Because of the new introduced snow loads a higher demand is applied on buildings in Jonkoping area. The reason that the value has increased is partly because new load combinations that is applied on dimension equations but also because of the intensified precipitation. Additional reasons to the updated standards are that several roofs with large spans have in recent years collapsed in Sweden. When using design equations on existing constructions, new standards must be applied, whether if the structure is further back designed with older standards. Due to the case, the new standards result in an increased dimension value; therefore strategic considerations must be done in case of reconstruction. The purpose of the report is to highlight the differences that occur when calculating loads and design. In case of reconstruction of an old construction, basically two options can be done. Either carry through the reconstruction and possibly enhance the strength of the construction at large costs or choose not to perform the extension. If the latter option is made it may result in; annual costs of clearing snow of roofs, the risk of roof collapse or even denied access rights to all, or parts of the building. These options must be analysed with consideration to strength and costs to result in a good solution.

Takkonstruktioner utsätts dagligen för yttre och inre påfrestningar som påverkar konstruktionen på olika sätt, detta ställer höga krav vid dimensionering både av Boverket och gällande projektörens kunskaper. Genom att finna geografiska och geometriska riktlinjer för dimensionering av takkonstruktioner kan den mycket komplexa och tidskrävande beräkningsgången förenklas, utan att bortse från de krav som Boverket upprättat. Syftet med arbetet är att undersöka för vilka geografiska och geometriska fall som vindlaster inte behöver beaktas för husbyggnader med en takkonstruktion med pulpettak, sadeltak eller plana tak. Rapporten är uppdelad i två delar, en litteraturbaserad del där en överblick om tidigare genomförda studier, dagens gällande lagar och regler, samt dess föregångare redovisas har genomförts samt en beräkningsgrundande del. En beräkningsmall i Microsoft Excel har upprättats med hänsyn till att effektivisera och generalisera beräkningsprocessen. Mallen följer beräkningsgången som beskrivs i svensk standard samt i Boverkets konstruktionsregler, där partialkoefficientmetoden används. Mallen är programmerad på så sätt att längd, bredd och höjd upp till nock kan anges obehindrat och taklutningen samt egentyngden är valfria inom ett fixt intervall. För att generalisera rapportens resultat till verkliga förhållanden mellan längd, bredd och höjd har en litterär studie kring hustillverkares husmodeller analyserats, där ett medelvärde har legat till grund för använda förhållanden. De analyserade husmodellerna har kategoriserat i enplanshus, 1 ½- planshus och tvåplanshus enligt hustillverkarnas egen definition. Gällande valet av analyserade taklutningar har en litterär analys kring Sveriges mest använda taklutningar också genomförts, där resultatet legat till grund för slutliga parametrar i beräkningsmodellen. Efter analys av beräkningsmallen och angivna data går det att konstatera att för sadeltak med taklutning på 14° finns det vissa geografiska områden där beräkningar av vindlast ej kan identifieras vid dimensionering av laster som verkar lyftande. Samma gäller för en enplansvilla med taklutning 27°. Skillnader i egentyngder har stor påverkan på resultatet. Övriga undersökta mått och taklutningar för sadeltak är beroende av vindlastberäkningar för lyftande krafter. Vid analys av dimensionerande laster som verkar tryckande kan behov av vindlast identifieras för alla dimensioner för en takkonstruktion på 27° och 45°, dock identifieras inget behov för ett tak med 14° oberoende av dimensioner och geografiskt läge. För pulpettak har ett behov av vindlastberäkningar identifierats oberoende av taklutning, dimensioner och geografiskt läge vid dimensionering av laster som verkar lyftande. Vid analys av laster som verkar tryckande har dock inget behov identifierats oberoende av taklutning, dimensioner och geografiskt läge. För plana tak finns det geografiska områden där behovet av vindlastberäkningar inte återfinns där lasten verkar lyftande. Vid jämförelse med den tryckande lasten, återfinns inget behov av beräkningar oberoende av var i landet byggnaden återfinns och dimensioner på den. Något som litteraturen bidragit med till undersökningen är att den väckt en osäkerhet kring hur klimatpåverkan kommer påverka väderförhållandena i Sverige, i form av ökad nederbörd och vindar i takt med klimatförändringarna. Hur detta kommer påverka framtida dimensioneringsregler är fortsatt osäkert och något som bör beaktas vid framtagning av nya beräkningsregler. Slutsatsen blir att med rapportens förutsättningar och indata finns det ur ett rent konstruktionsmässigt synsätt belägg till att inte dimensionera med hänsyn till vindlast för specifika delar av Sverige samt för vissa av studiens undersökta typer av takkonstruktioner och mått.

