NLH sv .ndr.ex utan bilder - Moelven...5 13. Anslutningsdetaljer 135 13.1 Skruvförband 137 13.2...

1

LIMTRÄH A N D B O K

2

FÖRFATTARE

Olle Carling, Olle Carling Ingenjörsbyrå AB

REDAKTÖR

Holger Gross, Gross Produktion AB

GRAFISK FORMGIVNING

Cinna Gross, Gross Produktion AB

FIGURRITNING

Gross Produktion ABQvist Design AB (avsnittet Konstruktionssystem)

TRYCKERI

Print & Media Center i Sundsvall AB

© 2001 Svenskt Limträ AB Box 5886, 102 40 STOCKHOLM Tel: 08-663 28 60 www.svensktlimtra.se

ISBN 91-631-1453-4

3

FörordDenna handbok är ett resultat av ett Nordic Wood-projekt – Nordisk Limträhandbok. Nordic Wood var dennordiska träindustrins forsknings- och utvecklingsprogram med målsättning att stärka träets konkurrens-kraft. Nordic Wood initierades av Nordisk Industrifond och programmet löpte under tidsperioden 1993 –2000 med en budget på 225 miljoner NOK. Programmet finansierades av den nordiska träindustrin, NordiskIndustrifond och de nationella FoU-organen: Skov- och Naturstyrelsen i Danmark, TEKES i Finland, Is-lands Forskningsråd, Norges Forskningsråd och NUTEK i Sverige.

I projekt Nordisk Limträhandbok P 99024, har följande företag deltagit:Finland: Finnish Glulam Association, Vierumäen Teollisuus Oy, Late-Rakenteet Oy, Kuningaspalkki Oy,PRT-Wood Oy, Kestopalkki Oy, Jetlink Oy; Norge: Moelven Limtre A/S; Sverige: Svenskt Limträ AB,Långshytte Limträ AB, Martinsons Trä AB och Moelven Töreboda Limträ AB.

Projektets huvudmål har varit att utarbeta en handbok som är enkel att uppdatera, distribuera och använda.För att uppfylla detta är innehållet tillgängligt i såväl tryckt som elektronisk form. Handboken finns i fyraspråkversioner – engelsk, finsk, norsk och svensk. Innehållet i de olika språkversionerna är anpassade delstill Eurocode 5 med tillhörande NAD (National Application Document), dels till varje deltagarlands egenträbyggnorm.

Projektarbetet har finansieras till 50% av Nordisk Industrifond och de tre ländernas FoU-organ TEKES,NFR och NUTEK samt till 50% av de medverkande limträtillverkarna i Finland, Norge och Sverige.

Projektets styrgrupp har bestått av:Lennart Axelsson, Svenskt Limträ AB och Moelven Töreboda Limträ AB; Petri Heino, Finnish GlulamAssociation/Wood Focus Finland; Åge Holmestad, Moelven Limtre A/S.

Projektets arbetsgrupp har bestått av:Olle Carling, Olle Carling Ingenjörsbyrå AB; Holger Gross, Gross Produktion AB och Svenskt Limträ AB;Veijo Lehtonen, Late Rakenteet OY; Åge Holmestad, Moelven Limtre A/S; Rune Karlsson, LångshytteLimträ AB; Tomas Sundström, Consultec Byggteknik AB.

Handboken beskriver certifierat limträ, behandlar viktiga hänsyn och ger vägledning vid dimensioneringoch utformning av limträkonstruktioner. Den belyser också några av de många tillämpningar där limträkon-struktioner används idag. Huvudförfattare har varit Olle Carling. En referensgrupp med brukarrepresentan-ter från varje deltagarland har medverkat i olika skeden. Gruppen har bestått av Mika Leivo, Mikko Viljaka-inen, Jussi Vepsäläinen, Finland; Sverre Wiborg, Norge samt Dan Engström, Sverige. Vissa delar av inne-hållet har med benäget tillstånd ställts till förfogande av Håkan Persson, Tyréns Byggkonsult AB och MartinGustafsson, AB Trätek. Översättningen till engelska är gjord av James Codrington, Transark. Den finskaöversättningen och bearbetningen är gjord av Heimo Pystynen och den norska är gjord av Åge Holmestadoch Harald Bjerke.

Datasystemet till den elektroniska versionen har utvecklats av Consultec Byggteknik AB med ett weblik-nande gränssnitt. Systemet har utformats med separata databaser för att kunna hantera de olika språkversio-nerna. Ett flertal interaktiva funktioner gör det möjligt för användaren att snabbt och enkelt få rätt limträdi-mension. För att vara säker på att man har det senaste aktuella innehållet, hänvisas till den elektroniska versionen,som uppdateras regelbundet eller när behov föreligger.

Stockholm i augusti 2001

Holger Gross

PROJEKTKOORDINATOR NORDISK LIMTRÄHANDBOK

4

1. Limträ som konstruktionsmaterial 7 1.1 Introduktion 9 1.2 Limträ i kretsloppet 9 1.3 Tillverkning av limträ 11 1.4 Limträelement. Mått och form 16 1.5 Utseende och ytbehandling 18 1.6 Transport och montering 21 1.7 Underlag för beställning och leverans 22

2. Konstruktionssystem 26 2.1 Balk-pelarsystem 27 2.2 Kontinuerliga balkar 28 2.3 Massivbjälklag 29 2.4 Fackverk 29 2.5 Treledstakstolar 30 2.6 Bågar 31 2.7 Ramar 32 2.8 Konsoler 33 2.9 Balkrost 33 2.10 Skalkonstruktioner 35 2.11 Sammansatta system 36 2.12 Beslag och anslutningsdetaljer 37 2.13 Översiktstabell 38

3 Dimensioneringsmetoder 41 3.1 Allmänt 43 3.2 Partialkoefficientmetoden 43 3.3 Rekommendationer för överhöjning och begränsning av nedböjningar 47

4. Särskilda hänsyn 51 4.1 Volymeffekten 53 4.2 Vippning 54 4.3 Kontakttryck 57 4.4 Urtag i balkände 59 4.5 Hål 61 4.6 Limträ med snedskurna lameller 64 4.7 Limträ med krökta lameller 64 4.8 Tvärdraghållfasthet 65 4.9 Fuktrörelser 66

5. Pelare och strävor 69 5.1 Centriskt tryck 71 5.2 Tvärbelastad pelare 72 5.3 Sammansatta pelare 73 5.4 Pelarsystem 74

6. Balkar 77 6.1 Raka balkar med konstant tvärsnittshöjd 79 6.2 Raka balkar med varierande tvärsnittshöjd 82 6.3 Krökta balkar (bumerangbalkar) 85 6.4 Dimensioneringsdiagram 87

7. Fackverk 91 7.1 Geometri 93 7.2 Beräkning av stångkrafter 94 7.3 Dimensionering av stänger 95 7.4 Knutpunkter 95 7.5 Nedböjning och överhöjning 95

8. Treledstakstolar 97 8.1 Treledstakstol med enkla takbalkar 99 8.2 Treledstakstol med underspända takbalkar 102 8.3 Dimensioneringsdiagram 103

9. Ramar 105 9.1 Dimensionering av treledsram 107 9.2 Utformning av ramhörn 110

10. Bågar 115 10.1 Dimensionering 117

11. Takåsar 123 11.1 Omlottlagda åsar 125 11.2 Gerbersystem 125

12. Stabilisering av limträstommar 129 12.1 Skivverkan 131 12.2 Vindfackverk 131 12.3 Sidostagning av takbalkar 132 12.4 Fortskridande ras 133

Innehåll

5

13. Anslutningsdetaljer 135 13.1 Skruvförband 137 13.2 Ledad pelarfot 137 13.3 Inspänd pelarfot 148 13.4 Ledad anslutning av balk till pelare 156 13.5 Ledad nockskarv 163 13.6 Ledad balkskarv 167 13.7 Anslutning av sekundärbalk 171 13.8 Dragbandsinfästning 175 13.9 Upplag för två- eller treledsbåge 178

14. Branddimensionering 183 14.1 Limträ och brand 185 14.2 Brandförsäkring 185 14.3 Brandtekniska krav i normer 185 14.4 Brandteknisk dimensionering av träbärverk 187 14.5 Brandmotstånd hos infästningsdetaljer och

förband 191

15. Kraftledningsstolpar 199 15.1 Konstruktionstyper 201 15.2 Dimensionering 201 15.3 Grundläggning 202 15.4 Träskydd 202

16. Limträbroar 205 16.1 Allmänt 207 16.2 Brotyper 207 16.3 Projektering av limträbroar 211

BILAGOR 213Bilaga 1. Tvärsnittsstorheter för rektangulära tvärsnitt214

Bilaga 2a. Dimensionering enligt BKR.Dimensionerande materialvärden för limträ L 40 vid be-räkning av bärförmåga. 216

Bilaga 2b. Dimensionering enligt BKR.Dimensionerande materialvärden för limträ L 40 vid be-räkning av deformationer i bruksgränstillståndet. 217

Bilaga 2c. Dimensionering enligt Eurocode 5.Dimensionerande materialvärden för limträ L 40 vid be-räkning av bärförmåga. 218

Bilaga 2d. Dimensionering enligt Eurocode 5.Dimensionerande materialvärden för limträ L 40 vid be-räkning av deformationer i bruksgränstillståndet. 219

Bilaga 3a. Dimensionering enligt BKR.Dimensionerande bärförmåga m a p tvärkraft och böj-ning på högkant. 220

Bilaga 3b. Dimensionering enligt Eurocode 5.Dimensionerande bärförmåga m a p tvärkraft och böj-ning på högkant. 222

Bilaga 4a. Dimensionering enligt BKR.Dimensionerande bärförmåga för tvärkraftsbelastatskruvförband stål – trä. 224

Bilaga 4b. Dimensionering enligt Eurocode 5.Dimensionerande bärförmåga för tvärkraftsbelastatskruvförband stål – trä. 224

Bilaga 5. Byggvarudeklaration limträ. 226

INDEX 231

7

1.1 Introduktion 9

1.2 Limträ i kretsloppet 9

1.3 Tillverkning av limträ 11

1.3.1 Tillverkningsprocess 11

1.3.2 L-trä, tillverkningskontrollerat limträ 13

1.3.3 Limmat konstruktionsvirke 13

1.3.4 Styrka och styvhet 13

1.3.5 Hållfasthetsklasser 14

1.3.6 Limtyper 14

1.3.7 Tillverkningskontroll och märkning 15

1.4 Limträelement. Mått och form 16

1.4.1 Produktionsstandard 16

1.4.2 Största tvärmått 16

1.4.3 Största längd 16

1.4.4 Montage och hantering 17

1.4.5 Överhöjning 17

1.4.6 Toleranser 17

1.5 Utseende och ytbehandling 18

1.5.1 Virke 18

1.5.2 Limfogar 18

1.5.3 Ytor 18

1.5.4 Ytbehandling 19

1.5.5 Träskydd 19

1.5.6 Skydd vid transport, lagring och montering 20

1.6 Transport och montering 21

1.6.1 Transport 21

1.6.2 Montering 21

1.7 Underlag för beställning och leverans 22

1.7.1 Beskrivning 22

1.7.2 Måttsättning 22

1. Limträ som konstruktionsmaterial

Centralstationen, Stockholm. Vänthall byggd 1925.En av de första stora leveranserna av limträ från Töreboda.Arkitekt: Folke Zettervall, SJ:s arkitektkontor, Stockholm.

8

1. Limträ som konstruktionsmaterial

Limträ sätter inga gränser för träbyggnadsteknikens möjligheter. Limträ är ett konstruk-tionsmaterial som optimerar de tekniska egenskaperna hos den förnyelsebara råvaran –trä. Limträelement är uppbyggda med individuella lameller av konstruktionsvirke ochger ett effektivt materialutnyttjande. Lamellerna är fingerskarvade för att producera sto-ra längder och sedan sammanbundna med lim för att skapa erforderlig dimension. Tackvare deras uppbyggnad kan man tillverka mycket stora konstruktionselement. Med hjälpav limträ kan byggherrar, föreskrivare och byggare även i fortsättningen njuta av styr-kan och mångsidigheten hos stora träelement.

Limträ har större styrka och styvhet än motsvarande dimension av konstruktionsvir-ke. I förhållande till egenvikten är limträ starkare än stål. Detta innebär att limträbalkarkan spänna över stora avstånd med minimalt behov av mellanstöd. Det innebär också attarkitekter och konstruktörer har praktiskt taget obegränsade möjligheter att skapa egnaformer med limträ, vare sig det gäller en konstruktion till ett småhus, ett tak till ettvaruhus eller en vägbro.

Om man utgår från behovet av att optimera produkter från en välskött råvaruresurs,är limträ en av de resurssnålaste tillvägagångssätten. Det är ett konstruktionsmaterialsom tillverkas för att tillgodose de mest krävande konstruktiva behoven. Limträ är dockinte en ny produkt.

De första patenten för limträ utfärdades i Tyskland omkring år 1900. Ett tyskt patentfrån 1906 – Hetzer Binder – blev den verkliga starten för den moderna limträkonstruk-tionen. Några av de första limträkonstruktionerna i Sverige är vänthallarna till central-stationerna i Stockholm, Göteborg och Malmö. De levererades och byggdes på 1920-talet.

I Sverige finns idag tre etablerade limträfabriker. Den första gemensamma tillverk-ningsstandarden utarbetades på 1960-talet. Svenskt limträ tillverkas enligt svensk stan-dard, som omfattar mått, tillåtna måttavvikelser samt funktions- och produktionskrav.Medlemsföretagen i Svenskt Limträ är alla certifierade av Svensk Limträkontroll vidSveriges Provnings- och Forskningsinstitut, SP. Tillverkningen sker i enlighet med gäl-lande kontrollregler.

1. LIMTRÄ SOM KONSTRUKTIONSMATERIAL

9

1.1 IntroduktionLimträtekniken började utvecklas i Tysklandunder slutet av 1800-talet och kom, via Norge,till Skandinavien i början av 1900-talet. Denförsta svenska limträkonstruktionen tillverkadesi Töreboda år 1918.

Fram till början av 1960-talet var produktio-nen tämligen blygsam, men därefter har den ökatstadigt och den totala produktionsvolymen i denordiska länderna ligger idag på drygt 200 000m3, varav ungefär hälften exporteras. Den svens-ka limträkonsumtionen har under 1990-talet le-gat på en volym av ca 30.000 m3 per år.

Större delen av det limträ som säljs inomNorden går till husbyggnadssektorn, framförallttill industribyggnader, skolor, daghem och bo-stadshus. Tillsammans svarar dessa för ca 60 %av konsumtionen. Limträ är emellertid ett såmångsidigt användbart material att det efterhandfunnit tilllämpning inom de mest skiftande om-råden; alltifrån form- och ställningsbyggnad,lekplatsutrustning och båtmaster till brobyggnad,parkeringshus, skidbackar och kraftledningsstol-par.

Modern limningsteknik i kombination medträmaterialets goda hållfasthetsegenskaper görlimträ till ett högt kvalificerat konstruktionsma-terial med en unik egenskapsprofil:• ett utseende som tilltalar de flesta människor

och som därför ger ett värdefullt tillskott tillden inre och yttre miljön

• hög hållfasthet i förhållande till egentyngden,som möjliggör stora spännvidder

• små tillverkningstoleranser och hög formsta-bilitet inom normala temperatur- och fukt-kvotsintervall

• högt brandmotstånd – ofta ett krav i sambandmed publika byggnader

• goda värmeisolerande egenskaper, som mins-kar inverkan av köldbryggor och risken förkondens

• låg egenvikt, som ger låga transportoch mon-

teringskostnader och som påverkar grund-läggningskostnaderna positivt

• god beständighet i kemiskt aggresiv miljö• flexibel produktion, som bl a innebär att krök-

ta konstruktionselement kan framställas tilllägre kostnad än i andra material.

Limträkonstruktioner karakteriseras av snabboch enkel montering av förtillverkade enheter.Delarna sammanfogas med spik- eller skruvför-band, oberoende av årstid eller väderlek ocheventuella justeringar kan göras med enkla hand-verktyg. Träbyggande är en torr byggmetod ochen limträstomme kan bära full last omedelbartefter monteringen.

Trä är ett beprövat material som, rätt använt,har utomordentligt god beständighet. I de nor-diska länderna finns träbyggnader som är merän tusen år gamla!

Tillverkning av limträ fordrar lite energi. Rå-materialet förnyas ständigt. Det hämtas ur jor-dens naturliga kretslopp och kan efter använd-ning återföras utan att miljön påverkas negativt.Se nästa avsnitt.

1.2 Limträ i kretsloppetDet som utvinns ur naturen skall på ett uthålligtsätt kunna användas, återanvändas, återvinnaseller slutligen omhändertas med minsta möjligaresursförbrukning och utan att miljön påverkasnegativt.

Limträ tillverkas av trälameller som limmasmot varandra under kontrollerade former. Detbelastar inte miljön under sin livscykel och kanlätt återanvändas, återvinnas eller utnyttjas förenergiåtervinning.

Limträtillverkning är en resurssnål process.Råmaterial är inhemskt barrträ, oftast gran ochett syntetiskt lim. Limmet tillverkas av icke för-nyelsebara råvaror vilket påverkar miljöprofi-len negativt. Mängden lim per volymsenhet lim-


10

trä är emellertid så liten (mindre än 1 vikts-%)att inverkan på den färdiga produktens egenska-per är försumbar. Vid tillverkningen förekom-mer vissa processrelaterade utsläpp i form avdiskvatten från belimningsutrustningen, härdatöverskottslim och utsläpp av små mängder flyk-tiga ämnen vid härdningen.

Produkterna levereras nedtorkade till 12 %fuktkvot. Till torkningsprocessen används hu-vudsakligen träspån och andra biprodukter sombränsle. På så sätt begränsas elanvändningen.

Då limträ ofta ”skräddarsys” för objektet, gerdet inte upphov till några betydande byggresterpå byggarbetsplatsen. Emballaget består av ma-terial som kan återvinnas.

Under brukstiden har limträ ingen negativmiljöpåverkan av betydelse. Det kan underhål-las med traditionella metoder. Reparerbarhetenär hög – delar av ett limträelement kan vid be-hov lätt bytas ut. Det kan, om så behövs, bear-betas i efterhand på olika sätt, t ex genom slip-ning. I viss omfattning kan man, efter en bärför-mågeanalys, göra enstaka hål och urtag.

Limträprodukter kan återanvändas om man kän-ner deras hållfasthetsklass och belastningshis-toria. Den kvalitetsansvarige skall då kontrolle-ra limträtes kondition och bedöma förutsättning-arna för återanvändning i det enskilda fallet.

Limträ är, liksom annat trä, brännbart och detkan, vid olämplig användning eller felaktig kon-struktionsutformning brytas ned biologiskt. En-ergiinnehållet i limträ är detsamma som i mas-sivt barrträ.

Flertalet limträfabriker i Norden har utarbe-tat miljödeklarationer enligt en gemensam mall.Enligt denna redovisas produktens miljöpåver-kan under den del av livscykeln som limträtill-verkaren kan kontrollera, d v s från resursuttagtill dess att produkten lämnar fabriken. Miljö-deklarationer kan rekvireras kostnadsfritt frånlimträtillverkarna.

För den som vill kunna bedöma limträproduk-tens miljöpåverkan under hela livscykeln har desvenska limträtillverkarna upprättat en gemen-sam byggvarudeklaration, som återges i Bilaga5 på sidan 226.

Figur 1.1Träprodukters kretslopp. Limträ är en förädlad träprodukt. Limträtillverkning är en resurssnål process.


SKOGSBRUK

FÖRÄDLINGS-INDUSTRI

ANVÄNDNING

ÅTERVINNING

SÅGVERK

Lim, lack, insatsmaterial, m m

FörpackningsoljorDrivmedel

Deponering

Deponering

11

1.3 Tillverkning av limträMed limträ avses i det följande konstruktionse-lement av ett antal hoplimmade bräder eller plan-kor med fiberriktningen i elementens längdrikt-ning och limfogarna parallella med tvärsnittetsbreddsida (som regel den mindre sidan).

1.3.1 TillverkningsprocessLimträtillverkning går till på ungefär samma sätt,oavsett fabrik och land. I figur 1.2 visas, sche-matiskt, en skiss över tillverkningen.

Råvaran är hållfasthetssorterat virke, i denordiska länderna normalt gran, men till kon-struktioner som förväntas bli utsatta för långva-rig fuktpåverkan, använder man också tryckim-pregnerat furuvirke. Som regel levereras virkettorkat och hållfasthetssorterat direkt från såg-verket. Fuktkvoten i lamellvirket skall vara 8-15 % när det limmas samman. Mellan intillig-gande lameller får fuktkvoten inte skilja mer än

ca 4 %. Limfogens hållfasthet blir då maximaloch fuktkvoten ligger tillräckligt nära jämvikts-värdet i den färdiga konstruktionen för att sprick-bildningen inte skall bli besvärande. En visssprickbildning i träet kan aldrig undvikas ochden har som regel ingen skadlig inverkan påkonstruktionens bärförmåga.

Limträtvärsnittet kan byggas upp av lamellermed ungefär samma hållfasthet, s k homogentlimträ. För att utnyttja virkets hållfasthet på bästasätt brukar man emellertid använda virke avhögre kvalitet i tvärsnittets yttre delar, där på-känningarna normalt är störst, s k kombineratlimträ, se figur 1.3. I fabrikslokalen behövs där-för utrymme för att samtidigt lagra lamellvirke iåtminstone två olika hållfasthetsklasser.

Vid fingerskarvningen sammanfogas virkettill lameller. Lamellerna kapas till önskad längdoch staplas på varandra. För kombinerat limträbeaktas därvid den inbördes ordningen mellanytter- och innerlameller. För att minska de inre

Figur 1.2Limträtillverkning. Schematiskt.

Grantimmer Konstruktionsvirke Torkning Hållfasthetssortering

Fingerskarvning Hyvling Limpåläggning

Sammanpressning Hyvling Emballering


12

spänningarna vänds lamellerna så att kärnsidanligger åt samma håll i hela tvärsnittet. De ytters-ta lamellerna vänds dock alltid med kärnsidanutåt.

Limmet i fingerskarvarna får härda under någ-ra timmar, innan lamellernas flatsidor hyvlas ochomedelbart därefter bestryks med lim.

Lamellpaketen lyfts sedan över till limbän-kar och erforderligt presstryck anbringas, se fi-gur 1.4. Operationen måste vara klar innan lim-met börjar härda vilket sker inom någon timme– den exakta tiden beror på limtyp och på tem-peraturen i lokalen. I samband med att press-trycket läggs på kan man kröka lamellerna tillönskad överhöjning, båg- eller ramform. Lim-met får därefter härda under kontrollerade fukt-och temperaturförhållanden, eventuellt med till-försel av värme. Raka balkar kan alternativt här-das i en kontinuerlig s k högfrekvenspress.

Sedan limfogarna härdat avlägsnas press-trycket och limträelementen lyfts ur bänkarnaoch över till en planhyvel, där höjdsidorna hyv-las till önskad ytfinish.

Därefter sker den slutliga bearbetningen avelementen, t ex rensågning av kanter, se figur1.5, håltagning och förborrning av förband. Un-dantagsvis ytbehandlas elementen i fabriken.Slutligen avsynas och märks elementen innande emballeras och lastas på fordon för vidaretransport till byggplats eller färdigvarulager.

Tillverkningen övervakas av företagets kon-

trollant, som dokumenterar och journalför så-dana omständigheter som har avgörande bety-delse för produktens kvalitet, bl a fuktkvoten ilamellvirket, temperatur och luftfuktighet i lim-hallen, tidpunkt för limpågivning och lossning.Fortlöpande provas också bl a fingerskarvarnashållfasthet och lamellfogarnas kvalitet.

Den interna kontrollen övervakas av ett ex-ternt, av myndigheterna ackrediterat kontrollor-gan.

Figur 1.3Uppbyggnad av kombinerat limträtvärsnitt.

Figur 1.5Konstruktionselement med varierande tvärsnittshöjd.(1) Renskärning. (2) Vertikalt anhåll. (3) Tryckför-delande bottenstycke + eventuell mall för överhöjning.


h/6

h/6

h

C30, K30 el LT30

C18, K18 el LT20

C30, K30 el LT30

(1)

(2) (3)

(4)

(5)

(6)(7)

Figur 1.4Schematisk sektion genom limbänk.(1) Vertikalt anhåll. (2) Tryckfördelande bottenstycke ++ eventuell mall för överhöjning. (3) Mellanlägg.(4) Spännklots. (5) Spännskruv. (6) Tryckfördelandebräder. (7) Horisontellt anhåll.

(1)

(1)

(1)

(2) (3)

13

1.3.2 L-trä, tillverkningskontrollerat limträ

I de nordiska länderna är L-trä (L-märkt limträ)den vedertagna benämningen på limträ medminst fyra lameller som tillverkats, kontrolle-rats och märkts enligt särskilda regler. Reglernaär i stort sett identiska inom Norden och sam-ordning sker i ett gemensamt organ - NordiskLimtränämnd.

Tillverkningskontrollerat limträ märks påsamma sätt i de nordiska länderna; med det såkallade L-märket, se figur 1.6a. Se vidare under1.3.7 Tillverkningskontroll och märkning.

Flera av de nordiska limträtillverkarna är cer-tifierade enligt ISO 9002.

1.3.3 Limmat konstruktionsvirkeLimträ med färre än fyra lameller, men som iövrigt tillverkats och kontrollerats enligt sam-ma regler som gäller för L-trä, benämns Lim-mat konstruktionsvirke. Limmat konstruktions-virke har samma egenskaper som L-trä utom vadavser hållfastheten, som är något lägre.

1.3.4 Styrka och styvhetLimträ har i huvudsak samma hållfasthetsegen-skaper som vanligt konstruktionsvirke:• hållfastheten varierar med vinkeln mellan på-

kännings- och fiberriktning (anisotropi)• hållfastheten avtar med ökande fuktkvot

• hållfastheten avtar med ökande belastnings-tid

• stor variation i materialegenskaper, såväl inomett och samma element som mellan olika ele-ment (inhomogent)

Jämfört med motsvarande element av konstruk-tionsvirke har emellertid konstruktionselementav limträ genomsnittligt högre hållfasthet ochmindre spridning i hållfasthetsegenskaperna.Denna s k lamelleringseffekt brukar man för-klara på följande sätt:

För konstruktionsvirke avgörs hållfasthetenhos en enskild planka av det svagaste snittet –vanligtvis vid en kvist, fingerskarv eller liknan-de. Skillnaden mellan olika plankor kan därförvara betydande. I en limträbalk blandas däre-mot lameller med sinsemellan olika hållfasthetoch risken för att grova fel i flera lameller skallhamna i samma snitt är liten.

Limträbalkar som belastas till brott under la-boratoriemässiga förhållanden, d v s med kort-tidsbelastning och vid ca 12 % fuktkvot, känne-tecknas av mycket spröda brott, som nästan all-tid orsakas av en kvist eller en fingerskarv i nå-gon av de yttersta lamellerna på balkens dragnasida. Stukningar i träet på balkens tryckta sidakan ibland föregå det slutliga brottet, men änd-rar inte dess spröda karaktär. Ett sprött brott inne-

Figur 1.7Konstruktionselement av limträ har högre genomsnittlighållfasthet och mindre spridning i hållfasthetsegenska-perna än motsvarande element av konstruktionsvirke.


Figur 1.6L-märket (a) används av limträfabrikerna för att visaatt produkten är tillverkningskontrollerad och godkänd.ISverige krävs dessutom märkning med Boverkets gaf-felmärke (b). I framtiden kan märkningen komma attersättas av – eller kompletteras med – CE-märket (c).

nfk1 - f k2 fm1 - fm2

fk2 fk1 fm2 fm1 f

1)

2)

a) b) c)

14

bär bland annat att ingen spänningsomlagringhinner äga rum, utan bärförmågan är uttömd närspänningen i en viss punkt överskrider ett kri-tiskt värde. Eftersom sannolikheten för att enbalk skall innehålla en sådan brottutlösande de-fekt är större ju större balkens volym är, tende-rar hållfastheten hos stora balkar att vara lägreän hos små balkar. Denna så kallade volymef-fekt (storlekseffekt) är tämligen väl dokumen-terad vid korttidsförsök i laboratoriemiljö, me-dan den än så länge är ofullständigt studerad vidlångtidsbelastning.

