AVVÄXLING PÅ SAMMANSATT BYGGELEMENT

Transkript

1 AVVÄXLING PÅ SAMMANSATT BYGGELEMENT Provningar med balksko och skruvar i balkfläns Lintel on composite building elements Tests with hanger and bolts throe beam flange Sofia Sjölund Examensarbete, 15 hp Högskoleingenjörsprogrammet i byggteknik, 180 hp Vt. 2018

2 Sammanfattning Lättelement AB i Örnsköldsvik tillverkar sammansatta självbärande byggelement i form av tak, väggar och bjälklag. Elementen är uppbyggda med lättbalkar som stomme och elementen fylls med isolering mellan lättbalkarna. På lättbalkarnas översida spiklimmas en plywoodskiva med syfte att ta upp tryckkrafterna och på undersidan av lättbalkarna spiklimmas en tunn plåt som tar dragkrafterna i elementet. Vid yttertak finns oftast behov av ventilationshuvar och takluckor som medför att ett hål måste utformas i takelementen. Håltagning i elementen innebär att bärande lättbalkar avväxlas med en avväxlingsbalk, en så kallad primärbalk. Lättbalkarna som avväxlas kallas för sekundärbalk. I denna studie har en infästning utformats mellan en sekundär- och primärbalk som undersökts genom fyra olika provningar. Infästningen bestod dels av en utvikt balksko som fästes med ankarskruvar. Primärbalkens övre- och undre fläns sattes fast med två träskruvar genom sekundärbalkens flänsar. Provserie 1 hade syftet att vara ett referensprov med balkar av massivt trä med infästningen beskriven ovan. Provserie 2 bestod av lättbalkar och med infästningen. Provserie 3 var uppbyggd av lättbalkar med en plywoodskiva på översidan och en plåt på undersidan. Provserie 4 bestod av två lättbalkar, en plywoodskiva och en plåt samt med den utformade infästningen. Provningarna genomfördes hos underleverantören Masonite Beams i Rundvik. Samtliga provkroppar utsattes för en tryckkraft för att undersöka infästningens bärförmåga för respektive provserie. Deformationen mättes under balkskon, som låg placerad vid ena upplaget, med ett digitalt skjutmått. Den karakteristiska bärförmågan beräknades fram utifrån kraften som respektive provserie utsattes för vid en förskjutning på 1,5 mm. En provkropp i respektive provserie utsattes för en högre last för att kontrollera ifall ett spräckbrott skulle uppstå längs primärbalken. Ett spräckbrott kan uppstå när en balk utsätts för en kraft vinkelrätt fiberriktningen som kan resultera till ett brott längs träets fiberriktning. Provserie 1 tillverkades och provades inte, eftersom inga tecken på spräckbrott uppstod längs primärbalken på de övriga provserierna. Resultatet från provningarna blev att provserie 2 hade en karakteristisk bärförmåga på 16,47 kn och brottet för samtliga i provserie 2 resulterade till att sekundärbalken slutligen gav vika. Testerna för provserie 3 visade en kraftig förskjutning mellan balkarna som medförde att plåten slutligen gick sönder. Provserien ansågs inte fylla någon funktion varav ingen bärförmåga togs fram för provserie 3. Resultatet för provserie 4 visade att provserien klarade av störst last jämfört med de övriga provserierna och brottet blev att sekundärbalken gav vika. Den karakteristiska bärförmågan beräknades till 15,32 kn vid en förskjutning av balkskon på 1,5 mm. Slutsatsen blev att infästningens förstärkta träskruvar bidrog till ett för tidigt brott som medförde att balkflänsen på sekundärbalken sprack i både provserie 2 och 4. Under samtliga provserier uppstod inga tecken på spräckbrott på primärbalken. Brottet som skedde blev ett balkbrott på sekundärbalken för både provserie 2 och 4. Resultatet visade att provserie 2 hade en högre karakteristisk bärförmåga jämfört med provserie 4, detta berodde på att provserie 4 hade en större spridning på provkropparnas resultat jämfört med provserie 2. För framtida arbeten rekommenderas att utforma fler provningsserier med ett större antal provkroppar inom varje serie för att undersöka varje del för sig, detta skulle ge en ökad förståelse för hur konstruktionen påverkas som helhet. Samt utforma infästningen svagare jämfört med balkens bärförmåga för att undersöka risken för spräckbrott längs primärbalken. i

3 Abstract Lättelement AB in Örnsköldsvik manufactures self-supporting building elements in the form of roofs, walls and building floors. The elements are structured with light beams as frame filled with insulation. A plywood sheet is nail and glued on the upper side of the light beams and a thin steel plate is placed on the underside. In roofs there is usually a need for ventilation holes and roof hatches. A hole in the element means that load bearing light beams must be cut off to transfer the load to a lintel, called primary beam. The load bearing beam is called secondary beam. In this study, a connection has been designed between a secondary- and primary beam that has been analyzed in four different test series. The connection consisted partly of a hanger attached with anchor screws. The upper and lower flanges of the primary beam were attached with wooden screws placed through the flanges of the secondary beam. Test series 1 had the purpose of being a reference sample with beams of solid wood attached with the connection described above. Test series 2 consisted of light beams and with the connection. Test series 3 consisted of light beams, a plywood sheet placed one the upper side and a plate one the underside. Sample series 4 consisted of light beams, one plywood sheet and one plate and with the designed connection. The tests were performed at the subcontractor Masonite Beams in Rundvik. All test specimens were subjected to a compressive force to calculate the characteristic resistance of the connection for each test series. The deformation was measured under the hanger with a digital slider. The characteristic resistance was calculated based on the force at a displacement of 1.5 mm of the hanger. One specimen in each test series was subjected to a higher load to check if a crack fracture would occur along the primary beam. A crack fracture can occur when a beam is subjected to a force perpendicular to the fiber direction which can result in a break along the fiber direction of the wood. Test series 1 was not manufactured or tested because the results from the other test series didn t have no signs of crack fracture on the primary beam. The result of the tests showed that test series 2 had a characteristic resistance of kn and the failure for all specimens in test series 2 resulted in to that the secondary beam broke. The tests for test series 3 showed a strong displacement between the beams, which eventually caused the plate to break. The test series was not interesting to evaluate so no characteristic resistance was calculated for test series 3. The result for test series 4 showed that the test series managed the largest load compared to the other series of tests and the failure was that the secondary beam breaks. The characteristic resistance was calculated to kn with a displacement of 1.5 mm under the hanger. The conclusion was that the wooden screws in the upper flanges resulted to the first break. The upper beam flange on the secondary beam cracked in both test series 2 and 4. During all series of tests, no sign of crack fractures occurred on the secondary beam. The result showed that test series 2 had a higher characteristic resistance compared to test series 4, this was because the test series 4 had a lager dispersion between the specimens compared to the test series 2. For future work it is recommended to design more test series with a larger number of specimens of each series to examine each part separately. This would give an increased understanding of the whole structure. As well as design the connection weaker than the beam s bearing capacity to investigate the risk of crack fractures along the primary beam. ii

4 Förord Detta examensarbete är den avslutande delen på min högskoleingenjörsutbildning inom byggteknik vid Umeå universitet. Arbetet har utfört på Lättelement AB i Örnsköldsvik under 10 veckor. Jag vill först och främst tacka Niklas Ahlqvist, projekteringschef på Lättelement AB samt Jan Erik Backman, teknisk chef och delägare av Lättelement AB, för att jag fått möjligheten att utföra mitt examensarbete under deras handledning och fått stöd när det behövts. Jag vill även passa på att tacka Patrik Augustsson på Masonite Beams, samt hans medarbetare, för all assistans under prövningstillfällena. Jag vill rikta ett stort tack till min universitetshandledare, Annika Moström Universitetslektor på Umeå Universitet, som gett mig många kloka råd under resans gång. Slutligen vill jag tacka min kära man som ställt upp och stöttat mig genom hela min studietid. Vid varje avklarad tentamen har han bakat en tårta åt mig och vår fina familj för att fira ett steg närmare examen och nu är den tiden äntligen kommen! Tack till er alla! Örnsköldsvik, juni 2018 Sofia Sjölund iii

5 Innehållsförteckning Sammanfattning... i Abstract... ii Förord... iii 1 Inledning Syfte Målsättning Avgränsningar Metod Lättelement AB Elementens uppbyggnad Lättbalk Plywood Plåt Teori Avväxling Livfyllnad Balksko Skruv i balkfläns Dimensionering genom provning Tvärkraftsbärförmåga stål mot trä Genomförandet av provning Provningsmaskinen Provuppställning Tillverkning av provkroppar Provserie 1 balkar av massivt trä med balksko Provserie 2 lättbalkar med balksko och försänkta träskruvar Provserie 3 lättbalkar med plåt och plywood Provserie 4 lättbalkar med plywood, plåt, balksko och försänkta träskruvar Mätning av balkskons förskjutning Beräkningsgång karakteristisk bärförmåga genom provning Resultat Resultat från provning Resultat provserie 1 balkar av massivt med balksko Resultat provserie 2 lättbalkar med balksko och försänkta träskruvar Resultat provserie 3 lättbalkar med plywood och plåt Resultat provserie 4 lättbalkar med plywood, plåt, balksko och försänkta träskruvar Resultat teoretisk beräkning av tvärkraftsbärförmågan iv

6 6 Diskussion Antaganden Provningarna Beräkningarna Felkällor vid provningen Slutsats Framtida arbeten Referenser Bilaga A: Tillverkningsritningar Bilaga B: Lastförskjutningskurvor från skjutmåttsmätning (Excel) Bilaga C: Lastförskjutningskurvor utifrån provningsmaskin Bilaga D: Beräkningar Bilaga E: Materialdata v

