Vindlaster på sandwichpaneler

Hallbyggnader i fokus

Siden det er vanlig at panelene er enkeltspente og kun konstruert for vindlaster, kan man tenke at designet bør være fritt for tvetydighet. Erfaring viser imidlertid at det er forskjeller i lastforholdene som ulike produsenter av sandwichpaneler bruker. Det er derfor grunn til å gi en bakgrunn for dagens regler og diskutere om det er behov for tydeligere veiledning for bransjen.

Yttervegger

Yttervegger er delt inn i ulike vindsoner A-E i henhold til figur 1. Formfaktorene for vindlasten er hentet fra [1] og er størst i sone A. Det er derfor feltene nærmest hjørnene av bygningen ofte må forsterkes på forskjellige måter. Sammenlignet med tidligere forskrifter, medførte denne vindsonen A en betydelig økning i vindlaster da Eurokoden ble publisert i 2005.

Ti år senere publiserte ECCS en håndbok [2] der det argumenteres for at vindsonen A kun skal brukes til å dimensjonere innfestingen av sandwichpanelene, ikke selve panelene. Begrunnelsen er at platesjiktene i sandwichpanelene er duktile, og at en omfordeling av spenningene kan oppstå når flytegrensen er nådd i et område. Resonnementet er imidlertid basert på bruk av flerfeltsystemer, dvs. et statisk ubestemt system, ikke enkeltfelt slik vi vanligvis gjør. Det er ikke mulig å overføre spenninger på denne måten når man bruker enkeltfelt, og som det viser seg, ikke engang med flerfeltsystemer. Det finnes en senere tysk forskningsstudie [3] som konkluderer med at denne typen omfordeling av spenninger ikke kan påvises i sandwichpaneler. Panelene har imidlertid evnen til å jevne ut belastningen på skruefestet. I testene ble det ikke registrert belastningstopper på festene som var større enn belastningen på selve panelene. Konklusjonen var at formfaktoren cpe,10 kan brukes i stedet for cpe,1 ved dimensjonering av panelfeste.

Kapittel 7.2.9 i [1] sier at interne og eksterne vindlaster bør kombineres på den mest ugunstige måten når man beregner kreftene i en konstruksjonsdel. Dette betyr at internt negativt eller positivt trykk bør legges til den eksterne vindlasten, illustrert i figur 2. Hvis det er store åpninger i fasadene, for eksempel en flyhangar med åpen gavlport, kan det interne positive trykket være svært stort. Likevel ser vi eksempler på beregninger av sandwichpaneler der den interne vindlasten av en eller annen grunn ikke er inkludert.

Innervegger

En innervegg som deler en bygning i to deler, kan teoretisk sett bli utsatt for maksimalt negativt trykk på den ene siden og samtidig maksimalt positivt trykk på den andre. Dette anses imidlertid som svært usannsynlig i en bygning som mangler store åpninger. Derfor antas det negativt trykk på den ene siden og null trykk på den andre, se figur 3(a). Hvis bygningen har store åpninger der det kan blåse direkte inn i bygningen, kan det se annerledes ut, se figur 3(b).

Behovet for veiledning

I våre nordiske land har vi et liberalt syn på hvordan statiske beregninger skal dokumenteres og kontrolleres i et byggeprosjekt. Det er basert på et ansvar for at lover og forskrifter følges, og at bransjen selv kontrollerer sine beregninger slik at dette ansvaret oppfylles. Fra et konkurranseperspektiv er det også viktig at vi har felles regler slik at alle spiller med de samme grunnbetingelsene. Konkurranse gjøres da ved å designe smarte løsninger og utvikle og forbedre sine produkter.

For eksempel gir det å erstatte vindsone A med vindsone B og samtidig utelate den interne vindlasten i prosjekteringen, et betydelig og urettmessig stort konkurransefortrinn sammenlignet med produsenter som følger gjeldende regelverk og dimensjonerer sandwichpanelene korrekt. Dette er ikke bare faglig uforsvarlig – det er i strid med intensjonen i regelverket og undergraver tilliten til bransjen. Vi håper at slike avvik i hovedsak skyldes misforståelser eller manglende kunnskap.

I så fall er det et tydelig behov for klarere veiledning og felles forståelse av kravene. Stålbyggnadsinstitutet (SBI) har tatt initiativ til et slikt arbeid, og en veiledning vil bli publisert snart.

Inntil videre oppfordrer vi alle aktører til å forholde seg lojalt til gjeldende krav og praksis – og vi tar gjerne imot innspill og synspunkter om hvordan dette best kan følges opp i bransjen.