Vid dimensionering av limträkonstruktioneroch träkonstruktioner i allmänhet, utgår man frånett karakteristiskt hållfasthets- eller styvhetsvär-de som bestämts vid brottprovning, under labo-ratoriemässiga förhållanden, av ett stort antalprovkroppar.

Resultaten från en sådan provning kan åskåd-liggöras med hjälp av ett frekvensdiagram förbrotthållfastheten, se figur 1.8. Med acceptabelnoggrannhet kan man sedan anpassa en statis-tisk fördelning, vanligtvis normalfördelningen,till det erhållna frekvensdiagrammet – åtmins-tone till dess centrala parti.

Om man antar att brotthållfastheten är normal-fördelad, kan man beräkna det karakteristiskavärdet fk med formeln:

fk = fm – c·s

där fm betecknar medelvärdet, s är standardav-vikelsen och c en koefficient vars värde berorav hur det karakteristiska värdet definieras. Stan-dardavvikelsen är ett statistiskt mått på sprid-ningen mellan mätvärdena. Materialets karak-teristiska hållfasthet beror således inte enbart påmedelvärdet utan även till stor del på spridning-en. Normalt utgår man vid hållfasthetsdimensi-onering från den nedre 5 %-fraktilen, d v s detvärde som statistiskt sett underskrids i 5 fall av100. Om antalet försöksvärden är stort gällerdärvid c = 1,75.

Karakteristiskt styvhetsvärde (elasticitetsmo-dul, skjuvmodul) bestäms på motsvarande sätt,men med utgångspunkt från medelvärdet i stäl-let för 5%-fraktilen.

1.3.5 HållfasthetsklasserLimträ, som tillverkats enligt de regler som an-ges i nationella eller europeiska normer, hänförstill bestämda hållfasthetsklasser.

Klasstillhörigheten bestäms av det ingåendevirkets hållfasthet och placering i tvärsnittet,Hållfasthets- och styvhetsvärden för de olikahållfasthetsklasserna anges sedan i aktuell norm.

Nordiskt limträ tillverkas normalt i hållfast-hetsklassen L40. I Eurocode 5 motsvaras dennanärmast av klassen GL 32.

Limträ som tillverkas på annat sätt än enligtnormernas föreskrifter t ex med en annan upp-byggnad av tvärsnittet, får användas i bärandekonstruktioner om det är typgodkänt.

Figur 1.8Exempel på frekvensdiagram med inpassad normalför-delningskurva och markerad 5 %- fraktil.


1,75 · s

n

fk ffm

15

1.3.6 LimtyperVid limträtillverkning används lim som har do-kumenterat hög hållfasthet och beständighet vidlångvarig belastning, och endast sådana som manhar lång praktisk erfarenhet av. De formella kra-ven anges i europastandarden EN 301 som klas-sificerar två limtyper, I och II. Limtyp I får an-vändas för konstruktioner i samtliga klimatklas-ser medan användning av limtyp II är begrän-sad till konstruktioner i klimatklass 0-2. En för-teckning över godkända lim utfärdas av NordiskLimtränämnd, ett samarbetsorgan för de nor-diska ländernas tillverkningskontroller.

Tidigare användes som regel syntetiska två-komponentlim av typen PRF (fenol – resorcinol– formaldehyd) vid limträtillverkning. Alla PRF-lim som används för limträtillverkning hänförstill typ I, som är godkänd för användning i samt-liga klimatklasser , d v s såväl inomhus som ut-omhus. PRF-lim ger mörkt rödbruna limfogar.

MUF-lim (melamin – urea – formaldehyd)används numera i ökande omfattning. MUF-limhänförs, i likhet med PRF-lim till limtyp I. Me-laminlimmade fogar är till en början ljusa menfår med tiden en mörkare nyans.

Till fingerskarvning av lamellerna användsantingen det mörka fenol-resorcinol-limmet el-ler det ljusa melamin-limmet. Fingerskarvar kandärför framträda som mörka fläckar eller tunnalinjer på elementens ytor.

Av limträelementets märkning skall framgåvilken limtyp som använts vid tillverkningen(Limtyp I eller II enligt EN 301).

Det sker en fortlöpande utveckling inom lim-området och nya limtyper introduceras efter-hand. För närvarande finns sålunda ett enkom-ponents polyurethanlim upptaget i Nordisk Lim-tränämnds godkännandelista, där det hänförs tilllimtyp II (klimatklass 0–2). Godkännandet ärkopplat till villkoret att användaren med gottresultat skall ha använt limmet vid normal pro-duktion i fabriken. Erfarenheterna från praktiskanvändning i fabrik skall dokumenteras och pre-senteras för Nordisk Limtränämnd.

1.3.7 Tillverkningskontroll och märkning

Limträtillverkning kräver stor noggrannhet bl avid fräsning av fingerskarvarna, beredning ochapplicering av limmet, applicering av presstryck,utmätning av presstid m m. För att en jämn ochhög kvalitet på produkten skall kunna säkerstäl-las måste tillverkaren ha ett väl dokumenteratsystem för kvalitetssäkring, med en fortlöpandeintern kontroll, som bl a innebär att man regel-bundet tar ut provkroppar för kontroll av limfo-garnas hållfasthet och beständighet.

Kvalitetssystemet skall vara godkänt av ettsärskilt certifieringsorgan och den interna kon-trollen skall övervakas av ett externt, oberoendebesiktningsorgan som gör oanmälda kontrollbe-sök vid limträfabriken.

I de nordiska länderna märks tillverknings-kontrollerat limträ med det så kallade L-märket,se figur 1.6. Dessutom skall varje limträelementmärkas med uppgift om• Tillverkarens namn eller annan identifikation• Boverkets inregistrerade varumärke• Hållfasthetsklass• Limtyp (typ I eller II enligt EN 301)• Produktionsvecka och -år eller annan motsva-

rande identifiering• Tillverkningsstandard (EN 386)

I allmänhet är limträelement märkta med enstämpel på ändytan men märkskyltar som spi-kas eller limmas fast förekommer också. Exem-pel på märkning visas i figur 1.9. Av märkningeller följesedel skall också framgå vilket certi-fieringsorgan som utfärdat märkningsrätten ochnumret på certifikatet.


Figur 1.9Exempel på märkskylt.

L40 - IHållfasthetsklass: L40 Limtyp: IProduktionsnr 3565 EN 386

Svenska Limträbolaget ABGodkänt av Svensk Limträkontroll

16

1.4 Limträelement.Mått och form

Limträtekniken ger möjlighet att inom vida grän-ser variera såväl tvärsnittsform som geometri ochstorlek hos konstruktionselementen. Gränsernasätts av praktiska omständigheter som produk-tionslokalens storlek, maskinutrustningens ka-pacitet, transportmöjligheter m m. Några avdessa begränsande faktorer kommenteras ned-an.

Rektangulära tvärsnitt är det normala, menäven andra tvärsnittsformer är möjliga att till-verka, t ex I-, T- och L-tvärsnitt eller håltvär-snitt med rektangulärt eller tolvkantigt tvärtsnitt,se figur 1.10. De senare har sin främsta använd-ning som kraftledningsstolpar men kan med för-del användas även som pelare i husbyggnader.

1.4.1 Produktionsstandard – lagerstandard

Raka limträelement med rektangulärt tvärsnitttillverkas normalt av 45 mm tjocka lameller ibredder som motsvarar sågverkens standardsor-timent. Det färdiga limträelementets bredd blir,efter hyvling av höjdsidorna, några millimetermindre än lamellernas bredd. Exakt mått berorpå om sidorna skall vara helt renhyvlade ellerom enstaka fläckar med ohyvlad lamell kan ac-cepteras. I tabell 1.1 anges tvärmått motsvaran-de den branschstandard som etablerats i Sverige(SS 23 27 21). Dimensioner som är markerade

med fet stil hålls i lager och bör väljas i förstahand, särskilt om det är fråga om enstaka bal-kar. Måtten gäller för element med Hyvlad yta(se avsnitt 1.5.3) och vid fuktkvoten 12 %.

I Bilaga 1 anges tvärsnittsstorheter för rek-tangulära tvärsnitt enligt SS 23 27 21. För krök-ta konstruktionselement kan, beroende på krök-ningsradien, tunnare lameller än 45 mm erfor-dras, se vidare avsnitt 4.7.

1.4.2 Största tvärmåttStörsta bredd (tvärmått parallellt med limfogs-planen) begränsas av det enkla faktum att det ärsvårt att få tag på lamellvirke som är bredare än225 mm. Efter hyvling motsvarar detta en no-minell bredd av 215 mm. Genom att kantlimmalameller eller genom att limma ihop flera lim-träelement i sidled har man tillverkat limträele-ment som är upp till 500 mm breda.

Största höjd (tvärmått vinkelrätt mot limfogs-planen) begränsas av tillgänglig hyvlingsutrust-ning till cirka 2 m. Genom olika konstgrepp, somt ex att limma på nockpartiet till en sadelbalk ien senare etapp, efter hyvlingen, kan man klarastörre balkhöjder. Upp till 3 m höga limträele-ment har tillverkats på detta sätt.

1.4.3 Största längdI Norden finns limträfabriker som kan tillverkaupp till 60 m långa element. I praktiken begrän-sas dock längden av transportmöjligheterna, seavsnitt 1.6.

Figur 1.10Exempel på sammansatta limträtvärsnitt.


17

1.4.4 Montage och hanteringEtt högt materialutnyttjande innebär ofta högaoch slanka balkar som kan vara besvärliga atthantera på byggplatsen. Bredden på ett limträ-element bör därför, av praktiska skäl, inte varamindre än 1/10-del av höjden (djupet).

1.4.5 ÖverhöjningFritt upplagda limträbalkar kan, om spännvid-den är större än 6 - 8 m, behöva överhöjas för attminska eventuella olägenheter med uppträdan-

de nedböjningar. Måttliga överhöjningar, upp tillca 200 mm, kan enkelt åstadkommas vid till-verkningen. Rekommendationer rörande över-höjningens storlek ges i avsnitt 3.3.

1.4.6 ToleranserLimträelement tillverkas med samma måttnog-grannhet som valsade stålprofiler eller prefabri-cerade betongelement. Tillåtna måttavvikelserhos limträelement anges i en europastandard, EN390.

Tabell 1.1Limträtvärsnitt för raka element enligt SS 23 27 21.Nominella mått b x h, motsvarande Hyvlad yta.Lagerdimensioner har markerats med understruken fet stil.Limträ med färre än fyra lameller benämns Limmat konstruktionsvirke (LK 30).

42x9042x135

42x18042x22542x27042x31542x36042x40542x45042x49542x54042x58542x63042x675

56x9056x135

56x18056x22556x27056x31556x36056x40556x45056x49556x54056x58556x63056x67556x72056x76556x810

66x9066x135

66x18066x22566x27066x31566x36066x40566x45066x49566x54066x58566x63066x67566x72066x76566x81066x85566x90066x945

78x9078x135

78x18078x22578x27078x31578x36078x40578x45078x49578x54078x58578x63078x67578x72078x76578x81078x85578x90078x94578x99078x103578x1080

90x9090x135

90x18090x22590x27090x31590x36090x40590x45090x49590x54090x58590x63090x67590x72090x76590x81090x85590x90090x94590x99090x103590x108090x112590x117090x1225

115x90115x115

115x180115x225115x270115x315115x360115x405115x450115x495115x540115x585115x630115x675115x720115x765115x810115x855115x900115x945115x990115x1035115x1080115x1125115x1170115x1225115x1260115x1305115x1350

140x90140x135

140x180140x225140x270140x315140x360140x405140x450140x495140x540140x585140x630140x675140x720140x765140x810140x855140x900140x945140x990140x1035140x1080140x1125140x1170140x1225140x1260140x1305140x1350140x1395140x1440140x1485140x1530140x1575140x1620

165x90165x135


190x90190x135


215x90215x135



h

b

Limmat konstruktionsvirke

L-trä

18

fyra slagen av ytor. Vid höga utseendekrav påbåda höjdsidorna bör man därför undvika klyv-sågade element.

1.5.3 YtorNär limträelementen lossas ur limbänkarna ärframförallt höjdsidorna ojämna och fläckade avöverskottslim som pressats ur limfogarna. Avpraktiska och estetiska skäl hyvlas därför allafyra sidorna före leverans. Kundens krav på ut-seendet avgör därvid hur mycket som skall hyv-las bort. I Sverige tillämpas normalt en bransch-standard, som definierar fyra slag av ytor hosfärdiga limträenheter (se även SS 23 27 21):

JUSTERADE YTOR: Höjdsidorna får delvis varaobearbetade. Vid bredd under 115 mm nominellbredd får den ena sidan vara sågad. Limfläckaroch lameller med vankant tillåts.

Justerade ytor rekommenderas inte för syn-ligt bruk utom vid mycket låga krav på utseen-det, t ex i vissa lagerbyggnader.

HYVLADE YTOR: Höjdsidorna skall vara bear-betade med hyvel e d. Enstaka lameller får varaobearbetade. Mindre limfläckar tillåts.

Hyvlade ytor rekommenderas för synligt bruki lokaler där funktion och bärförmåga tillmätsden största betydelsen men där man ändå villutnyttja limträ som miljöskapande element, t exi industrier, lantbruksbyggnader etc.

RENHYVLADE, EJ LAGADE YTOR: Höjdsidor-na skall vara bearbetade med hyvel e d. Mindrelimfläckar tillåts.

Renhyvlade, ej lagade ytor rekommenderasför synligt bruk där inte extra höga krav ställspå utseendet, t ex takbalkar i sporthallar, affärs-lokaler etc.

RENHYVLADE, LAGADE YTOR: Höjdsidornaskall vara bearbetade med hyvel e d. Sidor somblir synliga efter montering skall vara lagade såatt de är fria från större sprickor, kådlåpor, kvist-

1.5 Utseende och ytbehandling

Limträ är i första hand ett konstruktionsmateri-al, där hållfasthet, styvhet och beständighet somregel är de viktigaste egenskaperna.

Limträelementen har därför i allmänhet inteden virkeskvalitet och ytfinish som man normaltkräver av inredningssnickerier och möbler. I deallra flesta sammanhang torde dock standard-produkterna uppfylla normala utseendekrav, omde bara behandlas med vederbörlig omsorg un-der transport och på byggplatsen.

1.5.1 VirkeLimträ tillverkas av hållfasthetssorterat virke,vilket visserligen innebär att kviststorleken i vir-ket begränsats, men limträvirke är ändå långtifrån kvistrent. Även virke med hög hållfasthetkan innehålla ganska stora kvistar, i innerlamel-ler kan sålunda tillåten kvistdiameter vara likamed lamelltjockleken.

1.5.2 LimfogarFör tillverkning av limträ till bärande konstruk-tioner används limtyper med hög hållfasthet ochgod beständighet, se avsnitt 1.3.6. Normalt an-vänder man fenol-resorcinollim, som ger mör-ka limfogar, eller melaminlim, som ger ljusafogar. Även melaminlimmade fogar kan dockmörkna något med tiden.

Lamellernas fingerskarvar framträder därför,särskilt när man använt fenol-resorcinollim, sommörka fläckar eller tunna zig-zag-linjer på lim-träelementens sidor.

Limträelement med mindre bredd än ca 90mm klyvsågas vanligen från bredare element.Sågsnittet kan därvid gå genom öppna eller lim-fyllda sprickor, vilket kan medföra flisning och,särskilt vid limning med fenol-resorcinollim, välsynliga limfläckar på klyvsidan. Detta gäller alla


19

hål, urslag och limfläckar. Synliga kanter skallvara fasade.

Renhyvlade lagade ytor rekommenderas försynligt bruk vid extra höga krav på utseendet, tex i bostäder, skolor etc. I vissa fall kan även enputsad (slipad) yta vara lämplig, t ex om limträ-et skall laseras.

Breddsidorna skall för alla fyra slagen av ytorvara bearbetade med hyvel e d. Mindre limfläck-ar tillåts.

Observera vad som sägs under 1.5.2 om lim-träelement som framställs genom att klyvsågabredare element. Klyvbalk lämpar sig inte förenheter där lagad yta krävs.

1.5.4 YtbehandlingAvsikten med en ytbehandling är i allmänhet attge träytan ett visst utseende och att skydda ma-terialet mot hastig nedfuktning och uttorkningoch därmed motverka uppkomsten av sprickor.En filmbildande ytbehandling, t ex täckfärg el-ler klarlack, gör också träytan lättare att hållaren och ger ett visst skydd mot mekanisk åver-kan. Ytbehandling kan också utföras i syfte attmotverka flamspridning och rökutveckling vidbrand.

Limträ kan ytbehandlas med samma medel

och metoder som vanligt virke, t ex laseras, täck-målas eller klarlackeras. De tekniska, ekonomis-ka och estetiska förutsättningarna avgör valet ivarje enskilt fall. Observera dock att mörka la-syrfärger har olägenheten att i sig harmlösa tork-sprickor, som kan uppstå efter färdigbehandling-en, framträder tydligare mot en mörk yta än moten ljus. Limträelement levereras, om inget an-nat avtalas, helt obehandlade från fabrik.

Vid låga krav på utseendet behöver limträinomhus som regel ingen ytbehandling. Kon-struktionen måste då skyddas på annat sätt un-der byggtiden så att skadlig nedfuktning ochnedsmutsning undviks. Utomhus under tak räc-ker det ofta att grundbehandla med en färglöseller pigmenterad trälasyr, eventuellt kombine-rad med någon form av kemiskt träskydd motmissfärgande svampangrepp. Vid höga krav påutseendet krävs dock ytterligare en eller flera be-handlingar.

Utvändigt limträ utsätts för stora variationeri fuktkvot och bör ytbehandlas för att minskarisken för skadlig sprickbildning. Fuktskyddetkan även här kombineras med kemiskt träskydd.Något varaktigt skydd mot rötangrepp kan dä-remot inte åstadkommas genom ytbehandling,se nedan om träskydd. Utomhuskonstruktionerav limträ bör om möjligt skyddas under tak el-ler med en ventilerad inklädnad.


Figur 1.11a) Justerade ytor. b) Hyvlade ytor. c) Renhyvlade, ej lagade ytor alternativt Renhyvlade, lagade ytor.

a) b) c)

20

Utan ytbehandling åldras materialet under in-verkan av väder och vind och får med tiden densammetsgrå, i soliga lägen tjärbruna yta som ärtypisk för gamla timmerhus. Det finns för när-varande ingen ytbehandling som i längden ochmed rimliga underhållsinsatser förmår bevaraden färska, ”trävita” träytans utseende utomhus.Om man inte godtar träets naturliga åldrande fören utomhuskonstruktion är det därför lämpligtatt i stället välja en pigmenterad ytbehandling.

All utvändig ytbehandling måste underhållas.Underhållsintervallens längd och åtgärdernasomfattning beror bl a av konstruktionens lägeoch vilken typ av ytbehandling man valt. Lasyr-färger kräver sålunda kortare intervall än täck-ande färger, men är i gengäld lättare att under-hålla. För att inte ytan skall bli mörkare för var-je strykning kan underhåll av laserade ytor utfö-ras med färglös eller endast tonad lasyr. Oavsettom man väljer laserande eller täckande, rekom-menderas olje- eller alkydbaserade färger.

1.5.5 TräskyddTrä är ett organiskt material och kan under vissabetingelser angripas av svampar och skadein-sekter. I det enskilda fallet kan det förefalla somen nackdel men sett i ett ekologiskt samman-hang får det nog räknas som en av materialetsstora fördelar. Under byggnadens brukstid mås-te dock konstruktionen skyddas mot sådana an-grepp. I första hand sker detta genom att denbyggnadstekniskt utformas så att förutsättningarför röta inte uppstår.

Sådant s k konstruktivt träskydd inriktas påatt hålla träet torrt (fuktkvot £ 20 %). Om dettainte är möjligt måste konstruktionen utformasså att träet kan torka ut efter nedfuktning. Torrtträ som utsätts för tillfälliga nedfuktningar rutt-nar inte.

Ett annat effektivt sätt att skydda trä mot rötaär att använda impregnerat virke med lämpligtträskyddsmedel. Impregnering kan dock aldrigersätta det konstruktiva träskyddet, utan skall ses

som ett komplement, eftersom fukt i konstruk-tionen också ger upphov till andra problem änröta, t ex missfärgningar och deformationer.

Vilket träskyddsmedel som skall användasoch vilka krav på inträngning och upptagningsom skall ställas blir en avvägning mellan bygg-herrens önskemål om ett effektivt rötskydd ochsamhällets krav på en giftfri och hälsosam mil-jö. Användningen av kemiskt träskydd reglerasbåde i lagstiftning och i olika standarder.

Limträ kan tillverkas av lameller som impreg-nerats före hyvling och limning. Efter limnin-gen kan höjdsidorna antingen lämnas obearbe-tade eller hyvlas på normalt sätt på fabrik. I bådafallen bör skyddseffekten förbättras genom ef-terbehandling med något lämpligt bestryknings-medel. Detta gäller även kapytor.

Limträ kan också impregneras efter limning-en men elementstorleken begränsas då av måt-ten hos tillgänglig impregneringsanläggning.Impregnering efter limning bör på grund avsprickrisken bara utföras med oljelösliga impreg-neringsmedel eller kreosotolja. Det senare bördock, av arbetarskyddsskäl, användas med störs-ta försiktighet. Kreosotimpregnerat trä får ejanvändas till husbyggnader.


Figur 1.12Exempel på konstruktivt träskydd.(1) Limträpelare. (2 ) Fuktskydd, t ex oljehärdad board.(3) Mellanlägg av stål, impregnerat trä eller betong. (4)Betong eller annat fuktsugande underlag.

150

– 30

0

(2)

(4)

(1)

(3)

21

1.5.6 Skydd vid transport, lagring och monteringTill skydd mot nederbörd och smuts under trans-port, lagring och montering levereras som regellimträelement för synligt bruk emballerade,buntvis eller var för sig, i plastfilm eller papper.Limträ som är avsett för inbyggnad emballerasnormalt inte.

Emballaget är inget fuktskydd. Tvärtom såkan, under olyckliga omständigheter, fukt kon-densera på emballagets insida. Vattnet måste dådräneras bort genom att emballaget skärs upp iunderkanten.

Vid lagring av limträelement på byggplatsenskall man tänka på följande:

• lägg aldrig limträelement direkt på marken

• använd rena (!) underslag, som är minst 250mm höga och som ger god luftning

• underlaget skall vara torrt och plant så att intelimträelementen slår sig eller skevbelastas

• lägg rena (!) ströläkt mellan limträelementenoch placera läkten lodrätt ovanför varandra

• vid utomhuslagring skyddas limträelementent ex med presenningar som läggs på rena (!)reglar så att fullgod ventilation erhålls underpresenningen. Låt ej presenningen gå ända nertill marken.

• långvarig lagring på byggnadsplatsen skallundvikas, speciellt om den sker utomhus

Limträelementen kan, om man kommer över-ens om det, levereras med kantskydd för attminska risken för skador under transport ochmontage. Vid lyft med kran skall man användabreda stroppar och skydda limträelementenskanter med plåtvinklar eller annat, så att ingalyftmärken uppkommer. Arbetshandskar, strop-par och andra lyftdon skall vara fria från lössmuts. Gå inte på ytor som skall vara synligaefter montage!

1.6 Transport och monteringTransport och montering utgör de sista momen-ten i uppförandet av en limträkonstruktion ochkan tyckas vara av mindre betydelse. De kräveremellertid samma omsorg som de föregående,eftersom de på ett avgörande sätt kan påverkainte bara konstruktionens utformning utan ävenprojektets ekonomi och planering.

1.6.1 TransportNormalt sker transporten på landsväg. Med last-bil kan längder på 9-10 m transporteras. Om manutnyttjar vanliga speditionsbilar får elementeninte vara längre än 12 m.

Element med större längd än 12 m transpor-teras på trailers med utdragbart flak. Upp till 30-35 m långa element kan transporteras på dettavis. Vid små leveranser av långa balkar blir kost-naden hög för denna typ av transport och det ärdärför en fördel om balkarna kan delas i mindreenheter som kan transporteras på vanlig lastbil.

I Sverige fordras särskilt tillstånd från myn-digheterna om den sammanlagda fordonsläng-den överstiger 30 m. Upp till 30 m långa ele-ment vållar som regel inga problem härvidlag.Specialtransport krävs normalt om lastbredden2,5 m eller totalhöjden 4,5 m överskrids, vilketofta är aktuellt i samband med ram- eller båg-konstruktioner. Om järnvägs- eller sjötransportär ett alternativ gäller andra gränser. Ofta kanockså transportproblemen lösas genom att mandelar upp konstruktionen i lämpliga transporten-heter som skarvas på byggplatsen.


Figur 1.13Största tillåten längd och höjd på fordon utan special-tillstånd.

30 m

max

4,5

m

22

1.6.2 MonteringMontering av limträkonstruktioner kräver näs-tan alltid tillgång till någon form av lyftanord-ning, som regel en mobilkran.

Det bästa är om limträelementen kan lyftasdirekt från bilen till sin plats i byggnaden. Dettaär emellertid sällan möjligt och som regel fårman därför räkna med en viss tids lagring påbyggplatsen. Därvid bör de anvisningar som gesi avsnitt 1.5.6 beaktas.

Vid mottagning av leverans kontrolleras attantal limträelement och beslag stämmer medbeställningen.

Det är viktigt att man redan innan man lossarlasten från transportfordonet har planlagt mon-teringen så att tidskrävande omlastningar kanundvikas. Tydlig och systematisk märkning avenskilda limträelement och beslag är också av-görande för ett rationellt montage.

Tills dess att byggnadens stabiliserande sys-tem är komplett måste tillfälliga åtgärder vidtasför att säkra stommen mot vind och andra på-frestningar under byggtiden. Ram- och bågkon-struktioner säkras bäst med stålvajrar som spännsmed vantskruvar. Vajrarna används också till attfixera konstruktionerna i rätt läge tills dess attvindfackverk eller motsvarande är monterade.

Plastemballage bör skäras upp i underkant föratt undvika fukt innanför plasten. Emballaget kanockså avlägsnas helt, men man bör då vara upp-märksam på risken för att synliga konstruktio-ner smutsas ner under byggtiden. Särskilt utsat-ta är takkonstruktioner med högprofilerad plåtdirekt på takbalkarna, där läckvatten i plåtskar-varna smutsar ner balksidorna innan isoleringoch papptäckning är på plats.

Treledsramar och -bågar består av två delarsom ansluts till betongfundament eller pelare ochkopplas ihop med stålbeslag i nocken. Störrekonstruktioner monteras enklast och säkrast medhjälp av en mobilkran och ett flyttbart monte-ringstorn under nocken. Monteringen går till såatt vardera ram- eller båghalvan lyfts på platsmed mobilkranen. Ramfoten/anfanget görs fast


i fotbeslag eller pelartopp och nockpartiet läggsupp på monteringstornet och kopplas ihop. Såfort stabiliseringen är klar flyttas tornet till näs-ta linje.

1.7 Underlag för beställning och leverans1.7.1 BeskrivningPå ritning och i beskrivning anges• Beteckning (littera) för identifikation (t ex B1,P3 osv).• Typ av konstruktionselement (t ex enligt tabell2.1 eller referens till ritning).• Nominella mått (bredd x vänster upplagshöjd/största höjd/höger upplagshöjd x längd i mm).För jämnhöga balkar eller pelare anges bara etthöjdmått. För speciella elementtyper, t ex osym-metrisk sadelbalk, anges mått på ritning.• Hållfasthetsklass.• Limtyp (I eller II enligt EN 301).• Ytklass (om Renhyvlade, lagade ytor önskas anges också vilka ytor som blir synliga).• Ytbehandling (om sådan önskas).• Överhöjning i mm (om sådan önskas).• Träslag (om annat än gran önskas, t ex tryck- impregnerad furu).• Toleranser.

