Analyse av trappekonstruksjon i stål - Praktisk bruk av manuelle beregningsmetoder

Denne rapporten tar for seg en analyse av en ferdigbygd trappekonstruksjon i stål som befinner seg i Lysholmbygget ved Kalvskinnet, NTNU i Trondheim. Trappen ble prosjektert av Siv. Ing. Danielsen AS og sto ferdig i 2017/2018. Trappekonstruksjonen består av seks trapper, der de fire øverste trappene er identiske. Ved å analysere én trapp kan de samme resultatene benyttes på de andre trappene. Trappene består av to vanger som trappetrinnene er sveiset fast mellom. Vangene betraktes som bjelker med variabelt tverrsnitt, og er de som ble analysert. Det ble benyttet samme nyttelast i denne analysen som ved prosjektering av den originale konstruksjonen. Etter beregninger av trappens egenvekt ble det fastsatt en egenlast som var 75% høyere enn den som ble benyttet ved prosjektering av den originale konstruksjonen. En statisk modell ble utarbeidet med grunnlag i tegninger av den originale konstruksjonen. Vangens opptredende krefter ble beregnet ved bruk av matrisestatikk. Beregningene ble så kontrollert mot resultater fra SAP2000. I oppgaven ble trappen analysert for tilstrekkelig kapasitet i henhold til kravene i Norsk Standard. Det ble tatt utgangspunkt i et maksimalt nedbøyningskrav på 5 mm for å sikre at trappen oppleves stabil å gå i. Analysen tar for seg kontroll av tverrsnittskapasitet, knekking, vipping, nedbøyning og knutepunktskapasitet. Resultatene viser at trappekonstruksjonen oppfyller alle kravene med god margin. Videre ble det vurdert muligheten for optimalisering av konstruksjonen med fokus på reduksjon i stålforbruk. Dette ble gjort ved å endre på dimensjonene til vangen. Den beste løsningen her gaen reduksjon på ca. 28%, som tilsvarer ca. 1,7 tonn stål. Det ble også sett på andre løsninger for å optimalisere trappen; endre på stålkvaliteten, opplagerbetingelsene eller redusere bredden av trappen. Den beste løsningen her ga en stålreduksjon på ca. 39% som tilsvarer ca. 2,4 tonn stål, dette selv om det er benyttet en høyere egenlast enn originalt.