Faglig innhold

Emnet tar for seg videregående tema innen stålkonstruksjoner for bygninger og broer. For større stålkonstruksjoner lages stålelementene til det gitte formålet ofte av slanke plater. Tema som inngår er: Elastisk plateknekking for aksialkraft og skjærkraft, klassifisering av flens- og stegplater i gitte tverrsnittsklasser og konsekvens for valg av kapasitetsberegningsmetode, standardenes kapasitetsmodeller for kapasitet til komponenter med slanke plater, dimensjonering av stivere og detaljer ved bjelkeopplegg og konsentrerte laster, knekkingsberegning og dimensjonering av plater med langsgående stivere. Videre: Stabilitets- og kapasitetsberegninger for høye bjelketverrsnitt (vipping), torsjonsknekking og bøyningstorsjonsknekking for søyler, dimensjonering for brannsituasjon, dimensjonering for utmattingsvirkende last, utforming og modellering av knutepunkter i bygningsrammer med beregning av knutepunktsstivhet og kapasitet.

Læringsutbytte

Kunnskaper:

Kandidaten har kunnskap om stabilitets- og styrkeberegninger for stålkomponenter og deler i bygninger og bruer, og hvordan dette er behandlet i ståldesignstandarder og utføres i ingeniørpraksis. Kandidaten kjenner det teoretiske og empiriske grunnlaget for metoder og designregler. Dette inkluderer: Teori for elastisk bøying av plater, plateknekking for plater med aksiallast, moment eller skjær, etterkritisk kapasitet for plater, stabilitet og kapasitet for stivere og plater forsterket med langsgående stivere, dimensjonering av bjelker mot konsentrert last, evt. "shear-lag" (effekt av plateskjærdeformasjoner) reduksjon for brede bjelkeflenser, torsjonsknekking av søyler, sideveis-stabilitet (vipping) for høye bjelketverrsnitt med ulike last- og randbetingelser, oppførsel og beskyttelse til stålkomponenter i brann, design mot utmatting og bestemmelse av levetid for gjentakende belastning. Utforming, klassifisering og kapasitetsbestemmelse for knutepunkter i bygningsrammer.

Ferdigheter:

Kandidaten kan stille opp eller identifisere en realistisk statisk modell for en konstruksjon, med en realistisk modellering av knutepunktenes egenskaper. Kandidaten kan beregne kapasitet og oppførsel til stålelementer laget av standardtverrsnitt og elementer oppsveist av tynnere plater - som gir slankere og lettere komponenter. Kandidaten kan velge gunstige tverrsnittformer for bjelker og søyler til en gitt anvendelse, og finne nødvendige tverrsnittsdimensjoner og platetykkelser. Kandidaten kan bruke designformler og regler fra Eurocode 3 for stålkonstruksjoner til kapasitetspåvisning og stabilitetspåvisning for bjelker og søyler, kan konstruere nødvendige avstivninger, og kan designe og beregne knutepunkter. Kandidaten kan kontrollere bæreevnen til stålelementer i en brannsituasjon, og vet hvordan stålkomponenter kan beskyttes med brannisolasjon. Kandidaten kjenner til utmatting av stålkonstruksjoner, og kan bruke informasjon om lasthistorien til å bestemme levetiden for en gitt komponent. Kandidaten kan benytte regneprogrammer til å finne elastisk knekklast for plater og elastisk kritisk moment for bjelker (vipping) for å kunne kunne studere og løse konstruksjonstilfeller som ikke er dekket i standarder og oppslagsverk.

Generell kompetanse:

Kandidaten kan å designe stålrammer og knutepunkter for de vanlig forekommende lasttilfeller og mulige sammenbruddsformer, slik at stålkonstruksjonen oppfyller kravene i det europeiske dimensjoneringsregelverket og norske bygningslov. Kandidaten kjenner til de eksisterende designstandardene og hjelpelitteratur innen ståldimensjonering, og kan å designe materialbesparende og kostnadsbesparende stålkonstruksjoner og utarbeide påkrevd dokumentasjon for disse.

Digital kompetanse: Det inngår bruk av regneprogrammer for å beregne og visualisere plateknekkformer for plater med og uten stivere (EBPlate) og vippings-instabilitet for bjelker (LTBbeam), og enkel programmering i Excel eller Python for beregning as forhøyde temperaturer i bærende stålkomponenter i branntilfeller.

Bærekraft: Emnet er fokusert på å forklare grunnleggende stabilitets og bæreevneproblemer til stålkonstruksjoner som brukes i større konstruksjoner som i broer, hvor lav vekt er en forutsetning for en effektiv løsning. Det demonstrerer egnede tverrsnitt og konstruksjonsformer som minimerer materialbruk og samtidig sikrer en konstruksjonssikkerhet som de nasjonale og internasjonale standarder og byggeregler krever. Med design, utførelse og dokumentasjon i tråd med standarden i bransjen sikres stålkonstruksjonene lang levetid og fleksibilitet med hensyn til ombygging og gjenbruk.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger og ukentlige regneøvinger, laboratorieøving med byggeprosjekt med design, bygging og prøving av fagverk av aluminiumprofiler. 2/3 av øvingene må være godkjent for at eksamen skal kunne tas. Undervisningen blir gitt på engelsk dersom studenter som ikke behersker norsk tar emnet. Hvis undervisningen gis på engelsk gis eksamensoppgavene kun på engelsk. Studentens besvarelser kan være på norsk eller engelsk.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger, laboratorieaktivitet

Anbefalte forkunnskaper

Grunnlag i konstruksjonsmekanikk og TKT4170 Stålkonstruksjoner 1 GK, eller tilsvarende emne som behandler stål som konstruksjonsmateriale og som tar for seg elastisk og plastisk kapasitet til bjelker, dimensjonering av bjelker, søyler og bjelkesøyler, samt beregninger og design av enkle forbindelser utført med bolter eller sveiser.

Kursmateriell

Per K. Larsen: Dimensjonering av stålkonstruksjoner, Tapir. NS EN 1993-1-1 Prosjektering av stålkonstruksjoner, Allmenne regler og regler for bygninger, NS EN 1993-1-5 Plater påkjent i planet, NS EN 1993-1-8 Knutepunkter og forbindelser, NS EN 1993-1-2 Brannteknisk dimensjonering, NS EN 1993-1-9 Utmattingspåkjente konstruksjoner. Forelesningsnotater. Stålkonstruksjoner - Profiler og formler, Tapir.

Studiepoengreduksjon