Konstruktioner i Trä Egenskaper och förutsättningar Limträteknik AB
Limträteknik i Falun AB Grundades 1984 av Arne Emilsson Uppdragsfördelning 8 Konstruktörer Medlem i SBR-K Högsta kreditbetyg 80% Trä 10% Stål 10% Fundament & grunder i betong. Forskning & Utveckling Byggnadsfysik Flerbostadshus Hallbyggnader Kommersiella fastigheter Enfamiljshus Träbroar
Egenskaper Konstruktiva egenskaper hos trä
Trä Grundämnen: ~50% Kol ~44% Syre ~6% Väte Molekylär uppbyggnad: 40-50% Cellulosa 20-30% Hemicellulosa 20-30% Lignin
Materialegenskaper Uppbyggt av cellulosarör sammanbundna med lignin Orthotropt Heterogent Låg densitet Lätt att bearbeta Hygroskopiskt Återvinningsbart
Orthotropt Material Till skillnad mot isotropa material (stål, oarmerad betong) har trä olika egenskaper i dess olika riktningar. Hög hållfasthet längs fiberriktningen. Låg hållfasthet tvärs fiberriktningen. Låg hållfasthet Hög hållfasthet
Orthotropt Material Kantavstånd olika beroende på fiberriktning. Materialriktning i relation till verkande kraft viktig.
Drag tvärs fiberriktning
Orthotropt Material Beakta skruv/spiklängd vid infästningar.
Heterogent Material Kvistar Beaktas vid sortering Kan orsaka sprickor Kvistar ökar skjuvhållfastheten. Mindre kvister i centrum av brädan har liten påverkan på hållfastheten. Varierande densitet Beaktas vid sortering Starkt kopplat till hållfasthet
K-Virke C24 Enligt EN 338 Böjmotstånd: Tryck parallellt fibrer: Tryck tvärs fibrer: Drag parallellt fibrer: Drag tvärs fibrer: 24 21 2,5 14 0,4 Alla värden i Mpa (=10 kg/cm 2 )
Låg Densitet Fördelar Billigare transporter. Lägre kranlaster. Mindre laster till mark. Snedställningar ger lägre påverkan. Hyggligt U-värde. Nackdelar Vindlaster kan ge upphov till lyft. Akustiskt isolerande egenskaper.
Lätt att bearbeta Fördelar Enkla handverktyg. De flesta passningsfel går att åtgärda snabbt på byggplats. Självborrande skruvar förenklar montaget. Nackdelar Lätt att skada.
Hygroskopiskt Trä avger och tar upp fukt till/från omgivande luft. Ändträ suger fukt. Fuktrörelser små längs fiberriktningen: 0.01%/% Fuktrörelser stora tvärs fiberriktningen: 0.2%/% Fördelar Jämnar ut inomhusklimatet. Nackdelar Vid höga RF-tal under lång tid kan tillväxt av mögel/röta/alger ske. Vissa skivmaterial mycket känsliga för fukt.
Råvara/Produkter Olika träprodukter för konstruktiva delar
Råvara Gran Det dominerande träslaget i konstruktiva träprodukter. Tall Det dominerande träslaget i inredningssnickerier, viss användning i konstruktiva produkter. Bok/Ek/Björk Används begränsat i konstruktiva produkter. Övriga träslag Används huvudsakligen som ytskikt både inne och ute.
CE Märkning Idag skall alla standardiserade konstruktiva produkter CE märkas. Märks antingen gentemot EN standards eller ETA (European Technical Approval). CE märkning i teorin en garanti för uppfyllande av i godkännande/standard specificerade egenskaper. Viktigt att kolla vilken standard produkten är CE märkt mot, t.ex. kan en skruv CE märkas gentemot stålkvalitetsstandard och inte skruvstandard.