Den Europeiska standarden är indelad i flertalet Eurokoder och dessa är de kommande beräkningsreglerna som år 2011 blir obligatoriska för alla bärande konstruktioner inom den Europeiska unionen. De kommer att ersätta tidigare nationella regler och det är framförallt Boverkets konstruktionsregler (BKR) med tillhörande handböcker som berörs av Eurokoderna. Flertalet faktorer påverkar när en övergång från svenska byggregler till Eurokoderna skall bli möjlig men det viktigaste har med dess tillgänglighet att göra. Det är inte längre en fråga om Eurokoderna skall börja tillämpas, utan istället när. Syftet med detta examensarbete är att det skall ge en allmän och överskådlig bild av hur de svenska byggreglerna skiljer sig från sin europiska motsvarighet, varvid likheter och olikheter skall lyftas fram. Jämförelsen har baserats på ett antal beräkningar som har utförts på ett framtaget referensobjekt, där endast de delar som berör beräkningar kring referensobjektet kommer att granskas och jämföras. För att få underlag till dessa beräkningar har litteraturstudium av respektive regler tillämpats. Detta material har allt eftersom sammanställts i denna rapport. Med utgångspunkt från det framtagna referensobjektet kan man till stor del fastlägga att skillnaden mellan svenska byggregler och europeisk standard inte är av större karaktär. En av de mest framgående skillnaderna är dock att den europeiska standarden är betydligt mer beskrivande om hur och vad som skall beräknas, vägen till resultatet, medan de svenska byggreglerna endast beskriver det slutgiltiga resultatet. Detta leder till att den europeiska standarden är betydligt lättare att följa och därav även lättare att tillämpa.

Denna rapport som behandlat ämnet snölast och takras skrivs som ett gemensamt examensarbete till samhällsbyggnadsprogrammet och författas av Edwin Häggkvist och Jacob Lahti som är studenter vid Luleå tekniska universitet. Snölast och takras som årligen är ett återkommande ämne och problem och ändå verkar inga större förändringar ske. Vi har genom en litteraturstudie studerat olika takkonstruktioner, taklutningar, vad försäkringsbolagen säger, om snön är den största faktorn eller om det kan vara något under byggprocessen som gör att tak rasar in. Det vi kunnat konstatera är att projekteringen är den största boven, de underliggande problemen i denna del är att det varken finns någon beräkningsstandard eller något standardprogram för hur man ska beräkna snölast i kombination med vind och i och med detta så blir de flesta taken feldimensionerade då det inte tas tillräcklig hänsyn till snedbelastning. Takkonstruktioner moderniseras och förändras över tiden, precis som snömängder varierar och förändras över tid, vi har jämfört nyare och äldre takkonstruktioner.   Ett särskilt fall som vi kunde studera på plats är en carportlänga som rasade nu i vår där vi kunde ta några bilder och diskutera och se över eventuella fel på konstruktionen. / This study has processed the subject of snow loads and collapsing roofs and is written as a cooperative examination paper for the built environment programme by Edwin Häggkvist and Jacob Lahti who are students at Luleå Tekniska Universitet. Snow loads and collapsing roof are a yearly recurring subject and problem, yet no significant changes seem to occur to apprehend this. We have through a literature study studied different roofing constructions, different roof inclines, what the insurance companies are saying, if snow is the biggest factor or if something else in the building process is behind the collapsing roofs. We have established that the projecting stage is responsible for a lot of the problems, the underlying problems to this is that no real calculation standard or standardized program for calculations for how to calculate the snow loads in combination with wind, and with this a majority of the roofs wrongly dimensioned when not enough consideration is given to the uneven loads. Roofing constructions are modernized and changed over time, just as the amount of snow varies and changes over time, we have compared certain newer and older roofing construction methods. We have been able to study one certain case in person, which is a quite long carport construction that collapsed this winter locally here in Luleå. There we were able to take pictures, discuss the construction and its eventual faults.

