Statik. Nåväl låt oss nu se vad som är grunderna för att takstolsberäkningen ska bli som vi tänkt.

Transkript

1 Statik Huvuddelen av alla takstolsberäkningar utförs idag med hjälp av ett beräkningsprogram, just anpassade för takstolsdimensionering. Att ha ett av dessa program i sin dator, innebär inte att användaren oxå kan sätta en dekal i rummet med texten Här Fattas Beslut och stolt luta sig tillbaka i stolen medan datorn arbetar. Tonvikten ligger naturligtvis på att inga felaktiga beslut ska fattas, utan här ska rätt beslut fattas, innan beräkningen påbörjas. Som med mycket annat underlättar det att, åtminstone att förstå vad som händer, när programmet i datorn jobbar. Gör man inte det drabbas man förr eller senare av fingerviruset SISU, vilket enkelt uttryckt kan tydas som Skräpdata In Skräpdata Ut - och det kan bli en kostsam erfarenhet. Nåväl låt oss nu se vad som är grunderna för att takstolsberäkningen ska bli som vi tänkt. Innan man börjar med beräkningen av en takstol, måste man komma ihåg att den ska uppfylla dessa fundamentala krav för att vara i jämvikt: - Summan av vertikala laster måste vara noll d.v.s. vertikala laster som verkar neråt ska vara lika med upplagsreaktioner som verkar i motsatt riktning (uppåt. - Summan av horisontella laster måste vara noll d.v.s. den horisontella komposanten av vindlasten ska vara lika med en horisontell upplagsrektion. - Summan av momenten kring en punkt ska vara lika stora på var sida men ha olika riktningar för att vara i jämvikt. När beräkningen av en takkonstruktion ska påbörjas, måste först yttre förutsättningar bestämmas, så att dimensioneringen blir korrekt. Vad som måste fastläggas är: - Yttre och inre geometri - Snözon - Vindlast - Takstolens egen last, nyttiga laster och eventuella övriga laster t.ex. punktlaster. - Säkerhetsklass - Klimatklass - Nedböjningskrav - Bestämma dimensionerande lastvärde och lasteffekt - Bestämma dimensionerande värde för hållfasthet Vid dimensionering enligt partialkoefficientmetoden beaktas säkerheten med hjälp av särskilda partialkoefficienter för last och bärförmåga och särskilda värden på laster och hållfasthet. Dessa säkerhetsfaktorer (partialkoefficienter beaktar inverkan av osäkerheten i: - Lastantagande ( γ f - Beräknad bärförmåga (γ m - Brottkonsekvensens (γ n

2 En takkonstruktions bärförmåga och funktion ska enligt BKR kontrolleras och utföras så att kraven i brott- och bruksgränstillstånd uppfylls: - Brottgränstillstånd: när byggnaden är på gränsen till att ett brott av något slag uppstår. - Bruksgränstillstånd: när en bärande byggnadsdel är på gränsen att den inte uppfyller något eller några krav som ställs på dess funktion (t.ex. nedböjning under normala förhållanden. Byggnadskonstruktionens säkerhetsklass ska anpassas med hänsyn tagen till risken för om allvarliga personskador kan uppkomma vid ett eventuellt brott i konstruktionen. Risken för att brott i takstolen leder till personskador beror då på: - Sannolikheten för att personer vistas i byggnaden när brott inträffar. (brottkonsekvensens (γ n Konsekvens av brott Säkerhetsklass Liten risk för allvarliga personskador 1 (Mindre allvarlig Någon risk för allvarliga personskador 2 (Allvarlig Stor risk för allvarliga personskador 3 (Mycket allvarlig Val av säkerhetsklass kan ske enligt BKR 2:115. Det bör beaktas att en byggnad består av flera byggnadsdelar, som var för sig kan uppdelas i olika säkerhetsklasser, beroende på vad de används till och dess funktion. - säkerhetsklass 1 partialkoefficient γ n = säkerhetsklass 2 partialkoefficient γ n = säkerhetsklass 3 partialkoefficient γ n = γ n får sättas = 1.0 oavsett säkerhetsklass vid dimensionering med hänsyn till brand, olyckslast och vid risk för fortskridande ras, samt alltid vid dimensionering i bruksgränstillstånd. För att använda angivna värden på partialkoefficienten γ n i säkerhetsklasserna 2 och 3 får utnyttjas måste en dimensioneringskontroll utföras. Vid dimensionering av takstolar ska varaktigheten av de laster som belastar konstruktionen och fuktens inverkan på bärförmåga och styvhet beaktas. Detta görs dels genom att man skiljer på laster med olika varighet, dels genom att virkesdelarna i en takstol hänförs till den klimatklass som delen befinner sig i och ges en omräkningsfaktor vid bestämning av dimensionerande värden. - Lasttyp A