7 1 Inledning Det finns olika lösningar på hur man utformar avväxlingar och anslutningar mellan balkar i ett sammansatt element. Lättelement AB använder en rad olika varianter av avväxlingsmetoder varav balksko är en variant. Lättbalkarna i Lättelements konstruktion är tillverkade av ett OSBliv som innebär att fiberriktningen ligger i flera olika riktningar. Enligt leverantören till balkskon ska infästningen mellan balkskon och lättbalken kontrolleras för spräckbrott (Tyréns AB, 2018, s. 22) som kan medföra en reduktion av bärförmågan, denna rekommendation finns angiven i Eurokod 5. Kontrollen skall tillämpas när primärbalken är tillverkad av massivt trä, vilket inte stämmer överens med lättbalkarna Lättelement använder sig av i deras byggelement. För att undersöka bärförmågan på en avväxlingsmetod mot lättbalkar i ett sammansatt element blev praktiska tester aktuella. 1.1 Syfte Syftet med projektet var att genom praktiska försök skapa en uppfattning av bärförmågan på en avväxlingsmetod bestående av en utvikt balksko och försänkta träskruvar på ett sammansatt element. Under de praktiska testerna skulle risk för spräckbrott i primärbalken undersökas genom att notera brotten vid en större påförd last. 1.2 Målsättning Projektets mål var följande: Utforma och rita olika provserier i ritningsprogrammet Auto CAD. Utföra praktiska tester på de tillverkade provserierna. Sammanställa resultaten från de praktiska testerna och beräkna fram de karakteristiska bärförmågorna på provserierna. Jämföra de karakteristiska bärförmågorna från de praktiska resultaten med enklare teoretiska beräkningar och antaganden, som därefter sammanställs i en akademisk rapport. 1.3 Avgränsningar Den praktiska delen i projektet avgränsades genom att testa en storlek på balkskon samt utforma provserier med samma höjd på lättbalkarna. 1.4 Metod Först studerades Lättelements konstruktion samt infästning, med broschyrer och internet som hjälpmedel. Provseriernas utformning bestämdes och anpassades utifrån Lättelement önskningar samt provningsmaskinens begränsningar. Tillverkningsritningarna utformades i ritningsprogrammet Auto CAD och tillverkningen av provkropparna utfördes av Lättelements hantverkare i deras produktionslokaler. Provkropparna transporterades med lättlastbil upp till Masonite Beams i Rundvik som tillhandahöll provningsmaskinen. Där erbjöds erfaren personal inom provning av lättbalkar. Masonite Beams är underleverantör till Lättelement och tillverkar lättbalkarna som ingår i Lättelements konstruktion. Provningarna dokumenterades med film, bilder och anteckningar. Ej refererade figurer i rapporten har författaren utformat i Auto CAD eller tagits med en kamera. 1

8 2 Lättelement AB I detta avsnitt beskrivs elementens uppbyggnad och konstruktionens ingående delar som har olika funktioner i elementen. Detta för att ge en förståelse över vilka beståndsdelar som ingår i provserierna. Lättelement AB startade 1979 och är ett växande företag med över 100 anställda. Företaget ligger placerat i Örnsköldsvik och tillverkar sammansatta element i form av tak, väggar och bjälklag. Marknaden efterfrågar främst deras takelement till byggnader i Sverige och till länder runt om i Norden. Lättelement sköter allt gällande konstruktion, projektering, produktion till att leverera monteringsfärdiga byggelement till den aktuella bygganden. Produktionen ligger beläget i samma lokaler som kontoret, vilket bidrar till ett bra samarbete och slutresultat. Lättelements produkt finns med i Basta, Byggvarubedömningen och Miljövarubedömningen och har levererat till hus som Certifierats av Miljöbyggnad, BREEAM och LEED (Lättelement, 2018). Jämfört med många andra alternativa lösningar anses Lättelement produkt vara en av marknadens miljövänligaste tak med upp till 60 % lägre miljöbelastning (Lättelement, 2018) Elementens egenskaper med långa spännvidden, lätt konstruktion, god isoleringsförmåga och snabbt montage bidrar till att produkten är populär på marknaden. Vid montage av elementen används lyftpunkter placerade i elementen som med kran på bygget lyfts upp en i taget. På taket läggs det på plats med hjälp av takmontagearbetare som kontrollerar inpassning av elementen, se figur 1. Därefter skruvas elementen fast genom infästningar i montagehål som därefter fylls igen med isolering, plugg som svetsas över med aktuellt tätskikt. I skarven mellan elementen placeras en plywoodrems och spikplåtar, därefter bränns en takpappsrems över skarven som bidrar till ett tätt tak. (Lättelement, 2015) Figur 1. Montage av Lättelements takelement. (Lättelement, 2018) 2

9 2.1 Elementens uppbyggnad Byggelementen är ett sammansatt element och har en uppbyggnad av flera material. Elementen klarar en spännvidd upp till 19 meter (Lättelement, 2018) där ytbehandling och dimension varierar beroende på om det är ett tak eller bjälklag samt vart det ligger beläget geografiskt. I övrigt består de av samma ingående delar, i figur 2 visas tvärsnittet på ett takelement. Underlagspapp Plywoodskiva Isolering Livisolering Tunn plåt Tätningslist Figur 2. Tvärsnitt på Lättelements takelement. (Lättelement, 2018) Elementen är uppbyggd av I-lättbalkar som är tillverkat med flänsar av massivt trä med ett balkliv av OSB. Höjden på lättbalkarna avgör även höjden på elementen, detta bestäms utifrån dess lastpåkänning samt placering i byggnaden. Vid uppbyggnad av elementen används längsgående lättbalkar som utgör själva ramen. Mellan långbalkarna placeras kortare lättbalkar, så kallade kortlingar, som stabiliserar ramens konstruktion. I elementen ingår en övre- och undre del som spiklimmas på lättbalkarnas flänsar. Det övre materialet är tillverkat av plywood och har samma funktion som en övre tryckfläns. På undersidan spiklimmas en tunn plåt med uppgift att ta upp dragkrafterna. Mellan lättbalkarna fylls elementen med isolering som ger konstruktionen ett genomgående lågt u-värde (Lättelement, 2018). Slutligen svetsas en takpapp fast på plywoodens översida och takpappen skärs bort vid montagehål samt lyftpunkter. Elementen tillverkas på olika stationer. Vid första stationen byggs själva ramen ihop samt spiklimmas plywooden på översidan, därefter vänds elementen som fylls med isolering. Sedan rullas elementet vidare till plåtstationen. Efter att plåten har monterats vänds elementet återigen så att plywoodsidan ligger uppåt och takpappen svetsas fast. Byggelementen är smart utformat där materialen placerats på rätt ställe utifrån deras funktion och egenskaper. Montaget av elementen är genomtänkt för att både gå snabbt och smidigt att montera på bygget vilket oftast efterfrågas. 3

10 2.1.1 Lättbalk Lättbalkarna köps in från underleverantören Masonite Beams. Som standard används lättbalk typ H-balk som innebär att flänsarna har ett kvadratiskt tvärsnitt. Måttet på balkflänsarna är 47x47 mm och tillverkat av konstruktionsvirke med hållfasthetsklass C30. Livet på lättbalkarna består av OSB med en tjocklek på 10 mm som limmats fast i de urfrästa flänsarna, se figur 3. Lättbalkarna finns att beställa i standarddimensionerna mm höga samt mellan 6-12 m långa (Masonite beams, 2018). Figur 3. Tvärsnitt på en lättbalk typ H. (Masonite beams, 2018) Plywood Plywood är som standard uppbyggt med ett ojämnt antal sammanlimmade fanerlager. Plywood kallas även kryssfaner vilket beskriver att lagren placerats korsvis mot varandra i en rät vinkel. De yttersta lagren ligger alltid i samma riktning just för att antalet alltid är ojämnt. Skivans längdriktning utgår från det yttersta lagret. (TräGuiden, 2017). Lättelements plywoodskiva är specialbeställd från leverantören Moelven Vänerply AB. Skivans egenskaper är anpassad för att bidra till en högre böjningskapacitet i elementets längdriktning. Det som skiljer sig från vanliga standardskivor är att det mellersta lagret bytt riktning, vilket medför att samtliga inre lagren ligger parallellt med varandra och de yttersta ligger åt motsatt riktning. Plywoodskivan är uppbyggd med fem lager med tjocklekarna 14,5 mm för den tunnare skiva och 16,5 mm för den grövre skivan. Vilken tjocklek som används beror på elementens höjd, längd och kraftpåkänning Plåt På elementens undersida spiklimmas en tunn högkvalitativ vitlackerad plåt med ett starkt 2- komponentslim. Den är placerad i den dragna zonen i det samverkande elementet och har en hög sträckgräns som ligger kring 350 MPa (Lättelement, 2018). De använder 0,5mm plåt och 0,7 mm plåttjocklek beroende på vilka laster elementen är avsedda att uppfylla. 4

11 3 Teori I detta kapitel presenteras avväxlingen och vilka beståndsdelar som ingår i provserierna. Kapitlet beskriver även teorin vid beräkning av ett karakteristiskt värde genom provning och ett förbands tvärkraftsbärförmåga mellan stål och trä. Den teori som presenteras är grundat på: SS-EN 1990, Eurokod 0: Grundläggande dimensioneringsregler för bärverk SS-EN 1995, Eurokod 5: Dimensionering av träkonstruktioner Del 1-1: Allmänt- Gemensamma regler och regler för byggnader Boverkets konstruktionsregler, EKS 10 Tabeller och formler för NV- och TE proggrammen Dimensionering av träkonstruktioner Del 1, av Svensk Trä Dimensionering av träkonstruktioner Del 2, av Svensk Trä Limträhandbok Del 2, av Svensk Trä 3.1 Avväxling Vid håltagningar på takelementet, för bland annat ventilation och takhuvar, används en avväxling som påverkar de längsgående balkar i konstruktionen. Figur 4 illustrerar hur en avväxling kan utformas på ett bjälklag och principen är densamma för ett sammansatt takelement. Den inringade zonen visar primär- och sekundärbalken i anslutningen, där den längsgående balken representerar sekundärbalken och avväxlingsbalken representerar primärbalken. Figur 4. (t.v.) Avväxling i ett träbjälklag som har samma princip som i ett sammansatt elementbjälklag (TräGuiden, 2003). (t.h.) Avväxlingen består av en sekundärbalk (A) och primärbalk (B) med livfyllnad på livets fram- och baksidan. (Swelite AB, 2005) Livfyllnad Lättbalkarnas OSB-liv förstärks med en livfyllnad på var sida om lättbalkarnas liv vilket gör att skruvarnas fulla kapacitet kan nyttjas vid anslutningen av balkskon. Den förstärker även livet vid anslutningen eftersom livet får samma bredd som balkflänsarna. Livfyllnaden som används på Lättelement är restbitar från deras produktion och är samma plywoodskiva som beskrivits under avsnitt Plywooden spikas fast med kamspik i ett rutmönster och spikarna c/c avståndet är ungefär 80 mm. För att undvika en glipa mellan balkskon och OSB-livet används en 16,5 mm tjock plywoodskiva. 5