This project investigated the feasibility of installing photovoltaic systems with electrical heating on underdimensioned roofs in arctic climate, with the purpose of reducing the snow load. The northern part of Sweden is undergoing an industrial transition and more renewable electricityneeds to be produced. Solar panels on roofs can offer short processes from planning to production of renewable energy, reduced load on the electricity grid and more energy-efficient buildings, without interfering with other interests. Experimental tests were conducted on a snow-covered solar panel mounted on load cells while electric heating was supplied. The snow load was measured during the test, which was conducted twice. During the first test the temperature of the air was −3℃ and an average load reduction of 17N/(m2,h) was observed. The second test was performed at an air temperature of −11℃, and an average load reduction of 9N/(m2,h) was observed. The efficiencies were 40% for the first, and 22% for the second test. The project also included a case study on a building that was underdimensioned for the snow load and thus in need of manual snow removal. It was considered whether a PV system with electric heating for snow removal would be a valid option technically and economically. Two PV-systems were designed in the case study. One system was designed to make manual snow removal accessible, and the other system was equipped with electric heating to reduce snow load. Based on the experimental tests it was concluded that snow load reduction could be performed quick enough, making the technology feasible if precipitation can be predicted in advance. The system designed for manual snow removal resulted in an energy production of 174.5MWh with 𝑃tot=244.8kW, 𝑁𝑃𝑉=333 000SEK and 𝐼𝑅𝑅=7.8%. The system with electric heating resulted in an energy production of 266.6MWh with 𝑃tot=374kWp. The reason why the system with electrical heating generates more energy is because the whole roof area was covered with solar panels. Same percentage of losses due to snow shadowing was assumed for the two systems. The economic analysis was conducted for snow removal at average temperature during February, Mars and April in Storuman (−4℃). The system performed 𝑁𝑃𝑉=−148 000kr and 𝐼𝑅𝑅 = 5.6%. The concluding recommendation for the case study is to install a conventional PV-system because of its economic performance and safety.

Antal installerade solcellsanläggningar har ökat drastiskt de senaste åren i Sverige, och utsikten för ökad mängd solel i Sverige är mycket god, med prognoser på kraftig tillväxt av installerade solcellsanläggningar de kommande åren. Detta med bakgrund att utvecklingen av solcellspaneler har gjort att priset har sjunkit, samt politiska beslut har gjort det lönsamt att investera i solcellsanläggningar i Sverige. Dessa förutsättningar har lagt grunden för en ny växande bransch, solcellsinstallationer. Risken vid en ny och snabbt växande bransch är att kunskapen inom ämnet för de som är verksamma inom branschen kan vara bristfällig samt oseriösa företag kan lockas av att tjäna snabba pengar på en lukrativ marknad. Efter en omfattande litteraturstudie visades att någon större kvalitésundersökning av solcellsinstallationer i Sverige, med avseende på hållfasthet ej har gjorts tidigare. Detta motiverade att denna undersökning var av hög relevans. Syftet med denna studie var att ta reda på om solcellsanläggningar monteras tillräckligt hållfast i Gävle-Dalaregionen med avseende på snö- och vindlast. Fjorton anläggningar har besökts för att samla in data. Data har sedan utvärderats i tre kategorier per anläggning. För att en anläggning skall bedömas som en godkänd skall alla dessa tre kategorier vara godkända. Bedömningen av solcellsanläggningarna gjordes i de tre kategorierna: 1. montagesystemets antal infästningar, 2. mått mellan infästningarna, 3. placering av solcellspanelerna i förhållande till montagesystemet. Resultatet visade att ingen av dessa anläggningar var godkända i samtliga tre kategorier. Vissa anläggningar var godkända i två av tre kategorier, medan två anläggningar var ej godkänd i någon kategori. Vid en summering av bedömningsresultatet för alla anläggningar i de tre montagekategorierna, visades att ca 20% ej gick att fastställa (pga. bristande information) ca 40% var godkända och ca 40% var ej godkända. Bedömningar har gjorts utifrån beräkningsprogram och anvisningar tillhandahållna av tillverkarna av de montagesystem och solcellspaneler som har använts i anläggningarna. Att ingen anläggning var godkänd i samtliga tre kategorier som undersöktes indikerar att solcellsmontage på tegeltak byggs ej tillräckligt hållfast i Gävle-Dalaregionen. Detta kan dock inte generaliseras för