Exempel på specifikation:4 st sadelbalk 165 x 680/1370/680 x 22000 mmL40 - I - Hyvlade ytor - Överhöjning 120 mm.

Vid förfrågan och beställning anges dessutom• Antal lika enheter (observera att treledsrameller treledsbåge består av två element).• Eventuell hänvisning till ritning på urtag e. d.• Särskilda önskemål beträffande emballage (t ex styckevis emballering, kantskydd m m).• Leveransplan.• Lossningssätt (kran eller lastmaskin).• Objektets namn och leveransadress.

23

Figur 1.14Exempel på måttsättning.

1.7.2 MåttsättningEn tydlig måttsättning av elementen ger en snabbbehandling och minskar risken för felaktighe-ter. Exempel på måttsättning ges i figur 1.14.


25

2.1 Balk- pelarsystem 27

2.2 Kontinuerliga balkar 28

2.3 Massivbjälklag 29

2.4 Fackverk 29

2.5 Treledstakstolar 30

2.6 Bågar 31

2.7 Ramar 32

2.8 Konsoler 33

2.9 Balkrost 34

2.10 Skalkonstruktioner 35

2.11 Sammansatta system 36

2.12 Beslag och anslutningsdetaljer 37

2.13 Översiktstabell 38

2. Konstruktionssystem

Fredells byggvaruhus i Nacka.En av Sveriges största miljöcertifierade byggnader.Foto: Mikael Hagéus, CR-studio.

26

2. Konstruktionssystem

Variationsrikedomen är stor när det gäller statiska system för limträkonstruktioner.I detta avsnitt beskrivs översiktligt några olika sätt att utforma limträstommar till hall-byggnader – från enkla system med pelare och balkar till ram- och skalkonstruktioner,vilka alla på olika sätt och i varierande grad utnyttjar limträteknikens möjligheter.

Valet av konstruktionssystem påverkas framförallt av byggnadens funktion och avarkitektoniska synpunkter. Produktionstekniska eller transporttekniska begränsningarkan i vissa fall vara avgörande, se avsnitt 1.4.

Tabell 2.1 ger en sammanställning över de vanligaste typerna av konstruktionssys-tem.

För att underlätta valet anges i tabellen rekommenderade spännviddsområden ochungefärliga konstruktionshöjder för olika bärverkstyper. De motsvarar genomsnittsvär-den under normala förhållanden. Små laster eller litet centrumavstånd mellan enheternamedför något mindre tvärsnittshöjd än vad tabellen anger och omvänt.

2. KONSTRUKTIONSSYSTEM

27

2.1 Balk- pelarsystemI sin enklaste och vanligaste form består limträ-stommen av fritt upplagda tvåstödsbalkar påpelare. Vid små spännvidder är jämnhöga bal-kar oftast att föredra medan det vid större spänn-vidder kan vara ekonomiskt motiverat att låtatvärsnittshöjden variera med krafterna i balken.

Ett exempel på detta är sadelbalken som gesstörst konstruktionshöjd på mitten där det böj-ande momentet är störst, se figur 2.2.

Ofta är deformationskrav, t ex den största til-låtna nedböjning som kan accepteras, och inteerforderlig bärförmåga avgörande för den läg-sta konstruktionshöjd som kan väljas.

Limträbalkar utformas som regel med rakunderkant men de kan också av estetiska ellerfunktionella skäl ges mer eller mindre marke-rad krökning. En vanlig form är då den så kalla-de bumerangbalken – en sadelbalk med kröktunderkant (figur 2.1, övre figuren).

Installationer utgör en väsentlig del av funk-

Figur 2.1Balk-pelarsystem.

tionen som i hög grad påverkar den arkitekto-niska upplevelsen. En fråga som ofta kommerpå tal är därför om det går att göra hål och urtagi limträelementen. I en vanlig balk medverkarhela tvärsnittsytan till att ta upp tvärkrafterna.Dessa är störst vid upplagen och det är därföroftast olämpligt med håltagningar eller urtag vidupplagen. Håltagningar bör vidare förläggas tilltvärsnittets mittparti eftersom böjspänningarnaär minst där. Figur 2.3 illustrerar inom vilket om-råde (streckat) i en fritt upplagd balk en eventu-ell håltagning i första hand bör placeras.

Resonemanget ovan är av principiell natur.Detaljerade anvisningar om hur man dimensio-nerar och utformar håltagningar och urtag ges ikapitel 4 Särskilda hänsyn.

Pelare av limträ har normalt god bärförmåga.En inspänd pelare, som ej stagas i fria änden,har en knäcklängd som är ungefär dubbla pelar-höjden. För en pelare, som är ledat infästad upp-till och nertill, s k pendelpelare, är knäckläng-den lika med pelarhöjden.

Underspända balkar

Balkar som förstärkts vid upplagen

Bumerangbalkar


28

så kallade gerbersystem. Skarvarna utformas dåsom leder (typ gångjärn) och placeras så att manfår en gynnsam momentfördelning och lämpli-ga transportlängder.

System med kontinuerliga balkar är särsiltlämpliga till takkonstruktioner, t ex som sekun-därbalkar (åsar).

Figur 2.4Kontinuerliga balkar.

Det är vanligt att husets utformning på ett natur-ligt sätt ger möjlighet att staga pelarna i toppen,t ex genom en anslutande takkonstruktion. Vidlåga byggnader, upp till 3 - 4 m höga, är det somregel ekonomiskt att spänna in pelarna i grund-konstruktionen för att klara stabiliteten. Grund-konstruktionen måste då dimensioneras för deuppträdande momenten. Vid större höjder bru-kar det vara fördelaktigare att anordna krysstageller så kallade vindfackverk. Se vidare kapitel12 Stabilisering av limträstommar.

2.2 Kontinuerliga balkarBalkar på flera stöd eller balkar med överkrag-ning medger högre materialutnyttjande än vadsom kan uppnås vid fritt upplagda tvåstödsbal-kar. Utnyttjandegraden kan höjas ytterligare ge-nom att balkhöjden ökas vid innerstöden, se fi-gur 2.4 (nedre figuren).

Kontinuerliga balkar utförs med fördel som

Figur 2.3Yttre moment och tvärkrafter vid fritt upplagd tvåstöds-balk, belastad med jämnt fördelad last.

Figur 2.2En sadelbalk följer rätt väl momentkurvan för en frittupplagd tvåstödsbalk. Den är därför mer materialekono-misk än en jämnhög balk.


h

M

H

max

M

q

l

Mmax =q l 2

8

Vmax =q l2

29

2.4 FackverkVid stora spännvidder, när solida, massiva bal-kar tenderar att bli alltför otympliga och materi-alkrävande, kan någon typ av fackverk vara ettändamålsenligt alternativ. Särskilt gäller dettavid krav på liten taklutning och där konstruk-tionshöjden inte är alltför pressad.

Till fackverkets fördelar hör att det kan till-verkas på fabrik i lämpliga transportenheter sommonteras ihop på byggarbetsplatsen. Till nack-delarna får räknas många och ibland komplice-rade knutpunkter. Det är en fördel om arkitek-ten kan medverka vid fackverkets utformning,särskilt beträffande knutpunkter och övriga de-taljer. Infällda beslag ger ett bra brandskydd ochdessutom smäckra lösningar.

Installationerna kan i många fall lokaliserasnära överramen. Med en smäckert utformad un-derram följer därvid rumsbildningen överramenoch insidan av den isolerade takkonstruktionen.Tryckta stänger kan utformas av limträ där helatvärsnittet utnyttjas medan de dragna kan varaav stål. Konstruktionshöjden är här avståndetmellan underramens och överramens systemlin-jer. Här har arkitekten ofta stor frihet att labore-ra med konstruktionshöjden.

Figur 2.6Fackverk.

2.3 MassivbjälklagMassivbjälklag av limträelement är ett gott al-ternativ till betongbjälklag eller olika typer avlättbjälklag, framförallt i samband med flervå-ningshus av trä. Konstruktionen består av lim-träelement på lågkant. De enskilda elementenkan med fördel sammanfogas med efterspändastålstänger tvärs lamellriktningen.

Tvärspänningen ger viss plattverkan som för-bättrar styvheten och medger att bjälklaget ut-nyttjas som stomstabiliserande skiva med mångakonstruktiva möjligheter, t ex fria hörn, stolparutan balkar, synliga golv eller tak etc. Den min-skar dessutom fuktrörelserna i tvärled och sä-kerställer bjälklagets goda brand- och ljudisole-rande egenskaper.

När krav ställs på ljudisoleringen måste bjälk-laget dock som regel förses med övergolv och/eller undertak.

Figur 2.5Massivbjälklag.


30

Figur 2.7Treledstakstolar.

Figur 2.8Exempel på underspänd balk med konstruktionshöjden h.(1) Balk;(2) Dragstag;(3) Tryckstag;(4) Infällda eller utanpåliggande stålbeslag.

2.5 TreledstakstolarTreledstakstolar eller spännverk kan vara en lös-ning när spännviddskraven utesluter massivabalkar och när bågar eller ramar av olika skälinte är aktuella.

I sin enklaste form består treledstakstolen avtvå balkar som lutar mot varandra och är ledatsammankopplade i nocken. Fotändarna är lika-så ledat infästade i fundament, eller sinsemellanförenade med dragband – ofta av stål (övre fi-guren i figur 2.7). I det senare fallet läggs tak-stolen vanligtvis upp på pelare men dragbandetkan också gjutas in i golvkonstruktionen. Bal-karna är oftast raka och jämnhöga men även härkan formen varieras.

Spännverket kan betraktas som en övergångs-form mellan massiv balk och fackverk. Knut-punkterna är dock färre och enklare till sin ut-formning än i ett fackverk. Det finns idag före-tag som arbetar med anpassade ståldetaljer, somt ex dragstag och knutpunkter.

Ofta kombineras olika grundformer. Den mel-lersta figuren i figur 2.7 visar ett exempel påkombination av spännverk och treledstakstol.

Treledstakstolar kan med fördel utformas soms k rymdbärverk. Takbalkarna anordnas då strål-formigt från en gemensam nockpunkt och drag-banden ersätts med en polygonformad (mång-hörnig) dragring, som längs periferin samman-binder fotpunkterna (nedre figuren).


Treledstakstolar med dragband i mittspannet

Bärverk av treledstakstolar med dragring

Treledstakstolar med dragband

(1)

(2)(3)

(4)

h

31

2.6 BågarLimträ är ett spännande konstruktionsmaterialbl a genom möjligheten att enkelt utföra kröktakonstruktioner såsom bågar, ramar, skal etc. Fören bestämd belastning kan den mest ändamåls-enliga formen för en limträbåge beräknas, dens k trycklinjen. En båge som följer trycklinjenför en viss last blir – när den belastas med dennalast – utsatt för rent tryck utefter hela sin längd.För en jämnt utbredd, vertikalt nedåtriktad lastblir trycklinjen en parabel, för en grupp punkt-laster en polygon (månghörning). I praktikenmåste dock en konstruktion dimensioneras förfler olika lastfall, t ex liksidig och oliksidig snö-last, vindlast från olika håll o s v, och det är intemöjligt att finna en bågform som ger rent tryckför alla uppträdande lastfall. Normalt väljer manen bågform som motsvarar en rimlig samman-vägning av olika estetiska, produktionstekniskaoch hållfasthetstekniska krav.

Genom att materialet utnyttjas bättre i en bågeblir erforderlig elementhöjd bara ca 1/3 av er-forderlig höjd hos en balk med samma spänn-vidd och belastning. Skillnaden i verkningssätthos en balk och en båge illustreras i figur 2.10.

Formgivningsmöjligheterna gör, tillsammansmed den höga hållfastheten, att limträkonstruk-tioner är särskilt konkurrenskraftiga vid stora

Figur 2.9Bågar.

Figur 2.10Böjspänningarna i en momentbelastad balk (1) varieraröver balkhöjden. Tryck i överkant och dragning i under-kant. I tvärsnittets mitt är böjspänningen = 0.En båge (2) får, till skillnad från balken, som regel tryck-spänningar över hela tvärsnittet.

spännvidder. Bågar med över 100 m fritt spannhar utförts.

Cirkelbågen är den vanligaste formen. Vidstora spännvidder kan en parabelbåge dock gebättre ekonomi. För att öka den fria höjden näraupplagen kan elliptisk eller annan bågform varaatt föredra. Fri höjd kan också uppnås genomatt lägga upp bågen på pelare.

En båge kräver fasta upplag, som kan utgörasav en angränsande konstruktion, av grundkon-struktionen eller av särskilda dragband. Drag-

Treledsbågar på fundament Radiellt anordnade bågar

Bågar med dragband (dragstag)Parabelbågar


1) Balk

2) Båge

s1

s2

0

32


banden kan placeras synligt, eller under golv-konstruktionen i en hallbyggnad.

Bågar utförs normalt med ledad infästning iupplagen och för det mesta också med ledadskarv i nocken (treledsbåge). Vid större spänn-vidder kan, av transportskäl, flera skarvar varaönskvärda. Dessa placeras då inom områden medsmå moment och utförs momentstyva.

Treledsbågen är statiskt bestämd, vilket inne-bär enkel dimensionering och okänslighet förstödsjunkningar. Den är också stabil i sitt egetplan och ger därför inga inspänningsmoment igrundkonstruktionen.

Med bågar radiellt anordnade i cirkel erhållsen kupolliknande byggnadsform. I en äkta ku-pol utnyttjas även skalverkan, vilket kräver spe-ciell utformning av bärverket i tangentiell rikt-ning. Vid stora spännvidder och i synnerhet omden yta som skall övertäckas har stor utbredningi flera riktningar, kan kupolen vara en ekono-miskt intressant lösning. I Tacoma, USA finnsen kupolbyggnad utförd i limträ med över 160m spännvidd.

2.7 RamarAv funktionella, estetiska eller andra skäl kanmånga gånger andra bågformer vara att föredraän den materialekonomiskt gynnsamma parabel-bågen eller cirkelbågen. Krav på viss fri höjdinom hela byggnadsarean leder ofta till den förlimträ karakteristiska treledsramen med kröktramhörn eller, vid höga krav på utnyttjande avbyggnadsvolymen, skarpt ramhörn.

Byggnadens funktion förbättras i båda fallentill priset av ett något lägre materialutnyttjande.Treledsramen har i övrigt samma fördelar somtreledsbågen – enkel dimensionering och grund-läggning. Den är speciellt lämplig vid dålig un-dergrund då den inte ger några inspänningsmo-ment i grundkonstruktionen.

Den traditionella formen är plansymmetriskmen intressanta rumsbildningar kan uppnås ge-nom kombination med andra konstruktionsele-ment – krökta eller raka – eller genom tredimen-sionella arrangemang av halvramar.

Figur 2.11Ramar.

Kombination av ramar med olika krökning Ram med fingerskarvade hörn

Tredimensionellt arrangemang av halvramar Krökta ramhörn

33

2.8 KonsolerI många sammanhang kräver byggnadens funk-tion att den ena eller båda långsidorna är öppnaoch fria från pelare. Exempel på sådana bygg-nader är friluftsscener, perrongtak och åskådar-läktare.

Limträtekniken erbjuder här lösningar i formav utkragande, raka balkar eller krökta konsoler– halvramar. I båda fallen måste betydande in-spänningsmoment överföras till anslutande kon-struktioner, som således måste utformas medhänsyn till detta.

Figur 2.12Konsoler.

Skärmtak med inspända pelare

Skärmtak med inspända konsoler

Läktare

Läktare med bakspända konsoler

Läktare med bakspända konsoler


34


2.9 BalkrostBalkarna kan ordnas radiellt eller i s k balkrost.Den senare konstruktionstypen bär i flera rikt-ningar och medger därför lägre konstruktions-höjd än traditionella balksystem. I gengäld be-lastas ekonomin av ett stort antal relativt kom-plicerade knutpunkter. Balkrost är därför sällan

konkurrenskraftiga i byggnader där stomkost-naden har avgörande betydelse för valet av kon-struktionssystem. Bäst utnyttjas systemets för-delar om spännvidden/pelardelningen väljs likai alla riktningar.

Figur 2.13Balkrost (överst ochi mitten) resp. radielltbärverk (nederst).

35

2.10 SkalkonstruktionerSkalkonstruktioner ger rika möjligheter till av-ancerad formgivning och stora pelarfria ytor.Genom att kombinera flera skalelement kan enmångfald olika takformer erhållas.

Bland olika skalformer har kupolen redannämnts i samband med bågar – vanliga typer är

Figur 2.14Skalkonstruktioner. Olika former.


också konoid – och s k HP-skal (hyperbolisk pa-raboloid). En värdefull egenskap hos de bådasenare är att de kan genereras av räta linjer ochdärför lätt kan byggas upp av ett eller flera kor-sande skikt av träpanel eller profilplåt.

36

Figur 2.15Sammansatta system.

Besvärliga grundförhållanden kan bemästrasgenom att upplagsreaktionerna koncentreras tillett fåtal punkter som grundförstärks. I de kom-binerade båg-balkstommarna i de två mellerstafigurerna förs huvuddelen av taklasten ner i bå-garnas anfang.

2.11 Sammansatta systemKombinationer av olika statiska system erbju-der ofta eleganta lösningar.

Önskemål om rikligt dagsljus i en lokal kantillgodoses med en sågtakskonstruktion bestå-ende av treledstakstolar som läggs upp på kon-tinuerliga avväxlingsbalkar.

Sågtakskonstruktion

Båg-balkstommeBåg-balkstomme

Hängtakskonstruktion


37

2.12 Beslag och anslutningsdetaljer

Limträkonstruktioner är ofta synliga och utgören väsentlig del av byggnadens arkitektur, inteminst gäller detta beslag och anslutningsdetal-jer. Utformningen av dessa bör därför ägnas spe-ciell uppmärksamhet och omsorg från arkitek-tens sida.

I den äldre träbyggnadstekniken var knut-punkter normalt utformade för att överföra tryck-krafter och kunde endast i begränsad omfattningöverföra dragkrafter. Idag utförs anslutningaroch knutpunkter som regel med hjälp av spik,skruv och olika typer av stålbeslag och är likaväl ägnade att överföra tryck- som dragkrafter.

Stålförband överför krafter på ett mer kon-centrerat och väldefinierat sätt än äldre typer avträförband. En led, d v s en ihopkoppling av tvåkonstruktionselement utan momentupptagandeförmåga, kan verkligen utformas som en led.

Figur 2.17Systemlinjerna skall helst mötas i en punkt, annars upp-träder moment i knutpunkten.(1) Tryckstag;(2) Systemlinje;(3) Dragstag;(4) Teoretisk knutpunkt.


En knutpunkt skall normalt placeras i system-linjernas korsningspunkt (ledpunkten), så attman inte får oönskade moment i knutpunkten.

Utformningen av stålbeslagen hänger oftasamman med konstruktiva begränsningar, somt ex kontakttryck mellan stål och limträ.

Möjligheter finns att utforma infällda ellerutanpåliggande beslag, som fungerar som ledereller som kan överföra moment. Exempel påanslutningar är:• grunddetaljer• upplagsdetaljer, såsom möte pelare – balk

eller balk – balk• knutpunkter, d v s förband och sammanfog-

ningar av limträelement eller dragstag, sommöts i en punkt

På marknaden finns användbara standardbeslagsåsom spikningsplåtar, vinkelbeslag, balkskoroch bandstål. Normalt är emellertid krafter ochlimträdimensioner så stora att ståldetaljerna bätt-re utformas för tillverkning på verkstad.

Eventuella krav beträffande brandskydd avståldetaljer måste beaktas. Ett dolt, inbyggt be-slag är som regel bättre brandskyddat än ett ut-anpåliggande (se vidare kapitel 13 och 14).

Figur 2.16Exempel på i limträpelare inbyggt beslag, s k inlimmadskruv.

(1)

(2)

(3)

(4)

38

2.13 ÖversiktstabellÖversikten i tabell 2.1 omfattar bara de allravanligaste typerna av konstruktionssystem förtak. För att underlätta projekteringen anges re-

kommenderade spännviddsområden och unge-färliga tvärsnittshöjder för olika bärverkstyper.De motsvarar genomsnittsvärden under norma-

Tabell 2.1Konstruktionssystem för tak med limträ. Rekommenderade taklutningar och spännvidder.Ungefärlig tvärsnittshöjd vid normal belastning. Centrumavstånd mellan bärverken 4–10 m.

(a = 2,4 – 7,2 m)


Tvärsnitts-höjd

h ~l

––17

h ~l

––40

h ~l

––30

H ~l

––16

h ~l

––30

H ~l

––16

h ~l

––20

h ~

h ~l

––10

l––24

H ~l

––16

h ~l

––10

h ~l

––20

Beteckning

Rak balk på två stöd

Rak underspänd balkpå två stöd

Sadelbalk (pulpetbalk)på två stöd

Bumerangbalkpå två stöd

Rak balk kontinuerligtupplagd på flera stöd

Rak balk med voterkontinuerligt upplagdpå flera stöd

Konsolbalk på två stöd

Rak fackverksbalkpå två stöd

Ortogonalt balkrost

< 30

< 50

10-30

10-20

< 25

< 25

< 15

30-85

12-25

≥ 3∞

3-30∞

3-10∞

3-15∞

≥ 3∞

≥ 3∞

< 10∞

≥ 3∞

≥ 3∞

Lämpligtaklutning

Lämpligspännvidd (m)

System

H ~l

––12

h

l

H

l

h

h

l

H

H

l

h

l

h

H h

l

h

l

h

l

h

a

a

2

1

l

39

≥14∞

≥14∞

≥ 0,14

≥14∞

≥14∞

≥14∞

≥20∞

≥ 0,2

15 - 50

20 - 100

20 - 100

15 - 25

10 - 35

15 - 50

10 - 25

15 - 60

Beteckning

Treledstakstol med eller utandragband

Treledstakstol med dragbandoch underspända balkar

Treleds- (tvåleds) båge medeller utan dragband

Treledsram med fingerskarvatramhörn

Treledsram med sammansattramhörn

Treledsram med krökt ramhörn

Halvram med pendelpelare

Hyperboliskt Paraboloidskal (HP-skal)

Lämpligspännvidd (m)

f1 + f2––––l1+l2

f–l

l1~ l2

Lämpligtaklutning

System

(kantbalkar)

h ~ b ~l

––70

Tvärsnitts-höjd

h ~l

––25

h ~l

––30

h ~l

––40

h ~l

––50

h ~ s1+s2

––––13

h ~ s1+s2

––––15

h ~ s1+s2

––––15

la förhållanden. Små laster eller litet centrum-avstånd mellan enheterna medför något mindretvärsnittshöjd än vad tabellen anger och omvänt.

Valet av konstruktionssystem påverkas ofta avolika produktionstekniska eller transportteknis-ka begränsningar, se avsnitt 1.4.


h

l

l

h

l

hf

S2

S1

h

S2

S1

h

S1

S2

h

l

h

ff1

f2

l2b x h

l 1

41

3.1 Allmänt 43

3.2 Partialkoefficientmetoden 43

3.2.1 Lasteffekt 44

3.2.2 Säkerhetsklasser 44

3.2.3 Lasttyper 44

3.2.4 Klimatklasser 45

3.2.5 Dimensionering i brottgränstillståndet 46

3.2.6 Dimensionering i bruksgränstillståndet 46

3.3 Rekommendationer för överhöjning

Universeum – vetenskapcentrum, Göteborg.Arkitekt: Gert Wingårdh Arkitekter AB, Göteborg.Konstruktör: Flygfältsbyrån AB, Göteborg.Foto: Gösta Wendelius

3. Dimensioneringsmetoder

och begränsning av nedböjningar 47

3.3.1 Överhöjning 47

3.3.2 Nedböjning 47

42

3. Dimensioneringsmetoder

Dimensioneringsregler för bärande byggnadskonstruktioner syftar i första hand till attbegränsa risken för att brott i konstruktionen leder till allvarliga personskador. Manskall kunna känna sig trygg när man vistas i byggnaden. Dessutom vill man säkerställaatt byggnaden fungerar tillfredsställande vid normal användning, t ex genom att ställakrav på bjälklagets styvhet.

Byggnormerna anvisar godtagbara verifikationsmetoder, d v s metoder för att visa attde ställda kraven är uppfyllda. Normerna anger också vilka förutsättningar beträffandelaster, hållfasthet m m, som skall ligga till grund för dimensioneringen.

Limträkonstruktioner skall beräknas och dimensioneras enligt godtagna regler. I Sverigetillämpas Boverkets konstruktionsregler, BKR eller Eurocode 5, EC 5. Båda baseras påpartialkoefficientmetoden, som är den beräkningsmetod som tillämpas för bärande kon-struktioner i de flesta länder i Europa. Metoden innebär att konstruktionerna kontrolle-ras i två gränstillstånd – brottgränstillståndet och bruksgränstillståndet. I brottgränstill-ståndet kontrolleras att konstruktionerna har tillräcklig säkerhet mot brott. I bruksgräns-tillståndet kontrolleras att konstruktionen inte får deformationer av sådan storlek att deinte uppfyller de funktionskrav som ställs på konstruktionerna. Exempel på deforma-tion är nedböjning. Dimensionering enligt EC 5 förutsätter i de flesta länder ett natio-nellt anpassningsdokument (NAD). NAD till EC 5 har utarbetats i samtliga nordiskaländer.Eurocode 5 förutsätter vidare att:• Konstruktionerna utformas av kvalificerade och erfarna personer• Fabriker, verkstäder och byggplatser är underkastade tillfredsställande tillverknings-

kontroll• Byggmaterial och produkter används så som föreskrivs i EC 5 eller i relevanta mate-

rial- eller produktbeskrivningar.• Byggnaden underhålls• Byggnaden används i överensstämmelse med vad som förutsatts vid projekteringen

3. DIMENSIONERINGSMETODER

43

3.1 AllmäntEftersom en konstruktions verkningssätt ofta ärolika vid normal användning och nära brott, skil-jer man som regel mellan dimensionering ibruksgränstillståndet och i brottgränstillståndet.Med gränstillstånd menas då ett tillstånd i vilketen konstruktion eller en konstruktionsdel nättoch jämnt uppfyller ställda krav.

Vid dimensionering i brottgränstillståndetkrävs att konstruktionen skall ha betryggandesäkerhet mot brott så länge den används på detsätt som den är avsedd för.

Vad som får anses betryggande fastställs igällande byggnormer.

Vid dimensionering i bruksgränstillståndetställs oftast inte några tvingande krav i normer-na. Man nöjer sig med att ge rekommendationeroch överlåter till byggherren eller hans sakkun-nige, projektören, att slutligt avgöra vad som äracceptabelt. På så vis kan man undvika att heltfasta krav ger orimliga och oekonomiska kon-struktioner.

Risken för att man skall uppnå ett visst gräns-tillstånd, t ex brott, i konstruktionen, beror påhur pass osäkra de förutsättningar är, som be-räkningen grundas på, d v s• sannolikheten för att antagna laster överskrids• sannolikheten för att beräknad bärförmåga

underskrids

Risken för att brott i konstruktionen leder tillpersonskada beror i sin tur på• sannolikheten för att människor vistas i bygg-

naden när brott inträffar

Normalt kan både de yttre påverkningarna frånlast m m och konstruktionens förmåga att mot-stå dessa påverkningar, betraktas som stokasti-ska (slumpmässiga) variabler. Om man kännerfördelningsfunktionerna för dessa variabler kanman därför beräkna brottrisken med hjälp avsannolikhetsteoretiska metoder. Kunskapen omdessa fördelningsfunktioner är emellertid brist-fällig; i synnerhet gäller detta de yttersta delarna,

”svansarna”, som är avgörande för resultatet. Ipraktiken använder man därför olika standard-funktioner, t ex normalfördelningen och Weibull-fördelningen. Den brottrisk som man beräknarpå detta sätt blir rent teoretisk och därför är me-toden egentligen inte användbar för praktisk di-mensionering. Åtminstone inte med dagens kun-skapsnivå. Till detta bidrar i hög grad att självaberäkningsarbetet är komplicerat.

