Bjälklag upplagda på stålpelare i fasad är en idag vanlig typ av konstruktion. Bjälklaget består då vanligen av platsgjuten betong på plattbärlag. Ett problem med denna konstruktionstyp är att det saknas lämpliga beräkningsmodeller för kontroll av skjuvning och genomstansning vid kantpelarna. Det finns en beräkningsmodell i EN 1992-1-1, Eurokod 2 (fortsättningsvis förkortat EK2), men denna är underförstått anpassad för betongpelare som är momentstyvt förbundna med plattan. Bärförmågan kan då ökas genom inläggning av mer överkantsarmering parallellt med och vinkelrätt mot kanten (om den senare bockas ner i pelaren). Överkantsarmering i två riktningar har då en liknande effekt som överkantsarmering vid innerpelare, genom att möjliggöra fleraxligt tryck samt större tryckzon i plattans underkant, vilket ökar bärförmågan mot genomstansning.
Figur 1: Kraftspel vid innerpelare med överkantsarmering i plattan. Rött= dragkraft i armering. Blått= tryckkraft i betong.
Denna beräkningsmodell används ibland även om kantpelarna är slanka stålpelare, varvid överkantsarmering vinkelrätt mot kanten kan utnyttjas för att öka beräknad bärförmåga. En slank stålpelare, som inte är momentstyvt ansluten till plattan och dessutom inte själv kan ta något större moment, kan emellertid inte balansera några krafter i en överkantsarmering vinkelrätt mot kanten. Denna armering blir då i stort sett verkningslös, och ger inget bidrag till bärförmågan. Armering vinkelrätt mot kanten skulle i detta fall göra mer nytta i underkanten.
Artikeln baseras på en rapport till Abetong (Göran Östergaard), som inledningsvis finansierat en del av arbetet. Ämnet har sedan vidareutvecklats vid föredrag i Eurokodutbildningars seminarium 14 mars 2018. Det har tidigare studerats vid två examensarbeten hand-ledda av Mikael Hallgren, Tyréns och KTH: Magnus Jensen (KTH/Tyréns 2009) och Sofia Ericsson & Kimya Farahaninia (Chalmers/Tyréns 2010). Se även artikel i detta nummer av Mikael Hallgren, som ger en fördjupad behandling av ämnet mot bakgrund av försök och icke linjär FE-analys. Där ges även fullständiga referenser.
Genomstansning vid innerpelare och kantpelare av betong Figur 1 illustrerar schematiskt kraft-spelet vid en innerpelare med överkantsarmering i plattan. Lutande blå tryckkrafter bildar ett koniskt skal, som går från plattans överkant på visst avstånd från pelaren ner till tryckzonen runt pelaren. I tryckzonen råder fleraxligt tryck, vilket ökar betongens hållfasthet och deformationsförmåga. Detta är avgörande för bärförmågan, såvida inte flytning i överkantsarmeringen (böjbrott) inträffar före genomstansningsbrott.
Ju mer överkantsarmering, desto större tryckzon och desto högre bärförmåga vid genomstansning. Detta är en förklaring till att ökad armeringsmängd ger ökad bärförmåga; det finns även andra, som friktion i sprickytor, dymlingsverkan i böjarmering med mera. Det som framförallt ger högre teoretisk skjuvspänning vid genomstansningsbrott jämfört med ”vanlig” skjuvning (skjuvning i balkar eller i plattor på kontinuerliga stöd), är dock det fleraxliga trycket nere vid pelaren.
Artikelförfattare: Bo Westerberg
Bo Westerberg Konsult AB samt
Eurokodutbildningar HB
