Course syllabus

Kurs-PM

BOM340 - Konstruktionsteknik (7,5 hp)

Kursen ges av Institutionen för Arkitektur och samhällsbyggnad

Kontaktuppgifter

Kursansvarig/Examinator/Föreläsning:

Ignasi Fernandez

ignasi.fernandez@chalmers.se

https://www.chalmers.se/en/persons/fignasi/Links to an external site.

Tel: 031-772 20 83

Konstruktionsuppgift:

David Dackman (DD)

e-mail: david.dackman@chalmers.se

Felix Talles (FT)

e-mail: felix.talles@chalmers.se

Alexander Sandström (AS) - AFRY

e-mail: alexander.sandstrom@afry.com

Kurssekreterare:                                         

Institutionssekreterare: Lena Högberg

Tel: 031-772 19 68, e-mail: lena.hogberg@chalmers.se

Kursens syfte

Kursen är en fortsättning på kursen Bärande konstruktioner. Syftet med kursen är att teknologen skall få fördjupad förståelse för verkningssättet och kunna dimensionera enkla konstruktionselement i stål, trä och armerad betong. Detta är väsentliga kunskaper för alla V-ingenjörer, men särskilt viktigt för de elever som önskar fördjupa sin kunskap inom konstruktionsområdet. Tillsammans med fortsättningskurser i ämnet ges kunskaper som V-ingenjörer behöver för att kunna konstruera och dimensionera till exempel broar och husstommar.

För att ge förståelse för verkningssätt kommer stor vikt att läggas vid att utifrån gjorda observationer ställa upp och tillämpa beräkningsmodeller. Därvid utnyttjas grundläggande jämvikts- och deformationsvillkor och materialsamband.

Schema

Länk till TimeEdit.

Kurslitteratur

[1]       Bärande konstruktioner – del 2, Rapport 2011:1, Chalmers, Konstruktionsteknik 2011.

[2]       Konstruktionsteknik, Exempelsamling, Rapport 2008:15, Chalmers, Konstruktionsteknik 2008

[3]       Bärande konstruktioner - del 1, Rapport 2011:11, Chalmers, Konstruktionsteknik 2011

[4]       Diverse utdrag för kursen Bärande konstruktioner BMT015, Chalmers, Konstruktionsteknik 2008

Kurslitteraturen försäljs på Cremona. Kurslitteratur [3]-[4] är samma som användes i kursen BMT015 Bärande konstruktioner.

Referenslitteratur:

Information om Eurokoder finns på hemsidan: http://www.sis.se/eurokoder.

Ni måste inte ha tillgång till Eurokoder i kursen, men det kan vara bra om ni vill kontrollera någon detalj eller bara vill veta hur de ser ut.

Det finns en direktlänk till Eurokoder: https://chalmersuniversity.box.com/s/5ksutzf3q5aqta0qj0z42p3wo3nzkkis

Svenska Betongföreningen https://betongforeningen.se/ har tagit fram en handbok på svenska för dimensionering av betongkonstruktioner: Svenska Betongföreningens handbok till Eurokod 2, Betongrapport nr 15, 2010. Denna hittas under fliken publikationer i länken ovan.

Boverket (myndigheten för samhällsplanering, byggande och boende) finns på www.boverket.se.

Kursens upplägg

Undervisning och pedagogik

Kursens innehåll fördelas i tre olika delar:

• Del 1 - Funktion vid bruksanvänd (trä läsveckor) + labb försök
• Del 2 - Förband och förankring (två läsveckor)
• Del 3 - Pelare (två läsveckor)

Kursen är upplagd kring en konstruktionsuppgift som fungerar som en röd tråd genom kursen. Uppgiften skall ge motivation för kunskapsinhämtning och inlärning. Kursen är anpassad så att den följer arbetsgången i konstruktionsuppgiften. Genom att lösa de problem som efterhand uppkommer i konstruktionsuppgiften bearbetas huvuddelen av kursavsnitten. På så sätt skall arbetet med konstruktionsuppgiften bidra till att kursmålen nås.

Den schemalagda undervisningen är begränsad. Detta innebär att mycket tid måste användas för självstudier. För att underlätta självstudier är konstruktionsuppgiften uppdelad i flera etapper som redovisas under kursens gång, i princip med en inlämning i veckan. Konstruktionsuppgiften skall redovisas fortlöpande. De som ligger i fas med tidplanen har förtur vid redovisningstillfällena. För att fokusera på särskilt väsentliga områden finns även särskilda "inläsningsfrågor".