Även om sannolikhetsteoretiska metoder så-lunda inte är användbara för dimensionering iett enskilt fall, kan de med fördel användas förjämförelser, t ex mellan olika material eller mel-lan olika konstruktionstyper. Sannolikhetsteore-tiska metoder har därför stor betydelse som verk-tyg för att kalibrera andra, förenklade metoder,t ex partialkoefficientmetoden.

3.2PartialkoefficientmetodenEn verifikationsmetod som är mer lämpad förpraktiskt bruk än strikt sannolikhetsteoretiskametoder är partialkoefficientmetoden (pk-meto-den). Partialkoefficientmetoden är determinis-tisk, d v s den bygger på att de ingående para-metrarna inte är stokastiska (slumpmässiga) utankan åsättas bestämda värden. Parametervärde-na, t ex partialkoefficienter, lastvärden och håll-fasthetsvärden, bestäms emellertid på basis avsannolikhetsteoretiska beräkningar. Partialkoef-ficientmetoden är numera allmänt, internationelltaccepterad och används såväl i de nordiska län-dernas nationella tränormer som i den gemen-samma europeiska tränormen Eurocode 5, De-sign of Timber Structures (EC 5).

Metoden använder sig av flera olika säker-hetsfaktorer – partialkoefficienter – som var försig beaktar inverkan av de olika slag av osäker-het som beräkningarna är behäftade med, t ex• lastantaganden (yf)• beräknad bärförmåga (ym)• brottkonsekvens (yn)


44

I normerna anges de partialkoefficienter och dekarakteristiska värden på laster och materialhåll-fasthet m m som skall läggas till grund för di-mensioneringen. Med utgångspunkt från dessaförutsättningar beräknas dimensionerande last-effekt Sd och dimensionerande bärförmåga Rd.

I brottgränstillståndet gäller dimensionerings-villkoret:

Rd ≥ Sd

I bruksgränstillståndet formuleras dimensione-ringsvillkoret oftast så att den beräknade ned-böjningen, sprickbredden o s v skall vara min-dre än ett absolut eller relativt kravvärde.

Tillämpningen av partialkoefficientmetodenkan variera från land till land. Inom Norden ärden i stort sett enhetlig, men jämfört med EC 5finns vissa skillnader, t ex beträffande säkerhets-klasser, se nedan.

3.2.1 LasteffektMed lasteffekt avser man t ex nedböjning, böj-ande moment eller annan snittstorhet förorsa-kad av last. Den dimensionerande lasteffektenSd bestäms med utgångspunkt från dimensio-neringsvärden för aktuella laster, placerade iogynnsammaste lastställning.

Dimensioneringsvärdet för en last är:

Fd = gf Fk eller Fd = gf YFk

där Fk är karakteristiskt och YFk är vanligt vär-de på lasten, medan gf är partialkoefficientenför last, ibland kallad lastfaktorn.

Som regel dimensionerar man inte konstruk-tionen för en enstaka last utan för en kombina-tion av laster, t ex egentyngd och snölast. I brott-gränstillståndet kan lasterna därvid anta såvälkarakteristiska som vanliga värden, medanbruksgränstillståndet ofta bara behöver under-sökas för kombinationer med vanliga lastvärden.

3.2.2 SäkerhetsklasserRisken för att brott i konstruktionen skall med-föra allvarliga personskador är olika för olikatyper av byggnader, beroende på vad de användstill och för olika byggnadsdelar, beroende påderas funktion. Så är t ex risken för personskadastörre vid brott i en takbalk än vid brott i en vägg-regel och risken är större om balken bär upp ta-ket över en sporthall än om den sitter i ett vir-kesmagasin.

I våra nordiska byggnormer beaktar mandessa skillnader genom att bärande konstruktio-ner hänförs till olika säkerhetsklasser, beroendepå vilka konsekvenser ett brott i konstruktionenför med sig. Säkerhetsklassen styr sedan anting-en kontrollens omfattning eller värdet på parti-alkoefficienten gn vid dimensionering i brott-gränstillståndet. I bruksgränstillståndet gör mandäremot inte någon åtskillnad mellan säkerhets-klasserna.

Indelning i säkerhetsklasser tillämpas för när-varande inte i Eurocodes.

3.2.3 LasttyperStyvhet och bärförmåga hos en träkonstruktionär i hög grad beroende av varaktigheten hos delaster som verkar på konstruktionen. Vid dimen-sioneringen skiljer man därför mellan laster medolika varaktighet, t ex mellan permanenta las-ter, som egentyngd, och laster med varierandeintensitet under byggnadens livslängd. De se-nare indelas normalt i långvariga laster, lastermed medellång varaktighet och kortvariga las-ter. Ibland förekommer också momentana”ögonblickslaster”, t ex stötar.

Byggnormerna anger olika hållfasthets- ochstyvhetsvärden för laster med olika varaktighet.

Bärförmåga beräknas med utgångspunkt frånde materialvärden som gäller för den last i enlastkombination som har kortast varaktighet.Nedböjning beräknas som summan av de ingå-ende lasternas nedböjningsbidrag; vart och ett

(3.1)

(3.2)


45

beräknat med hänsyn till den enskilda lastensvaraktighet.

Vilken varaktighetklass eller lasttyp som enlast skall hänföras till beror i viss mån på geo-grafiska/klimatiska och kulturella förhållanden.Snölast betraktas t ex som långvarig (vanligtvärde) eller medellång (karakteristiskt värde) iSverige, Norge och Finland, medan Danmarkoch stora delar av övriga Europa behandlar densom kortvarig. Normerna ger som regel vägled-ning i frågan.

3.2.4 KlimatklasserTräets fuktkvot har, liksom lasternas varaktig-het, stor inverkan på materialets hållfasthet ochstyvhet. Torrt trä är både starkare och styvare änfuktigt trä. Byggnormerna hanterar detta genomatt definiera ett antal klimatklasser, var och enrepresenterande ett bestämt fuktkvotsintervallinom det område som är typiskt för byggnads-konstruktioner. För de olika klimatklasserna

anger man sedan olika hållfasthets- och styvhets-värden.

Det är konstruktörens uppgift att, med ut-gångspunkt från förutsättningarna i det enskil-da fallet, avgöra till vilken klimatklass ett visstkonstruktionselement skall hänföras. Bygg-normerna ger vägledning genom att exemplifieramed vanliga konstruktionsdelar. Indelningen iklimatklasser är densamma i EC 5 och i de nor-diska ländernas nationella normer.

Klimatklass 1 karakteriseras av en miljö där denrelativa luftfuktigheten endast under några fåveckor per år överstiger 65% och aldrig når 80%.

Detta motsvarar en fuktkvot i materialet sombara under kortare perioder överstiger 12%. Hiträknas bl a• vindsbjälklag och takstolar i kalla men venti-

lerade vindsutrymmen över varaktigt upp-värmda lokaler

• pelare och väggreglar i ytterväggar till varak-tigt uppvärmda byggnader om de skyddas avventilerad och dränerad beklädnad

• bjälklag över inneluftsventilerat kryprum.

Hit brukar man som regel också hänföra lim-trästommar i simhallar och isolerade ridhus.

Klimatklass 2 karakteriseras av en miljö där denrelativa luftfuktigheten endast under några fåveckor per år överstiger 80%.

Detta motsvarar en fuktkvot i materialet sombara under kortare perioder överstiger 16%. Hiträknas bl a

• bjälklag över uteluftsventilerade kryputrym-men

• limträkonstruktioner i lokaler eller byggna-der som inte är permanent uppvärmda, t exfritidshus, kallager, oisolerade ridhus och eko-nomibyggnader

• limträkonstruktioner i dåligt ventilerade sim-hallar

Figur 3.1Jämviktsfuktkvoten i trä som funktion av temperaturenvid olika luftfuktighet.


32

30

28

26

24

22

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

010 20 30 40 50 60 70 80 90 100∞ C

% Fuktkvot

Fibermättnadspunkten

Rela

tiv fu

ktig

het

%100

90

80

70

605040302010

Klim

atkl

ass

01

23

Lufttemperatur

46

Klimatklass 3 karakteriseras av en miljö somger ett större fuktinnehåll än det som svarar motklimatklass 2.Hit räknar man bl a

• limträkonstruktioner i lokaler eller byggna-der med fuktalstrande verksamhet eller lag-ring

• konstruktioner som är helt oskyddade för vätaeller i direkt kontakt med mark.

Limträkonstruktioner inomhus i lokaler medluftfuktning bedöms från fall till fall med hän-syn till luftfuktningens omfattning.

I Sverige tillämpar man sedan länge dessut-om en särskild klass för torrt inomhusklimat –Klimatklass 0.

Klimatklass 0 karakteriseras av en miljö där denrelativa luftfuktigheten endast under några fåveckor per år överstiger 65% och i genomsnittinte överstiger 40%. Detta motsvarar en fukt-kvot i materialet som bara under kortare perio-der överstiger 8%. Hit räknas bl a

• limträkonstruktioner inomhus i varaktigt upp-värmda lokaler utan luftfuktning. Hit kan mansom regel också räkna takkonstruktioner isamband med överbyggda gårdar.

3.2.5 Dimensionering i brottgränstillståndetDimensionerande bärförmåga i brottgränstill-ståndet bestäms med utgångspunkt från ett di-mensionerande hållfasthetsvärde. Detta beräk-nar man genom att dividera det karakteristiskavärdet fk , omräknat med hänsyn till lasttyp ochklimatklass, med partialkoefficienten gm för osä-kerhet i material och – enligt vissa normer, bl aden svenska – med partialkoefficienten gn förbrottkonsekvens:

Omräkningsfaktorn kmod bestäms därvid med

utgångspunkt från varaktigheten hos den kort-varigaste lasttypen i den dimensionerande last-kombinationen.

Enligt vissa normer skall böj- och draghåll-fasthet dessutom korrigeras med hänsyn till fö-rekommande storlekseffekter. Vid dimensione-ring av krökta konstruktionselement skall vida-re böjhållfastheten reduceras ytterligare, medhänsyn till initiella böjspänningar i lamellerna.

Karakteristiska grundvärden på hållfasthet lik-som omräkningsfaktorer för olika fall anges igällande normer.

Värdet på gm beror bl a på graden av kontrollvid dimensionering och tillverkning. För L-märkt limträ, som dimensionerats och monte-rats på ett fackmässigt sätt får som regel ett läg-re värde på gm tillämpas än för träkonstruktio-ner i allmänhet.

Värdet på gn beror på vilka konsekvenser etteventuellt brott kan få och bestäms i förekom-mande fall med ledning av konstruktionselemen-tets säkerhetsklass.

I Bilaga 2 redovisas dimensionerande mate-rialvärden för limträ vid dimensionering i brott-gränstillståndet.

I Bilaga 3 redovisas dimensionerande bärför-måga med avseende på tvärkraft och böjning påhögkant för limträelement med rektangulärt tvär-snitt.

3.2.6 Dimensionering i bruksgränstillståndetI bruksgränstillståndet skall konstruktionen hatillräcklig styvhet för att inte obehagliga sväng-ningar eller sådana deformationer som nedsät-ter byggnadsdelens funktion, t ex takavvattning,skall uppträda. Många normer har speciella reg-ler för kontroll av styvheten i träbjälklag.

Styvheten hos ett limträelement påverkas,förutom av geometrin, av flera andra faktorer,såsom belastningens varaktighet och av materi-alets fuktkvot och temperatur. Framförallt harvariationer i last, fuktkvot och temperatur storbetydelse.

fk f

dk

m n

= ◊◊ ( )

mod

g g (3.3)


47

När man skall beräkna uppträdande deformatio-ner beaktar man ovanstående genom att korri-gera normernas styvhetsvärden med hänsyn tilllastvaraktighet och klimatklass. Eftersom mannormalt är mera intresserad av en korrekt upp-skattning av deformationens storlek än av ettvärde som med viss sannolikhet ligger på säkrasidan, brukar de karakteristiska styvhetsvärdensom normerna anger för deformationsberäkning-ar motsvara 50 %-fraktilen d v s medelvärdet.

Vid lastfall som består av flera laster med oli-ka varaktighet, beräknas deformationen somsumman av de olika lastdelarnas deformations-bidrag, vart och ett bidrag beräknat med de ma-terialvärden som motsvarar respektive lastdelsvaraktighet.

Dimensionerande materialvärden för bruks-gränstillståndet får man genom att först korri-gera det karakteristiska värdet på t ex elastici-tetsmodulen med hänsyn till lasttyp och klimat-klass. Därefter dividerar man resultatet med par-tialkoefficienten gm för osäkerhet i material och– för det fall normen föreskriver det – även medpartialkoefficienten gn för brottkonsekvens.

Som regel sätter man gn = gm = 1,0 vid dimen-sionering i bruksgränstillståndet, d v s:

där kmod = omräkningsfaktor m h t lasttyp och klimatklass enligt gällande norm

Ek = karakteristiskt grundvärde på elasticitetsmodulen vid deforma-

tionsberäkning

Omräkningsfaktorn kmod anges i vissa normer påformen:

där kryptalet kdef ges olika värde i olika klimat-klasser och Y2 tar hänsyn till inverkan av last-varaktighet.

I Bilaga 2 redovisas dimensionerande värdenpå elasticitets- och skjuvmodul för limträ viddimensionering i bruksgränstillståndet.

3.3 Rekommendationerför överhöjning ochbegränsning avnedböjningar

Från utseendesynpunkt finns anledning att be-gränsa nedböjningen t ex hos takbalkar. Redannedböjningar i storleksordningen 1/300-del avspännvidden är fullt synbara, i synnerhet omhorisontella referenslinjer finns. Sådana utseen-dekrav bör emellertid sättas olika i olika typerav lokaler, d v s lägre i t ex ett lagerutrymme äni en utställningslokal.

3.3.1 ÖverhöjningTill en del kan olägenheter med uppträdandenedböjningar elimineras genom att konstruktio-nen tillverkas med en viss överhöjning. Över-höjningens storlek kan lämpligen väljas lika medberäknad nedböjning av egentyngd och varia-bel last med vanligt värde, vilket kan antas geen horisontell underkant i bruksstadiet. Överhöj-ning är aktuell framförallt vid fritt upplagda två-stödsbalkar med spännvidd över 6 à 8 m. Konti-nuerliga flerstödsbalkar behöver som regel inteöverhöjas.

Vid s k låglutande tak bör överhöjning alltidföreskrivas. Den bör väljas så stor att man ävenvid full snölast får tillräckligt fall mot takbrun-nar. Stående smältvatten, snö och istäcke kanannars ge successivt ökande nedböjning och riskför brott i takbalkarna. Dessutom är risken storför läckage och vattenskador. En minsta taklut-ning på 3∞ bör alltid eftersträvas.

3.3.2 NedböjningI tabell 3.1 anges normalt godtagbar nedböjningi förhållande till den fria spännvidden för någraolika konstruktionselement och för olika använd-ningsområden. Uppgifterna kan i tillämpliga

kk

kkdef def

mod mod=+

=+ ◊

11

11 2

eller Y

(3.5)

(3.4)E k Ed k= ◊mod


48

delar användas även för bågar, ramar och andrakonstruktioner.

För konstruktionselement utan överhöjningbör nedböjningen av total last begränsas ytterli-gare, t ex till 2/3 av tabellens värden.

Anslutning mot icke bärande mellanväggarskall utformas så att bjälklaget kan deformerasfritt utan att överföra last till väggen. I annat fallkan väggen skadas och/eller eventuellt överbe-lasta underliggande bjälklag. Sekundära kon-struktioner kan som regel utformas med mindrestränga krav på begränsad nedböjning än primär-konstruktioner. Detta får dock inte leda till för-sämrad funktion, t ex genom bristningar i tak-täckningsmaterialet.


Tabell 3.1.Normalt godtagen nedböjning i förhållande till den friaspännvidden. Bruksgränstillståndet.

Användningsområde

TakbalkarIndustri 1/200 1/150Skolor, butiker m m 1/250 1/200

Golvbjälkar1)

Normalt 1/500 1/300Förråd och andra lokalerutan tillträde för allmänheten 1/200 1/150

FackverkNoggrann beräkning 1/250 1/200Approximativ beräkning 1/500 1/400

Konsoler 1/250 1/200

TakåsarUtan separat innertak 1/250 1/200Med separat innertak 1/150 1/100

Total last(inkl.egentyngd)

Variabel last(vanligt värde)

1) Styvheten hos träbjälklag skall även kontrolleras med avseende på svikt.

Mälardalens högskola, Västerås.Arkitekt: Nyréns Arkitektkontor AB.

Foto: Max Plunger

51

4.1 Volymeffekten 53

4.2 Vippning 54

4.2.1 Raka balkar 54

4.2.2 Krökta element 56

4.3 Kontakttryck 57

4.4 Urtag i balkände 59

4.4.1 Urtag utan förstärkning 59

4.4.2 Urtag med förstärkning 60

4.5 Hål 61

4.5.1 Hål utan förstärkning 61

4.5.2 Hål med förstärkning 62

4.6 Limträ med snedskurna lameller 64

4.7 Limträ med krökta lameller 64

4.8 Tvärdraghållfasthet 65

4.9 Fuktrörelser 66

4. Särskilda hänsyn

Håkons Hall, Lillehammer, Norge.Arkitekt: Østgaard Arkitekter A/S.Foto: Egil Bjerke

52

4. Särskilda hänsyn

Limträ skiljer sig från andra moderna konstruktionsmaterial bl a genom att det är ettlevande material, som rör sig såväl med fuktkvotens variationer, som under långvarigbelastning. Det är dessutom utpräglat anisotropt, d v s materialegenskaperna är väsent-ligt olika i fiberriktningen och tvärs denna. Draghållfastheten t ex, är ungefär femtiogånger så stor parallellt med fibrerna som tvärs dessa. Särskild uppmärksamhet måstedärför ägnas anslutningen mellan olika konstruktionselement och delar där kraftflödet ikonstruktionen ändrar riktning, t ex upplagspunkter och ramhörn.

Detta kapitel behandlar, på en övergripande nivå, några av de punkter som man mås-te ta särskild hänsyn till när man dimensionerar en limträkonstruktion.

4. SÄRSKILDA HÄNSYN

53

kritiska balkvolymen. Det experimentella under-laget är dessutom alltför magert för att medgeandra slutsatser än beträffande medelvärden.Nyare forskning pekar emellertid mot att volym-effekten är väsentligt mindre när man jämför ka-rakteristiska värden istället för medelvärden. Dethar därför ifrågasatts om man, med nuvarandekunskaper, verkligen skall beakta volymeffek-ten vid dimensionering med avseende på böj-ning.

Flera moderna normer, bl a EC 5 och de na-tionella svenska konstruktionsreglerna, haranammat volymeffekten för limträ, medan denignoreras i andra, t ex i de norska normerna.

Vid böjning och vid dragning parallellt fiber-riktningen brukar man beakta volym/höjdeffek-ten genom att multiplicera det karakteristiskahållfasthetsvärdet med en omräkningsfaktor:

där h0 = höjden hos en referensbalk h = höjden hos den aktuella balken m = konstant som bestäms ur försök, (enligt EN 1194 gäller m =10).

Till skillnad mot fallet böjning och dragningparallellt fiberriktningen, råder stor enighet omatt man skall beakta volymeffekten vid dimen-sionering med avseende på dragning tvärs fiber-riktningen, se nedan under avsnitt 4.8 Tvärdrag-hållfasthet.

4.1 VolymeffektenBöjhållfastheten hos stora limträbalkar är, un-der vissa förhållanden, lägre än hos små balkar.Denna s k volymeffekt, eller storlekseffekt, ärtämligen väl dokumenterad för belastningar medkort varaktighet och det finns också en anslåen-de teoretisk förklaring till fenomenet i Weibull´ssprödbrottsteori. Eftersom förhållandet mellanbalkars längd och höjd, liksom förhållandetmellan bredd och höjd varierar inom ganska snä-va gränser, kan volymeffekten, vid böjning ochvid dragning parallellt med fiberriktningen, likaväl uppfattas som en höjd- och/eller längdeffekt.Mot denna bakgrund har man, bl a i nordameri-kanska normer, sedan många år en höjdberoen-de korrektionsfaktor för limträs böjhållfasthet. Inyare amerikanska normer är faktorn en funk-tion av såväl balkens längd, bredd och höjd, somav träslag och av momentkurvans form.

Såväl den experimentella dokumentationensom den teoretiska förklaringen till volymeffek-ten gäller kortvarig belastning och konstantaklimatförhållanden, då trä uppträder elastiskt ochhar ett utpräglat sprött brottbeteende. Byggnads-konstruktioner utsätts å andra sidan för betydan-de fuktvariationer och dimensioneras som regelav laster med en varaktighet på flera veckor el-ler månader, t ex snölast. Under sådana, mer re-alistiska förhållanden, är inverkan av trämateri-alets krypning inte obetydlig och en viss spän-ningsomlagring kan förväntas äga rum inom den

kh

hh

m= Ê

Ë�¯

0

1

(4.1)


54

Tabell 4.1.Effektiv balklängd le i förhållande till total balklängd.Fritt upplagd balk, vridningsförhindrad vid upplag ochbelastad av n st lika stora punktlaster. Punktlasternaangriper i balkens överkant och förhindrar balkens si-doutböjning i angreppspunkterna. le = lllll

4.2 VippningHöga och slanka konstruktionselement som be-lastas med böjande moment kring den horison-tella huvudaxeln kan – om de inte förhindras attvrida sig eller böja ut i sidled – vippa eller kan-tra för en last som är lägre än böjbrottlasten.Säkerheten mot vippning kan kontrolleras ge-nom att man visar att

där MS = dimensionerande böjmoment i brottgränstillståndet

MR = dimensionerande bärförmåga vid böjning, i förekommande fall reducerad m h t lamellkrökning, se 4.7

M k MS crit R£ ◊

kcrit =

lm =

dimensionerande böjhållfasthet, i före-kommande fall reducerad m h t lamell-krökning, se avsnitt 4.7.vippningsmomentet, beräknat enligt elas-ticitetsteori och med elasticitets- ochskjuvmoduler för bärförmågeberäkning.

fm =

Mcrit =

4.2.1 Raka balkarKritiskt moment för fritt upplagd, rak balk medkonstant tvärsnittshöjd, som är vridningsförhind-rad vid upplagen och belastad med konstantmoment är:

där l = spännvidden

E,G = dimensioneringsvärden för styvhet enligt gällande norm.

Vid andra upplagsfall och belastningar kan kri-tiskt moment skrivas på formen:

där le = effektiv balklängd enligt tabell 4.1 eller4.2 Med kritiskt moment uttryckt på detta sättblir slankhetstalet

För balk, vars tryckta kant utefter hela sin längdär förhindrad att böja ut i sidled, t ex av takpa-nel eller profilerad plåt, och som är fasthållenmot vridning vid upplagen kan man anta attkcrit = 1,0. Infästningen i den sidostagande kon-struktionen skall därvid dimensioneras för enjämnt fördelad sidokraft enligt avsnitt 12.3.

För balk, belastad genom sekundärbalkar somförhindrar sidoutböjning av balkens tryckta kantkan den effektiva balklängden le i uttrycket förlm ovan bestämmas enligt tabell 4.1. Sekundär-balkar, liksom infästningen av dessa skall dimen-sioneras för en tillskottskraft enligt avsnitt 12.3.

Kontinuerliga balkar kan vippa vid mellan-stöd om inte särskild avsträvning av underkan-ten anordnas.Vid kontinuerligt stagad överkantkan slankhetstalet lm beräknas med utgångs-punkt från en effektiv balklängd le som är lika

(4.2)

1 0 0 75

1 56 0 75 0 75 1 40

1 1 402

, ,

, , , ,

/ ,

för

för

för

ll l

l l

m

m m

m m

£- < <

£

ÏÌÔ

ÓÔ (4.3)

f bh f

Mm

m crit

m

crits .

=2

6(4.4)

lmel h

b= 0 07, (4.8)


Ib h

y =3

12

(4.5)Ml

EI GKcrit y v= ◊p

(4.7)Ml

EI GKcrite

y v= ◊p

(n+1)l

1,0

l

l 0,60 0,91 0,84 0,91 0,94 0,97

≥ 71 2 3 4 5 6n

(4.6)Kb h

b hv = -( )3

31 0 63, /

55

Tabell 4.2.Effektiv balklängd le i förhållande till total balklängd l. Källa: Norsk standard NS 3470.

Statiskt system Upplagsförhållanden vid böjning i sidled le / l vid lastangrepp i tyngdpunktsaxeln1)

1) Om lasten angriper i balkens överkant skall le ökas med dubbla balkhöjden. Om lasten däremot angriper i underkant balk skall le minskas med halva balkhöjden.

0,60+0,40m > 0,40

0,60+0,40m > 0,20

0,90

0,55

0,80

0,70

0,80

0,75

1,00

0,55

0,56+0,74c(1-c)

0,28+0,80c(1-c)

0,49+0,60c(1-1,42c) > 0,35

0,47+0,50c (1-c)

0,39+0,58c (1-c)

0,47+0,41c(1-1,17c) > 0,35

0,70

0,65

2,00

0,50

0,80


M mM

–1,0 < m < 1,0

l

q

q

q

l/2l/4 l/4

F F

(1 – c)lcl

F

(1 – c)lcl

F

l/2l/2

F

M

l

l

q

l

F

56

Figur 4.1Sidostagning vid mellanstöda) med U-stång eller kraftig trälaskb) med snedstag (1) från ås (2) till underkant balk (3).

med dubbla balkhöjden. Är överkanten endastpunktvis stagad, t ex av sekundärbalkar, får leräknas som det minsta av avstånden från stödtill momentnollpunkt respektive stagpunkt. An-ordnas särskild avsträvning av balkens under-kant, t ex enligt figur 4.1 får le räknas som 0,3gånger avståndet från stöd till avsträvning. Bal-ken förutsätts i samtliga fall vridningsförhindradvid upplaget.

4.2.2 Krökta elementKrökta element kan behandlas efter samma prin-ciper som angivits för raka balkar.

För ett cirkulärt bågelement enligt figur 4.2,fritt upplagt på två stöd och belastat med kon-stant moment, kan – under förutsättning av vrid-ningsförhindrande upplag – kritiskt moment be-räknas enligt formeln:

där och

Plustecknet i ekvation (4.9) gäller den moment-riktning som ger dragning på den konvexa si-dan. En viss krökning i momentets riktning mins-kar således risken för vippning.

För ett krökt ramhörn enligt figur 4.3 kan kri-tiskt moment och motsvarande slankhetstal be-räknas enligt ovanstående formler med s likamed båglängden mellan två snitt där konstruk-tionen är vridningsförhindrad och stagad i sid-led. Om angränsande avstånd mellan stagpunk-ter är väsentligt kortare än s (se figur 4.3) fårman en inspänningseffekt som gör att Mcrit kanberäknas med en något reducerad, effektiv båg-längd se.

Vid andra momentfördelningar än konstantmoment får man kritiskt moment genom attmultiplicera Mcrit enl. ovan med en korrektions-

Figur 4.2Cirkulärt bågelement. Beteckningar.

Figur 4.3Vippning och knäckning vid krökt ramhörn.Beteckningar.

Ib h

y =3

12K

b hb hv = -( )

3

31 0 63, /

Ms

EI GKEI GK

rcrit y vy v= ◊ ±

+p2

(4.9)


a)

b)

(3)(1)

(2)

SM M

r

rms

s

s

57

4.3 KontakttryckTryckkrafter överförs ofta genom direkt anligg-ning. Är kraftriktningen parallell med fibrernakan oftast hela tryckhållfastheten fc,0 utnyttjas.Vid tryck ändträ mot ändträ finns emellertid riskför att kontaktytorna penetreras, ungefär som tvårotborstar som pressas mot varandra. För att för-hindra detta är det lämpligt att utforma anslut-ningen med ett mellanlägg av hård träfiberski-va, stålplåt eller likande. I annat fall bör dimen-sioneringsvärdet reduceras till 0,6fc.

