Programmene som beregner bæreevnen

Da høyhuset på Gullhaug Torg skulle bygges trengte Skanska avanserte dataprogrammer for å beregne hva bygget kunne tåle. ISY Design og FEM-Design ble redningen.

Publisert: 2019-10-07 Sist oppdatert: 2019-10-09

2015120_OS_N10_380px.jpg
Gullhaug Torg. Illustrasjon: MIR

Det nye signalbygget på Gullhaug Torg er skapt i samarbeid mellom Avantor, Snøhetta og Skanska og designet etter FutureBuilts ambisjoner, med et mål om 50 prosent samlet reduksjon av CO2-utslipp fra materialer, transport og energi, sammenlignet med referansebygg. Men selv om klimaavtrykket sto sentralt måtte utbyggerne også ta hensyn til et annet bærekraftperspektiv, nemlig hvor mye den 18 etasjer høye bygningen faktisk kunne bære.

– Høye bygninger har en ganske lav egenfrekvens. Det betyr at de ofte er mer utsatt for horisontallast fra vind enn jordskjelv, sier Erlend Norviken, daglig leder i Norviken Byggeteknikk AS.

Norviken er utdannet sivilingeniør innen konstruksjonsteknikk ved NTNU og har fagbrev som tømrer. Han har jobbet med byggeteknisk prosjektering i nesten 20 år, og har vært med på høyhusprosjektet på Gullhaug Torg siden start. Først som sjefsrådgiver i Skanska Teknikk, og så fra sitt eget nyoppstartede firma, Norviken Byggeteknikk AS, som bidrar med konstruksjonsteknisk prosjektering.

Avanserte bygg krever avanserte programmer
I prosjekteringen av høyhuset var det viktig å beregne hvor store påkjenninger bygningen kan tåle å bli utsatt for. I denne prosessen var sto to programmer sentralt: ISY Design, et verktøy for dimensjonering av enkle konstruksjonsdeler i stål, betong og tre, og FEM-Design, et program som løser alt fra enkle til kompliserte konstruksjoner og analyserer dem med stor nøyaktighet. Gjennom bruken av programmene kunne Skanska dokumentere at bygget måtte tilpasses for å motstå vind, fremfor påkjenningene fra et jordskjelv.

– Det er viktig at høye bygninger er stive nok, slik at du for eksempel ikke kjenner at bygget svinger hvis du står i toppetasjen. Her brukte vi FEM-Design for å undersøke hvor mye bygget ville svaie og om det var stivt nok. Disse beregningene hadde det vært nesten umulig å utføre for hånd, forteller Norviken. 

Deler bygget opp i mindre biter
Men FEM-Design og ISY Design kan gjøre langt mer enn å bare beregne hva et bygg tåler av ytre påkjenninger.

– FEM-Design var hovedverktøyet for all dimensjonering for høyhuset på Gullhaug Torg. Alt fra peler, betong og armering til stålkonstruksjoner ble beregnet og testet i programmet, sier Norviken.

Gjennom bruken av ISY Design og FEM-Design oppdaget Skanska også en problemstilling som ingeniørene ikke hadde forutsett omfanget av.

– Byggets bæresystem består av betongvegger i heis- og trappesjakter i tillegg til stålsøyler som er plassert i fasaden. Men mens betongveggen er massive og forholdsvis stive for vertikallast, er stålsøylene mykere og vil stuke seg sammen under stort trykk. Differansen i vertikaldeformasjon mellom betongvegger og stålsøyler er betydelig i høye bygninger, og vi hadde ikke sett for oss omfanget av dette før vi modellerte i FEM-Design, sier Norviken.

For å finne en løsning på problemet tok Skanska i bruk en ny funksjon, «Constrution Stages», der programmet simulerer byggingen trinnvis.

–  Simuleringen viste at etter hvert som man la på etasjene, utviklet det seg en deformasjonsdifferanse mellom stålsøylene i fasaden og betongsjakten i midten av bygget. Resultatet var at bygget fikk noe som minnet om en «juletreform», der fasaden hang litt nedover på sidene. Løsningen ble at enkelte søyler i fasaden måtte produserer noen millimeter lengre enn teoretisk lengde. Og hadde det ikke være for FEM-Design, hadde vi kanskje undervurdert denne problemstillingen, forteller Norviken.

Lyst til å lese mer? I ISYnytt 02/19 finner du en utvidet versjon av denne artikkelen.

Profilbilde av Christian Hervold
Christian Hervold
Systemkonsulent / Siv.Ing. Konstruksjon
 

Nyheter

- av 208