European Technical Approval
Konstruktiva Träprodukter K-Virke Sågade trävaror Limträ Balkar av k-virke som är längslaminerade. Fanerträbalkar Kerto-S balkar av faner som är längslaminerade. Krysslaminerade träskivor Laminerade skivor bestående av korslagda lager av k-virke. Fanerträskivor Kerto-Q, Plywood skivor av faner som är krysslaminerade. Lättbalkar/reglar Sammansatta produkter av flera olika material.
K-Virke Produktegenskaper Kontrollerat och kvalitetssorterat gentemot en gemensam europeisk standard (EN 338). Sorteras huvudsakligen i 3 hållfasthetsklasser: C14, C24 & C30. Standardiserat dimensions-sortiment. Dålig formstabilitet. Små fuktrörelser i fiberriktningen, stora tvärs fiberriktningen.
Limträ Produktegenskaper Kontrollerat och producerat gentemot en gemensam europeisk standard (EN 386). Sorteras huvudsakligen i 3 hållfasthetsklasser: GL28c, GL30c* & GL32c. Finns med flera ytskiktsklasser, Y1(hyvlad) vanligast. Standardiserat dimensionssortiment. God formstabilitet. Små fuktrörelser i fiberriktningen, stora tvärs fiberriktningen. *) Tidigare benämnt L40
Fanerträbalkar (Kerto-S) Produktegenskaper Kontrollerat och producerat gentemot producentspecifika godkännanden, ETA. Dimensioner varierar mellan tillverkare. Hög styvhet. God formstabilitet. Stora fuktrörelser.
Krysslaminerade träskivor Produktegenskaper Kontrollerat och producerat gentemot producentspecifika godkännanden, ETA. Finns med flera olika ytskiktsklasser och material. Dimensioner varierar mellan tillverkare. God formstabilitet. Små fuktrörelser.
Krysslaminerade träskivor Konstruktiva produkter Dim. Bredd Längd Stora Enso 60-320mm <2.95m <13.5m (16) KLH 57-500mm <2.95m <13.5m (16) KAUFMANN 57-278mm <2.95m <13.5m (16) Martinssons 70-259mm <1.2m <12m (12.3) Dekor/Snickeri Produkter Binderholz 12-30mm 2.4m 5m
Krysslaminerade träskivor Lastuppställning
Krysslaminerade träskivor Spänningar i ytterlagrets riktning
Krysslaminerade träskivor Spänningar tvärs ytterlagrets riktning
Fanerträskivor Produktegenskaper Kerto-Q Kontrollerat och producerat gentemot producentspecifika godkännanden, ETA. Plywood producerat gentemot EN 636 Olika ytskikt finns att tillgå. Hög styvhet. God formstabilitet. Stora fuktrörelser.
Lättbalkar/reglar Produktegenskaper Tillverkarspecifika egenskaper. Oändligt antal olika produkter. Svåra att reparera/komplettera. Lågt pris.
Övriga Träbyggnadsmaterial Skivmaterial OSB, gips, spånskivor, etc. låga priser dock ofta mycket hög fuktkänslighet. Cementbaserade skivor dyrare men mer tåliga mot fukt. Isolering I det närmaste oändligt utbud. Idag finns produkter med mycket bra U-värden: 0,005 w/(m*k). Dock fortfarande dyra.
Dimensionerande Förutsättningar Laster, brand, akustik & dynamik
Dimensionerande Förutsättningar Laster enligt EKS Olyckslaster enligt EKS Deformationer / Långtidsdeformationer Brandkrav Dynamik Akustik Objekt/Beställarspecifika förutsättningar
Laster & Olyckslaster Laster Egenvikter Nyttiga laster Snölaster Vindlaster Temperaturlaster Fuktlaster Olyckslaster Påkörning Explosion Annan mekanisk påverkan.
Deformation & Långtidsdeformation Deformationer Låg dimensionerande inverkan på vertikala element. I regel dimensionerande för bjälklag. Kan vara dimensionerande för tak. Långtidsdeformation Krypdeformationer bör beaktas i element där deformationer är dimensionerande. Krypdeformationer som störst i Kerto-Q & CLT.