Vid lokalt tryck vinkelrätt fibrerna förhindrarde obelastade delarna sammantryckningen av debelastade delarna. Om belastningslängden är kort(mätt i fiberriktningen) kan man därför, undervissa förutsättningar, istället räkna med en ef-fektiv belastningslängd leff som är större än denverkliga. Enligt vissa normer räknar man istäl-let med ett förhöjt värde på tryckhållfastheten.

Vid upplagstryck, vinkelrätt mot fiberrikt-ningen, skall följande villkor vara uppfyllt:

där

a = avståndet i mm från balkände till upplagets kant, dock högst 100 mml = upplagslängd i mm, dock högst 150 mmBeteckningar enligt figur 4.4.

faktor k (förstoringsfaktor) som kan bestämmasmed ledning av tabell 4.2. Faktorn k motsvarardärvid l/le, d v s det inverterade tabellvärdet.

Ramhörn är som regel belastade med bådetryckkrafter och böjande moment. Dimensione-ringskriteriet kan i detta fall skrivas:

påkänning av dimensionerande tryck-kraftreduktionsfaktor m h t knäckning en-ligt avsnitt 5.1dimensionerande tryckhållfasthetpåkänning av dimensionerande mo-mentreduktionsfaktor m h t vippningreduktionsfaktor m h t lamellkrökningenligt punkt 4.7.


Figur 4.4Balk på upplag.

kcrit =

fc,0 =

där sc,0 =

kc =

sm,x =

kr =

la1 l

b

h

s sc

c c

m x

crit r m xk f k k f,

,

,

,

,0

0

0 7 1+ ◊ £ (4.10)

s c d c c dk f, , , , ,90 90 90£ ◊ (4.11)

ka l

c, ,90 115017000

1 8= + -( ) £ (4.12)

58

Figur 4.5Kontakttryck vid spetsiga hörn.

Om kontakttrycket angriper i sned vinkel motfibrerna, t ex enligt figur 4.5, kan man bestäm-ma hållfastheten med hjälp av följande formel(vanligen kallad Hankinson’s formel):

där a är den spetsiga vinkeln mellan kraft- ochfiberriktning.

Vilka värden på fc,0 och fc,90 som skall använ-das beror på tvärsnittets uppbyggnad, d v s omdet är homogent eller kombinerat (se avsnitt1.3.1) och i det senare – och vanligaste fallet –även av kontaktytans storlek och dess belägen-


b

asa

sb

h≥h/6

h

≥h/6

ff

f

f

cc

c

c

,,

,

,

sin cosa

a a=

+

0

0

90

2 2

(4.13)

het i tvärsnittet. För kombinerat limträ skallmaterialvärden för närmast lägre hållfasthets-klass användas om kontakttrycket huvudsakli-gen verkar inom tvärsnittets inre två tredjede-lar, där lamellvirket är av något lägre kvalitet.Vid direkt anliggning mellan två ändträytor re-duceras tryckhållfastheten parallellt fibrerna till0,6 fc,0 enligt ovan.

Beslag och upplag bör utformas så att belas-tade fibrer får stöd av intilliggande, obelastadefibrer. Speciellt vid spetsiga hörn, se figur 4.5,skall kontakttrycket inte angripa alltför nära denfria kanten. Vid avskurna hörn bör man kontrol-lera att avskärningen ligger tillräckligt långt frånett tänkt, spetsigt hörn, se figur 4.5.

59

dragspänningarna som är avgörande för bärför-mågan:

För balkar med urtaget i överkant är kv = 1,0.För balkar med urtaget i underkant är:

där h = total balkhöjd i mma = h1/hi = a/(h-h1)

Övriga beteckningar framgår av figur 4.6.

4.4.2 Urtag med förstärkningBärförmågan hos balkar med rektangulära ur-tag med förstärkning kan kontrolleras enligt fö-regående avsnitt. Om förstärkningen dimensio-neras enligt nedanstående anvisningar, kan mandärvid sätta kv = 1,0.

Förstärkningen kan utföras av plywood ellerinlimmad skruv och skall dimensioneras fördragkraften Fs som verkar i snitt 2 - 2 enligtfigur 4.7:

där R = dimensionerande upplagsreaktion.

4.4 Urtag i balkändeUrtag i balkände bör undvikas, eftersom ävensmå urtag utgör sprickanvisningar som minskarbärförmågan väsentligt. Särskild försiktighet böriakttas vid konstruktioner som kan befaras bliutsatta för stora fuktvariationer. Se vidare av-snitt 4.8 Tvärdraghållfasthet och 4.9 Fuktrörel-ser. Kan urtag inte undvikas bör de, åtminstonei underkant, utföras snedsågade, enligt figur 4.6b.Allt ändträ i urtaget skall ytbehandlas. Rätvink-liga urtag skall utföras med minst 25 mm hörn-radie. Större urtag än 0,5h eller 500 mm bör intetillåtas utan förstärkning.

4.4.1 Urtag utan förstärkningBärförmågan för urtag utan förstärkning kankontrolleras med följande metod, som är base-rad på brottmekaniska studier av förhållandenavid urtagets inre hörn. Kriteriet har för enkel-hets skull formulerats som en kontroll av skjuv-spänningarna i resttvärsnittet, trots att det är tvär-

ki

h h

v =+Ê

ËÁ��̄ - +

ÊËÁ

Ï

ÌÔÔ

ÓÔÔ

min

,

,, ,

1 0

6 5 11 1 11 5

2a a

e

h+ -

��̄

-

,0 81 2

1

aa (4.15)


V

1

1

e

a

1

V1

h 1h 1

h 1

e1

V

1

hh

h

a)

b)

c)

Figur 4.6Urtag i balkände. Beteckningar.

(4.14)t = ◊ £1 5

1

, V

bhk fv v

Figur 4.7Förstärkning av urtag i balkände. Beteckningar.

2

h 1

F

R2

t

h

F Rh h

h

h h

hS = -ÊË

�¯ - -Ê

Ë�¯

È

ÎÍ

ù

ûú3 21

21

3

(4.16)

60

4.4.2.1 Förstärkning med plywoodPlywood med minst tjockleken d = 10 mm lim-mas på båda sidor av balken enligt figur 4.8.Ytfaneren orienteras med fiberriktningen vinkel-rät mot balkens längdriktning. Presstrycket vidlimningen kan appliceras med hjälp av kamspikeller skruv. I båda fallen skall plywooden för-borras. Förankringslängden skall vara minst tvågånger skivtjockleken. Fästdonen skall varajämnt fördelade över plywoodskivan och tillantalet motsvara ca 1 spik/skruv per 6000 mm2

(motsvarar spik-/skruvtäthet 75 mm). Inbördesavstånd mellan fästdonen bör vara lika både tvärsoch parallellt med fiberriktningen och skall varai överensstämmelse med gällande normer. Lim-ningen skall utföras av limträtillverkaren i en-lighet med gällande bestämmelser för konstruk-tionslimning.Bärförmågan FR hos plywoodskivan och en lim-fog beräknas enligt formel (4.17). Normens håll-fasthetsvärden ft och fv för plywood har där re-ducerats till 25 % med hänsyn till att spännings-fördelningen i limfogen är ojämn:

där 2def = sammanlagd tjocklek av faner på båda sidor om balken med fiberriktningen vinkelrät mot balkens längdriktning.

Övriga beteckningar enligt figur 4.8.

Dimensioneringsvillkor: FS £ FR

4.4.2.2 Förstärkning med inlimmad skruvInlimmad skruv får bara användas i konstruk-tioner inomhus i Klimatklass 0 och 1 och börgenerellt undvikas där stora variationer i fukt-kvoten kan befaras. Skruven (skruvarna) place-ras så nära urtagets kant som möjligt med hän-syn till bestämmelser om minsta kant- och cent-rumavstånd och förankras på minst halva upp-lagshöjden, se figur 4.9. Mer än två rader skruv,räknat i balkens längdriktning, rekommenderasinte.

Skruvens bärförmåga FR, med avseende pådraghållfasthet och förankring, beräknas enligtgällande bestämmelser eller godkännande.

4.4.2.3 Förstärkning med glasfiberarmeringSenare tids forskning har visat att förstärkningmed glasfiberarmerad epoxiplast är en använd-bar metod. Glasfiberarmeringen fungerar på lik-nande sätt som plywoodskivorna men har för-delen att den är transparent och närmast liknarett tjockt lackskikt. Till nackdelarna hör att er-farenheterna av metoden än så länge är begrän-sade och att en allmänt accepterad dimensione-ringsmetod saknas. Användningen av epoxilimkan dessutom vara problematisk från arbetar-skyddssynpunkt.

Figur 4.8Urtag i balkände. Förstärkning med plywood.

F

cd f

ch f

c h h fR

eff t

v

v

=◊

◊-( ) ◊

Ï

ÌÔ

ÓÔ

min

,

,

,

2 0 25

2 0 25

2 0 251

1

(4.17)

(4.18)


h 1

c d d

h

Figur 4.9.Urtag i balkände. Förstärkning med inlimmad skruv

h 1

c

4d 4d >3x2dc>h1/2

h

61

ståndet mellan två hål skall vara minst lika medbalkhöjden h. Rektangulära hål utförs med minst25 mm hörnradie. Hålens insidor bör ytbehand-las för att dämpa fuktkvotens variation och mins-ka risken för sprickbildning. Varma rör och ven-tilationskanaler som dras genom hålen skall iso-leras.

4.5.1 Hål utan förstärkningBärförmågan med avseende på moment och tvär-kraft kontrolleras för resttvärsnittet. Tvärkraf-ten kan därvid fördelas på delarna över respek-tive under hålet i förhållande till deras styvhet.Bärförmågan med avseende på tvärkraft kankontrolleras med villkoret 4.14, varvid såväl rest-tvärsnittet över hålet som under hålet kontrolle-ras. Höjden h1 i formel 4.14 ersätts därvid medhöjderna hö och hu hos resttvärsnitten över res-pektive under hålet. Vid rektangulära hål beak-tar man de tillskottsmoment som tvärkraften gerupphov till i ”över- och underramen”, se figur4.11. Om därvid färre än fyra lameller återståröver respektive under hålet, skall dimensione-rande böjhållfasthet reduceras med 25 %.Dimensionerande skjuvhållfasthet reducerasmed hänsyn till hålstorlek och balkbredd, var-vid hålstorleken representeras av hålets diame-ter vid runda hål och av diagonalmåttet:

vid rektangulära hål

där

för 90 £ b £ 215 mm

Faktorn kvol beaktar hållfasthetens volymbero-ende, jämför avsnitt 4.1.

4.5 HålStörre hål utgör plötsliga tvärsnittsförändringarsom stör kraftflödet i en konstruktion. Därige-nom uppkommer betydande tvärdragspänningaroch skjuvspänningar intill hålet. Tillsammansmed de torksprickor som naturligt uppstår tillföljd av att ändträ blottläggs i hålets sidor, kandessa extraspänningar allvarligt nedsätta kon-struktionens bärförmåga. Särskild försiktighet ärmotiverad vid sådana balktyper, som sadel- ochpulpetbalkar, där den geometriska formen i sigger upphov till tvärdragspänningar. I krökta kon-struktionsdelar, t ex ramhörn eller bumerangbal-kar, bör man överhuvud taget inte tillåta hål. Pågrund av risken för sprickbildning tillåts inteheller håltagningar i utomhuskonstruktioner el-ler annars där man kan befara stora varitioner ifuktkvoten.

Om hål inte kan undvikas, bör de placerascentriskt kring neutrallagret, se figur 4.10, dockkan en avvikelse på högst 0,1h accepteras. Hålmed ho ≥ 0,5h eller a ≥ 3ho tilllåts ej. Kantav-


Figur 4.10 Hål i limträbalkar. Beteckningar.

hh 0

a > h

Figur 4.11Vid rektangulära hål beaktas inverkan av de tillskotts-moment som tvärkraften ger upphov till.

hh0

M/r

M/r

Vo

Vu

a/2

r

D h a= +02 2 (4.19)

f k k fv red hål vol v, = ◊ ◊ (4.20)

kD h D h

D hhål =- ( ) £

+( )>

ÏÌÔ

ÓÔ

1 555 0 1

0 1

3

2

/ / ,

/ ,

för 1,62

1,8 D / hför (4.21)

kbvol = Ê

Ë�¯

90 0 2,

(4.22)

62

m = ( )1 5, /V bh

fv(4.25)

Balkar smalare än 90 mm klyvsågas normaltfram ur dubbla bredden, vilket ger en i detta sam-manhang ogynnsam orientering av årsringarnapå klyvsidan. Klyvbalkar, d v s balkar som ärsmalare än 90 mm, omfattas inte av de under-sökningar som ovanstående dimensioneringsreg-ler grundas på.

Spänningsförhållandena omkring ett hål lik-nar mycket dem vid ett urtag i balkände, se fi-gur 4.12.

Genom att utnyttja ovanstående analogi kandärför bärförmågan vid ett hål med domineran-de tvärkraftsbelastning beräknas med hjälp avformel (4.14) och (4.15). Beteckningar enligtfigur 4.12.

4.5.2 Hål med förstärkning4.5.2.1 Förstärkning med plywoodFörstärkning med plywood kan utföras enligtföljande metod, hämtad ur den tyska tränormenDIN 1052:Plywood av bok eller björk, med minst tjockle-ken d = 10 mm, limmas på ömse sidor av bal-ken. Skivornas mått skall uppfylla nedanståen-de villkor, se även figur 4.13:

Ytfaneren orienteras med fiberriktningen paral-lell med balkens längdriktning. Presstrycket vidlimningen kan appliceras med hjälp av kamspikeller skruv. I båda fallen skall plywooden för-borras. Förankringslängden skall vara minst likamed dubbla skivtjockleken. Fästdonen skall varajämnt fördelade över plywoodskivan och tillantalet motsvara ca 1 spik/skruv per 6000 mm2,(motsvarar spik-/skruvtäthet 75 mm). Inbördesavstånd mellan fästdonen bör vara lika både tvärsoch parallellt med fiberriktningen och skall varai överensstämmelse med gällande normer. Lim-ningen skall utföras av limträtillverkaren i en-lighet med gällande bestämmelser för konstruk-tionslimning.Erforderlig tjocklek på plywoodförstärkningenberor av utnyttjandegraden m och kan bestäm-mas med ledning av tabell 4.3.

Utnyttjandegraden m beräknas på balkens brut-totvärsnitt b x h utan hänsyn till tvärsnittsreduk-tionen på grund av hålet ochmed V = aktuell tvärkraft i snittet genom hålets

centrum fv = dimensionerande skjuvhållfasthet vid hål (utan reduktion med hänsyn till

håltagning).

Figur 4.13Plywoodförstärkning av hål. Beteckningar.


h h0 0 5£ , hh

h100 4

0 1≥ Ï

ÌÓ

,

,(4.23)

a h£ aa

h11

0 25≥ Ï

ÌÓ

,(4.24)

r > 25 mm

a > 0,25h

> 0,25h

h

a1a

> 0,25h

> 0,25hh 1

a1a1

a1

h 0h 1

h 1h 0

h 1

h

Figur 4.12Analogi mellan hål och urtag i balkände. Beteckningar.

a

d

hh 1 V/2

e = a/2h 1 V/2

h

e = 0i = 1

d/2

63

Utnyttjandegrad Skivtjocklek på var sidam d

0 0,05 b 1/3 0,18 b 2/3 0,25 b

1 0,33 b

Tabell 4.3 Erforderlig tjocklek på plywoodförstärkning

4.5.2.2 Förstärkning med inlimmad skruvFörstärkning med inlimmad skruv rekommen-deras bara för hålstorlekar med a £ 0,6h och ho

£ 0,35h. Eftersom skruven förhindrar balkensfria krympning och därigenom ger upphov tilltvärdragspänningar i det kritiska området vidhålet, begränsas användningen till fall där skruv-längden är högst 500 mm. Skruven (skruvarna)placeras så nära hålkanten som möjligt med hän-syn till bestämmelser om minsta kant- och cen-trumavstånd och dras minst 40 mm förbi hålet,se figur 4.14. Mer än två skruvrader i balkenslängdriktning rekommenderas inte.

Skruven/skruvarna dimensioneras för kraftenFs:

där V = dimensionerande tvärkraft i hålets cen-trum.

Skruvens bärförmåga FR, med avseende pådraghållfasthet och förankring, beräknas enligtgällande bestämmelser eller godkännande.

Dimensioneringsvillkor: FS £ FR

4.5.2.3 Förstärkning med glasfiberarmeringLiksom vid urtag är förstärkning med glasfiber-armerad plast en användbar metod, se avsnitt4.4.2.3.

F Vh h

h

h h

hS = -ÊË

�¯ - -Ê

Ë�¯

È

ÎÍ

ù

ûú0 5 3 20

20

3

, (4.26)

(4.27)


Figur 4.14Förstärkning av hål med inlimmad skruv.Ungefärligt sprickläge betecknas (1).

h

2d

c >

40

h 0(1)

(1)

64

4.6 Limträ med snedskurna lamellerKonstruktionselement av limträ utformas oftamed varierande tvärsnittshöjd, t ex sadelbalkar,kontinuerliga balkar med voter över mellanstö-den eller ramkonstruktioner. Som regel åstad-kommer man tvärsnittsvariationen genom attsnedskära lamellerna utefter den ena kanten,medan lamellerna är parallella utefter den an-dra. Eftersom böjspänningarna vid den snedskur-na kanten är parallella med denna och sålundabildar vinkeln a med fiberriktningen, reducerasböjhållfastheten. Även fördelningen av böjspän-ningarna ändras, jämfört med en balk med kon-stant tvärsnittshöjd, se t ex nedan under sadel-och bumerangbalk. Hållfasthetsreduktionen ärolika, beroende på om snedskärningen är på dentryckta eller dragna sidan. Dimensionerandeböjhållfasthet erhålls genom att multipliceraböjhållfastheten parallellt med fiberriktningen fmmed reduktionsfaktorn ka:

där f90 = ft,90 vid snedskärning på den dragna sidan ochf90 = fc,90 vid snedskärning på den tryckta sidan.

Snedskärningar i större vinkel än 15∞ på tryck-sidan och 5∞ på dragna sidan bör undvikas. Föratt minska risken för sprickbildning kan manspiklimma en täckbräda till den snedskurna ytan.Utförandet rekommenderas för konstruktioneri Klimatklass 3, liksom för konstruktioner i öv-riga klimatklasser om skärningsvinkeln är stör-re än 7∞.

4.7 Limträ med krökta lameller

Till limträs mera framträdande förtjänster hörmöjligheten att enkelt utföra krökta konstruk-tionselement. Vid tillverkningen böjs då de en-skilda lamellerna till önskad form innan limmethärdat, varvid vissa egenspänningar byggs in imaterialet. Träets krypegenskaper gör emeller-tid att dessa till största delen utjämnas under lim-ningen, som ju sker under tillförsel av fukt ochvärme och normalt kan egenspänningarna för-summas vid dimensionering. Vid små kröknings-radier måste emellertid deras inverkan på böj-hållfastheten beaktas. Detta kan ske genom attgrundvärdet för böjhållfasthet multipliceras meden reduktionsfaktor kr :

där t = lamelltjockleken rm = genomsnittlig krökningsradie för limträ- elementet.

Största tillåtna lamelltjocklek (t) i krökta kon-struktionselement är enligt EN 386 (Träkon-struktioner – Limträ – Funktions och produk-tionskrav):

där r = lamellens krökningsradie (mm)fm,k = karakteristisk böjhållfasthet hos lamell- skarvar (N/mm2).

I Sverige tillverkas limträ normalt av 45 mmlameller, vilket motsvarar en minsta kröknings-radie på ca 7,5 m för hållfasthetsklass L 40. Vidmindre krökningsradie måste lamelltjocklekenminskas, vilket ökar kostnaden.

I krökta konstruktionselement uppträder oftatvärdragspänningar. Hållfastheten vid dragningtvärs fiberriktningen behandlas nedan och be-räkning av uppträdande påkänningar under av-snittet om bumerangbalkar och krökta balkar.

max ,tr fm k= +Ê

ËÁ��̄

2501

80(4.30)


k f

fm

aa a

=+

1

90

2 2sin cos(4.28)

kr t

r t r trm

m m

=≥

◊ <ÏÌÓ

1 0 240

240

, /

/ /

för

0,76 + 0,001 för (4.29)

65

4.8 TvärdraghållfasthetTrä har sin lägsta hållfasthet vid dragning tvärsfiberriktningen. Den påverkas i hög grad avsprickor, kvistar och växtvariationer, särskilt ivårveden, den ljusa, mjukare delen av årsringar-na. Tvärdraghållfastheten utnyttjas bara inomområden där tvärdragspänningar uppkommersom följd av sekundära effekter, t ex vid hål ochurtag, inom sadelbalkars nockparti och i krökta,momentbelastade konstruktionselement.

Olika undersökningar har visat att tvärdrag-hållfastheten är starkt beroende av den belasta-de trävolymens storlek, d v s av belastningstypoch geometrisk form hos konstruktionen, se ävenavsnitt 4.1 Volymeffekten. Det i bestämmelser-

na angivna grundvärdet skall därför korrigeras,t ex genom multiplikation med en omräknings-faktor kvol:

där m = konstant som bestäms ur försök, ofta sätts m = 5 V0 = referensvolym, vanligtvis = 0,01 m3

V = karakteristisk volym som bestäms med hänsyn till konstruktionselementets geometri kdis = konstant som beaktar spänningsfördel- ningen i balken.

För balkar enligt figur 4.15, belastade med jämntfördelad last kan värden på kdis och V hämtas urtabell 4.4. V behöver dock inte sättas större än2Vb /3 där Vb är balkens totala volym.

För beräkning av uppträdande tvärdragspän-ningar hänvisas till avsnitten om sadel- och bu-merangbalkar.

k kV

Vvol dis

m= Ê

Ë�¯

0

1

(4.31)

Figur 4.15Sadelbalk, bumerangbalk och krökt balk med konstanttvärsnittshöjd.


Tabell 4.4

Balktyp kdis V

Sadelbalk 1,4 b(hnock)2

Bumerangbalk 1,7 Krökt del enligt fig 4.15Krökt balk 1,4 Krökt del enligt fig 4.15

V

V

h noc

kh n

ock

66

4.9 FuktrörelserLimträelement levereras normalt med en fukt-kvot på cirka 12 %, vilket ungefär motsvararjämviktsfuktkvoten i Klimatklass 1. Under an-dra klimatförhållanden kommer fuktkvoten ef-terhand att anpassa sig till jämvikt med omgiv-ningens relativa luftfuktighet och temperatur.Fuktkvotens årsgenomsnitt för limträkonstruk-tioner i olika klimatklasser är ungefär:8 % i Klimatklass 012 % i Klimatklass 116 % i Klimatklass 2

För konstruktioner i Klimatklass 3 kan maninte ange något genomsnittsvärde.

Till följd av bl a säsongsvisa förändringar iklimatet kommer fuktkvoten i en träkonstruk-tion att förändras oupphörligt. Variationen är 3 -5 procentenheter för inomhus- och utomhuskon-struktioner under tak och 8 - 10 procentenheterför oskyddade utomhuskonstruktioner. Trä in-omhus är som regel torrast på vintern, utomhus-konstruktioner torrast på sommaren.

Limträ, liksom annat trä, sväller när fuktkvo-ten ökar och krymper när fuktkvoten minskar.Rörelserna är många gånger större tvärs fiber-riktningen än parallellt med denna; 0,2 % res-pektive 0,01 % för varje procents ändring avfuktkvoten. Erfarenhetsmässigt kan man räknamed följande maximala fuktrörelser för limträ iklimatklasserna 1 och 2:• vinkelrätt fiberriktningen ca 10 mm/m• parallellt fiberriktningen ca 0,5 mm/m.

Om fuktrörelserna i tvärriktningen förhindras,på grund av yttre eller inre tvång, kan hållfast-

heten tvärs fiberriktningen överskridas, varvidträet stukas eller spricker. Anslutningsdetaljeroch förbindningar skall därför utformas så attnormala fuktrörelser hindras i så stor utsträck-ning som möjligt. Man bör också vara uppmärk-sam på att styvhet och bärförmåga hos skruv-förband försämras om de inte är väl åtdragna.Om möjligt bör därför åtminstone vitala skruv-förband kunna efterdragas sedan virket torkat.Längdändringarna är som regel så små att de kanförsummas, utom för mycket stora konstruktio-ner. Konstruktioner där fuktkvoten kan bliojämnt fördelad över tvärsnittet, t ex balkar el-ler pelare som ligger i ett isoleringsskikt, kanemellertid få betydande deformationer på grundav olika fuktrörelser på den kalla och på denvarma sidan. Vintertid befinner sig ena sidan iett varmt och torrt klimat, medan den andra si-dan står i kontakt med uteluften, vars relativafuktighet är hög. Utsidan blir således längre äninsidan vilket är orsaken till att tak och ytter-väggar har en tendens att böja utåt om vintern.Vid fri uppläggning och oförhindrade fuktrörel-ser kan utböjningen på grund av oliksidig fukt-påverkan beräknas ur följande uttryck:

där l = spännvidden l = längddifferensen mellan utsida och

insida på grund av svällning respektive krympning h = tvärsnittshöjden.

ul l

h= ◊ D

8(4.32)

D


Hedmarksmuseet i Hamar, Norge.Arkitekt: Sverre Fehn.

Foto: Jan Haug

69

5.1 Centriskt tryck 71

5.2 Tvärbelastad pelare 72

5.3 Sammansatta pelare 73

5.3.1 Kontinuerligt skruvad pelare 73

5.4 Pelarsystem 74

5.4.1 Horisontalkrafter av snedställning 74

5.4.2 Knäckning 74

5. Pelare och strävor

Visingsö BibliotekArkitekt: Nyréns Arkitektkontor ABFoto: Max Plunger

70

5. Pelare och strävor

Pelare och strävor är normalt identiska med raka limträelement. De kan specialtillver-kas eller vara lagerbalk om någon av lagerbalksdimensionerna passar. En pelare kangivetvis tillverkas med t ex vot upptill om upplagstrycket kräver det, eller med störretvärsnitt nedtill för att kunna ta upp större inspänningsmoment. Normalt beräknas pela-re som s k pendelpelare, d v s ledad i båda ändar eller som inspänd nedtill (i fundament)och ledad upptill.

Pelare utförs vanligen med samma bredd som balken eller bågen som är upplagd påpelaren, men de kan också utföras med större bredd eller som dubbla, sammansattapelare.

5. PELARE OCH STRÄVOR

71

ningar, beroende på att böjstyvhet och inspän-ningsförhållanden är olika. För pelare med kon-stant tvärsnitt framgår teoretisk knäcklängd lc iförhållande till verklig pelarlängd L vid olikaupplagsförhållanden av tabell 5.1. Upplagsfal-len – Eulers fyra knäckningsfall – framgår avfigur 5.1.

Fast inspänning kan, på grund av deforma-tioner i stålbeslag, grundskruvar m m, aldriguppnås i praktiken. Där inspänning av limträpe-lare åstadkoms med hjälp av mekaniska träför-band bör värdena i den undre raden i tabell 5.1tillämpas.

För pelare med linjärt varierande tvärsnitts-höjd kan knäcklängden bestämmas med hjälpav figur 5.2.

Pelare i fasad räknas ofta förhindrade attknäckas ut i sin veka riktning (varvid dock in-fästning av väggreglar och även väggkonstruk-tionen i övrigt måste kontrolleras för uppträdan-de stagkrafter, se kapitel 12), medan innerpela-re i allmänhet är fria utefter hela längden.