12 3.1.2 Balksko Balkskon är en modell med utvikta flänsar. Plåttjockleken på balkskon är 2 mm och klassas som en tunn plåt (Tyréns AB, 2018, s. 17). Bredden på balkskon är anpassat utifrån bredden på lättbalkarnas flänsar som är 45 mm breda. Balkskons kapacitet avgörs av dess höjd, vid en högre höjd på balkskon finns fler skruvhål att nyttja vilket gör att kapaciteten blir högre. Till primärbalkens sida finns hål och till sekundärbalken 6+6 stycken hål, se figur 5. Figur 5. Balksko kombi 48x166 med utvikta flänsar. (Joma, 2013) Balkskon placeras på undersidan av lättbalkarna och skruvas fast i balkarnas liv och genom plywoodlivfyllnaden som spikats fast på balklivets båda sidor. Lasten som sekundärbalken utsätts för överförs genom balkskons infästningar in i balkskon till infästningarna på primärbalken. Skruvarna som användes för att fästa balkskon i testerna var ankarskruv med dimension 5,0x40 mm, se figur 6. Figur 6. Ankarskruv 5,0x40 mm. (Gunnebo Fastening, 2013) Skruv i balkfläns Anslutningen förstärks genom att skruva fast två 5,0x90 mm träskruvar i primärbalkens övreoch undre fläns som därav även går in i sekundärbalkens flänsar, se figur 7 och 8. Denna infästning används också som en avväxlingsmetod, vilket medför att avväxlingen kombineras med två varianter för att eventuellt utgöra en högre bärförmåga. Försänkta träskruvar Figur 7. Träskruvarna skruvas in i primärbalkens övre-och undrefläns som går genom balkänden på sekundärbalken. Bilden illustrerar baksidan på avväxlingen i figur 3. (Swelite AB, 2005) Figur 8. Försänkt träskruv 5,0x90 mm. (Gunnebo fastening, 2013) 6

13 3.2 Dimensionering genom provning Vid dimensionering genom provning finns rekommendationer enligt Eurokod 0. När provningsresultaten skall utvärderas och redovisas beskrivs en särskild vägledning under bilaga D5 i Eurokod 0 som beskrivs enligt följande: Bestämning av ett karakteristiskt värde som baseras på provningar; bör beakta spridningen hos provningsresultaten samt statistisk osäkerhet med hänsyn till antalet provningar. Provningarna som utfördes i denna studie ansågs bestå av ett fåtal provningar som därvid skall beaktas vid bedömning av resultatet. Karakteristiskt värde Enligt Boverkets konstruktionsregler, EKS 10 i Kap. 0 11, vid beräkning av ett karakteristiskt värde vid ett fåtal provningar beräknas enligt följande: Tabell D.1 i SS-EN 1990 får inte tillämpas när karakteristiska värden på materialparametrar och dylikt tas fram genom fåtalsprovning ur en oändlig population. I stället ska tabell B-5 tillämpas för värden på k n. Variationskoefficienten ska anses vara okänd. (Boverket, 2017). Tabell 1. Koefficient k n för n antal stickprov. (Boverket, 2016, s. 26) Karakteristiskt värde på hållfasthetsparametern, X k, ska enligt EKS 10 beräknas med ekvation X k = x k n σ Ekvation 1 där: x k n σ är stickprovsmedelvärdet är en koefficient enligt tabell 1 för n antal stickprov är stickprovets standardavvikelse Stickprovsmedelvärdet och standardavvikelse vid stickprovsundersökningar ska enligt statistikkapitlet i boken Tabeller och formler för NV- och TE-programmen s beräknas enligt följande ekvationer x = x 1 + x x n n n = 1 n x i Ekvation 2 i=1 7

14 σ = (x 1 x ) (x n x ) 2 n 1 n = 1 n 1 (x i x ) 2 Ekvation 3 i=1 där: n x 1, x n är antalet stickprov är mätvärde för vare stickprov 3.3 Tvärkraftsbärförmåga förband stål mot trä I ett skruvat förband som utsätts för skjuvning avgörs den lastupptagande förmågan i förbandet av flera parametrar. Varav dessa beror på träets bäddhållfasthet samt skruvens hållfasthet och dess förankringshållfasthet. (SvenskTrä, 2016, s. 114) Hållfastheten för skruven anges oftast av tillverkaren och uttrycks som skruvens flytmoment. Förankringskapaciteten anger skruvens upptagning av dragkrafter som kan möjliggöras. I figur 9 illustreras två brottmoder som kan uppstå i ett förband bestående av ett skjuvningsplan med tunnplåt mot trä. I brottmod a är det bäddhållfastheten i det träbaserade materialet som ger vika och i brottmod b är det skruven som får ett flytmoment vilket medför att skruven böjs. (SvenskTrä, 2016, s. 123) Brottmod a Brottmod b Figur 9. Brottmod a och b för ett skjuvningsplan i ett förband bestående av stål mot trä (SvenskTrä, 2016, s. 128). Karakteristisk bärförmåga Enligt Eurokod 5: Dimensionering av träkonstruktioner avsnitt gäller följande vid beräkning av förband stål mot trä: Den karakteristiska bärförmågan hos ett förband stål mot trä beror av stålplåtens tjocklek. Stålplåtar med tjocklek mindre än eller lika med 0,5d klassas som tunna plåtar. Karakteristisk bärförmåga, F v,rk med enheten N, för en spik, skruv, träskruv mot en tunn plåt i ett skjuvningsplan bör sättas till det minsta av värdena enligt ekvation där: 0,4 f h,k t 1 d F v,rk = min { 1,15 2 M y,rk f h,k d + F ax,rk 4 (a) (b) Ekvation 4 8

15 f h,k är karakteristisk bäddhållfasthet i trädelen, i N/mm 2 t 1 är det minsta värdet av virkestjockleken och inträngningsdjupet, i mm d är förbindarens diameter, i mm M y,rk är förbindarens karakteristiska flytmoment, i N/mm är förbindarens karakteristiska utdragsbärförmåga, i N F ax,rk Bäddhållfasthet Bäddhållfastheten på träbaserade material, som massivt trä och plywood, kallas även för hålkanthållfasthet. Det beskriver hur stort tryck det omgivna träet kring skruven klarar av innan materialet ger vika. Bäddhållfastheten påverkas av ett flertal parametrar, bland annat: (SvenskTrä, 2016, s. 115) Trämaterialets densitet, högre densitet ger högre hålkanthållfasthet Förbindarens diameter Trämaterialets fukthalt Förstärkning av trämaterialet mot drag tvärs fiberriktningen Egenskaperna för plywood beror på antalet faner i skivan samt vilken tjocklek lagren har åt var riktning. Moelven Vänerply har tagit fram plywoodskivornas densitet. Plywoodskivan med en tjocklek på 16,5 mm hade en densitet på 420 kg/m 3. Plywoodskivans karakteristiska bäddhållfasthet, f h,k,beräknas enligt ekvation där: f h,k är karakteristiska bäddhållfastheten, i N/mm 2 ρ k är plywoodens karakteristiska densitet, i kg/m 3 d är spikens diameter, i mm f h,k = 0,11 ρ k d 0,3 Ekvation 5 9

16 4 Genomförandet av provning I detta kapitel beskrivs genomförandet av provningen, provningsmaskinen och provuppställningen. Slutligen presenteras en sammanställning över beräkningsgången för ett karakteristiskt värde genom provning. 4.1 Provningsmaskinen Provningsmaskinen tillhandahölls av Masonite Beams i Rundvik. Provningsmaskinen INSTRON har en kapacitet på 100 kn och används både vid tryck- och dragprovning. Innan provningen kopplades provmaskinen till en dator som med hjälp av ett dataprogram registrerade all data som skedde under prövningstillfället. Vid prövningstillfället registrerades data för den påförda lasten samt förskjutningen över tryckzonen, som därefter exponerades i en lastförskjutningskurva. När ett brott uppstod under provningen resulterade det till en förändring på arbetskurvan. Vid ett totalbrott föll kurvan och vid mindre brott i konstruktionen noterades det genom att kurvan bildade en mindre avvikelse i kurvan. Provningsmaskinen var nyinvesterad hos Masonite Beams vilket medförde att kompletteringar fick införskaffas inför prövningstillfället. En testomgång genomfördes för att dels kontrollera att provkropparnas höjd och längd passade provningsmaskinens förutsättningar, samt se över vilka kompletteringar och justeringar som ansågs nödvändiga för att kunna utföra testerna. Figur 10 visar en testprovkropp placerad i provningsmaskinen. Figur 10. Provningsmaskinen INSTRON vid testomgången. 10

17 4.2 Provuppställning Provuppställningen utformades utifrån en standard som tillhandahölls av Masonite Beams. Utifrån lättbalkarnas höjd kunde längden mellan upplagen tas fram, se figur 11. Kraften P placerades på ett avstånd från upplaget som var proportionell med balkens höjd. Kraftöverföringen går därmed 45 grader från överkant balken, vid tryckzonen, genom balklivet till balkskon vid upplaget. Figur 11. Balken belastas med en kraft P på ett avstånd h från upplaget. Provuppställning var enligt en standard som tillhandahölls av Masonite Beams. Dimensionerna var h=350 mm och medförde att 5xh=1750 mm mellan upplagen. Kraften vid upplaget som balkskon utsattes för var mindre än kraften som översidan av provkroppen utsattes för, utifrån belastningsfall från formelsamling inom byggkonstruktion kunde kraften vid upplaget beräknas fram. Sekundärbalken tillverkades längre än upplagslängden för att säkerställa att upplagets placering kunde korrigeras vid uppställningen. Plywoodskivan och plåten tillverkades kortare än balkens längd, se figur 12, detta ansågs inte påverka resultatet eftersom kraften blir som störst vid upplaget vid infästningen av balkskon. Figur 12. Plywoodskivan och plåten ligger placerade på den främre delen av provkroppen på provserie 3 och 4. 11