Undervisningen läggs huvudsakligen upp i 4-timmarsblock med en introducerande föreläsning och efterföljande övningspass. Teorierna tillämpas direkt i övningspasset. Efter en räkneövning fortsätter vi direkt med konstruktionsövning. Föreläsningen och räkneövningen skall lägga grund för eget arbete med konstruktionsuppgiften som är tänkt att påbörjas under övningspasset. Övningspasset kommer huvudsakligen att användas för gemensamma genomgångar, konsultationer och delinlämningar.

Under föreläsningar ett interaktivt presentationsverktyg ska användas som krävs mobiltelefon, surfplatta eller dator för att delta och interagera med. Genom detta system är det möjligt att ställa frågor till lärare under hela lektionen och svara på de olika frågor att lärare formulerar. Användning av sådant verktyg förfölja ett bättre samspel mellan studenter och lärare och en bättre lärande process. Om det finns tid på lektionsslutet ska de olika inläggfrågorna besvaras, annars de besvaras på kurswebsidan i vanlig fråga sektionen.

Konstruktionsuppgiften innebär dimensionering och kontroll av delar av en industribyggnad. Bjälklaget (huvudbalkarna) dimensionerades i brottgränstillstånd i konstruktionsuppgiften i kursen Bärande konstruktioner för de olika alternativen trä, stål och betong. Konstruktions-uppgiften är upplagd som en direkt fortsättning på konstruktionsuppgiften i kursen Bärande konstruktioner. Syftet med konstruktionsuppgiften är:

• att vara ett stöd för inlärandet av kursen genom att ge tillfälle att utnyttja och praktisera kunskaper efterhand som de byggs upp
• att visa helheten hos en konstruktion och belysa hur olika detaljberäkningar kommer in i ett större sammanhang
• att belysa hur konstruktionsberäkningar omsätts i detaljutformning av en konstruktion

Varje teknolog får individuella data och skall redovisa beräkningar och skisser. Uppgiften genomförs och redovisas i grupper om två teknologer. Handledning lämnas under de schemalagda konstruktionsövningarna. Anvisningar för uppgiftens genomförande ges i en separat instruktion.

Konstruktionsuppgiften, dvs fullständiga beräkningar och skisser, skall slutredovisas för respektive övningsledare senast vid sista konstruktionsövningstillfället (slutredovisningspass). Vi har tyvärr inte möjlighet att erbjuda möjlighet att redovisa konstruktionsuppgiften vid andra tider på året än i läsperioden då kursen går. Försök att komma igång tidigt med konstruktionsarbetet!

I kursen finns en laboration på Konstruktionsteknik labbet, vilket är en del av progressionen i lärsekvensen vetenskaplig metodik, där beräkningsmodeller jämförs med en verklig betongbalk som belastas successivt till brott. Lärsekvenserna matematik, ingenjörsmetodik och naturvetenskapliga grunder tillämpas naturligt i kursen. En specifik labbuppgift när handberäkningar och försök resultaten jämföras ska redovisas senast en vecka efter försök. Båda närvaro vid laborationen och redovisningen av labbuppgift krävs för att bli godkänd på kursen.

Lärandemål

Mål

Studenten skall efter genomgången kurs kunna:

• beskriva och förklara verkningssättet hos pelare utsatta för tryck och momentbelastning
• dimensionera och kontrollera pelare utsatta för tryck och momentbelastning
• beskriva och förklara verkningssättet i brottstadiet för:

• förankring i armerade betongkonstruktioner
• svets- och skruvförband i stålkonstruktioner
• spik- och skruvförband i träkonstruktioner

• utforma, dimensionera och kontrollera enklare förband i stål- och träkonstruktioner
  förankring och avkortning av armeringen i betongkonstruktioner
• beskriva och förklara verkningssättet i bruksstadiet hos stål, trä och betongkonstruktioner
• utföra enklare bruksgränskontroller för stål, trä och betongkonstruktioner

Detta uppnås bland annat genom att studenten skall ha utfört en konstruktionsuppgift som behandlar dimensionering och kontroll av ett antal konstruktionselement ingående i bjälklag av trä, stål och betong.

Delmål

För respektive kursavsnitt gäller följande mål beträffande förståelse för verkningssätt och fenomen (kunna beskriva och förklara) och förmåga att lösa olika typer av problem (kunna utforma, dimensionera och kontrollera/analysera).