Vid pelarfot, pelartopp och andra snitt därförsvagningar av tvärsnittet på grund av skruv-

5.1 Centriskt tryckCentriskt tryckta limträelement skall uppfyllavillkoret

där kc = en reduktionsfaktor som beaktar risken för plan knäckning

fc = dimensionerande tryckhållfasthet A = pelarens bruttoarea

Reduktionsfaktorn kc bestäms med utgångspunktfrån pelarens eller strävans slankhet l = lc / i därlc är pelarens knäcklängd och i = (I/A)0,5 desströghetsradie i knäckningsriktningen. För pela-re med rektangulärt tvärsnitt gäller:

där lc = pelarens knäcklängd i knäckningsrikt- ningend = pelarens tvärmått i knäckningsrikt- ningen.

Ofta uttrycks slankheten med ett relativt slank-hetstal:

där fc,k = karakteristiskt korttidsvärde på tryckhållfastheten i fiberriktningen

E0,05 = karakteristiskt korttidsvärde på elasticitetsmodulen i fiberriktningen.

Observera att elasticitetsmodulen skall sättas inmed det värde som används vid beräkning avbärförmåga, vilket som regel skiljer sig från detvärde som används vid beräkning av deforma-tioner.

Slankheten är som regel olika stor i olika rikt-

s c c c

N

Ak f= £

l = l

dc 12

ls

lprel

c k

c crit

c kf f

E= =,

,

,

,0 05

Tabell 5.1.Teoretiska och praktiskt tillämpbara knäcklängder vidolika upplagsfall.

Upplagsfall 1 2 3 4

Teoretisk knäcklängd 2,0 1,0 0,7 0,5 Praktisk knäcklängd 2,25 1,0 0,85 0,7

(5.1)

(5.2)

(5.3)

1 2 3 4

Figur 5.1Olika upplagsfall vid knäckning.


L

sp

lc crit

E,

,=◊

=2

0 052 teoretisk knäckspänning

72

hål och annat förekommer, visas att:

där Anet = pelarens nettoarea

Sambandet mellan reduktionsfaktorn kc och detrelativa slankhetstalet l rel anges i konstruktions-bestämmelserna och skiljer sig obetydligt mel-lan olika normer. Enligt EC 5 gäller t ex:

där

Sambandet enligt EC 5 visas i figur 5.3.

5.2 Tvärbelastad pelareDimensioneringsvillkor vid samtidigt tryck ochböjning brukar ha formen av så kallade interak-tionsvillkor, t ex enligt EC 5:

där n = 2, om risk för knäckning inte före-

ligger (lrel £ 0,5) n = 1, i övriga fall (lrel ≥ 0,5)

c = normalspänning av centriskt tryck m,y , smz = böjspänning av tvärbelastning i

y- respektive z-ledfc, fm,y, fm,z = dimensionerande tryck- respektive

böjhållfasthet kc = reduktionsfaktor m h t risken för

knäckning enligt avsnitt 5.1 km = 0,7 för rektangulära tvärsnitt; 1,0 för andra tvärsnittsformer.

Reduktionsfaktorn kc bestäms med utgångspunktfrån slankhetstalet för knäckning i den ogynn-sammaste riktningen, oavsett i vilken riktningmomentet verkar. För fasadpelare som avstyvasav väggreglar kontrolleras sålunda om slankhe-ten vid knäckning i sidled mellan reglarna är stör-re än vid knäckning ut från väggen.

Enligt svenska bestämmelser skall, i uttryck-en ovan, hållfasthetsvärdena för böjning redu-ceras m h t risken för vippning, se avsnitt 4.2.

Figur 5.3Reduktionsfaktorn kc som funktion av det relativa slank-hetstalet enligt EC 5.

s cnet

c

N

Af= £ (5.4)

k rel rel= - +( )0 5 0 5 2, , ) 1+ 0,1(l l (5.6)

s s sc

c c

n

mm y

m y

m z

m zk fk

f f

ÊËÁ

��̄ + + £,

,

,

,

1 (5.8)

s s sc

c c

n

m y

m ym

m z

m zk f fk

f

ÊËÁ

��̄ + + £,

,

,

,

1 (5.7)

ss


Figur 5.2Diagram för bestämning av knäckningslast för pelaremed linjärt varierande tvärsnittshöjd.

0,5

h 1h2

l 2

p 2E · I 2

g

h1/h20,2 0,3 0,4 0,5

Ns = g ·

l

(5.5)k

k kc

rel

rel

rel

=£

+ ->

Ï

ÌÔ

ÓÔ

1 0 5

10 5

2 2

för

för

l

ll

,

,

1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

00 0,5 1 1,5 3,52 2,5 3 4 l r e l

kc

73

5.3 Sammansatta pelareEftersom största tillgängliga bredd på enskildalimträelement normalt är ca 200 mm blir slank-heten i pelarens veka riktning ofta större än l =170 vilket brukar användas som övre gräns inormal byggpraxis. Pelaren kan då byggas uppav flera delar, t ex enligt figur 5.4, som hopfo-gas med hjälp av spik, skruv, lim eller en kom-bination av dessa.

Om pelaren är kontinuerligt hoplimmad kanman räkna med full samverkan mellan delarnaoch dimensionera enligt föregående avsnitt, iannat fall måste man ta hänsyn till att delarnaförskjuts inbördes när pelaren belastas. Renaskruvförband ger därvid alltför stora förskjut-ningar och måste alltid kombineras med mel-lanläggsbrickor av inpressningstyp. Nedan be-skrivs hur en kontinuerligt skruvad pelare kandimensioneras. Dimensioneringsregler för andratyper av sammansatta pelare finns bl a i EC 5.

5.3.1 Kontinuerligt skruvad pelareKontinuerligt skruvade, sammansatta pelare en-ligt figur 5.4a förutsätts utförda med tandbrick-or, typ Bulldog eller liknande. Dimensionering-en kan ske med utgångspunkt från ett effektivtslankhetstal:

där l = slankhetstalet för utknäckning i pappe-rets plan vid full samverkan mellan delarna:

E0= elasticitetsmodul för bärförmågeberäk-ningar

K = förskjutningsmodul i N/mm för skruv med tandbrickor A = pelarens sammanlagda tvärsnittsyta l = pelarens längd

s = centrumavstånd i mm mellan skruv eller skruvgrupper i pelarens längdriktning n = antal skruv per grupp.

E0 och K sätts in med sina karakteristiska grund-värden enligt gällande norm. Eftersom båda stor-heterna påverkas på ungefär samma sätt av fukt-kvotens variation och av belastningens varak-tighet är graden av samverkan, uttryckt i fak-torn g , oberoende av dessa. Normerna angeroftast bara ett Kser på förskjutningsmodulen,som skall användas för deformationsberäkning-ar. Faktorn g bör i så fall beräknas med utgångs-punkt från ett reducerat värde K = 2/3 Kser.Enskild skruv med tandbricka kontrolleras förtvärkraften:

där

N = dimensionerande last på pelarenle = effektivt slankhetstal enligt ekv (5.9)kc = reduktionsfaktor som beaktar knäckrisken.

Knäckningsfaktorn kc beräknas enligt ekv (5.5)varvid lrel beräknas med utgångspunkt från pe-larens effektiva slankhetstal le.


(5.9)l lg

g

e =+

+

2

1 61

gp

=+ ◊ ◊ ◊

◊

1

12

2

2

E A s

K l

(5.10)F

nV

s

b= ◊ ◊ ◊

+ +1 1

116

gg

Figur 5.4. Sammansatta pelartvärsnitt. Exempel.a) Kontinuerligt skruvat. b) Kontinuerligt spikat.c) Med distansklotsar.

s

b b

s

a) b)

l 1

c)

b b b

(5.11)V

N

k

N

k

N

k

c

c

ee

ce

=

◊ £

◊ ◊ < <

◊ ≥

Ï

Ì

ÔÔÔ

Ó

ÔÔÔ

1201

30

160

30 60

160

för

60

60

l

l l

l

74

5.4 PelarsystemEnplans hallbyggnader utformas ofta som enk-la system av pelare och balkar där en eller flerapelare spänns in i grunden och stödjer övriga,som pendlar utformade pelare, enligt figur 5.5.

5.4.1 Horisontalkrafter av snedställningDe inspända pelarnas snedställning kan betrak-tas som en del av den initialkrokighet som för-utsätts vid dimensionering med hänsyn tillknäckning nedan och behöver inte beaktas sär-skilt. Pendelpelarnas oavsiktliga snedställningger däremot upphov till horisontella krafter isystemet som måste tas upp av de inspända pe-larna. Den dimensionerande horisontalkraftenberäknas med hjälp av sambandet:

där SNi = total dimensionerande vertikallast på pendelpelarna

n = totalt antal pelare

Snedställningskraften fördelas på de inspändapelarna i förhållande till dessas styvhet. Denantas har samma varaktighet som dimensione-rande vertikallast och kombineras med övrigahorisontalkrafter av vind m m som skall tas uppav de inspända pelarna.

5.4.2 KnäckningI jämförelse med helt fria pelare, nedsätts knäck-ningslasten för de inspända pelarna i systemet idet föregående, genom att dessa inte bara har attuppbära sin egen last utan också tjänstgör somstöd åt pendelpelarna.

För ett system med en eller flera likadana,inspända pelare som stöder ett antal pendelpe-lare enligt figur 5.5 kan pendelpelarnas inver-kan på systemets knäckningslast beaktas genomatt man kontrollerar de inspända pelarnas bär-förmåga med utgångspunkt från slankhetstalet:

där l = slankhetstalet för de inspända pelarna vid utknäckning i systemets plan, utan

hänsyn till pendelpelarnas inverkan Ni, li = vertikal last, respektive verklig längd

på enskild pendelpelare No, lo= vertikal last, respektive verklig längd

på inspända pelare.

EXEMPELBeräkna inspänningsmoment och slankhetstalför pelarna i stomsystemet i figur 5.6 vid knäck-ning i ramplanet.

Horisontalkraft av pelarnas snedställningEnligt ekvation (5.12) gäller:

Horisontalkraften ger moment i de inspändapelarna:

M = 0,5 x 3,8 x 4 = 7,6 kNm.

Figur 5.5Pelarsystem med en inspänd pelare.

l l pe

i i

o o

N l

N l= + ◊

( )( )

ÂÂ

112

2 /

/(5.13)


a d n= +0 003 0 012, , /

l o l 1 l i

N o N1 NNi

H Nd i= Âa (5.12)

H n Ni= +( ) =

= +( ) ◊ ◊ =

Â0 003 0 012

0 003 0 012 5 3 150 3 8

, , /

, , / , kN

75

Med hänsyn till pendelpelarnas inverkan blir deteffektiva slankhetstalet enligt formel (5.13):

Slankhetstalen för pendelpelarna beräknas påvanligt sätt:

Moment av vindlastPelartopparna antas först oförskjutbara.Då blir inspänningsmomentet i vänster pelare:

Horisontell upplagsreaktion i pelartopp:

Pelartopparna släpps därefter fria och upplags-reaktionen fördelas på pelarna i förhållande tilldessas styvhet d v s vardera fasadpelaren får0,5 R = 2,7 kN. Inspänningsmomentet av dennahoristontalkraft blir:MR = 0,5R· h = 0,5 · 5,4 · 4 =10,8 kNm.

Totalt inspänningsmoment i vänster pelare:M = M0 + MR = 6,0 + 10,8 =16,8 kNm.

KnäckningSlankhetstalet för de inspända pelarna blir, utanhänsyn till pendelpelarnas inverkan, enligt figur5.1:

därb = balkbreddh = pelarhöjd

Figur 5.6Förutsättningar till beräkningsexempel.

l = =6000 12225

92

l = =5000 12180

96


Mq h

01

2 2

83 4

86 0= = ◊ = , kN

R q h q h= + = +( ) =38

38

38

3 0 0 6 4 5 41 2 , , , kN

3 kN/m

75 kN

150 kN 150 kN

150 kN

75 kN

0,6 kN/m

4 m

5 m

6 m

140x360 140x180 140x225 140x180 140x360

l b= = =h

b

122 25

4000 12360

87,

l l p

p

ei i

o o

N l

N l= + ◊

( )( ) =

= + ◊ ◊ +◊

=

ÂÂ

112

87 112

2 150 5 150 62 75 4

147

2

2

/

/

/ //

77

6. Balkar

6.1 Raka balkar med konstant tvärsnittshöjd 79

6.1.1 Snittkrafter 79

6.1.2 Skjuvning 80

6.1.3 Upplagstryck 80

6.1.4 Böjning och vippning 81


6.2 Raka balkar med

linjärt varierande tvärsnittshöjd 82

6.2.1 Snittkrafter 82

6.2.2 Skjuvning 82

6.2.3 Upplagstryck 82

6.2.4 Böjning 82

6.2.5 Vippning 83

6.2.6 Tvärdragspänningar 83


6.3 Krökta balkar (bumerangbalkar) 85

6.3.1 Böjning 85

6.3.2 Vippning 86


6.3.4 Deformationer 87

6.4 Dimensioneringsdiagram 87

Stifts- och landsbiblioteket, Linköping.Arkitekt: Nyréns Arkitektkontor AB/Johan Nyrén m fl.Konstruktör: Tyréns Byggkonsult AB/Hans Lanevik.Foto: Åke E:son Lindman

78

6. Balkar

Balkar av limträ kan ha konstant tvärsnittshöjd (raka balkar) eller ha varierande tvär-snittshöjd. Balkar med varierande tvärsnittshöjd förekommer bl a som symmetriskaeller, undantagsvis, osymmetriska sadelbalkar, pulpetbalkar och takbalkar i ramkon-struktioner. Sadel- och pulpetbalkar är som regel fritt upplagda på två stöd.

Dimensionerande snittkrafter för balkar beräknas med hjälp av jämviktsvillkor ochlinjär elasticitetsteori och med utgångspunkt från dimensionerande lastvärden och last-kombinationer enligt gällande bestämmelser.

Även spänningar och deformationer beräknas enligt den linjära elasticitetsteorin förbalkar. Tvärsnittskonstanter bestäms därvid med utgångspunkt från nettotvärsnittet,d v s med hänsyn till verkliga tvärmått, urtag och urfräsningar och till tvärsnittsreduk-tioner från skruvhål och från spik och träskruv med större diameter än 6 mm. Om inteannat anges förutsätts här att tvärsnitt är rektangulära med konstant bredd. För balkarmed varierande tvärsnittshöjd förutsätts även att träets fiberriktning är parallell medbalkarnas underkant.

6. BALKAR

79

6.1 Raka balkar med konstant tvärsnittshöjd

6.1.1 SnittkrafterSnittkrafter och upplagsreaktioner beräknas enk-last med hjälp av dator. För handräkning finnsnågra vanliga lastfall tabellerade i tabell 6.1 och6.2 nedan.

Moment Upplagsreaktion Nedböjning

MAB

0,086

MB

-0,086

-0,063

MAB

0,086

0,096

MCD

0,086

0,096

MBc

0,086

MBC

0,039

0,063

MB

-0,086

MC

-0,086

-0,063

RA

0,414

RA

0,414

0,438

RB

1,172

RB

1,085

1,062

RD

0,414

0,438

RC

0,414

RC

1,085

1,062

w

0,774

w

0,774

0,714

0,521

x

0,46

x

0,46

0,49

1,50

Med koefficienterna k ur tabellerna gäller:

Moment M = k· ql2

Upplagsreaktion R = k· qlNedböjning w =k· ql4/100EI vid x = k· l

Tabell 6.2Koefficienter k för moment, upplagsreaktioner och nedböjning. Gäller Gerbersystem med konstant tvärsnitt.

6. BALKAR

Tabell 6.1Koefficienter k för moment, upplagsreaktioner och nedböjning. Gäller oskarvad balk med konstant tvärsnitt.

Moment Upplagsreaktion Nedböjning

MAB

0,070

0,096

MB

-0,100

-0,050

-0,050

-0,117

MAB

0,080

0,101

-0,025

-0,072

MCD

0,080

0,101

-0,025

-0,017

MB

-0,125

-0,063

MBC

0,025

-0,050

0,075

0,053

MBC

0,070

-0,025

MC

-0,100

-0,050

-0,050

-0,033

RA

0,375

0,438

RA

0,400

-0,450

-0,050

-0,383

RB

1,250

0,625

RB

0,100

0,550

0,550

1,200

RD

0,400

0,450

-0,050

-0,033

RC

0,375

0,063

RC

1,100

0,550

0,550

0,450

w

0,540

0,920

w

0,690

0,990

0,677

0,586

x

0,42

0,47

x

0,45

0,48

1,50

0,43

q

q

A B Cl lx

q

q q

q

q

A B C Dl ll

x

q

A B Cl l

0,171l

x

q

0,22l 0,22lq

A B C D

0,125l 0,125ll l lx

80

För kontinuerliga balkar över tre stöd med olikafältvidder och belastade med jämnt fördeladelaster enligt figur 6.1 kan moment och upplags-reaktioner beräknas med hjälp av följande ut-tryck:

För kontinuerliga balkar över fyra stöd, med oli-ka fältvidder och belastade med jämnt fördela-de laster enligt figur 6.2, kan stödmomentenberäknas med hjälp av följande uttryck:

där L2 = 16(l1 + l2)(l2+l3) – 4l22

M ql l

Lq

l l l

Lq

l l l

LC = -+( ) -

+( )1

13

22 2

23

1 22 3

33

1 22

2(6.5)

(6.4)

t = £1 5, V

bhk fv v (6.6)

6.1.2 SkjuvningFöljande dimensioneringsvillkor gäller:

där V = dimensionerande tvärkraft fv = dimensionerande skjuvhållfasthet kv = reduktionsfaktor m h t eventuellt urtag

i balkände enligt avsnitt 4.4.

För balk som är upplagd på underkanten ochbelastad längs överkanten får man som regelberäkna tvärkraften (men inte upplagsreaktio-nen) utan hänsyn till den del av belastningen somangriper på mindre avstånd från teoretiska upp-laget än balkhöjden. Anvisningen kan tillämpassåväl för fritt upplagda tvåstödsbalkar, som förkontinuerliga balkar på tre eller flera stöd.

Villkoret kan också formuleras som erforder-lig balkhöjd med hänsyn till skjuvning:

För fritt upplagd tvåstödsbalk med jämnt förde-lad belastning kan villkoret skrivas:

6.1.3 UpplagstryckFöljande dimensioneringsvillkor gäller:

där leff = effektiv upplagslängd enligt avsnitt 4.3 R = dimensionerande upplagsreaktion fc90 = dimensionerande tryckhållfasthet vinkelrätt fiberriktningen enligt gällan- de normer.

hV

bk fvv v

= 1 5,(6.7)

h lq b

k f q bvv v

=+

0 751 5

, /, /

(6.8)

s ceff

c

R

blf, ,90 90= £ (6.9)

6. BALKAR

Rq l M

lM

R

qAB

ABA= + =1 1

1

2

12 2 varav

(6.1)

(6.2)

(6.3)

Mq l q l

l lB = - ++( )

1 13

2 23

1 28

Rq l M

lM

R

qCB

CDC= + =2 2

2

2

22 2 varav

Figur 6.2Kontinuerlig balk på fyra stöd.

Figur 6.1Kontinuerlig balk på tre stöd.

q1

l 2l 1

A B C

q2

A B C D

l 2l 1 l 3

q 1q2 q3

M ql l l

Lq

l l l

Lq

l l

LB = -

+-

++

◊( ) ( )2

21

1

3

2 3

2 22

3

2 3

2 33

3

22

81

6.1.4 Böjning och vippningVid belastning i balkens styva riktning gällerföljande dimensioneringsvillkor:

där M = dimensionerande moment fm = dimensionerande böjhållfasthet kcrit = reduktionsfaktor m h t vippning enligt

avsnitt 4.2.

Vid kontinuerliga balkar får stödmomentet be-räknas utifrån antagandet att stödreaktionen ärjämnt fördelad över upplagslängden. Stödmo-ment beräknade enligt avsnitt 6.1.1 får därvidreduceras med:

där R = dimensionerande upplagsreaktion a = upplagslängden.

Dimensioneringsvillkoret kan också formulerassom erforderlig balkhöjd med hänsyn till böj-ning:

För fritt upplagd tvåstödsbalk med jämnt förde-lad belastning gäller :

Eftersom både kcrit och fm normalt varierar medbalkhöjden måste man som regel bestämmabalkhöjden hm genom passningsberäkning.

Vid samtidig böjning kring y- och z-axlarnagäller dimensioneringsvillkoren (6.7) och (6.8).Formlerna gäller även för tvärsnitt med godtyck-lig form.

6.1.5 NedböjningDimensioneringsvillkoret kan som regel formu-leras så:

där k1 och k2 = konstanter vilkas värde beror påaktuella upplagsförhållanden och typ av belast-ning, M = dimensionerande moment E, G = dimensionerande materialvärden wS, wR = beräknad, resp maximalt godtagbar nedböjning t ex enligt tabell 3.1.

Försummas skjuvdeformationerna, vilket är för-svarbart för balkar med l/h > 10, kan dimensio-neringsvillkoret formuleras som erforderlig balk-höjd med hänsyn till nedböjning:

För fritt upplagd tvåstödsbalk med jämnt förde-lad belastning gäller:

För kontinuerliga balkar är nedböjningen somregel inte dimensionerande. Maximal nedböj-ning uppträder oftast i ytterfack. Om skjuvde-formationerna försummas (se ovan) kan denberäknas genom integrering av den elastiska lin-jens differentialekvation:

w” = – M/EI

Under förutsättning av konstant tvärsnitt ochjämnt fördelad last blir, med beteckningar en-ligt figur 6.3, maximal nedböjning i ytterfack:

Observera att dimensionering m a p styvhet somregel avser bruksstadiet och att dimensioneran-de last och materialvärden skall bestämmas medutgångspunkt från detta.

Figur 6.3Nedböjning i ytterfack. Beteckningar.

s m crit m

M

bhk f= £6

2(6.10)

DM Ra= / 8 (6.11)

w kMl

Ebhk

M

GbhwS R= + £1

2

3 2 (6.14)

6. BALKAR

hM

bk fmcrit m

= 6(6.12)

h lq b

k fmcrit m

= 0 75, / (6.13)

hkMl

EbwwR

=2

3 (6.15)

wx

EI

Rl x

ql xA= -( ) - -( )È

ÎÍùûú6 24

2 2 3 3

x lR ql

R qlA

A

ª ◊ --0 25

3 0 46,,

(6.17)q

max w

l – xxRA

(6.16)h lq b

E

l

wwR

= ◊ ◊ ◊532

3/

82

6.2.3 UpplagstryckLiksom för balkar med konstant tvärsnittshöjdgäller följande dimensioneringsvillkor:

där leff = effektiv upplagslängd enligt avsnitt 4.3 R = dimensionerande upplagsreaktion fc90 = dimensionerande tryckhållfasthet vinkelrätt fiberriktningen enligt gällande normer.

6.2.4 BöjningI princip gäller samma dimensioneringsvillkorsom för balkar med konstant tvärsnittshöjd. Denvarierande tvärsnittshöjden inverkar emellertidpå böjspänningarnas fördelning över tvärsnittet,se figur 6.4. Dessutom reduceras böjhållfasthe-ten i den snedskurna kanten enligt avsnitt 4.6.

Den sammanlagda inverkan innebär för frittupplagda tvåstödsbalkar att spänningarna i balk-ens (snedskurna) överkant som regel är avgö-rande för dimensioneringen.

Vid dimensionering av kontinuerliga balkarmåste både över- och underkant kontrolleras istödsnitten:

där M = dimensionerande moment i snittet f m = dimensionerande böjhållfasthet kf,a = reduktionsfaktor m h t snedskärning av lameller enligt avsnitt 4.6.

6. BALKAR

6.2 Raka balkar med linjärt varierande tvärsnittshöjd

6.2.1 SnittkrafterSnittkrafterna i statiskt obestämda sadel- ellerpulpetbalkar kan inte bestämmas med hjälp avtabell 6.1, som förutsätter konstant tvärsnitts-höjd. En beräkning, som med fördel sker medhjälp av dator, måste beakta att tvärsnittshöjdensvariation inverkar på deformationsbilden ochfördelningen av snittkrafter.

6.2.2 SkjuvningLiksom för balkar med konstant tvärsnittshöjdgäller dimensioneringsvillkoret:

där V = dimensionerande tvärkraft fv = dimensionerande skjuvhållfasthet kv = reduktionsfaktor m h t eventuellt urtag i balkände enligt avsnitt 4.4.

Tvärkraften får även här beräknas utan hänsyntill den del av belastningen som angriper i över-kant balk och på mindre avstånd från teoretiskaupplaget än balkhöjden vid upplaget. Balkenförutsätts upplagd på underkanten.

Villkoret kan, liksom vid jämnhög balk, for-muleras som erforderlig upplagshöjd med hän-syn till skjuvning:

För fritt upplagd tvåstödsbalk med jämnt förde-lad belastning kan villkoret skrivas:

t = £1 5, V

bhk fv v (6.18)

hV

bk fvv v

= 1 5,(6.19)

s ceff

c

R

blf, ,90 90= £ (6.21)

s s a am f mkM

bhk f= £, ,

62

(6.22)

(6.20)h lq b

k f q bvv v

=+

0 751 5

, /, /

ks a

a

a,

tan ,

tan ,=

Ï

ÌÔ

ÓÔ

-

+

1 4

1 4

2

2

i den övre, snedskurna kanten

i den undre, ej snedskurna kanten

Figur 6.4Fördelning av böjspänningar i balk med varierande tvär-snittshöjd.

h

smaa

83

där Mnock och hnock är moment respektive balk-höjd i nocksnittet. Dimensionerande böjhållfast-het fm behöver inte reduceras med hänsyn tillsnedskärning eftersom kontrollen i detta fall av-ser underkant balk.

6.2.5 VippningBärförmågan med hänsyn till vippning kontrol-leras enligt avsnitt 4.2 varvid följande dimen-sioneringsvillkor gäller:

där M = dimensionerande moment fm = dimensionerande böjhållfasthet kcrit = reduktionsfaktor m h t vippning enligt avsnitt 4.2.

För sadel- eller pulpetbalkar, belastade genomsekundärbalkar som förhindrar överkantens si-doutböjning, får reduktionsfaktorn kcrit bestäm-mas med utgångspunkt från ett slankhetstal be-räknat med effektiva balklängden le enligt ta-bell 4.2 och balkhöjden h i dimensionerandesnitt.

6.2.6 TvärdragspänningarFör sadelbalkar med nedåtriktad last kan tvär-dragspänningarna i nockpartiet vara dimensio-nerande. Vid taklutningar under 10∞ och sido-stagad överkant lyder dimensioneringsvillkoret:

s xM x

W x( ) = ( )

( )

h hl

m = + ÊË

�¯0

22

2tana

Figur 6.5Fördelning av böj- och tvärdragspänningar i nockparti-et på en sadelbalk.

xh

hl

m

=2

(6.23)

sas am k

ql

bh h l=

+( ),

,0 75 2

tan(6.24)

Eftersom både moment och tvärsnittshöjd varie-rar längs balkaxeln uppträder maximal böjspän-ning som regel inte där momentet är störst utan iett snitt närmare upplaget. Snittets läge kan be-stämmas analytiskt genom att man deriverar ut-trycket:

och sätter resultatet lika med noll.

För fritt upplagda pulpetbalkar eller symmetriskasadelbalkar med jämnt fördelad belastning lig-ger det dimensionerande snittet på avståndet:

från upplaget, varvid h betecknar balkhöjd vidupplag och hm balkhöjd på halva spännvidden.Maximal böjspänning i snittet är:

Dimensioneringsvillkoret kan uttryckas som er-forderlig balkhöjd i mittsnittet:

där

Vid given taklutning gäller i stället:

Vid dimensionering av kontinuerliga sadelbal-kar och vid tvåstöds sadelbalkar med stor taklut-ning skall även nockpartiet kontrolleras. Störstaböjspänningen uppträder i underkant balk, se fi-gur 6.5, och kan beräknas med hjälp av följandeuttryck:

(6.27)

s a amnock

nock

M

bh= + +( ) ◊1 1 4 5 4

622, tan , tan

(6.28)

s m crit m

M

bhk f= £6

2(6.29)

s a90 2 900 16= £, tan ,

M

bhk fnock

nockvol t

(6.30)

6. BALKAR

hh h

hm = +02 2

2(6.25)

hql

bf

k

km f0

20 75= ◊, ,

,

s a

a(6.26)

a

s0h noc

k

Mnock

s90s90

Mnock

84

där ft,90 = dimensionerande tvärdraghållfasthet kvol = reduktionsfaktor m h t tvärdraghåll- fasthetens volymberoende enligt avsnitt 4.8.