18 Inför prövningstillfället tillverkades en ram och upplag av stålbalkar som medförde att stålupplagen kunde justeras och anpassa utifrån provkroppens längd, se figur 13. Figur 13. Innan prövningstillfället tillverkades en ram samt upplag av I-balkar. Mellan provningsmaskinens tryckanordning och provkroppen placerades en rektangulär stålkloss med syftet att ge ett större totaltryck. Stålklossen hade samma bredd som lättbalkarnas flänsar och stålklossens mittpunkt placerades h mm från upplaget, se figur 14. Figur 14. Mellan lättbalken och undersida av maskinens tryckanordning placerades en stålkloss i samma bredd som lättbalken. 12

19 4.3 Tillverkning av provkropparna Vid utformning av provkropparna utgick man från provuppställningen och provningsmaskinens geometriska begränsningar. Material vid tillverkning av provkropparna var enligt följande: Lättbalk H350 (Masonite Beams) Plywoodskiva 14,5 mm (Moelven Vänerply AB) Högkvalitativ vitlackerad plåt 0,5 mm tunn (Sträckgräns kring 350 MPa) Plywoodlivfyllnad (Moelven Vänerply AB) 2-komponents konstruktionslim Spik till plywoodskiva, kamspik 3,4x45 mm Spik till plåt, lättrad stålspik 2,5x32 mm Spik till livfyllnad, kamspik 2,1x30 mm (Gunnebo) Utvikt balksko 48x166 mm (Joma) Ankarskruv 5x40 mm (Gunnebo) Försänkt träskruv 5x90 mm (Gunnebo) Provkropparna tillverkades i torra lokaler för att limmet skulle kunna härda i ett bra klimat och för att tillgodose provkropparnas önskade fuktkvot. Måttsättning på plywood, plåt och livfyllnad presenteras i tillverkningsritningarna under bilaga A Provserie 1 Balkar av massivt trä med balksko Provserie skulle tillverkas hos Masonite Beams och testas sist av alla provserier. Syftet med provserie 1 var att undersöka ifall spräckbrott skulle uppstå längs primärbalken och ifall det gick att jämföra med de teoretiska beräkningarna enligt Eurokod Provserie 2 Lättbalkar med balksko och försänkta träskruvar Provserie 2 bestod av lättbalkar placerade i ett T-format. Den kortare balken utgjorde primärbalken och den längre sekundärbalken. Balkarna skruvades samman med två stycken försänkta träskruvar, se figur 15, en på övrebalkfläns och en på undrebalkfläns. På båda sidorna om sekundär - och primärbalkens liv spikades livfyllnaden fast med spikpistol i ett rutmönster med c-c avstånd 80 mm. Den utvikta balkskon skruvades fast med 22 skruvar på primärbalkens liv och 12 skruvar på sekundärbalkens liv. Fem provkroppar tillverkades. Figur 15. Provserie 2 placerad i provningsmaskinen, provserien har ett T-format utseende med livfyllnad av plywood samt balksko och försänkta träskruvar. Till vänster visas skruvarnas placering med pilar och till höger visas livfyllnaden placerad på var sida om OSB-livet. 13

20 4.3.3 Provserie 3 Lättbalkar med plywood och plåt Provserie 3 monterades genom att spiklimma en plywoodskiva i överkant på två lättbalkar lutande mot varandra placerade i ett T-format. Därefter spiklimmades en plåt på undersidan av lättbalkens fläns, se figur 16. Denna provserie skiljde sig från de andra provserierna genom att lättbalkarna inte skruvades samman i flänsarna samt att ingen balksko och livfyllnad användes. Detta var främst för att undersöka hur plywooden på elementens översida skulle klara av krafterna utan hjälp av infästningen. Tre provkroppar tillverkades. Figur 16. Provkropp 3 har som syfte att undersöka inverkan av plywooden i ök. och plåten i uk. i elementen, vilket medförde att komponenterna livfyllnad, balksko och försänkt träskruv uteslöts ur provserien Provserie 4 Lättbalkar, plywood, plåt, balksko och försänkta träskruvar Provserie 4 var en kombination av provserie 2 och 3. Provserien bestod av två lättbalkar, en plywoodskiva och en plåt, samt en infästning bestående av livfyllnad, balksko och försänkta skruvar. Vid montering av provkropp 4 skruvades lättbalkarna samman med två försänkta träskruvar i övre och nedre balkflänsen på primärbalkens sida. Detta kan ses i figur 17 som även visar hur livfyllnaden spikats fast i ett rutmönster med ett c-c avstånd på ca 80 mm. Figur 17. Till vänster i figuren visas livfyllnadens spikmönster, samt de försänkta träskruvarna i primärbalkens över- och undre fläns. Till höger ses spikningen av plåten med ett c-c avstånd på 30 mm mellan spikarna. 14

21 För att kunna placera en plåt mellan undre balkfläns och undersidan av balkskon frästes balkflänsen ur ca 3 5 mm med en handöverfräs, se figur 18. Balkskon skruvades fast med skruvar på primärbalkens liv och med skruvar på var sida om sekundärbalkens liv. Därefter spiklimmades plywooden fast på översidan och plåten på undersidan av lättbalkarna. Fem provkroppar tillverkades. Figur 18. Undersidan av sekundärbalken frästes ur ca 3 5 mm på provserie 4 för att plåten skulle ligga kloss mot undersidan av lättbalkarna. 4.4 Mätning av balkskons förskjutning Det fanns ingen töjningsgivare till hands vid prövningstillfället, vilket gjorde att mätningen av balkskons förskjutning genomfördes med ett digitalt skjutmått. Mätningen utfördes under balkskons undersida, vilket medförde att skjutmåttet spändes fast på upplaget med hjälp av tvingar. För att underlätta avläsningen på skjutmåttet kopplades en webbkamera till datorn som gjorde att förskjutningen kunde avläsas samtidigt som datorn visade den aktuella kraften. Kraften avlästes vid en förskjutning på 1,5 mm som ansågs vara ett jämförbart referensvärde. Utifrån dessa värden utformades lastförskjutningskurvor i Excel och med medelvärdet för respektive provserie kunde ett karakteristiskt värde beräknas fram. Figur 19 visar hur skjutmåttet spänts fast med hjälp av små stålklossar mitt under balkskon. Stålklossarna staplades på varandra och fästes med tvingar, detta medförde att skjutmåttet hamnade en bit utanför upplaget på undersidan av plåten och balkskon. 15

22 Figur 19. Till vänster i figuren visar skjutmåttets placering på undersidan av balkskon och plåten som spändes fast med tvingar. De röda stålklossarna underlättade placeringen av skjutmåttet och kan ses till höger i figuren. Första provkroppen i varje serie utsattes för en last som orsakade ett brott i konstruktionen. Detta gav möjlighet att undersöka hur stark infästningen och konstruktionen var samt kontrollera ifall ett spräckbrott, drag tvärs fiberriktningen, skulle vara aktuellt på primärbalken. 4.3 Beräkningsgång karakteristisk bärförmåga genom provning Resultaten baserades på den uppmätta kraften som provkroppen utsattes för när balkskon förskjutits 1,5 mm. Avläsningen utfördes genom att notera förskjutningen på skjutmåttet vid varje uppnådd kn. Samtliga data sammanställdas i lastförskjutningskurvor gjorda i Excel som återfinns under bilaga B. Under avsnitt 3.1 återfinns teorin för att beräkna fram ett karakteristiskt värde genom provning. Beräkningsgången från provningen har sammanställts i punktform, enligt nedan. 1) Först beräknades ett medelvärde x fram med ekvation 2. Värdena som användes var utifrån den kraft som upplaget utsattes för vid en förskjutning på 1,5 mm. Kraften vid upplaget där balkskon placerades räknades ut med belastningsfallet fritt upplagd balk med en punktlast placerad h från upplag. 2) Därefter beräknades en standardavvikelse σ fram med ekvation 3. Detta värde var beroende av medelvärdet. x n står för varje provkropps utsatta kraft vid upplaget. 3) Koefficienten k p avlästes från tabell 1 som berodde på antalet provkroppar som utförts under provserien. 4) Det karakteristiska värdet F k beräknades slutligen fram med ekvation 1. 16

23 Kraft (kn) 5 Resultat I följande kapitel redovisas resultatet från provningarna med beskrivande observationer för att ge en förståelse hur konstruktionen reagerade under provningarna. Slutligen presenteras beräkningsgången och resultatet för de teoretiska beräkningarna som genomfördes efter prövningstillfällena. 5.1 Resultat provning Vid provningarna registrerades en last och förskjutning över tryckzonen samt en last och förskjutning under balkskon/plåten vid ena upplaget. Dessa last-förskjutningskurvor återfinns under bilaga B respektive bilaga C. Provseriernas karakteristiska bärförmåga beräknades enligt beräkningsgången under avsnitt 4.3 och utförliga beräkningar återfinns under bilaga D Resultat provserie 1 Balkar av massiv trä med balksko Provserie 1 ansågs inte kunna uppfylla sitt syfte utifrån resultatet från provningarna på provserie 2, 3 och 4. Målet med provserie 1 var att undersöka ifall spräckbrott skulle uppstå och kunna jämföras med teoretiska beräkningar enligt Eurokod. Resultatet för provserierna innebär inga tecken på spräckbrott varav intresset för provserie 1 avtog. Provserie1 uteblev och varken tillverkades eller provades Resultat provserie 2 Lättbalkar med balksko och försänkta träskruvar Delar av resultatet för provserie 2 finns sammanställd i en lastförskjutningskurva som presenteras i figur 20. Värden är baserade på mätningen på undersidan av balkskon som avlästes vid en förskjuning på 1,5 mm. Provserie 2 innehöll fem provkroppar Lastförskjutningskurva provserie 2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Förskjutning (mm) Figur 20. Lastförskjutningskurva på provserie 2 med balksko och försänkt träskruv. Strecket visar avlästa värden vid en förskjutning på 1,5 mm., kraften är lasten som provkroppen utsattes för, h från upplaget. Kraft P som provkroppen utsattes för vid en förskjutning på 1,5 mm presenteras i tabell 2. Dessa värden beräknades om till upplagskraften, R A, som representerar kraften vid upplaget där balkskon var placerad. 17

