Transcript Magnus presentation här

Konstruktioner i Trä
Egenskaper och förutsättningar
Limträteknik AB
Limträteknik i Falun AB
• Grundades 1984 av Arne Emilsson
Uppdragsfördelning
Forskning & Utveckling
• 8 Konstruktörer
Byggnadsfysik
• Medlem i SBR-K
• Högsta kreditbetyg
Flerbostadshus
Hallbyggnader
• 80% Trä
Kommersiella fastigheter
• 10% Stål
Enfamiljshus
• 10% Fundament & grunder i betong.
Träbroar
Egenskaper
Konstruktiva egenskaper hos trä
Trä
Grundämnen:
• ~50% Kol
• ~44% Syre
• ~6% Väte
Molekylär uppbyggnad:
• 40-50% Cellulosa
• 20-30% Hemicellulosa
• 20-30% Lignin
Materialegenskaper
• Uppbyggt av cellulosarör
sammanbundna med lignin
• Orthotropt
• Heterogent
• Låg densitet
• Lätt att bearbeta
• Hygroskopiskt
• Återvinningsbart
Orthotropt Material
• Till skillnad mot isotropa material (stål, oarmerad betong) har trä olika egenskaper i dess
olika riktningar.
• Hög hållfasthet längs fiberriktningen.
• Låg hållfasthet tvärs fiberriktningen.
Låg hållfasthet
Hög hållfasthet
Orthotropt Material
• Kantavstånd olika
beroende på fiberriktning.
• Materialriktning i relation till
verkande kraft viktig.
Drag tvärs fiberriktning
Orthotropt Material
• Beakta skruv/spiklängd vid
infästningar.
Heterogent Material
• Kvistar
• Beaktas vid sortering
• Kan orsaka sprickor
• Kvistar ökar
skjuvhållfastheten.
• Mindre kvister i centrum av
brädan har liten påverkan
på hållfastheten.
• Varierande densitet
• Beaktas vid sortering
• Starkt kopplat till hållfasthet
K-Virke C24 Enligt EN 338
• Böjmotstånd:
• Tryck parallellt fibrer:
• Tryck tvärs fibrer:
• Drag parallellt fibrer:
• Drag tvärs fibrer:
24
21
2,5
14
0,4
Alla värden i Mpa (=10 kg/cm2)
Låg Densitet
Fördelar
Nackdelar
• Billigare transporter.
• Vindlaster kan ge upphov till lyft.
• Lägre kranlaster.
• Akustiskt isolerande egenskaper.
• Mindre laster till mark.
• Snedställningar ger lägre påverkan.
• Hyggligt U-värde.
Lätt att bearbeta
Fördelar
Nackdelar
• ”Enkla” handverktyg.
• Lätt att skada.
• De flesta passningsfel går att åtgärda
snabbt på byggplats.
• Självborrande skruvar förenklar
montaget.
Hygroskopiskt
• Trä avger och tar upp fukt till/från omgivande luft.
• Ändträ suger fukt.
• Fuktrörelser små längs fiberriktningen: 0.01%/%
• Fuktrörelser stora tvärs fiberriktningen: 0.2%/%
Fördelar
Nackdelar
• Jämnar ut inomhusklimatet.
• Vid höga RF-tal under lång tid kan tillväxt av
mögel/röta/alger ske.
• Vissa skivmaterial mycket känsliga för fukt.
Råvara/Produkter
Olika träprodukter för konstruktiva delar
Råvara
• Gran
Det dominerande träslaget i konstruktiva träprodukter.
• Tall
Det dominerande träslaget i inredningssnickerier, viss användning i konstruktiva
produkter.
• Bok/Ek/Björk
Används begränsat i konstruktiva produkter.
• Övriga träslag
Används huvudsakligen som ytskikt både inne och ute.
CE Märkning
• Idag skall alla standardiserade konstruktiva produkter CE
märkas.
• Märks antingen gentemot EN standards eller ETA
(European Technical Approval).
• CE märkning i teorin en garanti för uppfyllande av i
godkännande/standard specificerade egenskaper.
• Viktigt att kolla vilken standard produkten är CE märkt
mot, t.ex. kan en skruv CE märkas gentemot
stålkvalitetsstandard och inte skruvstandard.
European Technical Approval
Konstruktiva Träprodukter
• K-Virke
Sågade trävaror
• Limträ
Balkar av k-virke som är längslaminerade.
