What are you interested in?
Trial license
Educational license
Get offer
Please fill out this form and we'll get back to you

Ă…rets bygge - Biomedicum

Frekvensanalyser bidrog till stärkt stomme som gynnar forskarmiljön på Biomedicum  

           Foto: Andreas Andersson, Stefan Zimmerman

Biomedicum på Karolinska Institutet i Stockholm är en avancerad forskningsmiljö. En viktig uppgift i projekteringen av byggnaden var att det inte ska uppstå vibrationer i stommen. Anders Häggstam på Structural Engineering gjorde omfattande frekvensanalyser för att verifiera gränsvärdet så att forskarna på Biomedicum får en god arbetsmiljö.

2015 var ett hektiskt år för civilingenjören Anders Häggstam på Structural Engineering. I Stockholm skulle Karolinska Institutet bygga forskningshuset Biomedicum, som i år, fyra år senare, utropats till Årets bygge. Huset projekterades med en prefabstomme med håldäck, stålbalkar och stålpelare och Strängbetong kontaktade Anders på dåvarande ZIZAB för att utföra beräkningar för dimensionering av elementen.

- Men vi hade så oerhört mycket att göra så vi beslöt att kalla in en underkonsult för att avlasta oss, minns Anders. Vi behövde få fram en FEM-modell för analyser.

Han hörde av sig till Fredrik Lagerström på StruSoft, som accepterade uppdraget och påbörjade arbetet med att modellera stommen i FEM-Design.

- Hade Fredrik inte hjälpt oss så hade det tagit ungefär 100 timmar att skapa modellen.

När Fredrik var klar med uppgiften tog Anders över modellen och fortsatte analysarbetet. Men innan det kunde ske behövde han lägga till ny information som hade tillkommit efter hand som projektet hade utvecklats.

Noggranna analyser av egenfrekvenser

En grundläggande tanke bakom Biomedicum är att tillgodose behovet av experimentell forskning vid Karolinska Institutet. I forskningsmiljön bedrivs avancerade studier och verksamheten ska inte riskeras att störas eller påverkas om det uppstår vibrationer i stommen. Det kan främst bero på att människor rör sig i korridorerna men också av vagntransporter eller när maskiner står och arbetar. I systemhandlingarna anges ett gränsvärde för egenfrekvensen som lägst ska vara 8 Hz. Det är ett av flera viktiga värden för att dimensionera bjälklagen, det får inte ha egenskaper som riskerar att besvärande vibrationer uppkommer. Det analyserades med hjälp av studier bland annat av frekvensanalyserna.

- Vi analyserade bjälklagsystemet för en av våningarna som hade ett labb. Eftersom våningarna är så lika varandra stommässigt kunde vi använda resultatet på de andra våningarna.

Anders påpekar att analyserna gjordes för fyra år sedan.

- Idag handlar det mer om att studera de accelerationer och vibrationer som kan uppstå och vilken respons stommen får vid påförda störningar och detta verktyg finns numera tillgängligt i FEM-Design.

Med hjälp av FEM-Designs analysverktyg för egenfrekvens fick Anders direkt ett resultat som visade vilket värde som konstruktionen hade. I indatan till beräkningen angavs elasticitetsmodulen för betongen, som han hade fått från Strängbetong och efter rekommendationer i branschen höjdes värdet med 20 procent. Efter varje beräkning justerades dimensionerna vilket gav ett nytt resultat och efter ett stort antal beräkningar, nådde Anders till slut målet.

- Med beräkningsresultatet kunde vi verifiera att egenfrekvensen inte blev lägre än vad som stadgades i handlingarna. När huset var byggt genomfördes kontrollmätningar av vibrationsnivåer i den fysiska stommen vilket bekräftade att frekvenskraven som gränsvärde var en styrande parameter och som hölls.

Stabiliserande åtgärder i stommen

Förutom att nå gränsvärdet fick Anders också en god uppfattning om vilka delar av konstruktionen som behövde förstärkas. I ett av våningskonstruktionens ändfack visade analysen att det fanns stora vibrationer, det gav beräkningsresultatet i FEM-Design. Där möttes långa balkar och korta plattor.

- De måste ha rätt samspel mellan spännvidderna för att vibrationer inte ska uppstå, konstaterar Anders.

Extra stabiliserande pelare lades till för att öka styvheten hos stommen. En annan utmaning var ljusgården, mitt i huskroppen. Ljusgården omges av konsolande balkongliknande konstruktioner som saknar pelare. Där visade FEM-analysen att stora vibrationer kan uppstå i balkarna och därför fick man även här hitta en stabiliserande lösning.

I arbetet med att verifiera gränsvärdet för egenfrekvens var FEM-Design ett viktigt verktyg som han också använde för att analysera svaga delar i konstruktionen som måste stärkas upp. Informationen skickades vidare till Strängbetong för dimensionering av elementen med hjälp av PRE-Stress, StruSofts beräkningsprogram för förspända betongelement.

Forskarnas dagliga arbete på Biomedicum kan pågå utan att störas av att vibrationer uppstår i konstruktionen. Bruksgränstillståndet garanteras av analysresultatet, vilket främjar en god arbetsmiljö och gynnar att fler betydelsefulla forskarrön ser dagens ljus. 

 

               

Foto: Jean-Baptiste Béranger

Resultatet i beräkningarna visar en svängningsmode där de olika egenfrekvenserna representeras av en kraftigt överdriven deformerad figur över hur bjälklagets olika delar skulle kunna komma i svängning. En typisk svängningsmode i detta fallet motsvarar modellresultatet 8.12 Hz.

Intervju av: Love Janson

 

FAKTA

Dynamisk analys: Anders Hägstam, Structural Engineering AB

Byggherre: Akademiska Hus

Program: FEM-Design 

Entreprenör: Skanska

Läs mer om årets bygge här

 

 

What are you interested in?
Trial license
Educational license
Get offer
Please fill out this form and we'll get back to you