24 Tabell 2. Krafter som varje provkropp i provserie 2 utsattes för vid en förskjutning på undersidan av balkskon. Kraften, P, vid tryckzonen på översidan av provkroppen och kraften, R A, på balkskon vid upplaget. Provserie 2 Kraft på provkropp, P Kraft på balksko, R A Provkropp 1 23 kn 18,4 kn Provkropp 2 23 kn 18,4 kn Provkropp 3 26 kn 20,8 kn Provkropp 4 24 kn 19,2 kn Provkropp 5 23 kn 18,4 kn Den karakteristiska bärförmågan för provserie 2 beräknades till 16,47 kn, en sammanställning av fram beräknade värden redovisas i tabell 3. Tabell 3. Medelvärdet, standardavvikelsen, koefficienten F k och karakteristisk bärförmåga för provserie 2. Karakteristisk bärförmåga Provserie 2 Medelvärde, x (kn) 19,04 kn Standardavvikelse, σ (-) 1,043 Koefficienten, k p (-) 2,46 Karakteristisk bärförmåga, F k (kn) 16,47 kn Observationer Provkropp 2-1 belastades tills ett synligt brott skulle uppstå i konstruktionen, syftet var att se ifall ett spräckbrott skulle uppstå längs primärbalken. Provningsmaksinens förskjutningskurva blev dock svår att analysera och avvek från de övriga kurvorna inom provserien. Enligt noteringar ändrades kurvan vid en kraft på 28 kn där det samtidigt knakade till i konstruktionen. Det som skedde var att sekundärbalken gav med sig och komprimerades både vid upplaget och vid tryckzonen. Därefter sprack sekundärbalkens övre fläns vid den försänkta skruvens placering. Det slutliga brottet blev att sekundärbalken gav vika och livet bucklades under tryckzonen, se figur

25 Figur 21. Provning av provkropp 2 1 vid en större påförd last som medförde att övre flänsen sprack (t.v.). Därefter bucklades livet på sekundärbalken under tryckzonen och övre flänsen trycktes ihop (t.h.). Provkropp 2 2 uppnådde en kraft på 37 kn och det slutliga brottet blev även här ett balkbrott, vid det tillfället hade balkskon förskjutits 3,14 mm. Innan provningen av provkropp 2 2 mättes primärbalkens undre fläns till 47,65 mm, efter provningen hade balkens undre fläns komprimerat 0,2 mm. Mätningen visade att komprimeringen var väldigt låg vilket gjorde att kontrollen endast utfördes på provkropp 2 2. Vid avlastning registrerades en förskjutning på 1,5 mm. Detta innebar att balkskon hade deformerats elastiskt och att stålet i balkskons underkant gått tillbaka ca 1,6 mm efter att lasten tagits bort. Denna kontroll utfördes endast på enstaka provkroppar för att få en uppfattning hur balkskon reagerade efter att lasten tagits bort. Provkropp 2 3 uppnådde en kraft på 28 kn. Det fanns funderingar ifall limmet mellan övre balkfläns och balkliv hade släppt på sekundärbalken. Provkropp 2 4 uppnådde en kraft på 33 kn. Provkropp 2 5 uppnådde en brottlast på 33 kn. Vid denna last hade balkskon förskjutits 2,6 mm och vid avlastning från 33 kn till 1,4 kn hade balkskon en kvarvarande deformerats på 0,97 mm. Sammanfattningsvis slutade samtliga provkroppar i provserie 2 med att sekundärbalken gav vika och övre flänsen sprack på sekundärbalken vid den övre träskruven. 19

26 Kraft (kn) Resultat provserie 3 Lättbalkar, plywood och plåt I provserie 3 testades endast tre stycken provkroppar. Förskjutningen under samtliga provkroppar visade en kraftig deformationsändring och konstruktionen ansågs inte vara intressant att utvärdera. Varav den karakteristiska bärförmågan beräknades inte för provserie 3. Provkropp 3 innehöll ingen balksko varav förskjutningen mättes på undersidan av plåten. En sammanställd lastförskjutningskurva för provkroppsserie 3 presenteras i figur 22. Lastförskjutningskurva provserie Förskjutning (mm) Figur 22. Lastförskjutningskurva för provserie 3 med plywood och plåt. Kraften var lasten på provkroppen, h från upplag, och förskjutningen mättes vid upplaget under plåten. Observationer Det som inträffade för samtliga i provserie 3 under provningarna var att vid en last på 3 kn skedde den första avvikelsen i lastförskjutningskurvan. Det antogs vid prövningstillfället att limmet knakade till på provkroppens undersida och att plåten då spändes vid den uppnådda lasten vilket gjorde att limmet drogs till och knakade. Provkropp 3 1 belastades längst av alla i provserie 3 och vid en kraft på 18 kn small plåten på undersidan. Sekundärbalken hade förskjutits 12 mm innan plåten gick sönder. Provkropp 3 2 och 3 3 blev väldigt lika i sina resultat. Övre flänsen sprack och förskjutningen uppgick till 11 mm i underkant. Det ansågs att brott hade skett i konstruktionen på grund av för stor förskjutning mellan sekundär- och primärbalken. Vid jämförelse mellan de tre olika testen vid en förskjutning på ca 1,5-2 mm i underkant låg alla mellan 2-3 kn. Det som uppstod vid den längre prövning, på provkropp 3 1, var att spikarna i övre plywooden drogs ur när sekundärbalken trycktes nedåt, se höger i figur

27 Figur 23. Provkropp 3 1 uppvisade en kraftig deformationsändring mellan primär- och sekundärbalken. Plåten i underkant gick sönder vid en kraft på 18 kn och förskjutning mättes till 12 mm strax innan plåten sprack. Spikarna genom plywoodskivan drogs ur översidan av sekundärbalken, se överst till höger i bilden. 21

28 Kraft (kn) Resultat provserie 4 Lättbalkar, plywood, plåt, balksko och försänkta träskruvar Delar av resultatet för provserie 4 finns sammanställd i en lastförskjutningskurva som presenteras i figur 24. Värden är baserade på mätningen på undersidan av plåten under balkskon som avlästes vid en förskjuning på 1,5 mm. Provserie 4 innehöll fem provkroppar Lastförskjutningskurva provserie 4 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Förskjutning (mm) Figur 24. Lastförskjutningskurva för provserie 4 med plywood, plåt, balksko och försänkt träskruv i flänsarna. Strecket visar de avlästa mätningarna vid en förskjutning på 1,5 mm, kraften är lasten som provkroppen utsattes för, h från upplaget. Kraften som balkskon utsattes för vid en förskjutning på 1,5 mm för provserie 4 finns sammanställd i tabell 4. Tabell 4.Krafter som varje provkropp i provserie 4 utsattes för vid en förskjutning på undersidan av balkskon. Kraften, P, vid tryckzonen på översidan av provkroppen och kraften, R A, på balkskon vid upplaget. Provserie 4 Kraft på provkropp, P Kraft på balksko, R A Provkropp 1 22 kn 17,6 kn Provkropp 2 26 kn 20,8 kn Provkropp 3 27 kn 21,6 kn Provkropp 4 30 kn 24,0 kn Provkropp 5 26 kn 20,8 kn Den karakteristiska bärförmågan för provserie 2 beräknades till 15,32 kn, en sammanställning av fram beräknade värden redovisas i tabell 5. Tabell 5. Medelvärdet, standardavvikelsen, koefficienten F k och karakteristisk bärförmåga för provserie 4. Karakteristisk bärförmåga Provserie 4 Medelvärde, x (kn) 20,96 kn Standardavvikelse, σ (-) 2,29 Koefficienten, k p (-) 2,46 Karakteristisk bärförmåga, F k (kn) 15,32 kn 22

29 Observationer Provningarna för provserie 4 uppvisade relativt samma resultat både brottmässigt i konstruktionen och uppmätta laster och förskjutningar. Provkropparna i provserie 4 utsattes för långa testomgångar eftersom det första brottet skedde relativt sent under samtliga provningar. Provkropp 4 4 blev inte rätt belastad vid provuppställningen. Stålklossen mitt placerades inte precis under tryckzonen, se figur 25. Figur 25. Plywooden i överkant under tryckzonen belastades snett på grund av felplacering av stålklossen. Det uppstod ett flertag brott i konstruktionen på samtliga provkroppar i provserie 4. Första brottet inträffade efter att balkskon förskjutits mellan 2 3 mm och tryckningszonens hade då förskjutits kring 15 mm. Brotten som uppstod såg ut enligt följande: 1. Sekundärbalkens övre fläns sprack parallellt med fibrerna vid träskruven. 2. Sekundärbalkens nedböjning medförde att balken tryckte ned livfyllnaden. 3. Livfyllnaden tog upp kraften fram tills att OSB-livet bucklade. 4. OSB-livet bucklade och övre balkflänsen under tyckzonen sprack, varav balkbrott. Brotten går att följa under figur 26 och 27 som visas hur plywoodlivfyllnaden stabiliserar sekundärbalken under tryckzonen tills balken slutligen ger vika utanför plywoodlivfyllnaden. Därefter bucklar sekundärbalken liv och sekundärbalkens övre fläns ger vika, balkbrott har uppstått på sekundärbalken. Samtliga provkroppar i provserie 4 uppvisade samma brott under provningarna. På primärbalken och balkskon fanns inga synliga tecken på brott. 23

30 Brott 1. Brott 2. Figur 26. Provning av provkropp 4 1. I bild 1 har sekundärbalkens övre balkfläns spruckit. I bild 2 ser man att plywoodlivfyllnaden förstärker sekundärbalken, samt att livskarven ligger placerat under tryckzonen. Brott 3. Brott 4. Figur 27. Provning av provkropp 4 2. I bild 3 har sekundärbalkens balklivet bucklat och plywoodskivan spruckit. I bild 4 kan man se hur balkskon och primärbalken ser relativt opåverkad ut, samt hur sekundärbalken tryckts ned efter livfyllnaden. 24