6.2.7 NedböjningNedböjning hos sadel- och pulpetbalkar beräk-nas enklast med hjälp av dator. Handräkning medarbetsekvationer, innebär omfattande räkne-arbete.För en fritt upplagd pulpetbalk, eller en symme-trisk sadelbalk, med jämnt fördelad belastningkan nedböjningen uppskattas med hjälp av föl-jande formler:

där

he = h + 0,33 · l ·tana för sadelbalk he = h + 0,45 · l ·tana för pulpetbalk.

För balkar med 2l /(h+hmax ) > 15 kan man bort-se från den andra termen i uttrycket ovan, sommotsvarar skjuvdeformationernas bidrag till ned-böjningen.

För en fritt upplagd pulpetbalk, eller en symme-trisk sadelbalk, belastad med en punktlast F en-ligt figur 6.6, kan man beräkna nedböjningen ifältmitt med formeln:

där kF = konstant beroende av förhållandet h/hmax och lastens angreppspunkt som kan erhållas ur tabell 6.3. I = bh3/12.

Figur 6.6Fritt upplagd sadelbalk belastad med punktlast.

Tabell 6.3Nedböjningsfaktor kF

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0,2

0,0104

0,0190

0,0206

0,0224

0,0229

0,2

0,0256

0,0430

0,0543

0,0548

0,0518

0,0446

0,0358

0,0238

0,0120

0,4

0,045

0,080

0,104

0,117

0,121

0,4

0,081

0,147

0,192

0,213

0,210

0,187

0,149

0,103

0,053

0,6

0,105

0,194

0,259

0,299

0,312

0,6

0,149

0,278

0,375

0,430

0,439

0,399

0,325

0,228

0,117

0,8

0,188

0,356

0,489

0,574

0,604

0,8

0,221

0,421

0,579

0,663

0,708

0,657

0,544

0,385

0,199

1,0

0,296

0,568

0,792

0,944

1,0

1,0

0,296

0,568

0,792

0,944

1,0

0,944

0,792

0,568

0,296

x/l h/hmax

Sadelbalk

Pulpetbalk

x/l h/hmax

6. BALKAR

w kFl

EIF F=3

48(6.32)

Ibh

ee=3

12

F

h

xI

h max

wql

EI

ql

Gb h hqe

= ◊ ++( )

5384

0 354 2

,max

(6.31)

85

6.3 Krökta balkar (bumerangbalkar)Balkar av limträ utförs ofta med krökt form.Tvärsnittshöjden inom den krökta delen kandärvid vara konstant eller varierande, se figur6.7. Vid konstant tvärsnittshöjd kan önskad sa-deltaksform åstadkommas med en lös nockdelsom spikas eller skruvas till balken i efterhand.

Vid användning av krökta balkar skall manlägga särskild vikt vid att åtminstone ett av upp-lagen medger horisontella rörelser, då konstruk-tionens verkningssätt, och därmed dimensione-ringsförutsättningarna, annars ändras radikalt.Större taklutningar än 10∞ bör undvikas.

För balkens raka delar gäller samma dimen-sioneringsvillkor med avseende på tvärkraft,upplagstryck och böjning, som för rak balk medkonstant eller varierande tvärsnittshöjd, se av-snitten 6.1 och 6.2. För den krökta balkdelenkontrolleras böjspänningar och tvärdragspän-ningar. Dimensionerande böjhållfasthet skalldärvid reduceras med hänsyn till lamellkrökningenligt avsnitt 4.7.

6.3.1 BöjningFöljande dimensioneringsvillkor gäller inombalkens krökta del:

där kr = reduktionsfaktor m h t lamellkrökningenligt avsnitt 4.7.

Vid jämnt fördelad last är mittsnittet dimensio-nerande. Maximal böjspänning uppträder i un-derkant balk:

Värdet på koefficienten kl beror av kröknings-radie och balktyp, d v s om tvärsnittshöjden va-rierar eller är konstant inom den krökta delen av

balken. EC 5 anger följande formler för materi-al med E0/E90 ª 30 och hnock /rm £ 0,3:

där k1 = 1 + 1,4 tana + 5,4 tan2a k2 = 0,35 – 8 tana k3 = 0,6 + 8,3 tana – 7,8 tan2a k4 = 6 tan2a

För balkar med konstant tvärsnittshöjd inom denkrökta delen gäller formlerna med a = 0 ochhnock = h. I figur 6.8 visas hur kl varierar medtaklutning och krökning.

Figur 6.7Krökta balkar med konstant, respektive varierande tvär-snittshöjd. Den karakteristiska volymen V har markeratsi figuren.

6. BALKAR

s m r mk f£ (6.33)

s m lnock

kM

bh= 6

2 (6.34)

k k kh

rk

h

rk

h

rlnock

m

nock

m

nock

m

= +ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄1 2 3

2

4

3

(6.35)

h = hnockV

r i

rm=r in+0,5hnock a=0

t

b)

0,5hnock 0,5hnock

V

h noc

ka

a)

h noc

k

r in rm=r in+0 ,5hnock

aV

t

c)

b

86

Figur 6.8Koefficienten kl för krökt balk med varierande tvärsnitts-höjd vid olika taklutning och krökning.

För krökta balkar med varierande tvärsnittshöjdskall även böjspänningarna i tangeringspunkte-rna kontrolleras. Dessa kan beräknas med hjälpav uttrycket ovan varvid:

6.3.2 VippningBärförmågan med hänsyn till vippning kontrol-leras enligt avsnitt 4.2. Jämför även motsvaran-de anvisningar under 6.2.5 för raka balkar medvarierande tvärsnittshöjd.

6.3.3 TvärdragspänningarVid vertikal, nedåtriktad last uppträder tvärdrag-spänningar inom den krökta delen av balken. Di-mensioneringskriteriet lyder därvid:

där f t,90 = dimensionerande tvärdraghållfasthet kvol = reduktionsfaktor m h t tvärdraghåll- fasthetens volymberoende enligt punkt 4.8.

Dimensionerande tvärdragspänning uppträdersom regel i mittsnittet och kan beräknas medhjälp av uttrycket:

Värdet på koefficienten kp beror, liksom värdetpå kl ovan, av krökningsradie och balktyp, d v skonstant eller varierande tvärsnittshöjd.EC 5 anger följande formler för material medE0/E90 ª 30 och hnock /rm £ 0,3:

där k5 = 0,2 tana k6 = 0,25 – 1,5 tana + 2,6 tan2a k7 = 2,1 tana – 4 tan2a

För balkar med konstant tvärsnittshöjd inom denkrökta delen gäller formlerna med a = 0 och hnock

= h. I figur 6.9 visas hur kp varierar med taklut-ning och krökning.

Om tvärdragsspänningarna i nockpartiet över-skrider dimensionerande hållfasthetsvärde kanman förstärka balken med samma metoder somtillämpas för hål och urtag, t ex med inlimmadskruv eller spiklimmad plywood. Se vidare av-snitten 4.4.2 och 4.5.2.

Figur 6.9Koefficienten kp för krökt balk med varierande tvärsnitts-höjd vid olika taklutning och krökning.

kl =+ -( )

ÏÌÓ

max,

, tan

1 05

1 3 7 2 a b(6.36)

s 90 90£ k fvol t, (6.37)

s m pnock

kM

bh= 6

2(6.38)

k k kh

rk

h

rpnock

m

nock

m

= +ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄5 6 7

2

(6.39)

6. BALKAR

1,7

1,6

1,5

1,4

1,3

1,2

1,1

10,050 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 h/r

k15 ∞

12,5∞

10∞

7,5∞

5∞

2,5∞0∞

0,050 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 h/r

k

15∞

12,5∞

10∞7,5∞

5∞2,5∞0∞

0,08

0,07

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0

87

ww= +

0

2cos

a b (6.40)

w wf h

lh = ◊ + 0 84,

/(6.41)

6. BALKAR

6.3.4 DeformationerVertikal nedböjning i fältmitt kan uppskattas medhjälp av uttrycket:

där w0 = beräknad nedböjning enligt 6.2.7 för en symmetrisk sadelbalk med

samma spännvidd och samma tvärmått vid upplag och i fältmitt.

Horisontalförskjutningen hos det rörliga uppla-get kan uppskattas med uttrycket:

där f = det vertikala avståndet mellan neutrallagret vid upplag och i nock h = balkhöjd vid upplag l = spännvidd w = vertikal nedböjning i fältmitt.

6.4 Dimensionerings- diagramDimensionering av raka tvåstödsbalkar kan skemed hjälp av diagram i figur 6.10 (bärförmåga)och 6.11 (styvhet).

Ingångsvärdet i diagrammen får man genomatt beräkna lasten per löpmeter balk (kN/m) ochdividera detta värde med balkbredden (m) ochmed det dimensionerande värdet (MPa) på böj-hållfastheten (figur 6.10) respektive på elastici-tetsmodulen vid böjning (figur 6.11). Det dimen-sionerande värdet på böjhållfasthet och elastici-tetsmodul bestäms med hänsyn till klimatklass,lastvaraktighet och säkerhetsklass m m, enligtde normer som gäller i det enskilda fallet. Set ex Bilaga 2. I figur 6.11 skall det dimensione-rande värdet på elasticitetsmodulen användas,som gäller för beräkning av deformationer. Nor-malt motsvarar det medelvärdet.

Vägledning till diagrammen pånästa uppslag1. Bestäm lastkombination och dimensioneran-de lastvärde (qd)

2. Bestäm aktuell spännvidd.

3. Välj balktyp (rak balk, sadel- eller pulpetbalk)

4. Välj på försök en balkhöjd och en balkbreddsom verkar rimliga, t ex med hjälp av tabell 2.1.

5. Bestäm dimensionerande böjhållfasthet (fmd)med hänsyn till vald balkhöjd, säkerhetsklass,klimatklass och varaktigheten hos den kortvari-gaste lasten i lastkombinationen. Se t ex Bilaga2a eller 2c.

6. Beräkna ingångsvärdet qd/b/fmd med beaktan-de av sorterna kN/m/m/MPa och sök upp värdetpå den horisontella axeln i diagram 6.10.

7. Drag en vertikal linje genom denna punkt ochmarkera var linjen skär kurvan för den valdabalktypen (A, B eller C).

8. Drag en horisontell linje genom skärnings-punkten och läs av värdet på kvoten h/l där lin-jen skär den vertikala axeln.

9. Beräkna balkhöjden h och jämför denna medden antagna.

10. Korrigera vid behov ingångsvärdet enligtpunkt 5 ovan och upprepa punkterna 6 till 9 tillsdess att antagen och avläst balkhöjd stämmeröverens.

11. Bestäm, på motsvarande sätt, erforderligbalkhöjd med hänsyn till krav på begränsad ned-böjning. Diagrammet (6.11) är baserat på kra-vet att nedböjningen i balkmitt skall vara högst1/200-del av spännvidden.

Ingångsvärdet qd/b/E beräknas nu med den last-kombination och det värde på elasticitetsmodul(E) som gäller vid dimensionering i bruksgräns-tillståndet. Se t ex Bilaga 2b eller 2d för dimen-sioneringsvärden på E-modulen.

88

Figur 6.10Diagram för dimensionering av tvåstödsbalkar med hänsyn till bärförmåga. Raka balkar, sadel- och pulpetbalkar.Balkana förutsätts förhindrade att vippa eller knäcka ut i sidled.Kurva A = Rak balk. Kurva B = Sadel- och pulpetbalk 1:20. Kurva C = Sadel och pulpetbalk 1:16.

6. BALKAR

0,080

0,075

0,070

0,065

0,060

0,055

0,050

0,045

0,040

0,035

0,030

0,025

0,020

0,015

0,010

0,005

00 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5

A

B

C

h/l

(q/b)/fmd (kN/m/m)/MPa

q/b

hh

h

89

Figur 6.11Diagram för dimensionering av tvåstödsbalkar med hänsyn till nedböjning i bruksgränstillståndet.Raka balkar, sadel- och pulpetbalkar. Balkarna förutsätts förhindrade att vippa eller knäcka ut i sidled.Dimensioneringsvillkor: max nedböjning w £ l/200. För andra villkor, t exw £ l/n multipliceras lastenq med n/200.Kurva A = Rak balk. Kurva B = Sadelbalk 1:20 Kurva C = Sadelbalk 1:16 Kurva D = Pulpetbalk 1:20Kurva E = Pulpetbalk 1:16.

6. BALKAR

0,085

0,080

0,075

0,070

0,065

0,060

0,055

0,050

0,045

0,040

0,035

0,030

0,025

0,020

0,015

0,010

0,005

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

A

C

h/l

(q/b)/E (kN/m/m)/GPa

B

D

q/b

hh

h

E

91

7.1 Geometri 93

7.2 Beräkning av stångkrafter 94

7.3 Dimensionering av stänger 95

7.4 Knutpunkter 95

7.5 Nedböjning och överhöjning 95

Sibelius Hall, entréhallen, Lahti, Finland.Arkitekt: Arkkitehtityöhuone Artto Palo Rossi Tikka Oy/Hannu Tikka och Kimmo Lintula.Konstruktör: Turun Juva OY.Foto: Mikko Junninen/Wood Focus Finland

7. Fackverk

92

7. Fackverk

Ett fackverk är ett system av stänger som är förenade i knutpunkter till en bärandekonstruktion. Om samtliga stänger ligger i samma plan har man ett plant fackverk,annars ett rymdfackverk.

Träfackverk är oftast plana och används normalt som fritt upplagda tvåstödsbalkar.Den fortsatta framställningen avser sådana fackverk. Fackverk för stabilisering av bygg-nader behandlas i avsnitt 12.2 Vindfackverk.

Fackverkskonstruktioner har en rad fördelar framför massiva konstruktioner:• Högt materialutnyttjande bidrar till god ekonomi• Stor frihet i formgivningen• Kan lätt delas upp i mindre transportenheter• Låg vikt ger enkel hantering i fabrik och på byggplatsen samt låga transportkostnader

7. FACKVERK

93

7.1 GeometriTräfackverk för små spännvidder har som regeltriangelform, stänger av konstruktionsvirke ochknutpunkter av spikplåtar. Vid större spännvid-der är däremot limträ det dominerande materia-let. En vanlig limträkonstruktion, som egentli-gen är att betrakta som ett enkelt fackverk ärtreledstakstolen. Denna behandlas i ett särskiltkapitel: 8. Treledstakstolar. Annars utformas lim-träfackverk oftast som parallellfackverk även omandra former också förekommer, t ex trapets-eller bågformade fackverk, se figur 7.1.

Överramen följer som regel takformen, me-dan underramens form bestäms bl a av krav påfri höjd i lokalen, erforderlig konstruktionshöjd,arkitektens önskemål och i någon mån av ut-formningen hos ett eventuellt undertak. Mellanöver- och underram anordnas livstänger (verti-kaler och/eller diagonaler) så att ett system avslutna trianglar bildas. Fackverket blir då geo-metriskt stabilt. Det är dessutom statiskt bestämt,d v s stångkrafterna kan beräknas med jämvikts-ekvationer, om antalet stänger (n) uppfyller vill-koret:

n = 2m – rdär m = antalet knutpunkter r = antalet yttre upplagsreaktioner.

För en fritt upplagd tvåstödsbalk, belastad medhorisontella och vertikala laster, gäller r = 3 ochvillkoret kan skrivas:

n = 2m – 3

Om antalet stänger är större, är fackverket sta-tiskt obestämt och stångkrafterna måste då be-räknas med hänsyn till såväl jämvikts- som de-formationsvillkor. Är stängernas antal mindre,är fackverket geometriskt instabilt och oanvänd-bart som bärverk.

(7.1)

7. FACKVERK

a)

b)

c)

d)

e)

f)

Figur 7.1Olika typer av fackverka) Sadeltakstolb) D:o uppdelad i transportenheterc) Parallellfackverkd) Tvåledsbågee) Parabelfackverkf) Båtformat fackverk

94

Diagonalerna anordnas i övrigt så att:• knutpunkterna om möjligt sammanfaller med

de yttre lasternas angreppspunkter, varigenommoment i överramstängerna kan undvikas,

• förekommande installationer, t ex ventilations-trummor, kan passera,

• fackverket får ett harmoniskt utseende (t exsymmetriskt, samma lutning på diagonalerna),

• tryckta stänger blir så korta som möjligt, va-rigenom avsträvning av dessa kan undvikas,

• fackverket kan delas upp i lämpliga transpor-tenheter.

Konstruktionshöjden bör inte vara alltför pres-sad, ca 1/12-del av spännvidden är lämpligt vidparallellfackverk för att inte stångkrafterna skallbli besvärande stora.

7.2 Beräkning av stångkrafter

Träfackverk kan beräknas som elastiska ramkon-struktioner. Stängernas och förbindningarnasstyvhet och deformationer skall därvid beaktas,liksom inverkan av excentriciteter i knutpunk-ter och vid upplag. Beräkningen genomförs enk-last med hjälp av dator.Följande riktlinjer bör ligga till grund för val avberäkningsmodell:• Såvida inte en mer generell modell används

skall fackverket beräknas som ett system avbalkelement placerade längs systemlinjer ochsammanfogade i knutpunkter, t ex enligt fi-gur 7.2.

• Systemlinjerna skall överallt ligga inom stän-gernas tvärsnitt. I de yttre stängerna, normaltöver- och underramstängerna, skall system-linjerna sammanfalla med stängernas tyngd-punktslinjer.

• Fiktiva stänger får användas för att modelle-ra excentiska anslutningar eller upplag, se fi-gur 7.2. Riktningen hos en fiktiv stång bör, så

Figur 7.2Exempel på statisk modell av fackverk: (1) Upplag;(2) Systemlinje; (3) Facklängd; (4) Inre stång;(5) Fiktiv stång; (6) Yttre stång;

7. FACKVERK

långt det är möjligt, sammanfalla med kraft-riktningen. Fiktiva stänger skall antas ha sam-ma styvhet som anslutande stänger.

• Vid beräkningen får man bortse från inver-kan av icke-linjärt beteende (knäckning) hostryckta stänger, om man i stället beaktar dettavid dimensionering av den enskilda stången.

7.3 Dimensionering av stängerOm fackverket enbart belastas i knutpunkterna,t ex av takåsar, kan stängerna som regel dimen-sioneras med hänsyn enbart till normalkrafteroch eventuella excentricitetsmoment. Ramstän-ger som belastas mellan knutpunkterna skalläven dimensioneras för moment.

Fackverksstängerna kan utföras enkla ellersammansatta. Dubbla över- och underramstängerkombineras ofta med enkla diagonaler. Trycktastänger av limträ kombineras ibland med drag-na stålstänger, jämför t ex avsnitt 8.2.

Dragna stänger skall dimensioneras med hän-syn till tvärsnittsreduktion på grund av skruvhåloch liknande. Ofta blir utrymmeskrav för knut-punktens träförband avgörande för stångens tvär-snittsmått.

Tryckta stänger skall dimensioneras enligtkapitel 5, med hänsyn till risken för knäckning

(2)

(3)

(4)

(1)(6)

(5)

95

såväl i fackverkets plan som ut ur planet. Nor-malt sätter man knäcklängden lika med avstån-det mellan två intilliggande inflexionspunkter.För stänger mellan ledade knutpunkter och förkontinuerliga stänger utan transversell belastninginnebär detta att knäcklängden blir lika med av-ståndet mellan angränsande knutpunkter. För attminska knäcklängden kan man vid behov strä-va av stängerna i eller tvärs fackverkets plan.Överramstängerna är ofta naturligt avsträvade isidled, t ex av åsar eller takpanel.

7.4 KnutpunkterKnutpunkterna utförs i allmänhet med skruvför-band och mellanläggsbrickor. Undantagsvis fö-rekommer också limmade knutpunkter. Vid sto-ra spännvidder är stångkrafterna ofta så stora attkraftöverföringen i knutpunkterna bäst sker viaknutplåtar av stål. Figur 7.3 visar ett exempelpå knutpunkt med inslitsade plåtar och dymling-ar av stål. Systemet har med framgång använts iNorge, t ex vid Olympiahallarna i Hamar ochLillehammer och vid Gardermoens flygtermi-nal utanför Oslo.

7.5 Nedböjning ochöverhöjning

Förbandens eftergivlighet medför att fackverkfår relativt stora nedböjningar jämfört med mas-siva konstruktioner. De bör därför alltid tillver-kas med överhöjning (både över- och underrams-tänger), ungefär l/150 vid l/h = 12 och l/200 vidl/h =10.

En uppskattning av nedböjningen hos ett pa-rallellfackverk, utan hänsyn till inverkan av för-bandens deformationer, får man genom att be-räkna nedböjningen för en massiv balk med trög-hetsmomentet:

där Ai = ramstängernas tvärsnittsarea ai = avståndet mellan ramstångens och fackverkets tyngdpunktslinjer.

Den verkliga nedböjningen är emellertid väsent-ligt större. En noggrann beräkning kan göras medhjälp av dataprogram.

7. FACKVERK

I A ai i= ◊Â 2 (7.2)

Figur 7.3Exempel på utformning av knutpunkt i fackverk med stor spännvidd: (1) 12 mm ståldymlingar; (2) Inslitsade stålplåtar.

..... .

.... ... .. .. .

.. .

.. . .. . . ..

.... ....

90∞

45∞40

40

220

40

40

220

140

AA

50+8+73+8+50

(2)

(1)

A - A

97

8.1 Treledstakstol med enkla takbalkar 99

8.1.1 Snittkrafter och upplagsreaktioner 99

8.1.2 Deformationer 100

8.1.3 Säkerhet mot lyftning 100

8.2 Treledstakstol med underspända takbalkar 102


Lösdriftsstall, Rödånäs Gård, Rödåsel.Konstruktör: Martinsons Trä AB.Foto: Gösta Wendelius

8. Treledstakstolar

98

8. Treledstakstolar

Treledstakstolar utförs vanligen som ett s k spännverk med högben av raka limträele-ment och dragband av limträ eller stål och används för spännvidder där takstolar avvanligt virke inte räcker till. Takkonstruktionen kan utföras som åstak med vanligen6 - 8 m c-avstånd mellan takstolarna. Överramarna kan utföras underspända för attoptimera materialutnyttjandet. Taklutningen för treledstakstolar bör vara mellan 14 och30 grader och spännvidden mellan 15 och 40 m. Underspända takstolar kan dock spän-na betydligt mer, 50 m eller längre.

8. TRELEDSTAKSTOLAR

99

8.1 Treledstakstol med enkla takbalkar

Konstruktionen består av två raka limträbalkar,lutade mot varandra och ledat sammankoppla-de i nocken. Fotändarna är sinsemellan förena-de med ett dragband eller ledat infästade i oför-skjutbara fundament. Taklutningen bör, medhänsyn till horistontalkrafternas storlek och tillrörelser i nock och vid upplagen, inte underskri-da 14∞.

Limträbalkarna dimensioneras som strävorutsatta för tryck och böjning enligt avsnitt 5.2varvid risken för knäckning och/eller vippningbeaktas. I allmänhet kan vippning och utknäck-ning i takplanet anses förhindrad av åsar, takpa-nel eller andra sekundärkonstruktioner vilka iså fall måste dimensioneras för uppträdandestagkrafter, se kapitel 12. Vid knäckning vinkel-rätt mot takplanet är knäcklängdenlc = 0,5 l /cosa.

Vid nock och upplag kontrolleras skjuvpåkän-ningar och lokalt tryck varvid observeras att kraf-ten angriper i sned vinkel mot fibrerna, se av-snitt 4.3.Dragbandet kan vid spännvidder upp till 25 mutföras av limträ men som regel är det av stål. Iuppvärmda lokaler (över +5∞C) kan man använ-da höghållfast stål, t ex Dywidag. Ofta är dockmöjligheterna att utnyttja den höga hållfasthe-ten begränsade av de deformationer som drag-bandets töjning ger upphov till.

Anslutningen mot limträbalkarna utformasmed hänsyn till att kraften angriper i sned vin-kel mot fibrerna.

Nockbeslaget utformas som momentfri ledoch dimensioneras för maximal horisontelltryckkraft. Denna är lika stor och motriktad kraf-ten i dragbandet. Vid lastkombinationer där denyttre lasten är olika stor på de båda takfallen,uppträder också en tvärkraft i nocken. Enligt fler-talet lastnormer är detta aktuellt endast vid tak-lutningar större än 15∞. Det är dock lämpligt att

alltid dimensionera nockbeslaget så att viss tvär-kraft kan överföras, t ex motsvarande halv, en-sidig snölast vilket kan förekomma i sambandmed snöskottning.

8.1.1 Snittkrafter och upplagsreaktionerVid jämnt fördelad, nedåtriktad belastning ochmed beteckningar enligt figur 8.1 kan man be-räkna uppträdande reaktions- och snittkraftermed hjälp av följande uttryck:

Vertikalupplagsreaktion

Kraft i dragbandet

Max momenti takbalken

Tillhörandenormalkraft

Max normalkrafti balken

Max tvärkrafti balken

Tvärkraft i nock(vertikal)

Vid jämnt fördelad, uppåtriktad belastning medolika intensitet på de båda takfallen enligt figur8.2, t ex vid vindsug, kan man beräkna uppträ-dande reaktions- och snittkrafter med hjälp av

8. TRELEDSTAKSTOLAR

(8.4)

Rq q l

11 23

8=

+( ) ◊

Rq q l

21 23

8=

+( ) ◊

Hq q l

f=

+( ) ◊1 22

16

Mq l= 1

2

32

Nq q l

11 2

8= -

+( ) ◊sina

(8.1)

(8.2)

(8.3)

(8.5)

Vq l

11

4= cosa

Vq q l

21 2

8= -

-( ) ◊

(8.6)

(8.7)

(8.8)

N Nq l

2 11

4= = sina

100

nedanstående uttryck:

Vertikal (nedåtriktad) upplagsreaktion

Den horisontella upplagsreaktionen fördelas likapå båda upplagen:

(Tryck)kraften i dragbandet blir då:

Max moment i takbalk:

Normalkraft i takbalk:

Max tvärkraft i takbalk:

8.1.2 DeformationerVid jämnt fördelad, nedåtriktad belastning en-ligt figur 8.1 kan man beräkna vertikal sjunk-ning i nock med hjälp av uttrycket:

Om upplagen är oeftergivliga blir den andra ter-men inom parentesen noll.

8.1.3 Säkerhet mot lyftningTreledstakstolar med dragband skall kontrolle-ras mot lyftning, t ex på grund av vindsug. Ef-tersom dragbandet som regel inte kan ta upptryckkrafter fungerar konstruktionen som avseddendast för lastkombinationer som ger dragningi detta, d v s

SH ≥ 0

Om villkoret ovan inte är uppfyllt måste den (in-åtriktade) horisontella upplagsreaktionen tas upppå annat sätt, t ex i vindfackverk, takskiva ellerliknande.

Alternativt kan dragbandet, åtminstone omdet utförs av trä, avstyvas i sidled så att före-

Figur 8.2Treledstakstol med enkla takbalkar och dragband.Uppåtriktad last.

Figur 8.1Treledstakstol med enkla takbalkar och dragband.Nedåtriktad last.