3 - Klimatklass = 0 konstruktioner inomhus i varaktigt uppvärmda byggnader utan luftfuktning. - Klimatklass = 1 konstruktioner som omger varaktigt uppvärmda lokaler, t ex ett mellanbjälklag. - Klimatklass = 2 konstruktioner som är ventilerade och skyddade mot direkt nederbörd, t ex takstolar, eller i icke varaktigt uppvärmda ventilerad byggnader med icke fuktalstrande verksamhet eller lagring, t ex fritidshus, kallgarage och ekonomibyggnader. - Klimatklass = 3 konstruktioner oskyddade för väta eller i direkt kontakt med mark, t ex byggnadsställningar och betongformar. Observera att spikplåtar som inte är rostfria (eller får ett extra korrosionsskydd inte får användas konstruktivt i denna klimatklass, enligt typgodkännandebevisen för spikplåtar gäller detta i för väta skyddat läge alltså i klimatklass 2. Här görs dock undantag bl.a. för betongformar som används vid brobyggnationer om en spikplåtsförbunden konstruktion ska användas i detta fall är dock ett beslut som beställaren måste ta. Vid dimensionering i brottgränstillståndet. Takstolar ska utformas och dimensioneras så att säkerhet mot materialbrott i träet och spikplåtarna, samt mot instabilitet i form av knäckning och vippning uppfylls. Brottyper att beakta vid dimensionering av takstolar i brottgränstillstånd är bl a - Brott i träet - Knäckning av tryckta diagonaler / ramar - Vippning av höga slanka ramar - Brott eller mycket stora deformationer i spikplåtarna Risken för brott i konstruktionen beror på hur osäkra de förutsättningar är som ligger till grund för dimensioneringen d.v.s. - Sannolikheten för att antagna laster överskrids - Sannolikheten för att beräknad bärförmåga underskrids Anslutning mot icke bärande innerväggar ska utformas så att bjälklaget / underramen kan deformeras fritt utan att överföra last till väggen. Detta är nödvändigt för att undvika fallet att en slank dragen sträva blir tryckt och kan knäcka ut i sidled med brott i diagonal och takstol som följd. I det fallet att takstolen klarar sig kan istället underliggande bjälklag överbelastas och få för stora nedböjningar. För prefabricerade takstolar ska vid dimensioneringen beaktas de lasteffekter som kan uppkomma vid lagring, transport, lyftning och montering. För spikplåtarna beaktas detta normalt genom att varje knutpunkt dimensioneras för en godtyckligt riktad kraft (lasttyp C på 1 kn för takstolar med mindre spännvidd än 12 m och 2 kn för större. Trots detta kan det i vissa fall behövas större spikplåtar än vad programmen anger. Det kan t.ex. gälla nockplåten på en uppstolpad takstol utan underram som inte håller vid lyftning eller montering. Takstolen bryts sönder eftersom det behövs en större plåt än vad programmen anger.

