Detta arbete handlar om stomverifiering och materialeffektivisering av ett kupolhus med en stomme bestående av radiellt uppställda limträbågar. Analysen utgår från ett befintligt hus i form av en sfärisk kupol med en radie på drygt 6 meter och en höjd på omkring 7,5 meter. Stommen är uppbyggd av två lager limträbågar som bildar en inre och en yttre kupol, med isolering mellan de båda lagren för att förhindra köldbryggor. Bågarnas tvärsnitt är 90x160 mm och materialet är GL24h. Det totala antalet limträbågar i stommen är 72 stycken, med 36 i varje lager. Byggfirman är intresserade av att verifiera stommen för egentyngder, snölaster och vindlaster inom Umeå-regionen samt att få veta om det går att minska på materialmängden i deras framtida kupolhusprojekt. Sex olika lastfall analyseras med en metod för handberäkning med datorstöd, där upplagsreaktionerna och reaktionskrafterna i kupolens krön beräknas. Moment, normalkraft och tvärkraft i bågarna bestäms därefter med hjälp av friläggning och jämvikt. Bågarna kontrolleras för upplagstryck, skjuvspänningar, dragspänningar vinkelrätt fiberriktningen samt stabilitet i vek och styv riktning. Samverkan mellan de inre och de yttre bågarna uppskattas med hjälp av en modell i programvaran Frame Analysis. Bågarna uppfyllde kraven för upplagstryck, skjuvspänningar och dragspänningar vinkelrätt fiberriktningen. Bågarna klarade inte kraven för stabilitet, vare sig i vek eller styv riktning. Med utgångspunkt från dessa resultat föreslås att tvärsnittet ändras till 115x320 mm, att den inre raden med bågar slopas och att antalet bågar ändras till 24 stycken. Med dessa ändringar skulle bågarna uppfylla dimensioneringskraven i kontrollerna och mängden material i bågarna skulle samtidigt minska med omkring 15 %. Dessa resultat bygger på en förenklad geometrisk modell av kupolen och bör betraktas som en första uppskattning. Det rekommenderas att en mer ingående analys genomförs med FEM-metoden. / This thesis is about frame verification and material optimisation of a radial ribbed type dome house with glued laminated timber arches. The analysis is based on an existing house in the shape of a spherical dome with a radius of just over 6 meters and a height of about 7.5 meters. The frame is constructed with two layers of glued laminated timber arches that form an inner and an outer dome, with insulation between the two layers to prevent thermal bridges. The cross section of the arches is 90x160 mm and the material is GL24h. The total number of arches in the frame is 72, with 36 in each layer. The construction company is interested in verifying the frame with respect to dead loads, snow loads and wind loads in the Umeå region and to know whether it's possible to reduce the amount of material for their future dome house projects. Six different load cases are analyzed with a method for computer-aided manual analysis, where the support reactions and the reaction forces in the apex of the dome are calculated. The bending moment, normal force and shear force in the arches are then determined using free body diagram and mechanical equilibrium. The arches are controlled for compression stresses, shear stresses, tensile stresses perpendicular to the fiber direction and stability along the strong and the weak axes. The interaction between the inner and the outer arches is estimated using a model in the software Frame Analysis. The arches met the design requirements for compression stresses, shear stresses and tensile stresses perpendicular to the fiber direction. The arches did not meet the design requirements for stability, neither along a weak nor the strong axes. Based on these results, it is proposed that the cross section be increased to 115x320 mm, that the inner row of arches be abolished and that the number of arches be reduced to 24. With these changes, the arches would meet the design requirements and the amount of material in the frames would decrease by about 15 %. These results are based on a simplified geometrical model of the dome and should be considered as a first estimate. It is recommended that a more in-depth analysis be performed using the finite element method.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:umu-196559 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Andersson, Erik |
| Publisher | Umeå universitet, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0023 seconds