om ­ p ression Panels H av ing Long itud inal Form ed H at-Section S tiffeners and C om parisons w ith Panels H av ing Z -Section S tiffeners o o o 54 H u, P . C , Lundqu ist, E . E , B atdorf, S . B . NACA TN 1124 1946 E ffect o f Sm all D ev ia tions F rom F la tness on E ffective W id th and B uck ling o f P la tes in C om pression o o • 55 Iguch i, S . Ingen ieur-A rch iv V ol 7 , B erlin 1936 A llgem eine Lösung der K nickungs ­ au fgabe fü r rech teck ige P la tten 207 o o • 56 Iguch i, S . Ingen ieur-A rch iv V ol 9 , B erlin 1938 D ie K nickung der rech teck igen P la tte durch Schubkräfte 1 o o • 57 Jom bock , J. R , C lark , L . W . P roceed ings A SCE V ol 87 ST 5 1961 Postbuck ling B ehav io r o f F la t P la tes 17 o o • 58 v . K arm an , Th . 1910 Encyk lopäd ie der M athem atischen W issenschaften , L eipzig D erived the D ifferen tia l E quations fo r the P la te w ith L arge D eflec tions 349 o o 59 v . K arm an , Th , Sech ler, E . E . 1932 A SM E T ransactions 54 (A PM -54-5) The S treng th o f T h in P late in C om pression 53 o o • 60 K löppel, K , Scheer, J. W ilhelm E rnst & Sohn B erlin 1960 B eu lw erte ausgeste ifter R ech teck ­ p la tten o o o o o o o • 61 K löppel, K , M öller, K . H . W ilhelm E rnst & Sohn B erlin 1968 B eu lw erte ausgeste ifter R ech teck ­ p la tten (2 . B and) o o o o o o o • 62 K oiter, W . T . N . L . A . S 287 1943 The E ffective W id th o f In fin itely Long F la t R ectangu lar P la tes U nder V arious C ond itions o f Edge R estra in t o o • o 63 K oiter, W . T . N . L . A . S 295 1944 Theoretica l Investigation o f the D iagonal T ension F ield o f F lat P la tes o o • 46 N r Förfa ttare Å r Fö rlag e l. m o tsv . T ite l S id . 1 2 3 4 5 ! 6 7 8 1 2 3 1 2 3 4 64 Kollb runner, C . F , 1958 M eis te r, M . S p ringer-V erlag B erlin , (G ö ttingen ) H e ide lb e rg A usbeu len • 65 Kuhn , P , P e te rson , J . P , 1952 L ev in , L . R . N ACA TN 2661 , N ACA TN 2662 A summ ary o f D iagona l T en sion , P a rt I and II o o • o o 66 Kuhn , P . 1956 M c G raw -H ill B ook C om pany Inc . N ew Y o rk S tresses in A irc ra ft and She ll S tru c tu res 47 o o o o o 67 K romm , A , M arguerre , K . 1957 L u ftfah rtfo rschung , M ünchen & B erlin V erha lten e in es von S chub - und D ruckk rä ften b ean sp ruch ten P la tten S tre ifen s oberha lb de r B eu lg renze 627 o o • 68 Lahde, R , W agner, H . 1936 L u ftfah rtfo rschung , M ünchen & B erlin V ersuche zu r E rm ittlung des S pan ­ n ung szu standes in Z ug feld e rn 262 o o o 69 Levy , S , F ienup , F . L , 1945 W oo lley , R . M . NACA TN 962 A na ly sis o f S quare S hear W eb A bove B uck ling L oad o o • o 70 Lundqu is t, E . E , S tow ell, E . Z , 1943 S chue tte , E . Z . N ACA W R L -326 P rin c ip les o f M om en t D is tribu tion A pp lied to S tab ility o f S tru c tu res C om posed o f B ars and P la tes o o o 71 M arguerre , K . 1936 Z e itsch rift fü r angew and te M athe ­ m a tik und M echan ik , B erlin D ie über d ie A usbeu lg renze b e las te ­ te P latte - E nerg ian satz und D iffe ren ­ tia lg leichungen 353 o 72 M arguerre , K . 1937 L u ftfah rtfo rschung V o l 14 M ünchen & B erlin D ie m ittragende B re ite d e r g ed rück ­ ten P la tte 121 o o • 73 M arguerre , K , T refftz , E . 1937 Z e itsch rift fü r angew and te M athe ­ m a tik und M echan ik , B erlin U ber d ie T rag fäh igke it e in es läng s ­ b e las te ten P la tten stre ifen s n ach übersch re iten d e r B eu llas t 85 o o • 74 M assone t, C , S ka loud , M , 1968 D onea , J . IA B SE , V o l 28 o f th e P ub lica tion s Postbuck ling B ehav iou r o f S tiffe ­ n ed P la tes S ub jected to Shear 2nd P art: D is tribu tion o f S tress and A na lysis o f th e L im it S ta te o o • 75 N ilson , A . H . 1960 P roceed ing s A SCE V o l 86 ST 11 Shear D iaph ragm s o f L igh t G age S tee l 111 o o o o 76 Nyländer, H . 1951 IA B SE , V o l 11 o f th e P ub lica tions In itia lly D eflec ted T h in P late w ith In itia l D eflec tion A ffin e to A dd i ­ tiona l D eflec tion o o • o 77 O ja lvo , M , H u ll, F . H . 