4 För garagetakstolar, förrådstakstolar, lantbrukstakstolar mm som saknar undertak är det viktigt att ange detta i indatan så att maximalt avstyvningsavstånd framgår på ritningen. Ramverkstakstolar (och även andra med osymmetriskt placerad bärande innervägg, som i beräkningen inte ger samma spikplåtar på vänster / höger sida bör kompletteras så att det väljs den största spikplåten på båda sidor. Detta för att takstolen ska kunna placeras utan att ta hänsyn till vilket som är vänster eller höger sida då takstolarna monteras. Vid takstolar med upplag på överramen, s.k. saxtakstol, ger en horisontell förskjutning vid upplagen som vill skjuta ut väggarna. I vissa fall kan det angivna värde minskas, eftersom allt normalt läggs på den sida där vi har ett roll upplag - eftersom detta inte är känt, bör ändå dimensioneringen utföras så att denna förskjutning hålls inom rimlig nivå. Det är därför viktigt att den horisontella förskjutningens värde klart framgår på ritningen. Lösningen på för stora utböjningar kan vara att öka överramens dimension / kvalitet, eller välja ett mindre c/c avstånd för takstolarna. Fackverkstakstolar med indraget upplag på ena sidan eller andra upplagsförhållanden som förutsätter en viss placering av takstolen, måste kompletteras med någon form av anvisning på ritningen t.ex. Vid montering får takstolen ej vändas fel! Upplag markeras på ramstången med röd lapp eller liknande. Det är också viktigt att detta verkligen markeras på takstolen vid tillverkningen och att ritningar följer takstolen till byggarbetsplatsen, så att informationen når ända fram oxå till dem som monterar takstolarna. Tänk på att varken ramstänger eller diagonaler får kapas eller ändras utan att en ny beräkning med dessa ändrade förutsättningar görs. Detta för att se vilka åtgärder som måste vidtas för att eventuellt förstärka virket och knutpunkterna. Takstolarna ska alltid förankras för min1-2 kn i lyftkraft, ibland mer, eftersom de värden som anges på ritningen avser en takstol med pålagt yttertak. Lastfallet med enbart takpanelen eller åsar + takskivor ingår normalt sett inte, men är det kritiska lyftlastfallet. Hål och/eller urtag i ramstänger och bjälkar bör undvikas. Tyvärr är det ändå vanligt att större eller mindre ingrepp görs i takstolen under byggtiden. Detta påverkar givetvis konstruktionens hållfasthet. Stora hål för rördragning kan förekomma, vilket bl. a. kan ge större nedböjningar än beräknat och t.ex. orsaka bakfall i badrum på övervåningen. Hål bör placeras med centrum mitt i bjälkarna och hål eller urtag ska undvikas i bjälkens underkant (dragen kant. I konstruktioner utomhus är det olämpligt med hål eller urtag överhuvudtaget pga. risken för sprickbildningar. Regler för var hålen och urtagen ska placeras och dess maximala storlek i en ramstång finns. ( t.ex. Limträhandboken Även hanbjälken måste kontrolleras med avseende på nedböjningen och kontrolleras då på samma sätt som underramen i en fackverkstakstol.

5 Överramens deformation måste också kontrolleras, speciellt i stora ramverkstakstolar, mansardtakstolar och andra statiskt obestämda konstruktioner. För takstolar med låg taklutning ska överramen vara tillräckligt styv och därmed få en så begränsad nedböjning att bakfall inte uppstår. Vid dimensionering av ett valmat tak ska man komma ihåg att valmtakstolarna, eftersom dessa takstolars höjd minskar, ger betydligt större nedböjning än vad standardtakstolen ger. I vissa fall kan det därför vara nödvändigt att dubblera, åtminstone den yttersta (lägsta valmtakstolen, som dessutom ofta har ett större c/c avstånd än 1200 mm. En annan lösning för att få mindre nedböjning är att tillverka valmtakstolen i fullhöjd dvs. stick- och språngtakstolar är inte genomgående, utan kortlas mellan valmtakstolarna. Takstolar med inre stöd som av någon orsak inte ligger i samma nivå som de yttre upplagen, ger alltid större nedböjningar än beräknat pga. stödsjunkningen. Detta fenomen kan t.ex. inträffa om upplaget är på en limträbalk som deformeras eller placeras med överhöjningen åt fel håll. Enligt den tränorm som gäller idag är det ofta nedböjningen som bestämmer vilken virkesdimension och kvalitet som ska användas. För W-takstolar med indraget upplag som kräver en killösning kan man komma ihåg att genom att öka kilens storlek och stängernas placering kan en lösning med mindre ramstänger ändå ge ungefär samma nedböjning. För mer information om statik hänvisas till fackböcker, från t ex högskolorna.