31 5.2 Resultat teoretisk beräkning av tvärkraftsbärförmåga Ankarskruvarna var skruvade igenom två olika material, OSB och plywood, i lättbalkens liv. Materialens bäddhållfasthet jämfördes vilket medförde att enklaste metoden blev att beräkna materialen som ett sammansatt material bestående av enbart plywood. Infästningen beräknades som ett förband mellan stål och trä vilket medförde att i den teoretiska delen beräknades bärförmågan för en tvärkraftsbelastad skruv infäst i ett träbaserat material. Beräkningsgång Plywoodens bäddhållfasthet beräknades med ekvation 5. Slutligen beräknades skruvens hållfasthet med ekvation 4 som därefter multiplicerades med antalet skruvar i balkskons flikar på primärbalkens liv. Bäddhållfastheten f h,k för plywood: f h,k = 28,68 N/mm 2 Det brottmod som blev dimensionerande och därmed det lägsta värdet blev brottmod b. Skruvens bärförmåga beräknades till 1741 N. F v,rk, b = 1741,58 N Antalet skruvar på primärbalken som var 11+11, alltså totalt 22 skruvar, gav det karakteristiska värdet 38,3 kn. Detta är en uppskattning av förbandets karakteristiska bärförmåga. Utförliga beräkningar återfinns under bilaga D. F v,rk,plywood = 1741,58 ( ) = 38314,76 N 38,3 kn 25

32 6 Diskussion Under detta kapitel diskuteras vilka antaganden som gjordes innan utförandet samt jämförelser på resultaten från provningarna och de teoretiska beräkningarna. I slutet av avsnittet diskuteras vilka felkällor som kan haft en påverkan av resultaten från provningarna. 6.1 Antaganden Det var svårt att bedöma vad som skulle inträffa vid en provning på ett sammansatt element, eftersom det finns flera faktorer som kan påverka konstruktionen. Antaganden och förenklingar som gjordes var enligt följande: Antog att ett synligt brott skulle inträffa vid infästningen av balkskon vid en större påförd last. Antog att provserie 4 skulle få ett högre karakteristiskt värde och klara av en högre belastning innan brott jämfört med provserie 2. Antog att tecken på sträckbrott skulle uppstå i primärbalken. Antog att en förskjutning på 1,5 mm var ett bra referensvärde att använda i jämförelserna på ett mekaniskt förband. Antog att plywooden och OSB-livet samverkade genom att beräkna att både livet och livfyllnaden var gjorda av plywood. Förenklade beräkningarna genom att inte ta hänsyn till skruvens utdraghetsbärförmåga. 6.2 Provningarna Provningarna var intressanta att genomföra för att eventuellt få svar på vilka antaganden som skulle stämma. Även se hur stor inverkan plywooden och plåten har på konstruktionen vid en avväxling med balksko och försänkta träskruvar. Provserie 1 uteslöts helt från tillverkning och provning på grund av de testade provseriernas resultat inte uppvisa några tecken på spräckbrott under provningarna. Provserie 3 ansågs inte vara intressant att utvärdera på grund av den kraftiga förskjutningen som uppstod mellan sekundär- och primärbalken under provningarna. Den karakteristiska bärförmågan för provserie 2 och provserie 4 blev jämförelsevis lika varandra. Provserie 2 blev högre jämfört med provserie 4, detta berodde på att spridningen i provserie 4 var större jämfört med provserie 2. Provserie 4 klarade av en högre last i jämförelse med provserie 2, resultatet var väntat då plywoodskivan ger konstruktionen en extra förstärkning på den tryckta sidan. Det första brottet som uppstod i både provserie 2 och 4 var att övre flänsen på sekundärbalken sprack längs fiberriktningen, detta berodde på de försänkta träskruvarna som fogade samman lättbalkarna. Samtliga provkroppar i provkroppsserie 2 och 4 slutade i balkbrott för sekundärbalken, det visade sig att sekundärbalken var svagare jämfört med infästningen mellan balkarna vid upplaget. Lättbalkarnas bärförmåga analyserades ej inför provningen, vilket eventuellt hade gjort ett svagare förband som sannolikt bidragit till ett annat brott. Livfyllnaden bidrog även till att sekundärbalkarna blev starkare vid tryckzonen, men även infästningen i primärbalken. Antagandet att ett spräckbrott skulle uppstå längs primärbalken inträffade inte på någon provserie. Balkskon och ankarskruvarna var i princip helt opåverkade efter testerna. Detta gör 26

33 det fortsatt oklart hur ett brott i primärbalken kopplat till spräckbrott skulle kunna se ut på en lättbalk med ett OSB-liv och plywood som livfyllnad. 6.3 Beräkningarna De teoretiska beräkningarna utfördes för att undersöka hur skruvarna klarade av en infästning mellan plåt och trä. Plywood valdes för att den hade något lägre bäddhållfasthet än OSB-skivan och att andelen plywood var större i balklivet. I resultatet på ankarskruvens tvärkraftsbärförmåga har det inte tagits hänsyn till skruvens draghållfasthet som skulle bidragit till en högre bärförmåga. Ingen hänsyn togs till eventuella momentpåfrestningar på förbandet vilket kan ha påverkat resultatet. Dessa beslut gjordes eftersom infästningen låg placerad i en komplex konstruktion med flera faktorer som kan påverka förbandet. Främst för att livfyllnaden var spikad fast genom OSB-livets båda sidor och de försänkta träskruvarna i balkarnas flänsar. Vilka som tar upp kraften först och hur de överförs var svårt att analysera och beräkna. Provningen innebar att primärbalken utsattes för en kraft vinkelrätt fiberriktningen vilket medför att man ska ta hänsyn till spräckbrott. Lättbalkar med plywoodlivfyllnad medför att fibrerna ligger i olika riktningar jämfört med massivt trä, som ha fibrerna liggandes åt ett håll, detta innebär oklarheter hur man tar hänsyn till detta enligt Eurokod. Plywood och OSB har en högre densitet jämfört med massivt trä i hållfastighetsklass C30, vilket inte tas till hänsyn vid beräkning av spräckbrott. 6.4 Felkällor vid provningen Vid mätning av balkskons förskjutning gjordes en nödlösning genom att använda ett digitalt skjutmått som spändes fast på upplaget. Detta anses kunna vara en felkälla eftersom avläsningen och placeringen kan variera för varje provkropp. En annan faktor är att trä som material komprimeras vid höga belastningar som kan påverka förskjutningskurvans registrering. Balkflänsen på underkanten av primärbalken komprimerades relativt lite och togs därmed inte till hänsyn vid skapelsen av lastförskjutningskurvorna på balkskons förskjutning. En annan felkälla kan vara att provuppställningen kunde genomfört annorlunda för att eventuella vridningar kunnat förhindrats, detta gör det till en möjlig felkälla eftersom blott ögat inte kan tolka dessa små rörelser. 27

34 7 Slutsats Utifrån provningarna som genomfördes har jag fått en bättre uppfattning av balkskons kapacitet i ett sammansatt element med lättbalkar. Provningar kräver planering och tydliga mål, samt en uppföljning för att eventuellt planera framtida provningar inom samma område. Målsättningen var att utföra praktiska tester på olika provserier och sammanställa resultatet. Slutsatsen blev att provserie 4 klarade en högre belastning jämfört med provserie 2. Resultatet visade också att provserie 4 fick en sämre karakteristisk bärförmåga genom provning jämfört med provserie 2. Ytterligare en slutsats var att infästningens försänkta träskruvar bidrog till ett tidigare brott som medförde att lättbalkens övre fläns sprack på sekundärbalken. Resultaten utifrån de teoretiska beräkningarna var baserade på skruvens hållfasthet och kan därmed inte jämföras med värdena från provningarna eller värdena enligt leverantören till balkskon, detta eftersom alla faktorer inte blev inräknade. 7.1 Framtida arbeten För framtida arbeten rekommenderas följande: Antalet provkroppar per provserie bör vara minst 10 stycken för att ge ett mer tillförlitligt resultat. Balkskon bör testas med färre skruvar så infästningen inte blir för stark jämfört med balken. Att utforma provningsserier som bidrar till att man kan titta på varje del för sig. Detta skulle ge en ökad förståelse för hur konstruktionen påverkas som helhet. Mätningen av balkskons förskjutning bör utföras med en förskjutningsgivare som är anpassad efter både infästningen och provningsmaskinen. Sätta sig in i hur balkskotillverkarens beräkningar av balkskons kapacitet har utförts och beräkna utefter dessa. En kontroll av spräckbrott är ofrånkomligt oavsett trämaterial. Räkna på den försänkta träskruven som skruvades fast i primärbalkens övre- och undre fläns vilket var det första brottet under provningen. Är det möjligt att den har en negativ inverkan på infästningen vid en högre belastning? 28

35 Referenser Boverket. (2016). Hämtat från Boverkets konstruktionsregler, EKS 10: Boverket. (2017). Hämtat från Fåtalsprovning: Gunnebo fastening. (2013). Hämtat från Prestandadeklaration: A2%20träskruv%20försänkt%20Impreg+.pdf Gunnebo Fastening. (2013). Hämtat från SKRUV: Joma. (2013). Hämtat från Balksko Kombi: Lättelement. (2015). Hämtat från Montageanvisning: Lättelement. (2018). Hämtat från 2.1 Inledning: Lättelement. (2018). Hämtat från Miljö: Lättelement. (2018). Hämtat från 1 Inledning: Lättelement. (2018). Hämtat från 7.1 Inledning: Masonite beams. (2018). Hämtat från Standardsortiment: Swelite AB. (2005). SWELITE Gör livet lättare. Rundvik. SvenskTrä. (2016). Hämtat från Dimensionering av träkonstruktioner Del 1, Projektering av träkonstruktioner: SvenskTrä. (2016). SvenskTrä. Hämtat från Dimensionering av träkonstruktioner Del 2, Regler och formler enligt Eurokod : TräGuiden. (2003). Hämtat från Öppningar i träkonstruktioner: generellt/projektering-av-trahus---generellt/oppningar-i-trakonstruktioner/ TräGuiden. (den ). Hämtat från Plywood: Tyréns AB. (2018). JOMA. Hämtat från Joma Beräkingshandbok Version 3: 29

