BYGGNADSKONSTRUKTION IV 2006 Dimensionering av träkonstruktioner

Transkript

1 UMEÅ UNIVERSITET Tekniska högskolan Byggteknik BYGGNADSKONSTRUKTION IV 2006 Dimensionering av träkonstruktioner Moment 1: Träets mekanik och hållfasthet (2 tim) 1. Introduktion Presentation av kursen, laborationer och konstruktionsuppgifter Presentation av examensarbeten Träets mekanik och hållfasthet Träets mekaniska egenskaper Teknisk balkteori (repetition) Böjning, skjuvning, deformationer, knäckning och sammansatta balkar Kursmaterial: 1. Girhammar, U.A. Teknisk balkteori. 2 tim Moment 2: Träets användning och projektering av bärverk (6 tim) 1. Träets användning som byggnadsmaterial a. Användning av trä i byggnadskonstruktioner Stora träbärverk c. Diabildsexposé över träbärverk 2 tim 2. Projektering av bärverk a. Konstruktionsprinciper och projekteringsmetodik b. Något om lastantaganden c. Säkerhetsfilosofi och bakgrund till pk-metoden d. Dimensionerande belastning och dimensionerande hållfasthet Träkonstruktionsteknik (repetition; se Träkonstruktioner, del 4, LTH) Enkla komponenter, spik- och skruvförband, sammansatta element. 3 tim 3. Konstruktionsuppgift 1: Dimensionering av GCM-bro i limträ - Presentation 1 tim Kurslitteratur: 1. Girhammar, U.A. Stora träbärverk, Konstruktionsprinciper och Träkonstruktionsteknik. Moment 3: Dimensionering enligt Limträhandbok 2001 (56 tim) 1. Kap. 1-3 Limträ, konstruktionssystem och dimensioneringsmetoder 1 tim Kap. 4 Särskilda hänsyn. Kap. 4.2 Vippning raka balkar. Ex Övn. 4.2, 4.9a 3 tim 2. Kap. 4.3 Kontakttryck. Ex Övn tim Kap. 4.4 Urtag. Ex Övn. 4.6, tim Kap. 4.6 Snedskärning. Ex tim 3. Kap. 4.5 Hål. Självstudium. Övn. 4.8, 4.9. Uppgift (4.10). Ingår ej år tim 4. Kap. 5 Pelare och strävor Kap. 5.2 Tvärbelastad pelare. Ex Övn. 5.2, tim Kap. 5.3 Sammansatta pelare. Ex tim 1

2 5. Konstruktionsuppgift 2: Dimensionering och konstruktiv utformning av hallbyggnad i limträ 6. Kap. 5.4 Pelarsystem. Ex. 5.6, 5.7 (förd. H-laster). Övn tim Kap. 6 Balkar Kap. 6.1 Rak balk konstant höjd. Kap. 6.2 Rak balk varierande höjd. Ex Övn tim 7. Ex Övn Ev. ex Övn Kap. 6.3 Krökt balk. Ex Övn Kap. 7 Fackverk. Självstudium. Övn. 7.1, tim 10. Kap. 8 Treledstakstolar. Ex Övn. 8.2, Kap. 9 Ramar. Kap. 9.1 Dimensionering av treledsram. Kap Krökt ramhörn. Ex Ex. 9.1 forts. Övn. 9.2, Kap. 10 Extra: Bågar. Självstudium. Övn. 10.1, Konstruktionsuppgift 3: Dimensionering av bågtak i limträ 14. Kap. 11 Takåsar. Utd. mtrl Takåsar. Övn Presentation av K2-uppgiften. 15. Kap. 12 Stabilisering av limträstommar Kap Skivverkan och vindfackverk Utd.mtrl Stabilisering genom vindstag och takskivor. 2 tim Ex. 12.2, 12.4 (ej stagn.). Övn Ex (ej stagn.). Extra tim 16. Kap Sidostagning av takbalkar Ex. 12.3, Övn (Behandlas ytterligare i samband med K2-uppgiften) 17. Utd.mtrl Stabilisering genom väggskivor (delvis självstudium). Bakgrund och presentation av Lab Laboration 2 & 3: Bestämning av kraft-deformationssamband hos skjuvbelastade skivförband, skiv-regelväggar och andra detaljer. 19. Kap. 13 Anslutningsdetaljer Kap Ledad pelarfot. Ex Övn tim Kap Inspänd pelarfot. 1 tim 20. Kap Inspänd pelarfot. Ex Övn tim Kap Ledad anslutning av balk till pelare. Ex Övn tim 21. Kap. 14 Branddimensionering Orientering. 0 tim Konstruktionsuppgifterna ger fördjupad träning på ovanstående moment samt på användning av handböcker och datorberäkningsprogram. Kurslitteratur: 1. Limträhandbok 2001, Svenskt Limträ, Stockholm "Stabilisering med fackverk och skivor" (utdrag), LTH Bärande Konstruktioner, Girhammar, U.A. Exempelsamling - Dimensionering enligt Limträhandboken Mårtensson, A. Formelsamling, LTH, Del 6. Alternativt: BKR, BSK och BBK. 5. Girhammar, U.A. Takåsar. 2