Brandkrav Brandkrav ställs lokalt av respektive kommun utifrån lagstiftning, BBR och lokala förutsättningar. Byggnadens användning och utformning påverkar. Dimensionering utifrån ställda krav enligt EKS.
Brandkrav R30 Limträ & CLT konstruktioner klarar oftast R30 utan ökade dimensioner. R60 Limträ & CLT dimensioneras upp. R90 Limträ & CLT dimensioneras upp och/eller kläs in. R120 Limträ & CLT kläs in. Regelkonstruktioner dimensioneras upp eller kläs in. Regelkonstruktioner kläs in. Regelkonstruktioner kläs in. Regelkonstruktioner kläs in.
Utformning i relation till brand Undvik oåtkomliga tomrum i konstruktionen Anslutningsdetaljer Tätning runt genomföringar
Dynamik Tätt kopplat till deformationer. Inducerat av personlaster, vind & trafik. Acceleration och utbredning viktigare för upplevelsen av rörelsen, än själva rörelsens storlek. Inducerade svängningar från vind bör beaktas vid hus med mer än 6 våningar. Dåligt med underlag i många fall. Trappor bör dimensioneras för dubbel deformationslast.
Akustik Lätta material ger dålig dämpning vid låga frekvenser. Tunga material ger dålig dämpning för transienta ljud vid höga frekvenser, men dem mäter vi inte.
Akustik Lätt att förutse individuella delars akustiska egenskaper. Extremt svårt att förutse hela systems akustiska egenskaper. Samma system kan få olika egenskaper beroende på utformning av huset. Ljud kan hoppa över våningar.
Objektspecifika Förutsättningar Extrema laster. Ovanliga användningsområden. Elektromekaniska laster. Laster under byggtiden.
Bärande Väggar Knäckning oftast dimensionerande Brandkrav R60 eller högre alltid dimensionerande Vindstabilisering Infästningar Rörelser Kraftkoncentrationer runt öppningar Upplagsytor Tryck vinkelrätt fibrer på bjälklag och balkar.
Bjälklag Deformation & Egensvängningar Styvhet starkt kopplad till akustik Egensvängningar Lastfördelning Skivverkan Fördelning av vindlast Infästningar till väggar Tryck vinkelrätt fibrer
Vanliga Problem i Stora Träkonstruktioner Drag vinkelrätt fibrer Krökta balkar/bågar/ramar Förband Håltagning Fuktkänslighet Stora dimensioner leder till stora rörelser Extrema klimat (badhus etc.) Dimensionering av förband Är ofta avgörande för dimensionerna av bärande element. Kritisk punkt i konstruktioner. Många fel
Vanliga Problem i Stora Träkonstruktioner Snölaster rörlighet/koncentrerade laster Snöfickor Trappinfästningar Pelare som kommer ner i fält på bjälklag Excentriciteter i förband Fuktrörelser i anslutning till förband T.ex. balkar kan bli hängande i infästningen istället för stående på upplag. Fuktrörelser i trä kontra temperaturrörelser i stål/betong.
Skadeorsaker Orsaker till ras av del eller hel byggnad 1% 5% 10% 5% 53% 26% Design Ändring på byggplats Överlast Materialfel Felaktigt utförande av lev. Bristande underhåll
Träbyggnadssystem Välj rätt stomsystem
Byggnadstyper Enfamiljshus Trä totalt dominerande på denna marknad. Hallbyggnader Industri-, jordbruks-, bad och idrottsbyggnader Limträ konkurrenskraftigt alternativ vid höjda brandkrav/korrosiv innermiljö. Kommersiella fastigheter Köpcentrum, kontor- & vårdbyggnader Köpcentrum se hallbyggnader, kontor & vårdbyggnader liknande flerbostadshus. Flerbostadshus
Trä ger lätta byggnader Byggsystem i trä Låg egenvikt ger förenklad grundläggning. Kortade torktider. Lättbearbetat på byggplatsen. Tillskottslaster dimensionerande. Byggsystem i betong Hög egenvikt ger god stabilitet. Etablerade byggprocesser. Mindre deformation & akustikproblematik. Egenvikt generellt dimensionerande.