36 Bilaga A: Tillverkningsritningar Provserie 2 1 av 3

37 Provserie 3 2 av 3

38 Provserie 4 3 av 3

39 Kraft (kn) Bilaga B: Lastförskjutningskurvor från skjutmåttsmätning (Excel) Förskjutningskurvorna under bilaga B mättes med ett skjutmått på undersidan av balkskon/balken/plåten beroende på provserie, mätningens utformning förklaras under avsnitt 4.4 Mätning av balkskons förskjutning. Förskjutningskurvorna visar samtliga provkroppar inom varje provserie. Kraften visar hur stor belastning provkroppen utsattes för och förskjutningen visar balkskons rörelse. Mätningen utfördes under hela provningen och kan jämföras med kraften på lastförskjutningskurvorna under bilaga C som visar förskjutningen under tryckzonen på översidan av provkroppen. Sammanställning av provserie 2 40 Lastförskjutningskurva Provserie PK 2-1 PK 2-2 PK 2-3 PK 2-4 PK ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Förskjutning (mm) Kraften på provkroppen vid en förskjutning på ca 1,5 mm, mätningen utfördes på undersidan av balkskon. Provserie 2 Kraft (kn) Förskjutning(mm) 1 23 kn 1,51 mm 2 23 kn 1,51 mm 3 26 kn 1,46 mm 4 24 kn 1,50 mm 5 23 kn 1,47 mm 1 av 16

40 Kraft (kn) Provkropp 2 1 Lastförskjutningskurva mätning under balksko PK ,5 1 1,5 2 2,5 Förskjutning (mm) Kraft (kn) Förskjutning (mm) 0,09 0,15 0,21 0,27 0,32 0,36 0,41 0,46 0,51 0, ,63 0,69 0,74 0,81 0,88 0,95 1,01 1,10 1,17 1, ,33 1,42 1,51 1,61 1,70 1,83 1,96 2,20 Avläst förskjutning närmast 1,5 mm 2 av 16

41 Kraft (mm) Provkropp Lastförskjutningskurva mätning under balksko PK ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Förskjutning (mm) Kraft (kn) Förskjutning (mm) 0,11 0,20 0,28 0,35 0,40 0,45 0,50 0,54 0,59 0, ,70 0,75 0,80-0,92 0,99 1,06 1,12 1,19 1, ,35 1,42 1,51 1,59 1,68 1,78 1,88 1,98 2,09 2, ,32 2,44 2,57 2,70 2,83 3,00 3,14 Avläst förskjutning närmast 1,5 mm - Kameran slockande och inget värde noterades 3 av 16

42 Kraft (kn) Provkropp Lastförskjutningskurva mätning under balksko PK ,5 1 1,5 2 Förskjutning (mm) Kraft (kn) Förskjutning (mm) 0,07 0,13 0,19 0,24 0,29 0,34 0,39 0,43 0,47 0, ,56 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,91-1, ,10 1,16 1,23 1,30 1,39 1,46 1,55 1,65 Avläst förskjutning närmast 1,5 mm - Kameran slockande och inget värde noterades 4 av 16

43 Kraft (kn) Provkropp Lastförskjutningskurva mätningunder balksko PK ,5 1 1,5 2 2,5 3 Förskjutning (mm) Kraft (kn) Förskjutning - 0,09 0,14 0,19 0,24 0,28 0,33 0,38 0,43 0,48 (mm) ,54 0,60 0,66 0,73 0,79 0,86 0,93 1,00 1, ,23 1,32 1,41 1,50 1,59 1,69 1,79 1,89 2,00 2, ,22 2,33 2,45 Avläst förskjutning närmast 1,5 mm - Kameran slockande och inget värde noterades 5 av 16

44 Kraft (kn) Provkropp Lastförskjutningskurva mätning under balksko PK ,5 1 1,5 2 2,5 3 Förskjutning (mm) Kraft (kn) Förskjutning (mm) 0,08 0,14 0,19 0,24 0,28 0,33 0,38 0,42 0,47 0, ,57 0,63 0,69 0,75 0,82 0,88 0,95 1,03 1,12 1, ,29 1,37 1,47 1,56 1,66 1,76 1,86 1,98 2,09 2, ,34 2,46 2,60 Avläst förskjutning närmast 1,5 mm 6 av 16

45 Kraft (kn) Sammanställning av provserie 3 Lastförskjutningskurva Provserie Förskjutning (mm) PK3-1 PK3-2 PK3-3 Kraften på provkroppen vid en förskjutning närmast 1,5 mm som mättes på sekundärbalken undersida. Provserie 3 Kraft (kn) Förskjutning(mm) 1 3 kn 1,20 mm 2 3 kn 1,70 mm 3 4,5 kn 1,51 mm 7 av 16

46 Kraft (kn) Provkropp 3 1 Lastförskjutningskurva mätning under balkfläns PK Förskjutning (mm) Kraft (kn) ,5 7 7,5 8 Förskjutning 0,22 0,48 1,20 1,98 3,15 3,86 4,30 4,63 5,00 5,40 (mm) 8,5 9 9, , , ,3 13 5,85 6,08 6,30 6,65 6,97 7,29 7,58 7,94 8,40 8,70 13, , , , ,5 18 9,00 9,30 9,63 10,00 10,32 10,67 10,95 11,15 11,41 11,65 18,5 12,12 Avläst förskjutning närmast 1,5 mm 8 av 16

47 Kraft (kn) Provkropp 3 2 Lastförskjutningskurva mätning under balkfläns PK Förskjutning (mm) Kraft (kn) ,5 5 5,5 6 6,5 7 Förskjutning 0,44 0,83 1,70 3,06 3,40 3,64 3,91 4,26 4,59 5,00 (mm) 7,5 8 8,5 9 9, ,5 11 5,50 5,85 6,15 6,45 6,70 6,98 7,05 7,45 Avläst förskjutning närmast 1,5 mm 9 av 16

48 Kraft (kn) Provkropp 3 3 Lastförskjutningskurva mätning under balkfläns PK Förskjutning (mm) Kraft (kn) ,5 5 5,5 6 6,5 7 Förskjutning 0,17 0,35 0,64 0,92 1,51 1,69 2,0 2,25 2,55 2,94 (mm) 7,5 8 8,5 9 9, , ,5 12 3,15 3,37 3,69 3,90 4,08 4,26 4,88 5,10 5,24 5,56 Avläst förskjutning närmast 1,5 mm 10 av 16

49 Kraft (kn) Sammanställning av provserie 4 45 Lastförskjutningskurva Provserie PK4-1 PK4-2 PK4-3 PK4-4 PK ,5 1 1,5 2 2,5 3 Förskjutning (mm) Kraften på provkroppen vid en förskjutning på ca 1,5 mm, mätningen utfördes på undersidan av plåten. Provserie 4 Kraft (kn) Förskjutning (mm) 1 22 kn 1,47 mm 2 26 kn 1,50 mm 3 27 kn 1,48 mm 4 30 kn 1,47 mm 5 26 kn 1,47 mm 11 av 16

50 Kraft (kn) Provkropp 4 1 Lastförskjutningskurva mätning under plåt och balksko PK ,5 1 1,5 2 2,5 3 Förskjutning (mm) Kraft (kn) Förskjutning 0,19 0,30 0,42 0,51 0,61 0,67 0,71 0,79 0,85 0,90 (mm) ,93 0,97 1,01 1,06 1,11 1,16 1,21 1,26 1,27 1, ,41 1,47 1,52 1,58 1,63 1,69 1,75 1,80 1,87 1, ,01 2,09 2,15 2,22 2,29 2,37 2,44 Avläst förskjutning närmast 1,5 mm 12 av 16

51 Kraft (kn) Provkropp Lastförskjutningskurva mätning under plåt och balksko PK ,5 1 1,5 2 2, Förskjutning (mm) Kraft (kn) Förskjutning 0,12 0,18 0,23 0,28 0,34 0,39 0,43 0,47 0,52 0,56 (mm) ,60 0,67 0,71 0,76 0,81 0,85 0,90 0,98 1,03 1, ,14 1,20 1,27 1,35 1,39 1,50 1,56 1,66 1,72 1, ,90 1,98 2,04 2,15 2,25 2,33 2,46 2,50 2,58 2,68 Avläst förskjutning närmast 1,5 mm 13 av 16

52 Kraft (kn) Provkropp 4 3 Lastförskjutningskurva mätning under plåt och balksko PK ,5 1 1,5 2 2,5 Förskjutning (mm) Kraft (kn) Förskjutning 0,12 0,27 0,37 0,44 0,50 0,55 0,59 0,62 0,68 0,70 (mm) ,75 0,80 0,84 0,92 0,94 0,97 1,01 1,05 1,09 1, ,19 1,24 1,27 1,32 1,36 1,42 1,48 1,52 1,57 1, ,68 1,71 1,78 1,84 1,90 1,94 2,09 2,10 2,16 2,21 Avläst förskjutning närmast 1,5 mm 14 av 16

53 Kraft (kn) Provkropp 4 4 Lastförskjutningskurva mätning under plåt och balksko PK ,5 1 1,5 2 2,5 Förskjutning (mm) Kraft (kn) Förskjutning 0,09 0,16 0,20 0,26 0,30 0,34 0,38 0,41 0,44 0,49 (mm) ,53 0,58 0,62 0,68 0,70 0,74 0,80 0,83 0,87 0, ,94 1,02 1,07 1,11 1,19 1,23 1,29 1,35 1,41 1, ,53 1,60 1,67 1,74 1,80 1,89 1,95 2,09 2,12 2,16 2,24 Avläst förskjutning närmast 1,5 mm 15 av 16