3 Laborationer: (12 tim) 1-3. Provningar av skivförband, skiv-regelväggar och andra detaljer. Laborationerna ger 1 kurspoäng. Laborationerna skall redovisas både muntligen och skriftligen. En fullständig laborationsrapport innehållande förutsättningar, provningsresultat, analys, kommentarer och slutsatser, krävs för godkännande. Konstruktionsuppgifter: (1) 1. Dimensionering av GCM-bro i limträ (2 tim). 2. Dimensionering och konstruktiv utformning av hallbyggnad i limträ (12 tim). Konstruktionsuppgifterna ger 2 kurspoäng. Konstruktionsuppgifterna skall lösas med hjälp av handberäkningar. Vissa delar kontrolleras med hjälp av datorberäkningar. Uppgifterna skall redovisas både muntligen och skriftligen i form av renskrivna beräkningar och ritningar. Redovisningarna betygsätts av läraren med (-), (0) och (+). Tentamensresultatet påverkas (i gränsfallen) nedåt eller uppåt för att ge slutbetyget. Moment 4: Avslutning () 1. Avslutning Repetition och genomgång av kursens viktiga moment. Frågor. Övningstentamen tim 3 tim Tentamen består av 4 uppgifter. För att delta i tentamen krävs presenterade och godkända laborationer och konstruktionsuppgifter. Slutbetyget baserar sig på tentamen och konstruktionsuppgifter samt godkända laborationer. 3

4 FÖRSLAG TILL INTERNT EXAMENSARBETE Experimentella studier (ibland kombinerat med utveckling av beräkningsmodell eller andra utredningar) 1. Skivverkan i väggar av reglar och träskivor (Masonite och Byggelit). 2. Förband i väggar av reglar och träskivor (Masonite och Byggelit). 3. Sandwichelement av träskivor och cellplast (Masonite/Durocell) 4. Provningar av Comwood limträstolpe (Martinsons). 5. Brottenergi hos (fiberkompositförstärkt) trä. 6. Spikningsplåtsförband i (fiberkompositförstärkt) limträ. 7. Spikplåtar som skjuvförbindare i samverkanskonstruktioner i trä och betong. 8. Knäckning av Comwood limträstolpe. 9. Olika typer av studier av Swelites I-balkar och element med I-balkar. Analytiska/numeriska studier. Utredningar 1. Flervåningsbyggnader i trä, speciellt med hänsyn till stomstabilisering. 2. Utvärdering av approximativa analysmetoder för sammansatta konstruktioner med partiell samverkan. 3. Utvärdering av de Eulerska knäckningslängdskoefficienterna för sammansatta konstruktioner med partiell samverkan. 4. Utvärdering av approximationer i beräkningsmodeller för samverkanskonstruktioner av trä och betong. 5. Förband i Comwood limträstolpe. 10. Olika typer av studier av Swelites I-balkar och element med I-balkar. I övrigt examensarbeten från Masonite AB, Swelite AB, Martinsons Byggsystem AB, m.fl. Tidplan: Cirkatider: 9 feb 2006 Inlämning av projektförslag. 20 mars 2006 Projektstart. 19 maj 2006 Inlämning av rapport i korrektur till handledare & examinator. 31 maj-2 jun 06 Slutrapport och muntlig redovisning. Opponent. 4

5 Ytterligare förslag angående examensarbeten C, 10p Bygg Åk 3 1. Företagsanknutna examensarbeten i samverkan med institutionen Om du är intresserad av att göra examensarbete i samarbete med Masonite AB, SweliteAB eller Martinsons Byggsystem AB, som tillverkar träfiberskivor, I-balkar av trä respektive limträ/massivträ och element av dessa material är du välkommen att höra av dig till undertecknad. Arbetet består i att göra experimentella undersökningar av förband och anslutningsdetaljer, balkar och pelare, väggar och bjälklag. Provningarna sker i vårt konstruktionstekniska laboratorium i teknikhuset. För diskussion kring inriktningen och omfattningen av ditt examensarbete kan du kontakta mig. Ulf Arne Girhammar, , Masonite AB och Swelite AB Gör-det-själv-balk Masonitebalken tillverkas med ett liv av 8 mm konstruktionsboard. Det är en effektiv konstruktion, men för personer som behöver någon enstaka balk kan det bli väldigt dyrt att få hem en anpassad balk. Det är därför intressant att möjliggöra konstruktion av enstaka balkar med material som finns mer allmänt tillgängligt. Den Masoniteprodukt som finns på flest försäljningsställen är 4 mm takskiva. Det är samma skivkvalitet som 8 mm-skivan, och den bör därför kunna användas i en lådbalkkonstruktion. Examensarbetet består av beräkningar och provningar för att fastställa hållfasthetsdata, samt framtagande av skarvinstruktioner för board och trä. Kontaktperson: Jan Persson, Masonite AB 3. Masonite AB och Dorocell AB Skivhus Ett sandwichelement bestående av en cellplastskiva mellan två Masoniteskivor blir mycket starkt och välisolerat. Detta borde gå att använda i enklare hus t. ex. friggebodar. (Man kan också tänka sig nödbostäder.) För att ett hus i dessa material ska bli intressant måste det optimeras m a p ingåenda material. D v s inte tjockare skivor än nödvändigt. Det krävs också nya detaljlösningar för sammanfogning. Tanken är att kunna leverera ett platt paket som sedan enkelt kan monteras av en eller två personer utan fackkunskaper. ( IKEA-hus ). I projektet ingår: Utvärdering av olika sandwichelement m a p fysikaliska egenskaper (fukt o. mek.eg). Beräkning av golv och tak 5

6 Utformning av konstruktionsdetaljer samt anslutningar mellan byggnadsdelar Kostnadsberäkningar Krav: Kan monteras av två personer som orkar lyfta max 20 kg/pers Kan montetras utan andra verktyg on skruvmejsel (alt hammare) och limflaska. Elementen skall få plats på en vanlig släpkärra. Kontaktpersoner: Jan Persson, Masonite AB Jan Eklund, Dorocell AB 6