• Fanerträbalkar
Kerto-S – balkar av faner som är längslaminerade.
• Krysslaminerade träskivor
Laminerade skivor bestående av korslagda lager av k-virke.
• Fanerträskivor
Kerto-Q, Plywood – skivor av faner som är krysslaminerade.
• Lättbalkar/reglar
Sammansatta produkter av flera olika material.
K-Virke
Produktegenskaper
• Kontrollerat och kvalitetssorterat gentemot en gemensam
europeisk standard (EN 338).
• Sorteras huvudsakligen i 3 hållfasthetsklasser: C14, C24 & C30.
• Standardiserat dimensions-sortiment.
• Dålig formstabilitet.
• Små fuktrörelser i fiberriktningen, stora tvärs fiberriktningen.
Limträ
Produktegenskaper
• Kontrollerat och producerat gentemot en gemensam europeisk standard
(EN 386).
• Sorteras huvudsakligen i 3 hållfasthetsklasser: GL28c, GL30c* & GL32c.
• Finns med flera ytskiktsklasser, Y1(hyvlad) vanligast.
• Standardiserat dimensionssortiment.
• God formstabilitet.
• Små fuktrörelser i fiberriktningen, stora tvärs fiberriktningen.
*) Tidigare benämnt L40
Fanerträbalkar (Kerto-S)
Produktegenskaper
• Kontrollerat och producerat gentemot producentspecifika
godkännanden, ETA.
• Dimensioner varierar mellan tillverkare.
• Hög styvhet.
• God formstabilitet.
• Stora fuktrörelser.
Krysslaminerade träskivor
Produktegenskaper
• Kontrollerat och producerat gentemot producentspecifika
godkännanden, ETA.
• Finns med flera olika ytskiktsklasser och material.
• Dimensioner varierar mellan tillverkare.
• God formstabilitet.
• Små fuktrörelser.
Krysslaminerade träskivor
Konstruktiva produkter
• Stora Enso
• KLH
• KAUFMANN
• Martinssons
Dim.
Bredd
Längd
60-320mm
57-500mm
57-278mm
70-259mm
<2.95m
<2.95m
<2.95m
<1.2m
<13.5m (16)
<13.5m (16)
<13.5m (16)
<12m (12.3)
2.4m
5m
Dekor/Snickeri Produkter
• Binderholz
12-30mm
Krysslaminerade träskivor
Lastuppställning
Krysslaminerade träskivor
Spänningar i ytterlagrets riktning
Krysslaminerade träskivor
Spänningar tvärs ytterlagrets riktning
Fanerträskivor
Produktegenskaper
• Kerto-Q Kontrollerat och producerat gentemot producentspecifika
godkännanden, ETA.
• Plywood producerat gentemot EN 636
• Olika ytskikt finns att tillgå.
• Hög styvhet.
• God formstabilitet.
• Stora fuktrörelser.
Lättbalkar/reglar
Produktegenskaper
• Tillverkarspecifika egenskaper.
• Oändligt antal olika produkter.
• Svåra att reparera/komplettera.
• Lågt pris.
Övriga Träbyggnadsmaterial
Skivmaterial
• OSB, gips, spånskivor, etc.
låga priser dock ofta
mycket hög fuktkänslighet.
• Cementbaserade skivor
dyrare men mer tåliga mot
fukt.
Isolering
• I det närmaste oändligt
utbud.
• Idag finns produkter med
mycket bra U-värden: 0,005
w/(m*K). Dock fortfarande
dyra.
Dimensionerande
Förutsättningar
Laster, brand, akustik & dynamik
Dimensionerande Förutsättningar
• Laster enligt EKS
• Olyckslaster enligt EKS
• Deformationer / Långtidsdeformationer
• Brandkrav
• Dynamik
• Akustik
• Objekt/Beställarspecifika förutsättningar
Laster & Olyckslaster
Laster
Olyckslaster
• Egenvikter
• Nyttiga laster
• Snölaster
• Vindlaster
• Temperaturlaster
• Fuktlaster
• Påkörning
• Explosion
• Annan mekanisk påverkan.
Deformation & Långtidsdeformation
Deformationer
Långtidsdeformation
• Låg dimensionerande
inverkan på vertikala
element.
• I regel dimensionerande för
bjälklag.
• Kan vara dimensionerande
för tak.
• Krypdeformationer bör
beaktas i element där
deformationer är
dimensionerande.