1958 P roceed ing s A SCE V o l 84 , EM 3 E ffec tiv e W id th o f T h in R ec tangu ­ la r P la te s 1718 -1 o o • o 78 Pflüger, A . 1964 Sp ringer-V erlag B erlin , G ö ttingen H e idelb e rg (N ew Y o rk ) S tab ilitätsp rob lem e der E lasto - s ta tik • 79 M c Pherson , A . E , L evy S , 1946 Z ib rito sky , G . NACA TN 1041 E ffec t o f N o rm al P ressu re on S treng th o f ax ially L oaded Shee t- S tringer P ane ls o o o o 80 Schap itz , E . 1937 L u ftfah rtfo rschung V o l 14 , B erlin & M ünchen B eiträge zu r T heo rie des unvo lls tän - s tänd igen Z ug fe ld es 129 o o • 81 Schap itz , E . 1951 D eu tscher Ingen ieu rve rlag GM BH /D üsseldo rf F estigkeitsleh re fü r d en L e ich tb au • 47 Nr Författare År Förlag el. mots. Titel Sid. 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 1 2 3 4 82 Schleicher, F, Barbre, B. 1937 Der Bauingenieur Vol 18, Berlin Stabilität versteifter Rechteckplat­ ten mit anfänglicher Ausbiegung 665 o o o 83 Schmieden, C. 1930 Zeitschrift für Flugtecknik und Motorluftschiffahrt Vol 21, München & Berlin Das Ausknicken versteifter Bleche unter Schubbeanspruchung 61 o o • 84 Schandel, G. 1930 Proceedings of the Third Internatio­ nal Congress for Applied Mechanics Vol III, Stockholm Die Überschreitung der Knickgrenze bei dünnen Platten 73 o o • 85 Sechler, E. E. 1937 Journal of Aeronautical Sciences Vol 4, New York Stress Distribution in Stiffened Panels Under Compression 320 o o • 86 Sechler, E. E, Dunn, L. G. 1942 John Wiley & Sons, Inc Airplane Structural Analysis and Design • o 87 Seide, P, Stein, M. 1949 NACA TN 1825 Compressive Buckling of Simply Supported Plates with Longitudinal Stiffeners o o • 88 Seide, P. 1953 NACA TN 2873 The Effect of Longitudinal Stiffe­ ners Located on One Side a Plate on the Compressive Buckling Stress of the Platestiffener Combi­ nations o o o o 89 Stein, M, Frahlich, R. W. 1949 NACA TN 1851 Critical Shear Stress of Infinitely Long Simply Supported Plate with Transverse Stiffeners o o • 90 Stowell, E. Z. 1948 NACA TN 1556 A Unified Theory of Plastic Buck­ ling of Columns and Plates • 91 Stowell, E. Z. 1950 NACA TN 2020 Compressive Strength of Flanges o o • 92 Timoshenko, S. P. 1921 Eisenbau Vol 12, Leipzig Über die Stabilität versteifter Platten 147 o o o o • 93 Timoshenko, S. P, Gere, J. M. 1961 Me Graw-Hill Company, Inc New York Theory of Elastic Stability • 94 Wagner, H. 1929 Zeitschrift für Flugtecknik und Motorluftschiffahrt Vol 20, München & Berlin Ebene Blechwandträger mit sehr dünnem Stegblech 200 227 256 279 306 o o o • 95 Van der Neut, A, 1943 Floor, W. K. G. N. L. A. S 266 The Effective Width of Flat Pla­ tes with Longitudinal Stiffeners of Open Corssection o o • 96 Van der Neut, A, 1947 Floor, W. K. G, Binkhorst, I. N. L. A. S 300 N. L. A. S 328 Experimental Investigation of the Postbuckling Behaviour of Stiffened Flat Rectangular Plates Under Com­ bined Shear and Compression. Part I and II. o o o o 97 Wang T. K. 1947 Journal of Applied Mechanics Vol 14, New York Buckling of Transverse Stiffened Plates Under Shear A 269 o o o 48 Nr Författare År Förlag el. motsv. Titel Sid. 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 1 2 3 4 98 Winther, G. Lansing, W, 1950 Cornell University Engineering Experiment Station Reprint No 33 Four Papers on the Performance of Thin Walled Steel Structures o o o 99 1962 American Iron and Steel Institute New York Light Gage Cold-Formed Steel Design Manual • 4.3 Diskussion av väsentliga frågeställningar Litteraturinventeringen har visat att det teoretiska underlaget är väl underbyggt för dimensionering av nor- malkraftpåverkade plåtpaneler under idealiserade för­ hållanden. Däremot är lastfall av sammansatt karaktär ( t ex samtidig påverkan av normalkraft och skjuvkraft) med avseende på verkningssätt i överkritiskt område be­ handlade i förhållandevis ringa omfattning. Det synes därför motiverat att med utgångspunkt från byggnadstek- niskt intressanta utförandetyper och last fall skombina­ tioner närmare undersöka panelernas verkningssätt. Infästning av förstyvningar och dess inverkan på last­ upptagning s f örmåg an vid olika utföranden har varit fö­ remål för omfattande undersökningar (/32/ , /33/ , /35/, / 3 8 / ). Dessa har i huvudsak behandlat nitade förbind­ ningar. För normalkraftpåverkade paneler har härvid konstaterats att lastupptagningsförmågan är beroende av nitdiameter och nitavstånd / 32/. Kvalitativt kan re­ sultaten sammanfattas i att ökande nitdiameter samt minskande nitavstånd ökar den 1astupptagande förmågan vid paneler med litet slankhetstal, medan för paneler med stort slankhetstal resultatet blir en sänkning. Detta förklaras enligt /32/ med att den ökade förekoms­ ten av initiella deformationer till följd av ökad nit­ diameter och minskat nitavstånd har en ogynnsammare in­ verkan vid stora slankhetstal. För byggnadsteknisk användning finns olika möjligheter att lösa de fogningstekniska problemen. För närvarande pågår som nämnts ett forskningsobjekt rörande hopfog- ning av tunnväggiga stålkonstruktioner med medel från Statens råd för byggnadsforskning. Resultatet torde få stor betydelse för val av lämpliga fogningsmet oder. Vid tunnväggiga konstruktioner är last införingsproble- met mycket viktigt. Införing av lokala punktlaster stäl 1er med hänsyn till risken för lokalt brott speciella krav på den konstruktiva utformningen. En grundläggan­ de princip bör härvid vara att koncentrerade laster in­ förs i panelerna via förstyvningar. Frågor rörande last införing behandlas bl a av Hertel /50/. En användning av i FIG. 14 visade typer av paneler inom husbyggnad medför att dessa kompletteras med andra ma­ terial för att konstruktionen som helhet skall vara i stand att fylla olika funktioner. Dessa kan t ex vara krav på ytjämnhet, värme-, brand- eller ljudisolering (jfr FIG. 9). Det synes därför angeläget att utreda hu­ ruvida dessa komponenter kan påverka konstruktionsele- mentens lastupptagningsförmåga. Ett statiskt utnyttjan­ de av dessa komponenter kräver därför en ingående ana­ lys av de olika funktionerna så att en optimal lösning kan erhållas. 5' DIMEN SIONERIN G SKRITERIER OCH -GRUNDER Vid dimensionering av plåtpaneler lör i tillämpliga fall regler och rekommendatione’r i den amerikanska AISI-nor- men "Light Gage Cold-formed Steel Design Manual" /99/ tillämpas. Vid dimensionering av tYYÇkkraftpåverkade paneler hör således i första hand metoderna enligt /99/ tillämpas. Detta kan dock i vissa fall medföra alltför konservativa resultat (jfr /99/)• Metoden enligt AISI- normen medför å andra sidan säkerhet mot lokala defor­ mationer. Alternativt kan en beräkning av sektionen ske med hjälp av formler och diagram enligt Gerard /46/. Det skall härvid påpekas att dessa är baserade på för­ sök med aluminiumpaneler, varför försiktighet bör iakt­ tagas vid användning av dessa formler. YëI-ëY j_uvkr af tbelast ade_paneler ställs stora krav på in­ fästningar och förstyvningar om ett överkritiskt områ­ de skall kunna existera. Dimensionering bör i avvaktan på närmare utredning kunna ske med utgångspunkt från ett antagande av ett ideellt dragfält (jfr /1/, /66/, 775/) • Yi§_k°2YiS§Yi°2_5,Y_Y:EYYkkr af t _och_ skj^uvkraf t kan med försiktighet och iakttagande av tillhörande förutsätt­ ningar en interaction-formel för samtidigt axialkraft- påverkade och vridmomentpåverkade slutna förstyvade cylinderskal tillämpas, varvid vridmomentet ersätts av ett skjuvkraftflöde. Formeln jämte förutsättningar re­ dovisas bl a i /1/ och /66/ (jfr även ref /67/)• Om krav på (bucklingsfrihet föreligger blir den kritis­ ka bucklingsspänningen bestämmande för lastupptagnings- förmågan. Bucklingsfaktörer redovisas för ett stort an­ tal lastfall och förstyvningsplaceringar i /60/ , /6 1 / . Förstyvningarna skall härvid ha sådana dimensioner att lokalbuckling utesluts. Bestämning av aYËYËËÉr-EËiiêË-YËïYiËY-ËiSSËEHËkt er med hänsyn till risk för buckling av plåten mellan förbind­ ningarna kan ske enligt AlSI-normen /99/• Beträffande förbindningstyper och dimensionering av dessa hänvisas till kommande rapport från Byggforskningen. R10:1971 Denna rapport avser anslag nr C 546 från Statens råd för byggnadsforskning till Institutionen för Brobyggnad, KTH, Stockholm Distribution: Svensk Byggtjänst, Box 1403, 111 84, Stockholm Abonnemangsgrupp: k (konstruktion) Pris: 12 kronor Art ur: «002210