Funktion i brukstadiet

Studenten skall efter genomgången kurs kunna:

• beskriva och förklara hur armerade betongtvärsnitt kan analyseras med hjälp av ekvivalenta betongtvärsnitt och visa hur denna beräkningsteknik kan härledas utgående från jämvikts- och deformationsvillkor under elastiska förhållanden.
• beskriva och förklara hur påkänningsfördelningen påverkas av betongens långtidsdeformationer.
• beskriva och förklara hur sprickbildning medför vidhäftningspåkänningar och glidning mellan betong och armering och hur sprickbredd är ett resultat av relativ glidning.
• beskriva och förklara hur sprickavstånd och sprickbredder kan kontrolleras genom armeringsinläggningen och i vilka situationer sprickkontroll erfordras.
• beskriva och förklara begreppen krympning och krypning samt hur dessa påverkar långtidsdeformationerna hos olika material.
• beskriva och förklara hur nedböjningen hos fritt upplagda balkar påverkas av krypning och krympning samt, för betong, böjsprickbildning och armeringens avkortning.
• beräkna påkänningar i betongtvärsnitt utsatta för böjning, dragkraft, tryckkraft och kombinationer av dessa när det gäller: oarmerade tvärsnitt, enkelarmerade tvärsnitt, armering i flera lager, dubbelarmerade tvärsnitt, rektangulär tryckzon, icke rektangulär tryckzon, korttids- eller långtidsrespons.
• beräkna sprickavstånd och sprickbredd i dragzonen hos böjda eller dragna konstruktionsdelar av armerad betong.
• uppskatta sprickrisker hos betongkonstruktioner och dimensionera minimiarmering för sprickbegränsning i övriga fall.
• beräkna nedböjningen för träbalkar med hänsyn till materialets krypning och inverkan av fukt.
• beräkna krökningen hos ospruckna och böjspruckna betongtvärsnitt med hänsyn till materialsamband samt betongens krympning och krypning samt göra förenklad beräkning av nedböjningen hos statiskt bestämda betongbalkar.

Förband och förankring

Studenten skall efter genomgången kurs kunna:

• beskriva och förklara vilka brottyper som kan förekomma hos ett stålförband.
• beskriva och förklara hur man kan beräkna belastningen på en enskild skruv i ett stålförband belastat med moment, tvärkraft och normalkraft.
• utforma, dimensionera och analysera enkla skruvförband i stål belastade i drag eller skjuvning.
• utforma, dimensionera och analysera enkla svetsförband utsatta för statisk belastning.
• beskriva och förklara vilka typer av spänningar som kan uppkomma i ett svetsförband samt hur dessa spänningar är fördelade.
• beskriva olika typer av träförband och deras egenskaper.
• beskriva och förklara vilka brottyper som kan förekomma hos skjuvbelastade träförband, vilka materialsamband man normalt använder sig av samt hur man kombinerar de olika brottyperna för att beräkna kapaciteten hos ett träförband.
• utforma, dimensionera och analysera enkla träförband.
• beskriva och förklara hur sneda sprickor påverkar dragkraftsbehovet i en betongbalk.
• beräkna möjlig krafttillväxt med hänsyn till avkortning och armeringsinläggning.
• beräkna dragkraftsbehov med hänsyn till inverkan av sneda sprickor i konstruktionsdelar med eller utan tvärkraftsarmering.
• avkorta böjarmering med hänsyn till dragkraftsbehov och dragkraftskapacitet i betongkonstruktioner med eller utan tvärkraftsarmering i zon med positivt eller negativt böjmoment.

Pelare

Studenten skall efter genomgången kurs kunna:

• beskriva och förklara hur momentfördelningen i pelare påverkas av utböjningen och imperfektioner, och hur det inverkar på stabiliteten.
• beskriva och förklara hur materialegenskaper, slankhet och inspänningsförhållanden påverkar hållfastheten hos en träpelare.
• beskriva och förklara hur egenspänningar och plasticering påverkar hållfastheten hos en stålpelare.
• beskriva och förklara hur betongens sprickbildning, krypning och plasticering påverkar risken för instabilitet hos en armerad betongpelare.
• utforma, dimensionera och analysera pelare av trä, stål och armerad betong med hänsyn till andra ordningens effekter.

Examination

Konstruktionsuppgift

Konstruktionsuppgiften skall redovisas fortlöpande för respektive övningsledare. De finns schemalagda tillfälle för att redovisa de olika etapperna som konstruktionsuppgifter utgöras. Konstruktionsuppgiftsbetyg är godkänd/underkänd.