solcellsanläggningar på tegeltak i hela Sverige då mängden undersökta anläggningar var relativt liten och endast fördelade på två län i landet. Då det antas att installatörer avser att bygga korrekta anläggningar visar denna studie att kunskap om solcellsmontage med avseende på hållfasthet är bristfällig. Detta kan vara en följd av den stora efterfrågan på solcellsinstallationer, som kan medföra att stort fokus ligger på att installera anläggningar snabbt, och inhämtning av kunskap ej blir prioriterat. / The number of installed PV-systems (Photovoltaic systems) has increased rapidly in Sweden the last years, and the forecast for even more installations shows an increase for the coming years. Due to the price for PV-panels har dropped and political decisions for subventions of PV-systems has made it more profitable to invest in PV-installations in Sweden. These reasons have paved the road for a new growing branch, PV-installations. The risk of a new profitable, fast growing branch is that there might be short of knowledge for new installers, and the possibility that dishonest companies just want to take the advantage of the situation to make quick money, which can lead to installations poorly made.   After a search of published literature in strength of mounting for PV-panels there the result was that this is a rather unexplored subject, which motivated this investigation.   The aim of this study was to find out if PV-panels on tiled roofs were installed correct due to the snow load and wind load in the region Dalarna and Gävleborg in Sweden.   Fourteen PV-systems has been studied and evaluated. When the evaluation of the PV-systems were made the following criteria were considered: number of fixing attached to the roof of the mounting, distance between mounting fixings and how the PV-panels were installed relative the construction of the mounting. A PV-system had to be installed correctly for all three criterias to be considered approved. The result of this work shows that none of the evaluated systems were installed correctly. Some systems were approved in two of the criteria, while two systems were not approved in any of the criteria. The evaluation was made due to calculation programs and instructions from the manufacturers of mounting and PV-panels.   The fact that none of the PV-systems were approved for all three criteria implies that the installations of PV-systems are not made strong enough. This result is not stated for all installations in Sweden because the number of studied PV-systems were not big enough, and the area of the studied installations were rather small. Basis of snow load and wind load variates quite much in Sweden depending on region. It is assumed that designers and constructors attempt to install PV-systems correct, therefor shows this work that there’s a lack of knowledge for construct installations strong enough. This may be a result of the fast increase of PV-installations, where the priority lays in installing many PV-systems, not in education and search of knowledge.

Examensarbetet kom som en förfrågan från företaget Northpower stålhallar AB som var i behov av en beräkningsmall för vind- och snölast. Beräkningsmallen utformas i Microsoft Excel och den ska möta de önskemål och krav som tillkommer vid projektering av en hallbyggnad. Beräkningsmallen grundas på en litteraturstudie av vind- och snölast kapitlen i Eurokoderna som inleder den teoretiska delen av rapporten. För att se skillnader mellan stomstabiliseringssystem som vanligen används i hallbyggnader, utfördes en litteraturstudie på vanligt förekommande systemen. En kraftanalys vid olika placeringar av företagets nuvarande stomstabiliseringssystem gjordes med hjälp av den tillverkade beräkningsmallen. Litteraturstudien och analysen sammanställdes till jämförelse av de olika stomstabiliseringssystemen. / The subject of this bachelor thesis was a query from Northpower stålhallar AB that was in need of a calculation model for wind- and snow loads. The Calculation model was created in Microsoft Excel and shall satisfy the requirements for the design of an industrial building. The calculation model is founded on a literature study of Eurocodes wind- and snow load chapters, which initializes the theoretical part of the report. To gain a better understanding of the differences between the different types of bracing systems that is normally used in industrial buildings, we performed a literature study on a selection of the usual systems.  Using the calculation model, a force analysis on different placing’s of the current lateral stability system the company use was carried out. The thesis ends with a comparison of the study and analysis of the different lateral stability systems that’s been studied.