• Krypdeformationer som
störst i Kerto-Q & CLT.
Brandkrav
• Brandkrav ställs lokalt av respektive kommun utifrån
lagstiftning, BBR och lokala förutsättningar.
• Byggnadens användning och utformning påverkar.
• Dimensionering utifrån ställda krav enligt EKS.
Brandkrav
R30
Limträ & CLT
konstruktioner
klarar oftast R30
utan ökade
dimensioner.
R60
Limträ & CLT
dimensioneras
upp.
R90
Limträ & CLT
dimensioneras
upp och/eller
kläs in.
≥R120
Limträ & CLT kläs
in.
Regelkonstruktioner
dimensioneras
upp eller kläs in.
Regelkonstruktioner
kläs in.
Regelkonstruktioner
kläs in.
Regelkonstruktioner
kläs in.
Utformning i relation till brand
• Undvik oåtkomliga tomrum i konstruktionen
• Anslutningsdetaljer
• Tätning runt genomföringar
Dynamik
• Tätt kopplat till deformationer.
• Inducerat av personlaster, vind & trafik.
• Acceleration och utbredning viktigare för upplevelsen av
rörelsen, än själva rörelsens storlek.
• Inducerade svängningar från vind bör beaktas vid hus
med mer än 6 våningar.
• Dåligt med underlag i många fall.
• Trappor bör dimensioneras för dubbel deformationslast.
Akustik
• Lätta material ger dålig dämpning vid låga frekvenser.
• Tunga material ger dålig dämpning för transienta ljud vid
höga frekvenser, men dem mäter vi inte.
Akustik
• Lätt att förutse individuella delars akustiska egenskaper.
• Extremt svårt att förutse hela systems akustiska
egenskaper.
• Samma system kan få olika egenskaper beroende på
utformning av huset.
• Ljud kan hoppa över våningar.
Objektspecifika Förutsättningar
• Extrema laster.
• Ovanliga användningsområden.
• Elektromekaniska laster.
• Laster under byggtiden.
Bärande Väggar
• Knäckning oftast dimensionerande
• Brandkrav R60 eller högre alltid dimensionerande
• Vindstabilisering
• Infästningar
• Rörelser
• Kraftkoncentrationer runt öppningar
• Upplagsytor
• Tryck vinkelrätt fibrer på bjälklag och balkar.
Bjälklag
• Deformation & Egensvängningar
• Styvhet starkt kopplad till akustik
• Egensvängningar
• Lastfördelning
• Skivverkan
• Fördelning av vindlast
• Infästningar till väggar
• Tryck vinkelrätt fibrer
Vanliga Problem i Stora
Träkonstruktioner
• Drag vinkelrätt fibrer
• Krökta balkar/bågar/ramar
• Förband
• Håltagning
• Fuktkänslighet
• Stora dimensioner leder till
stora rörelser
• Extrema klimat (badhus etc.)
• Dimensionering av förband
• Är ofta avgörande för
dimensionerna av bärande
element.
• Kritisk punkt i konstruktioner.
• Många fel
Vanliga Problem i Stora
Träkonstruktioner
• Snölaster rörlighet/Koncentrerade laster
• Snöfickor
• Trappinfästningar
• Pelare som kommer ner i fält på bjälklag
• Excentriciteter i förband
• Fuktrörelser i anslutning till förband
• T.ex. balkar kan bli hängande i infästningen istället för stående
på upplag.
• Fuktrörelser i trä kontra temperaturrörelser i stål/betong.
Skadeorsaker
Orsaker till ras av del eller hel byggnad
5%
10%
1%
5%
53%
26%
Design
Ändring på byggplats
Överlast
Materialfel
Felaktigt utförande av lev.
Bristande underhåll
Träbyggnadssystem
Välj rätt stomsystem
Byggnadstyper
• Enfamiljshus
• Trä totalt dominerande på denna marknad.
• Hallbyggnader
• Industri-, jordbruks-, bad och idrottsbyggnader
• Limträ konkurrenskraftigt alternativ vid höjda brandkrav/korrosiv
innermiljö.
• Kommersiella fastigheter
• Köpcentrum, kontor- & vårdbyggnader
• Köpcentrum se hallbyggnader, kontor & vårdbyggnader
liknande flerbostadshus.
• Flerbostadshus
Trä ger lätta byggnader
Byggsystem i trä
• Låg egenvikt ger
förenklad
grundläggning.