Fortlöpande konstruktionsuppgiftsredovisning krävs för att bli godkänd på den här kursdelen (Konstruktionsövning 3,0 hp).

Labb och evenetuellt labbuppgift

Man kan välja två olika sätt att genomfora labbet i Konstruktionsteknik:
1. Konstruktionstävlingen (KtTv). Syftet med konstruktionstävlingen är att designa en balk som uppfyller flera krav på bästa sätt. KtTv genomförs i tre steg, som beskrivs i de tillhörande uppgifterna och LabbPM.

• Godkännande: Om du väljer att delta i KtTv och klarar uppgift 1 – Balkdesign, är laborationen i Konstruktionsteknik godkänd. Efter detta behöver du endast delta i balkförsöket.
• Arbetssätt: Balkdesign och konstruktion genomfors i grupp.

2. Ett alternativt sätt är att genomföra en specifik labbuppgift som är kopplad till balkförsöket.

• Redovisning: Labbuppgiften ska redovisas för en övningsledare.
• Krav: För att bli godkänd på kursen krävs:
  • Godkänd labbuppgift.
  • Närvaro vid balkförsöket.
• Arbetssätt: Redovisning av labbuppgiften kan göras individuellt eller i grupp.

Tentamen

Kursen i konstruktionsteknik avslutas med en digitalt quiz på Inspera, på torsdagen under tentamensvecka i mars kl. 08.30-13:30. Observera att tentamenstiden är förlängd. 

Tentamen består både av teori/beskrivande uppgifter och problemlösning. Uppgifterna fördelar sig enligt följande: 

Hjälpmedel	Uppgift nummer	Typ av uppgift	Poäng
Teoridel	1	Quizz-frågor baserade på inläsningsfrågor	Total 14
Problem-lösningsdel, Kurslitteratur är tillåtet (ej lösta exempel eller elektronisk utrustning).	5	Lättare problemlösning	4
	6	Svårare problemlösning	4
	7	Svårare problemlösning	4
		Max summa	26

Quizen består av cirka 25 frågor. Tiden för quizfrågorna är begränsad till 1 timme och 30 minuter.

De flesta frågorna i quizen är flervalsfrågor (multiple choice), men det finns även några frågor med flera svarsalternativ samt bildbaserade frågor (hotspot och sortering). De flesta frågorna är värda 1 poäng, medan några som är lite mer komplicerade är värda 2 poäng. Det totala antalet poäng på quizen är 28 poäng, vilket motsvarar 14 poäng i tentamenspoäng. I flersvarsalternativsfrågor (multiple answer questions) ger felaktiga svar negativa poäng, men den lägsta möjliga poängen per fråga kan inte vara negativ (minst 0 poäng).

Inga hjälpmedel är tillåtna under teoridelen. Notera att ni använder er egen dator/surfplata under teoridelen, och detta måste vara kompatibel med SEB (Safe Browser), kolla gärna tentamensadministration mejl med detaljerad information.  

För de resterande uppgifterna får ni fritt disponera återstående tid (5 timmar - tid som man har använd till quizen). Det blir totalt tre uppgifter, en för varje kursdel. Kurslitteratur samt diverse uppdrag är tillåtna (ej lösta exempel eller elektronisk utrustning). Anteckningar i boken är tillåtna. 

Följande rättningssystem används:

Beskrivning	Poäng
	4 poäng uppgift
Ej behandlat, eller helt fel	0
Behandlat, men svagt Ofullständigt, eller flera principfel	1
Godkänt För lite, eller isolerat principfel	2
Bra Tillräckligt, inte utan mindre anmärkningar	3
Utmärkt Fullständigt och väl behandlat utan anmärkningar	4

Slutbetyg på kursen

Slutbetyg på kursen beräknas efter summering alla poäng av de olika uppgifterna (4 poäng per uppgift till max av 12 poäng) och betygen från quizen upp till 14 poäng. Skalan på slutbetygen är som följer:

• 11-15.5 poäng, 3 i slutbetyg 
• 16-20.5 poäng, 4 i slutbetyg
• 21-26 poäng, 5 i slutbetyg

Följande förutsättningar gäller också:

För att klara kursen krävs minst 2 poäng i en uppgift och minst of 8 poäng i quizen. 

För betygen 4 och 5 krävs dessutom minst 3 poäng på minst ett av uppgifterna.