54 Kraft (kn) Provkropp 4 5 Lastförskjutningskurva balksko under plåt och balksko PK ,5 1 1,5 2 2,5 3 Förskjutning (mm) Kraft (kn) Förskjutning 0,14 0,25 0,33 0,40 0,44 0,50 0,54 0,58 0,62 0,68 (mm) ,71 0,76 0,80 0,84 0,89 0,93 0,98 1,03 1,08 1, ,19 1,23 1,30 1,34 1,41 1,47 1,53 1,68 1,69 1, ,80 1,86 1,90 2,00 2,09 2,16 2,25 2,35 2,43 Avläst förskjutning närmast 1,5 mm 16 av 16

55 Load Bilaga C: Lastförskjutningskurvor utifrån provningsmaskinen Förskjutningskurvorna under bilaga C representerar den last som provkroppen belastades med ett avstånd h från upplaget, se under avsnitt 4.1 Provuppställning. Load visar kraften på provkroppen och extension visar förskjutningen vid tyckzonen på översidan av provkroppen. Results PK2-1 Extension at Maximum Slope [mm/mm] Peak first (Load , , , ,74023 Extension at Peak first (Load 10 Peak local Maximum (Load 10 Extension at Peak local Maximum (Load 10 Time at Peak local Maximum (Load 10 [s] 1 22, , , ,10000 PK Specimen # Extension Maximum Slope [mm/mm] Modulus [MPa] , , , av 13

56 Load Results PK2-2 Extension at Maximum Slope [mm/mm] Peak first (Load , , , ,42188 Extension at Peak first (Load 10 Peak local Maximum (Load 10 Extension at Peak local Maximum (Load 10 Time at Peak local Maximum (Load 10 [s] 1 12, , , ,40000 PK Specimen # Extension Maximum Slope [mm/mm] Modulus [MPa] , , , av 13

57 Results PK2-3 Extension at Maximum Slope [mm/mm] Peak first (Load , , , ,21680 Extension at Peak first (Load 10 Peak local Maximum (Load 10 Extension at Peak local Maximum (Load 10 Time at Peak local Maximum (Load 10 [s] 1 10, , , ,30000 PK Load Specimen # Extension Maximum Slope [mm/mm] Modulus [MPa] , , , av 13

58 Load Results PK2-4 Extension at Maximum Slope [mm/mm] Peak first (Load , , , Extension at Peak first (Load 10 Peak local Maximum (Load 10 Extension at Peak local Maximum (Load 10 Time at Peak local Maximum (Load 10 [s] Provning av infästningar i bjälklag PK Specimen # Extension Maximum Slope [mm/mm] Modulus [MPa] , , , av 13

59 Results PK2-5 Extension at Maximum Slope [mm/mm] Peak first (Load , , , Extension at Peak first (Load 10 Peak local Maximum (Load 10 Extension at Peak local Maximum (Load 10 Time at Peak local Maximum (Load 10 [s] Provning av infästningar i bjälklag PK Load Specimen # Extension Maximum Slope [mm/mm] Modulus [MPa] , , , av 13

60 Load Results PK3-1 Extension at Maximum Slope [mm/mm] Peak first (Load , , , ,69531 Extension at Peak first (Load 10 Peak local Maximum (Load 10 Extension at Peak local Maximum (Load 10 Time at Peak local Maximum (Load 10 [s] 1 9, , , ,98100 Provning av infästningar i bjälklag PK Specimen # Extension Maximum Slope [mm/mm] Modulus [MPa] , , , av 13

61 Load Results PK3-2 Extension at Maximum Slope [mm/mm] Peak first (Load , , , Extension at Peak first (Load 10 Peak local Maximum (Load 10 Extension at Peak local Maximum (Load 10 Time at Peak local Maximum (Load 10 [s] Provning av infästningar i bjälklag PK Specimen # Extension Maximum Slope [mm/mm] Modulus [MPa] , , , av 13

62 Load Results PK3-3 Extension at Maximum Slope [mm/mm] Peak first (Load , , , Extension at Peak first (Load 10 Peak local Maximum (Load 10 Extension at Peak local Maximum (Load 10 Time at Peak local Maximum (Load 10 [s] Provning av infästningar i bjälklag PK Specimen # Extension Maximum Slope [mm/mm] Modulus [MPa] , , , av 13

63 Load Results PK4-1 Extension at Maximum Slope [mm/mm] Peak first (Load , , , ,28125 Extension at Peak first (Load 10 Peak local Maximum (Load 10 Extension at Peak local Maximum (Load 10 Time at Peak local Maximum (Load 10 [s] 1 20, , , ,76800 Provning av infästningar i bjälklag PK Specimen # Extension Maximum Slope [mm/mm] Modulus [MPa] , , , av 13

64 Load Results PK4-2 Extension at Maximum Slope [mm/mm] Peak first (Load , , , ,20312 Extension at Peak first (Load 10 Peak local Maximum (Load 10 Extension at Peak local Maximum (Load 10 Time at Peak local Maximum (Load 10 [s] 1 32, , , ,84900 Provning av infästningar i bjälklag PK Specimen # Extension Maximum Slope [mm/mm] Modulus [MPa] , , , av 13

65 Load Results PK4-3 Extension at Maximum Slope [mm/mm] Peak first (Load , , , ,34766 Extension at Peak first (Load 10 Peak local Maximum (Load 10 Extension at Peak local Maximum (Load 10 Time at Peak local Maximum (Load 10 [s] 1 28, , , ,39100 Provning av infästningar i bjälklag PK Specimen # Extension Maximum Slope [mm/mm] Modulus [MPa] , , , av 13

66 Load Results PK4-4 Extension at Maximum Slope [mm/mm] Peak first (Load , , , ,22656 Extension at Peak first (Load 10 Peak local Maximum (Load 10 Extension at Peak local Maximum (Load 10 Time at Peak local Maximum (Load 10 [s] 1 18, , , ,60000 Provning av infästningar i bjälklag PK Specimen # Extension Maximum Slope [mm/mm] Modulus [MPa] , , , av 13

67 Load Results PK4-5 Extension at Maximum Slope [mm/mm] Peak first (Load , , , ,00000 Extension at Peak first (Load 10 Peak local Maximum (Load 10 Extension at Peak local Maximum (Load 10 Time at Peak local Maximum (Load 10 [s] 1 23, , , ,70000 Provning av infästningar i bjälklag PK Specimen # Extension Maximum Slope [mm/mm] Modulus [MPa] , , , av 13

68 Bilaga D: Beräkningar Provserie 2 Karakteristiskt värde från provning Beräkningsgång enligt avsnitt 4.3 och teorin från avsnitt Beräkna medelvärdet x från de uppmätta värden från tabell 2. x 1 = 18,4 kn x 2 = 18,4 kn x 3 = 20,8 kn x 4 = 19,2 kn x 5 = 18,4 kn Insatt i ekvation 2 ger följande uträkning: x = 18,4 + 18,4 + 20,8 + 19,2 + 18,4 5 = 19,04 kn 2. Beräkna standardavvikelse σ med ekvation 3. σ = (18,4 19,04)2 + (18,4 19,04) 2 + (20,8 19,04) 2 + (19,2 19,04) 2 + (18,4 19,04) σ = 1, Beräkna karakteristiskt värde X k, som bytt namn till F k, med ekvation 1. Från tabell 1 hittas k n som beror på antalet provkroppar i serien. k n = 2,46 F k,2 = 19, 04 2, 46 1, 043 = 16,47 kn 1 av 4

69 Provserie 4 Karakteristiskt värde från provning Beräkningsgång enligt avsnitt 4.3 och teorin från avsnitt Beräkna medelvärdet x från de uppmätta värden från tabell 4. x 1 = 17,6 kn x 2 = 20,8 kn x 3 = 21,6 kn x 4 = 24,0 kn x 5 = 20,8 kn Insatt i ekvation 2 ger följande uträkning: x = 17,6 + 20,8 + 21,6 + 24,0 + 20,8 5 = 20,96 kn 2. Beräkna standardavvikelse σ med ekvation 3. σ = (17,6 20,96)2 + (20,8 20,96) 2 + (21,6 20,96) 2 + (24,0 20,96) 2 + (20,8 20,96) σ = 2,29 3. Beräkna karakteristiskt värde X k, som bytt namn till F k, med ekvation. Från tabell 1 hittas k n som beror på antalet provkroppar i serien. k n = 2,46 F k,4 = 20, 96 2, 46 2, 29 = 15,32 kn 2 av 4

70 Tvärkraftsbärförmåga skruvat förband stål mot trä - Teoretisk beräkning på plywood från Moelven Vänerply Ett skjuvningsplan med en tunn plåt (tjocklek 0,5 d) = (46 0,5 4,9=2,45) Teori från avsnitt 3.3. enligt Eurokod 5. Materialdata se bilaga E. Plywood: Densitet, φ k : 420 kg/m 3 Tjocklek, t 1 : 46 mm ( mm) Balksko: Dimension: Plåttjocklek, t: Antal skruvar: 46x166 mm 2 mm primärbalk stycken Ankarskruv: Diameter, d: Skruvlängd: Flytmoment, M y,rk : 4,9 mm 40 mm 8160 Nmm (Beräknat på φ k = 420 kg/m 3 ) 3 av 4

71 Beräkning av bärförmågan på skruv mindre än 6 mm: Skruvens karakteristiska bärförmåga F v,rk beräknas enligt ekvation 4 som är det minsta värdet av brottmod (a) och (b). 0, 4 f h,k t 1 d F v,rk = min { 1, 15 2 M y,rk f h,k d + F ax,rk 4 (a) (b) 1) Bäddhållfastheten f h,k för plywood beräknas med ekvation 5. f h,k = 0, , 9 0,3 = 28, 68 N/mm 2 2) Beräkna brottmod (a) enligt ovan. F v,rk, a = 0, 4 28, , 9 = 2585, 78 N 3) Beräkna brottmod (b) enligt ovan. Tar ej hänsyn till F ax,rk 4! F v,rk, b = 1, , 68 4, 9 = 1741, 58 N Minsta! 4) Brottmod b är bärförmågan på en skruv, genom att multiplicera F v,rk, b med antalet skruvar på primärbalken ges en uppskattning av förbandets karakteristiska bärförmåga. F v,rk,plywood = 1741, 58 ( ) = 38314, 76 N 38, 3 kn 4 av 4

72 Bilaga E: Materialdata BALKSKO KOMBI Art nr (Joma, 2013) 1 av 2