The snow galleries along the Iron ore railway line in northern Sweden have had major problems in recent years due to increasingly large snow loads. Despite great efforts reducing the loads by shoveling off the snow, several of the galleries have been damaged. Due to these incidents, the Swedish Transport Administration (TRA) has asked Luleå University of Technology (LTU) to make an evaluation of galleries 4, 9 and 13A in the neighborhood of Vassijauri. TRA has asked for a way to monitor the load on these galleries with a trigger system that gives a warning message when the galleries are exposed to a critical load. Measurement systems have been installed in galleries 9 and 13A during the autumn of 2021 such that the snow load in one mainframe per gallery could be monitored. In this thesis, work has been performed by assessing how much snow load each gallery can handle before it collapses. The restrictions for the project are set based on the drawings that is available from the TRA's information database, BaTMan. A literature study is performed on snow load, how it was changing over the years, both back and forth, how snow load is calculated according to today’s regulations and how the density of the snow affects the intensity of the snow load. The distribution of the snow on the galleries has been performed based on the Eurocodes and National Standards. Models of the galleries in two- dimensional have been created for all frames in all the galleries to find the weakest frame in order to compute the critical load. Some of the frames are not stable when they are analyzed as individual members, therefore the decision was made to also construct 3D models to see how the cobweb effect influenced the galleries' capacity. Before the main frames have reached their full capacity, the secondary construction elements (roof beams) have been damaged and therefore has no major collapse taken place. From the 3D model, it is clear that the secondary construction that lacks capacity. The critical frames are completely different in the 3D model as compared to the 2D model as the stability of the entire gallery changes due to the cobweb effect (the load re-distribution between the neighboring elements, due to both the 3D interaction and the cable link effect) and, as a result, the capacity of the main frames is increased significantly. The study visits to gallery 9 and 13A have been made to gain an understanding on how snow accumulates on and around the galleries and how well the Eurocodes correspond to reality. The pattern shows that the snow drifts from the mountains towards the valley over the galleries, which forms accumulations against the walls. The snow accumulates to a large extent where the galleries geometry changes from high to low angled walls. At locations where the gallery has a wide roof between the grounds, the snow accumulates to a much greater degree compared to the locations with narrow roofs on high-angle walls, see, Figure 73. To be able to improve the model and to obtain more accurate critical loads, it is necessary to review the structures to obtain more precise dimensions, attachments, geometry and exact distances. In the current state, the design plans and descriptions of the galleries are incomplete as modifications and repairs have been made without proper documentation. Hence difficulty arises in the accurate evaluation of their exact capacity. / Snögallerierna längs malmbanan har haft stora problem de senaste åren på grund av stora snölaster. Flera snögallerier har skadats och behövt repareras trots stora insatser av skottning, i samband med snöfall. Trafikverket har efter dessa händelser bett LTU att göra en grundlig utvärdering av gallerierna 4, 9 och 13A. De har efterfrågat ett sätt att följa belastningen av dessa gallerier med ett triggersystem som gör att Trafikverket får ett varningsmeddelande innan gallerierna utsätts för större laster än vad de klarar. Mätsystem har monterats i galleri 9 och 13A under hösten 2021 för att kunna följa snöbelastningen på en huvudram per galleri. I detta examensarbete har ett arbete med att göra en utvärdering av hur mycket snölast varje galleri klarar innan det går sönder. Begränsningarna för projektet är satta utifrån hur mycket information som fanns tillgänglig i Trafikverkets informationsbas BaTMan. En litteraturstudie är gjord på snölast, dess förändring i tid både bakåt och framåt, hur snölasten beräknas enligt regler idag och hur densiteten av snön påverkar för snölastens intensitet. Antaganden om hur mycket snölast varje del av galleriet upptog och dess fördelning gjordes utifrån eurokoder och de nationella standarderna. Modeller av gallerierna i 2D har gjorts för alla ramar i alla gallerierna för att hitta den svagaste ramen och utifrån den ta fram den kritiska lasten. När insikten om att några av ramarna inte är stabila vid enskild analys och att kapaciteten av dessa är extremt låg bestämdes det att modeller i 3D skulle göras för att se om spindelnätseffekten påverkade galleriernas kapacitet. De sekundära konstruktionerna har gett vika innan huvudramarna nått upp till sin fulla kapacitet och därför har hittills har ingen större kollaps skett. I 3D modellen syns det tydligt att det är främst den sekundära konstruktionen som saknar kapacitet. Den kritiska ramen blir en helt annan i 3D modellen än för 2D modellen då stabiliteten för hela galleriet förändras på grund av spindelnätseffekten. Det är tydligt att kapaciteten på ramarna för alla gallerierna ökar på grund av spindelnätseffekten. Studiebesök vid galleri 9 och 13A har genomförts för att få en förståelse för hur snön ackumuleras på och kring gallerierna och hur väl eurokoderna stämmer överens med verkligheten. Det visade sig att snön driver från bergen ner mot dalen över gallerierna vilket bildar driver upp mot väggarna. Snön ansamlas till stor grad där gallerierna ändrar geometriskt form från hög till låg vinkel på väggar. Där galleriet har ett brett tak samlas snön i mycket högre grad än vid smala tak på väggar med hög vinkel, se Figure 73. För att i framtiden kunna göra en bra modell och få fram mer exakta kritiska laster krävs det en noggrann genomgång av alla konstruktioner för att få fram dimensioner, infästningar och exakta avstånd. Den dokumentation som finns på gallerierna idag är ofullständiga, på grund av att reparationer och modifikationer ej har dokumenterats. Detta gör det svårt att göra en noggrann och tillförlitlig utvärdering.