Stora (lim)träkonstruktioner:

Transkript

1 Stora (lim)träkonstruktioner: Stabilisering Förband Prof. Roberto Crocetti Avd. för konstruktionsteknik Lunds Universitet, LTH

2 Metropol Parasol Sevilla, Spain Function: archaeological site, farmers market, elevated plaza, multiple bars and restaurants Total floor Area: 12,670 square meters Height of the building: meters Completed : 2011 Building/Cost: 90 Million Euro

3

4 Leonardo da Vinci s förslag år 1502 Leonardo Da Vinci s förslag för en stenbro över Den gyllene horn i Bosporen, Turkiet (spännvidd 240 m)

5 Leonardobron, Ås, Norge (spännvidd 45m) Bild: Moelven Limtre AS

6 Sandöbron: världens längsta betongbåge, när den skulle byggas (1939) Spännvidd ca 250 m mbnailexists%3dj&sokflik=1&referens=raa/kmb/

7 Sandöbron - formställningen

8 Man kan bygga både långt och högt med trä

9 Långt

10 Hur långt kan vi bygga egentligen? Det är kvoten mellan materialets hållfasthet och densitet som är avgörande! Material Draghållfasthet s [MPa] Densitet r [kg/m 3 ] Kvoten s/r [m] Stål, S ,05 Limträ GL30c 19, ,05 Betong, C

11 Högt: by nature

12 118 m Radiomast i Polen Högt: man-made

13 Men hur högt kan man bygga innan det knäcker? 300

14 Kritisk längd för en stolpe med diameter d=300 mm Material E-modul [MPa] Densitet [kg/m 3 ] Kritisk längd [m] Stål, S Limträ GL30c L cr 1,25 3 E r r 2 Betong, C40-50 (armerad)

15 Det innebär att trä är ett material som lämpar sig för att bygga stort!

16 Världens största kupol: Superior Dome Geodetisk kupol Arena i Northern Michigan University, Michigan, USA. Diameter: 163 m Pilhöjd: 49 m Byggår:

17 Två jättekupoler : kollager i Brindisi - Italien Foto Rubner Holzbau Diameter: 143 m Pilhöjd: 43 m Byggår: 2014

18 Äntligen till dagens diskussion: - Stabilisering - Förbandsteknik

19 Stabilisering av (stora) limträkonstruktioner

20 Globalstabilisering - principlösning

21 Stabilisering under monteringsfasen

22 Ofta sker haverier under monteringsfasen 2012

23 Rosemont Horizon Stadium, Var: nära Chicago, USA När: 1979 Konstruktion: Bågar, ca 90 m spännvidd (17 arbetare dog vid kollapsen) Orsak: dålig stabilisering under monteringsfasen 2012

24 Stabiliseringssystemets huvuduppgifter Ta hand om horisontella laster, t.ex. vindlaster och imperfektionslaster Förhindra instabilitet (d.v.s. förhindra knäckning eller vippning)

25 Lastöverföring av horisontallast vinkelrätt mot gavelväggen

26 I de visade fallen så tjänar stabiliseringssystemet till både: - Överföring av horisontallaster till grunden - Stabilisering mot knäckning/vippning

27

28 Man ska dock inte glömma att: 1) inte alla sekundära element kan räknas som stabiliserande 2) att det kan finnas situationer där man behöver extra stabiliserande element för att förhindra knäckning/vippning

29 1) inte alla sekundära element kan räknas som stabiliserande

30 2) att det kan finnas situationer där man behöver extra stabiliserande element för att förhindra knäckning/vippning Situation 1

31 Rosvallahallen, kollapsade under snövintern 2010 Kontinuerliga (Gerberskarvade) huvudbalkar

32 2) att det kan finnas situationer där man behöver extra stabiliserande element för att förhindra knäckning/vippning Situation 2

33 Metod för stagning av balks/båges trycksida (Eller båge)

34 Stagning av trycksidan vid bågkonstruktioner

35 Stagning av trycksidan vid bågkonstruktioner

36 Laster förorsakade av imperfektioner

37 Laster förorsakade av imperfektioner Imperfektionslaster adderas till vindlaster!

38 Styvhetskrav på stabiliseringssystemet

39 Styvhetskrav på stabiliseringssystemet

40 Stabilisering genom skivverkan

41 Stabilisering genom skivverkan

42 Stabilisering genom skivverkan

43 Stabilisering av bågar och ramar

44 Stabilisering av bågar och ramar

45 Stabilisering av bågbroar medelst vindkryss

46 Stabilisering av bågbroar medelst styva ramar

47 Stabilisering under monteringsfasen

48 Stabilisering under monteringsfasen

49 Träförband Förband är ofta dimensionerande i träkonstruktioner

50 Regel nr. 1 Kom ihåg att trä är ett levande material (läs: trä rör sig)

51 Fuktrörelser: balk-pelar infästning

52 Regel nr. 2: undvik förband med alldeles för många fästdon med litet centrumavstånd

53 Samma area, olik spikningstäthet Helena Johnsson: Plug Shear Failure in Nailed Timber Connections, PhD thesis, Luleå Univ. of Technology 143 spikar 72 spikar R mean = 161 kn R mean = 178 kn

54 Regel nr. 3: främja duktilitet i förbanden

55 Regel nr. 3: främja duktilitet i förbanden Robustness considerations from failures in two large-span timber roof structures Jørgen Munch-Andersen Danish Timber Information Council, Denmark Philipp Dietsch Technische Universität München, Germany

56 Regel nr. 3: främja duktilitet i förbanden

57 Regel nr. 4: undvik excentricitet i förbandet Fel! Rätt!

58 Regel nr.5: undvik förbindare med olika styvheter i samma förband F/ F max Glue 1 Nail plate Bolt with pressed metal plate 0.5 Nail 3 nails in a line Bolt with inlaid metal plate Wooden screw, dowel Bolt Slip [mm]

59 Regel nr.6: undvik risk för fläkning

60 Några exempel på förband

61 Förband med sneda helgängade träskruvar Sekundärbalk Primärbalk After Blaß

62 Förband med inslitsade plåtar och dymlingar Bild: Moelven Limtre AS

63 Förband med inlimmade skruvar

64 Limmade förband: små fingerskarvar

65 Limmade förband: stora fingerskarvar

66 Riktiga leder

67 Tack för uppmärksamheten!