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, då den byggdes (1939) Spännvidd ca 250 m mbnailexists%3dj&sokflik=1&referens=raa/kmb/

7 Sandöbron - formställningen (ca 250m fribärande träkonstruktion)

8 Man kan bygga både långt och högt med trä

9 Långt

10 Men, hur långt kan vi bygga egentligen?

11 Det är kvoten mellan materialets hållfasthet och tunghet: som är avgörande för hur lång en konstruktion kan byggas

12 Material Draghållfasthet [N/mm 2 ] Tunghet [N/mm 3 ]*10 6 Kvoten [mm]*10 6 Stål, S ,5 Limträ GL30c 19,5 4,3 4,5 Betong, C

13 och hur högt kan vi bygga då?

14 Högt: by nature

15 Radiomast i Polen Högt: man-made 118 m

16 Kritisk längd av rund stolpe, när konstruktionen endast bär sin egen vikt L cr 1,25 3 E r 2 E: stolpens E-modul r: stolpens radie : stolpens tunghet

17 Exempel: Kritisk längd för en stolpe med diameter d=300 mm Material E-modul [MPa] Tunghet [kn/m 3 ] Kritisk längd [m] Stål, S Limträ GL30c ,3 51 Betong, C40-50 (armerad)

18 Det innebär att trä är ett material som lämpar sig för att bygga både långt och högt

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

20 Europas största träkupoler: kollager i Brindisi - Italien Diameter: 143 m Pilhöjd: 43 m Byggår: 2014 Courtesy: Rubner Holzbau

21 Äntligen till dagens diskussion: - Stabilisering - Förbandsteknik

22 Stabilisering av (stora) limträkonstruktioner

23 Globalstabilisering - principlösning

24 Stabilisering under monteringsfasen

25 Ofta sker haverier under monteringsfasen 2012

26 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

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

28 Lastöverföring av horisontallast vinkelrätt mot gavelväggen

29 Lastöverföring av horisontallast vinkelrätt mot långsidan

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

31

32 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

33 1) inte alla sekundära element kan räknas som stabiliserande

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

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

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

37 Stagning av trycksidan vid bågkonstruktioner

38 Stagning av trycksidan vid bågkonstruktioner

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

40 Diagonalstagens lutning

41 Laster förorsakade av imperfektioner

42 Laster förorsakade av imperfektioner Imperfektionslaster adderas till vindlaster!

43 Styvhetskrav på stabiliseringssystemet

44 Styvhetskrav på stabiliseringssystemet

45 Stabilisering genom skivverkan

46 Stabilisering genom skivverkan

47 Stabilisering genom skivverkan

48 Stabilisering av bågar och ramar

49 Stabilisering av bågar och ramar

50 Stabilisering av bågar och ramar: beakta vippning!

51 Stabilisering av bågbroar medelst vindkryss

52 Stabilisering av bågbroar medelst styva ramar

53 Stabilisering under monteringsfasen

54 Stabilisering under monteringsfasen

55 Träförband

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

57 Fuktrörelser: ramhörn

58 Fuktrörelser: balk-pelar infästning

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

60 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

61 Regel nr. 3: främja duktilitet i förbanden

62 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

63 Regel nr. 3: främja duktilitet i förbanden

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

65 Regel nr.5: undvik förbindare med olika styvheter i samma förband

66 Regel nr.6: undvik risk för fläkning

67 Några exempel på förband

68 Förband med sneda helgängade träskruvar

69 Momentstyvt förband med sneddragna skruvar 24 helgängade skruvar 11x450 Balkhöjden:1132 mm. Momentkapacitet:ca 900 knm

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

71 Förband med inlimmade skruvar

72 Förband mellan limträelement med inlimmade skruvar Courtesy: Simonin

73 Fiskformat fackverk: knutpunkter med inlimmade skruvar Courtesy: Simonin

74 Förband i stora träkonstruktioner: exempel på en led

75 Tack för uppmärksamheten