• Kortade torktider.
• Lättbearbetat på
byggplatsen.
• Tillskottslaster
dimensionerande.
Byggsystem i betong
• Hög egenvikt ger
god stabilitet.
• Etablerade byggprocesser.
• Mindre
deformation &
akustikproblematik.
• Egenvikt generellt
dimensionerande.
Hög duktilitet
Träbyggnader reagerar mer på vind än betong- på grund av dess
höga duktilitet samt låga egenvikt. Rörelser och framförallt
accelerationer bör kontrolleras i tidigt skede vid byggnader över 6
våningar.
Stomsystem
Val av stomsystem styrs av flera faktorer:
• Beställare
• Entreprenör
• Arkitektonisk utformning
• Våningsantal
• Våningshöjd
• Verksamhet
• Akustik
• Dynamik & deformationer
Grundsystem
Rigid Stomme
Ledad Stomme
• Styvt sammankopplad
stomme.
• Vekt sammankopplad
stomme.
• Våningsantal: 2-25
• Våningsantal: 2-8
• Lägenheter flyter i
stommen.
• Stomme måste separeras
mellan lägenheter.
• Fri planlösning
• Funktion starkt kopplad till
planlösning.
• Enkelt att hantera laster.
• Problematiskt att hantera
stora horisontallaster.
Rigid Stomme
• Vanligaste systemet i övriga världen.
• Svenska akustikregler ställer speciella krav.
• Lägenheter ”flyter” i stommen.
• Enkla förband.
• Medger friare utformning av byggnaden.
• Trapphus del av stomme.
• Enklare stommontage.
Ledad Stomme
• Vanligaste systemet i Sverige.
• Varje våning och lägenhet åtskiljs
mekaniskt med t.ex. sylomerband.
• Avancerade förband som kan överföra
laster men inte vibrationer.
• Begränsar utformning då
lägenhetsskiljande väggar även blir
bärande.
• Trapphus akustiskt åtskilt från stommen.
• Mer komplicerat stommontage.
Rigid Stomme
Ledad Stomme
Ljudklasser
Rigid Stomme
Ledad Stomme
• Ljudklass A
• Ljudklass A
• Ljudklass B
• Ljudklass B
• Ljudklass C
• Ljudklass C
Uppnåbar men dyrbar
Rimligt krav att möta
Uppnås med golvuppbyggnad.
Uppnåbar med dyrbar
Rimligt krav att möta
Uppnås i stort sett på ”köpet” i
stomkonstruktionen.
Byggnadssystem
• Bärande regelstomme
• Bärande massivträ (Krysslimmat, Kerto)
Vid blandade system - var uppmärksam på fuktrörelser.
Träbjälklagstyper
Regelbjälklag
Skivbjälklag
Spännvidd: <6m
+ Låg materialkostnad
+ Etablerat byggprocess
Spännvidd: <7m
+ Låg bygghöjd
+ Snabbt montage
+ Brandegenskaper
- Hög bygghöjd
- Arbetsintensivt
- Brandegenskaper
- Akustik
- Svårt med installationer
Träbjälklagstyper
Rib-bjälklag
Spännvidd: <12m
+ Snabbt montage
+ Brandegenskaper
+ Akustik
- Relativ kostnad
- Hög bygghöjd
• Vanligaste typen.
• Tillåter installationer.
• Vid ljudklass B enda realistiska
alternativet.
• Spännvidder upp till 12m. 8m
vid höga ljudkrav.
• Balkar på under- eller
ovansida.
• Detaljutformning & höjd
beroende på leverantör.
Bärande Träväggstyper
Regelvägg
Massivträvägg
+ Kostnadseffektiv
+ Hög prefabricering
+ Mycket hög lasttålighet
+ Gott brandmotstånd
+ Luftät vid 5 lager utan folie
+ Formstabil
- Fuktkänslig
- Lågt brandmotstånd
- Låg lasttålighet
- Kostnaden
Referensprojekt
Flerfamiljshus, Åsbovägen, Fristad Bygg AB i samarbete med Fribo
Förskola, Haukåsen, Trondheim
Köpcentrum, Bromma Blocks
Ericsson Experience Center, Kista
Enhetens Kyrka, Östanbäck
Dressyrhall, Rosersbergs Slott
Rättvik Arena
Justerverk, Fiskarhedens Trävaru AB
Virkeslager, Fiskarhedens Trävaru AB