Hög duktilitet Träbyggnader reagerar mer på vind än betong- på grund av dess höga duktilitet samt låga egenvikt. Rörelser och framförallt accelerationer bör kontrolleras i tidigt skede vid byggnader över 6 våningar.
Stomsystem Val av stomsystem styrs av flera faktorer: Beställare Entreprenör Arkitektonisk utformning Våningsantal Våningshöjd Verksamhet Akustik Dynamik & deformationer
Grundsystem Rigid Stomme Styvt sammankopplad stomme. Våningsantal: 2-25 Lägenheter flyter i stommen. Fri planlösning Enkelt att hantera laster. Ledad Stomme Vekt sammankopplad stomme. Våningsantal: 2-8 Stomme måste separeras mellan lägenheter. Funktion starkt kopplad till planlösning. Problematiskt att hantera stora horisontallaster.
Rigid Stomme Vanligaste systemet i övriga världen. Svenska akustikregler ställer speciella krav. Lägenheter flyter i stommen. Enkla förband. Medger friare utformning av byggnaden. Trapphus del av stomme. Enklare stommontage.
Ledad Stomme Vanligaste systemet i Sverige. Varje våning och lägenhet åtskiljs mekaniskt med t.ex. sylomerband. Avancerade förband som kan överföra laster men inte vibrationer. Begränsar utformning då lägenhetsskiljande väggar även blir bärande. Trapphus akustiskt åtskilt från stommen. Mer komplicerat stommontage.
Rigid Stomme Ledad Stomme
Ljudklasser Rigid Stomme Ljudklass A Uppnåbar men dyrbar Ljudklass B Rimligt krav att möta Ljudklass C Uppnås med golvuppbyggnad. Ledad Stomme Ljudklass A Uppnåbar med dyrbar Ljudklass B Rimligt krav att möta Ljudklass C Uppnås i stort sett på köpet i stomkonstruktionen.
Byggnadssystem Bärande regelstomme Bärande massivträ (Krysslimmat, Kerto) Vid blandade system - var uppmärksam på fuktrörelser.
Träbjälklagstyper Regelbjälklag Skivbjälklag Spännvidd: <6m + Låg materialkostnad + Etablerat byggprocess - Hög bygghöjd - Arbetsintensivt - Brandegenskaper Spännvidd: <7m + Låg bygghöjd + Snabbt montage + Brandegenskaper - Akustik - Svårt med installationer
Träbjälklagstyper Rib-bjälklag Spännvidd: <12m + Snabbt montage + Brandegenskaper + Akustik - Relativ kostnad - Hög bygghöjd Vanligaste typen. Tillåter installationer. Vid ljudklass B enda realistiska alternativet. Spännvidder upp till 12m. 8m vid höga ljudkrav. Balkar på under- eller ovansida. Detaljutformning & höjd beroende på leverantör.
Bärande Träväggstyper Regelvägg + Kostnadseffektiv + Hög prefabricering - Fuktkänslig - Lågt brandmotstånd - Låg lasttålighet Massivträvägg + Mycket hög lasttålighet + Gott brandmotstånd + Luftät vid 5 lager utan folie + Formstabil - Kostnaden
Referensprojekt
Flerfamiljshus, Åsbovägen, Fristad Bygg AB i samarbete med Fribo
Förskola, Haukåsen, Trondheim
Köpcentrum, Bromma Blocks
Ericsson Experience Center, Kista
Enhetens Kyrka, Östanbäck
Dressyrhall, Rosersbergs Slott
Rättvik Arena
Justerverk, Fiskarhedens Trävaru AB
Virkeslager, Fiskarhedens Trävaru AB