H Hw w f

1 21 2

2= =

-( ) ◊(8.11)

(8.12)Hw w l

f= + ◊ -( )1 2

22

2 81 tan a

8. TRELEDSTAKSTOLAR

N R H H= + -( )1 1sin cosa a (8.14)

(8.15)V R H H= - -( )1 1cos sina a

wq q l

E A

E A

E Abalk

balk

dragband

=+( ) ◊

◊( )+

◊( )◊( )

Ê

ËÁ��̄

1 22

2 3161

tan cosa a

(8.16)

af

q1q2

l

a

f

l

W1 W2

Rw w l w w l

11 2 1 2 23

8 8=

+( ) ◊ --( ) ◊

tan a (8.9)

(8.10)Rw w l w w l

21 2 1 2 23

8 8=

+( ) ◊ +-( ) ◊

tan a

Mw l= - 1

2

232cos a(8.13)

101

kommande tryckkrafter kan tas upp. Avstyvning-en kan t ex kombineras med undertaket om så-dant finns.

Takstolen kan också utformas med moment-styv nock t ex genom en högt placerad hanbjäl-ke. Konstruktionen blir då statiskt obestämd ochde ovan angivna uttrycken för beräkning av snitt-krafter och upplagsreaktioner gäller inte.

Exempel 8.1Genom att utveckla villkoret SH ≥ 0 kan manhärleda ett generellt uttryck för erforderlig egen-tyngd hos treledstakstolar med dragband vid oli-ka vindlast.Lastkombinationen egentyngd och vindsug en-ligt figur 8.3 undersöks varvid partialkoefficien-terna betecknas:g f,g för egentyngd, respektiveg f,w för vindlast

Dimensioneringsvärdet för kraften i dragbandetblir då enligt ekvation (8.3) och (8.12) och medg = konstruktionens egentyngd:

Enligt ovan skall villkoret SH ≥ 0 vara uppfyllt,varav:

Exempel 8.2Bestäm, med hjälp av det i föregående exempelhärledda uttrycket (8.17), erforderlig egentyngdhos en takkonstruktion med dragbandstakstolarunder följande förutsättningar:

• Taklutning 14∞

• Vindlastens karakteristiska hastighetstryck

qk= 0,6 kN/m2

• Partialkoefficienternas värden är 0,85 (g f,g

)respektive 1,3 (g

f,w)

• Formfaktorn för utvändig vindlast på taket är

- 0,2 (lovart, sug) respektive - 0,4 (läsida, sug)

• Formfaktorn för invändig vindlast på taket är

0,2 (tryck) på såväl lovart- som läsida.

• Inverkan av randeffekter vid takfot och nockkan försummas i detta sammanhang.

Vindlasterna på takfallen blir därmed:w1 = (minv + mutv) qk =(0,2 +0,4)0,6 =0,36 kN/m2

w2 = (minv + mutv) qk =(0,2 +0,2)0,6 =0,24 kN/m2

Villkoret (8.17) ger då:

Som jämförelse kan nämnas att ett isolerat plåt-tak på limträåsar har egentyngden 0,35 - 0,45kN/m2.

Hg l

f

w w l

ff g f w= ◊ - + ◊ -( )Â g g a, , tan2

1 22

2

8 2 81

Figur 8.3Beräkningsexempel. Beteckningar.

w w1 2

20 36 0 24

20 30

+ = + =, ,, kN / m2

g ≥ ◊ ◊ -( ) =1 30 85

0 30 1 0 432,,

, tan ,a kN / m2

8. TRELEDSTAKSTOLAR

gw wf w

f g

≥ ◊ + ◊ -( )gg

a,

,

tan1 2 2

21 (8.17)

a

f

l

W1 W2

h

hl

< 0,5

g

102

8.2 Treledstakstol med underspända takbalkarVid stora spännvidder (>30 m) kan takbalkarnai en treledstakstol med fördel utföras underspän-da, enligt figur 8.4. Momentet i takbalkarna re-duceras därvid genom införande av ett eller fle-ra elastiska mellanstöd, medan normalkraftenökar i motsvarande grad. Konstruktionen kan,till skillnad från den enkla treledstakstolen, ut-formas med mindre taklutning än 14∞ om baravinkeln a mellan dragband och takbalk vid upp-lag är större än 14∞, se figur 8.4.

Snittkrafterna i takstolen beräknas som för ettvanligt fackverk, se kapitel 7. Hänsyn bör där-vid tas till dragstängernas längdändring på grundav last och temperaturpåverkan liksom till upp-trädande deformationer i knutpunkterna. Beräk-ningarna utförs normalt med hjälp av dator.

Balkarna dimensioneras för samtidigt verkan-de tryck och böjning. Risken för vippning ochför knäckning vertikalt eller i sidled beaktas en-ligt avsnitt 5.2.

Trycksträvorna dimensioneras enligt avsnitt5.1.

Särskild uppmärksamhet måste ägnas riskenför utknäckning i sidled. Infästningen i takbal-karna bör av den anledningen utföras moment-styv. Eventuellt sidostagas den undre knutpunk-ten.Dragstängerna bör anordnas så att knutpunkternafår en enkel och ändamålsenlig utformning, t exgenom att man väljer lämpligt antal rundstän-ger och vid varje trycksträva bockar upp en el-ler flera stänger mot nästa knutpunkt i överrams-stången. Höghållfast stål kan användas i vissafall.

Nockens nedsjunkning kan uppskattas med

hjälp av formel 8.16 för treledstakstol med enk-la takbalkar. Därvid sätter man in arean för detdragband som förenar upplagspunkterna.

8.3 Dimensionerings- diagramDimensionering av treledstakstol kan ske medhjälp av diagram i figur 8.5 på motsående sida.

Ingångsvärdet i diagrammet (q/b) / fmd får mangenom att beräkna lasten per löpmeter balk (kN/m) och dividera detta värde med balkbredden(m) och med det dimensionerande värdet påböjhållfastheten (MPa) vid aktuellt lastfall. Dettabestäms med hänsyn till klimatklass, lastvarak-tighet och säkerhetsklass enligt de normer somgäller i det enskilda fallet. Se t ex Bilaga 2.

Diagrammet baseras på förutsättningen attförhållandet mellan dimensionerande värden påböjhållfasthet och tryckhållfasthet parallellt fi-berriktningen är 1,1 och att förhållandet mellandimensionerande värden på elasticitetsmodulenvid böjning och tryckhållfastheten parallellt fi-berriktningen är 370.

8. TRELEDSTAKSTOLAR

Figur 8.4Treledstakstolar med underspända takbalkar.

a

a

103

8. TRELEDSTAKSTOLAR

Figur 8.5Diagram för dimensionering av treledstakstol med hänsyn till bärförmåga. Takbalkarna förutsätts förhindrade attvippa eller knäcka ut i sidled. Förutsättning: fmd/fcd = 1,1 och Emd/fcd = 370.

0,050

0,045

0,040

0,035

0,030

0,025

0,020

0,015

0,010

0,05

0

h/l

(q/b)/fmd (kN/m/m) MPa

q1 q2

a

l

0 2 4 6 8 101 3 5 7 9

15∞; q2/q1=1,0

30∞; q2/q1=0,8

45∞; q2/q1=1,0

105

Ridhus, VrenaLimträstomme av treledsramar med fingerskarvade hörn.Arkitekt: FFNS Arkitekter/Johan Mörling

9. Ramar

9.1 Dimensionering av treledsram 107


9.1.2 Preliminär dimensionering 108

9.1.3 Stabilitetskontroll 109

9.2 Utformning av ramhörn 110

9.2.1 Krökt ramhörn 110

9.2.2 Fingerskarvat ramhörn 110

9.2.3 Skruvat ramhörn 111

9.2.4 Hörn i sammansatta ramar 112

106

9. Ramar

Ramkonstruktioner av trä utförs i dag nästa undantagslöst i limträ. Ramhörnet kan där-vid antingen utföras krökt med genomgående lameller, fingerskarvat, skruvat, med stål-dymlingar och inslitsade plåtar eller sammansatt, se figur 9.1. Ramformen bör så långtfunktionella och estetiska krav medger följa huvudlastens trycklinje. Krökta eller sam-mansatta ramhörn uppfyller lättast detta önskemål och är därför de former som bästlämpar sig för stora spännvidder. Taklutningen bör med hänsyn bl a till nockpartietsnedsjunkning inte understiga 14 grader. Tredledsramen lämpar sig för spännvidder upp till 30-40 m. Vid större spann blirramhalvorna för stora att transportera i ett stycke. Förbindningslinjen mellan nock ochanfang bör således inte överskrida 30 m, och vinkelräta avståndet mellan denna linjeoch ramhörnets ytterkant bör inte vara större än 4 à 5 m.

Tvåledsramen ger en styvare konstruktion, men förutsätter som regel att ramen till-verkas och transporteras i tre eller flera delar som kan sammanfogas momentstyvt påbyggplatsen. Skarvarna förläggs lämpligen till delar av konstruktionen med små mo-ment. Momentstyva skarvar kräver ett mer komplicerat utförande än leder och betingardärför ett högre pris. De är dessutom ofta iögonenfallande på ett mindre önskvärt sätt.Ramdelarna blir i gengäld mindre än vid motsvarande treledsram och därmed enklareatt transportera.

Noll- eller enledsramar av trä används i allmänhet inte som bärande konstruktioner.

9. RAMAR

107

9.1 Dimensionering av treledsram

Treledsramen är den ojämförligt vanligaste ram-typen. Den är stabil mot horisontalkrafter i sitteget plan och statiskt bestämd, varför moment-fördelningen inte påverkas av ojämna sättnin-gar i grunden eller av oförutsedda deformatio-ner i skarvar och anslutningar. Treledsramen ärvidare ledat infästad i fundamenten, vilket för-enklar grundkonstruktionen. Vid dåliga grund-förhållanden kan horisontalkrafterna vid uppla-gen tas upp med dragstag (i eller under golv-plattan) mellan fundamenten. Undergrunden ut-sätts då huvudsakligen för vertikal belastning.

Figur 9.1Exempel på utformning av tredledsramar. a) Ram med krökt ramhörn. b) Ram med fingerskarvat ramhörn.c) Ram med skruvat ramhörn. d) Sammansatt ram.

9. RAMAR

I normalutförandet, med taklutningar omkring15∞, är lastfallet egentyngd och snö samt even-tuella punktlaster från telferbanor och liknandesom regel dimensionerande. Vid höga takres-ningar, t ex i samband med kyrkor eller vissatyper av lagerbyggnader, kan däremot lastkom-binationer med vind vara avgörande.

Beräkning av böjdeformationer utförs enklastmed hjälp av dator och något av de beräknings-program för träkonstruktioner som finns påmarknaden.

a)

b)

c)

d)

108

9.1.1 Snittkrafter och upplagsreaktionerTreledsramen är statiskt bestämd och snittkraf-terna kan därför beräknas med jämviktsekvatio-ner. Den geometriska formen medför dock oftarätt omfattande beräkningsarbete som med för-del kan utföras med hjälp av dator.

Vid jämnt fördelad, oliksidig belastning kanuppträdande reaktions- och snittkrafter för entreledsram enligt figur 9.2 beräknas med hjälpav följande uttryck (jämför ekvation (8.1)-(8.3)):


Horisontellupplagsreaktion

Max moment i ramhörn

Tillhörande normalkraft

Tvärkraft i nock(vertikal)

9.1.2 Preliminär dimensioneringEn preliminär, överslagsmässig dimensioneringkan ske enligt följande beräkningsgång:

1. Bestäm ramens huvudmått och dimensione-ringsvärden för aktuella laster och klimatförhål-landen.

2. Skissa ramens ungefärliga medellinje med led-ning av följande erfarenhetsmässiga uppgifter: – tvärsnittshöjd i ramhörnet h

r ª h/15 + l/30

– tvärsnittshöjd vid ramfoten hf ª 0,7 h

r

– tvärsnittshöjd i nock hn ª 0,3 h

r ≥ 250 mm

– krökningsradie i ramhörnet rm ≥ 170 t

där t är lamelltjockleken.

3. Beräkna snittkrafter vid anfang och nock förolika lastkombinationer.

4. Bestäm erforderligt tvärsnitt vid anfangen medhänsyn till maximal normalkraft eller maximaltvärkraft.

5. Bestäm erforderligt tvärsnitt i nock efter sam-ma kriterier som vid anfangen. Nockbeslagetsutformning kan också påverka tvärmåtten.

6. Korrigera skissen från punkt 2 och bestämsnittkrafter i ramhörnet för olika lastkombina-tioner.

7. Bestäm erforderliga tvärmått i ramhörnet medhänsyn till stabilitet och detaljutformning enligtanvisningarna under 9.2.

8. Kontrollera rambalken för tryck och samtidigböjning i fält enligt avsnitt 5.2. Normalt varie-rar tvärsnittshöjden rätlinjigt från nock till ram-hörn, varför dimensionerande snitt inte samman-faller med snittet för maximalt fältmoment. Iregel räcker det att kontrollera ett par på försökvalda snitt.

Figur 9.2Treledsram med krökt ramhörn. Beteckningar.

9. RAMAR

Rq q l

A =+( ) ◊3

81 2

Rq q l

C =+( ) ◊1 23

8

Hq q l

f=

+( ) ◊1 22

16

M H a N R rq r R

ND CC= ◊ + -( ) ◊ + -Ê

Ë�¯

22 2

21

N R HCª +2 2

Vq q l

B = --( ) ◊1 2

8

(9.1)

(9.2)

(9.3)

(9.4)

(9.5)

(9.6)

a

B

C

HH

A

RA RC

f

90 –2

ra

l

a

h

D

q1 q2

109

9.1.3 StabilitetskontrollRisken för knäckning i ramplanet eller rymd-knäckning (vippning) beaktas på motsvarandesätt som vid tvärbelastad pelare enligt avsnitt 5.2.

Dimensioneringskriteriet skrivs:

där reduktionsfaktorn kc bestäms med hänsyn tillrisken för plan knäckning i eller vinkelrätt ram-planet, beroende på vilket som är farligast. kcrit

bestäms med hänsyn till vippningsrisken enligtavsnitt 4.2 och kr med hänsyn till lamellkrök-ningen enligt avsnitt 4.7.

Vid knäckning i ramplanet kan reduktionsfak-torn kc bestämmas som för centriskt tryckt strä-va enligt avsnitt 5.1, varvid slankhetstalet medför normala förhållanden tillräcklig noggrann-het kan beräknas med utgångspunkt från en fik-tiv knäcklängd:

där

Tröghetsmomenten I och I0 bestäms på avstån-den 0,65h och 0,65s från anfang resp nock, sefigur 9.3. Uttrycket, som återfinns bl a i tyskatränormen, kan användas även för tvåledsramar.

l h cc = + ◊4 1 6,

cI

I

s

h= ◊

0

2

(9.8)

9. RAMAR

Figur 9.3Fiktiv knäcklängd för ramar. Beteckningar.

s sc

c c

m

crit mrk f k f

k+ £ (9.7)

9.2 Utformning av ramhörn9.2.1 Krökt ramhörnKrökta ramhörn utformas normalt med konstanttvärsnitt och lös påsalning av ytterhörnet enligtfigur 9.1a. Vid höga krav på utseendet, t ex isamband med kyrkor, kan dock fullt utlimmadehörnpartier enligt figur 9.4 förekomma. Hörn-kilen (utanför den streckade linjen i figuren) kandärvid vara antingen statiskt samverkande medtvärsnitt i övrigt eller löst påspikat. Radiella(tvärdrag-) spänningar kontrolleras vid lastfallsom ger positiva moment (dragen innerkant) iramhörnet – vanligtvis kombinationer med vind-last. Uppträdande spänningar beräknas och kon-trolleras enligt anvisningar i avsnitt 6.3, varvidett utlimmat ramhörn kan behandlas som en bu-merangbalk.

9.2.2 Fingerskarvat ramhörnFingerskarvade ramhörn utformas vanligen medmellanstycke enligt figur 9.5. Vinkeln mellankraft- och fiberriktning i skarvsnitten begränsasdärigenom vilket påverkar ramhörnets bärförmå-ga gynnsamt. Lamellriktningen bör vara paral-lell med ramens utsida.

Skarvsnitten kontrolleras enligt följande,empiriskt grundade förfarande:• Moment M

skarv och normalkraft N

skarv vinkel-

rätt mot skarvsnitten beräknas i vardera skar-vens centrum

Figur 9.4Krökt ramhörn med fullt utlimmat hörnparti.

l

Ih

0,65

h

0,65 ss

I 0

110

• Vid lastkombinationer som ger dragspänning-ar i ramhörnets insida, vanligtvis kombina-tioner med vindlast, gäller följande dimen-sioneringsvillkor:

där faktorn ka är beroende av vinkeln b mel-lan normalkraft och fiberriktning i skarvsnit-tet.

För: £ 11,25∞ är ka = 0,333

11,25∞ < b <18,75∞ ka = 0,533 – 0,0178b18,75∞ £ b £ 22,5∞ ka = 0,200

9.2.3 Skruvat ramhörnSkruvade ramhörn utförs normalt med dubblaramben enligt figur 9.6. Risken för vippning kanmed detta utförande anses eliminerad. Alterna-tivt kan ramhörnet utföras med enkla ramben ochutanpåliggande knutplåtar av stål. Vippningsris-ken skall i detta fall kontrolleras. Ramben ochrambalk görs lämpligen lika höga, medan var-dera delen av rambenet ges bredden 0,6–0,7 ggrrambalkens.

Skruvarna anordnas med iakttagande av gäl-

Figur 9.6Skruvat ramhörn.

(9.12)N

A

M

Wk fskarv

skarv

skarv

skarvc+ £ ◊a a,

b

• Effektiv tvärsnittsarea och effektivt böjmot-stånd i skarvsnitten beräknas. Med beteck-ningar enl figur 9.5 gäller följande uttryck:

där t = skarvprofilens spetsbreddf = skarvprofilens fingerdelning

• Dimensioneringsvärdet fc,a på tryckhållfast-

heten bestäms med hänsyn till vinkeln ( mel-lan normalkraft och fiberriktning enligt av-snitt 4.3 och med utgångspunkt från de vär-den som gäller för virket i ytterlamellerna utanreduktion för kontakttryck ändträ-ändträ. Di-mensioneringsvärdet skall inte reduceras medhänsyn till risk för knäckning eller vippning.

• Vid lastkombinationer som ger tryckspännin-gar i ramhörnets insida gäller följande dimen-sioneringsvillkor:

Figur 9.5Fingerskarvat ramhörn med mellanstycke. Snitt genomfingerskarv.

9. RAMAR

(9.11)N

A

M

Wfskarv

skarv

skarv

skarvc+ £ ,a

(9.9)Abh t

fskarv = -ÊËÁ

��̄

cosb1

(9.10)Wbh t

fskarv = ◊ -ÊËÁ

��̄

2

2

61

/cos b

> 400

h

h

h

bb

b

b

a

b = 22,5∞ – a/4

1

1 - 1

f

t

1

b

111

lande norms föreskrifter om minsta centrumav-stånd. För att öka styvhet och bärförmåga hosramhörnet kan skruvarna kombineras med mel-lanläggsbrickor.

Skruv utan mellanläggsbrickor kan bytas utmot dymlingar av stål, som normalt är billigareoch enklare att montera. Dock bör minst fyraskruvar alltid ingå i förbandet.

Bärförmågan beräknas under antagandet attalla förbandsdelar har samma styvhet. Snittkraf-terna i förbandets centrum beräknas och förde-las med hjälp av följande uttryck, se figur 9.7:

där I = S(xi2 + yi

2) är förbandsdelarnas poläratröghetsmoment med avseende på förbandetscentrum.

Den resulterande kraften i respektive skruv blir:

med riktningen a = arc tan (Fi,y /Fi,x)

Figur 9.7Skruvat ramhörn. Beteckningar.(1) Spricka; (2) Förstärkning med träskruv.

FH

n

M

Iyi x i, = +

FV

n

M

Ixi y i, = +

(9.13

(9.14)

F F Fi i x i y= +, ,2 2 (9.15)

9. RAMAR

Bärförmågan för enskild skruv bestäms medhänsyn till aktuell vinkel mellan kraft- och fi-berriktning.

Skruvarna kan med fördel anordnas i koncen-triska cirklar enligt figur 9.6 och 9.7. Fler än tvåcirklar rekommenderas dock inte. Dimensione-ringsvärdet för skruvar i den inre cirkeln bör re-duceras med 15 %.

Utförda provningar visar att skjuvpåkännin-garna i ramhörnet ofta är avgörande för bärför-mågan. Erforderliga kontroller kan begränsas tillatt påvisa att:

där

för rambalk

för ramben

A = tvärsnittsarean för rambalk respektive ramben (obs! dubbla ramben) i snittet genom skruvförbandets tyngdpunkt n1, n2 = antal skruv i yttre resp inre cirkeln r1, r2 = radien i yttre resp inre cirkeln

Vbalk respektive Vben avser den tvärkraft som isnittet genom skruvförbandets tyngdpunkt ver-kar på rambalk respektive ramben, se figur 9.8.

Provningarna visar också att en vanlig brott-orsak vid positiva moment, i synnerhet vid ram-hörn med skruvarna anordnade i två cirklar, ärskjuv- eller fläkningsbrott i de yttre delarna avrambalkens och rambenets ändpartier, se figur9.7. Det rekommenderas därför att vid dennautformning förstärka ytterlamellerna i hörnetmed skruv enligt figur 9.7. Förstärkningen i ram-balk och ramben dimensioneras för en dragkraftFhörn enligt nedan:

t = £1 5, V

Afv

(9.16)

VM n r n r

n r n r

Vben= ◊ ++

-p

1 1 2 2

1 12

2 22 2

(9.18)

FM n r

n r n rhörn = ◊+121 1

1 12

2 22 (9.19)

VM n r n r

n r n r

Vbalk= ◊ ++

-p

1 1 2 2

1 12

2 22 2

(9.17)

x

Fi

Fix

Fiy

Mr2H

r1

V

a

y

(2)

(1)

(1)

112

Kraftspelet i denna beprövade typ av anslutningär oklart, men spänningskontrollen kan enligtgammal praxis ske på följande sätt:

• Tryckkraften N uppdelas i komposanterna N1

och N2 , vinkelräta mot anliggningsytorna.

• N1 antas jämnt fördelad över ytan BC. För-

stötens djup bestäms så att:

där f c,a,1

bestäms enligt avsnitt 4.3 med hän-syn till vinkeln a = b /2 mellan kraft- ochfiberriktning. För rätvinklig förstöt gällera = h/2.

• N2 antas jämnt fördelad över ytan AB vars

utbredning bestäms av villkoret:

där f c,a,2

bestäms enligt avsnitt 4.3 med hän-syn till vinkeln a = 90∞ – b /2 mellan kraft-och fiberriktning.

Figur 9.9Sammansatt ramhörn med skruvad infäst-ning av inre ramben.(1) Dragstång av stål.(2) Tryckstång av trä.(3) C-profil av stål.(4) Avlånga skruvhål.

s ba ac c

N

baf, , , ,cos /1

112= ( ) £ (9.20)

s a ac c

N

bdf, , , ,2

22= = (9.21)

9.2.4 Hörn i sammansatta ramarSammansatta ramhörn kan utformas på mångaolika sätt. Vid utförande enligt figur 9.9 kon-trolleras snitt A med avseende på tryck och sam-tidig böjning enligt avsnitt 5.2, varvid dimen-sioneringsvärdena på tryck- och böjhållfasthetreduceras med hänsyn till knäckning i rampla-net respektive vippning. Dessutom kontrollerasuppträdande skjuvspänningar i snitt B.

Det yttre rambenet dimensioneras för axial-last och eventuellt för samtidigt verkande vind-moment. Som regel uppträder stora dragkrafteri rambenet. Dessa kan föras ned i grunden medhjälp av en dragstång av stål enligt figur 9.9,medan förekommande moment och tryckkraf-ter tas upp av en enkel trästräva. Dragstångenbör fästas in i rambalkens överkant för att min-ska risken för sprickor.

Inre ramben dimensioneras som pelare utsattför tryck och böjning. Böjmomentet kommernormalt från excentrisk lastinföring, se t ex fi-gur 9.10. Anslutning mellan rambalk och ram-ben utformas så att överföringen av tryckkrafterhuvudsakligen sker i rambalkens underkant,lämpligen genom anliggning. Lutande rambenkan anslutas med s k förstöt enligt figur 9.10.

Figur 9.8Snittkrafter och tvärkraftsdiagram (schematiskt) för ram-ben och rambalk.

9. RAMAR

M

Vben

MVben

Nben

Vbalk

Vbalk

Nbalk

B

A

BA

(1)(2)

(3)

(4)

113

• Vidare kontrolleras att:

där s skall vara minst 200 mm. Större längd än s = 8a får inte utnyttjas.• Vid lutningar b ≥ 60∞ begränsas förstötens djup till:

• Strävans tvärmått kontrolleras

(9.24)

Figur 9.10Anslutning av trycksträva med förstöt.Kraftspel och beteckningar.

h a d≥ ◊ ( ) + ◊ ( )[ ] ◊tan / cos / sinb b b2 2

t b= ( ) £

N

bsfv

1 2cos / (9.22)

aH£6

(9.23

9. RAMAR

N2N1

C

N

B

A

H

b/2

D

N

N1

N2

a

s

d

e

h

b/2 b/2

115

10.1 Dimensionering 117


10.1.2 Stabilitetskontroll 118


10.1.4 Båglängd 119


10. Bågar

Hamar Olympiahall – Vikingaskeppet, Hamar NorgeArkitekt: Biong & Biong/Niels Torp A/SFoto:Egil Bjerke

116

10. Bågar

Bågkonstruktioner är väl lämpade att utföras av limträ – ett material som utan störremerkostnad kan framställas i krökta former och med varierande tvärsnittshöjd. Somregel används massiva tvärsnitt med konstant höjd men även sammansatta tvärsnitt medI- eller lådform förekommer, särskilt vid större spännvidder.

Bågens form väljs så att uppträdande moment blir så små som möjligt. Som regelinnebär detta att bågformen följer trycklinjen för den dominerande lastkombinationen.Momentpåverkan kan dock inte undvikas helt, eftersom flera lastkombinationer måstebeaktas, som var för sig har olika trycklinjer. Som kompromiss väljer man ofta parabel-form eller, vid små spännvidder, cirkelform. Av funktionella skäl, t ex för att öka denfria höjden nära upplagen, kan elliptisk eller annan bågform vara att föredra. Gränsenmellan båg- och ramkonstruktioner blir här flytande. Samma resultat kan också uppnåsgenom att man lägger upp bågen på pelare, se figur 10.1. Ofta måste därvid de horison-tella upplagsreaktioner som bågverkan ger upphov till, tas upp av dragband mellan an-fangen. Med bågen upplagd direkt på fundament i grundkonstruktionen, t ex enligt figur10.2, kan horisontalkrafterna tas upp av fundamenten, om grundförhållandena så med-ger, eller av dragband under golvplattan, alternativt ingjutna i denna. För att begränsa dehorisontella upplagsreaktionernas storlek bör pilhöjden väljas större än 0,14 ggr bågensspännvidd. För en parabelbåge motsvarar detta anfangsvinkeln 30 grader.

Val mellan två- eller treledsbågar sker efter liknande överväganden som för ramkon-struktioner, se kapitel 9. Treledsbågar är således att föredra vid spännvidder upp till60 -70 meter, medan större spännvidder som regel kräver att bågen tillverkas och trans-porteras i tre eller flera delar, som sammanfogas momentstyvt på byggplatsen. Lederoch momentstyva skarvar bör placeras enligt figur 10.3.

Figur 10.1Båge med dragband, upplagd på pelare.

Figur 10.2Båge upplagd på fundament.

Figur 10.3Lämplig placering av skarvar i bågkonstruk-tioner.a) Momentfri skarv (led)b) Momentstyv skarv

10. BÅGAR

f

l

f

l

a)

b)

117

10.1 DimensioneringDimensionering av två och treledsbågar kan skeenligt samma beräkningsgång som används förtreledsramar enligt avsnitt 9.1.2. Punkterna 7 och8 ersätts därvid av följande:Bågen dimensioneras med hänsyn till tryck ochböjning enligt avsnitt 5.2 och med hänsyn tillanvisningarna nedan.

Dimensionering av treleds parabelbågar medpilhöjdsförhållandet f/l = 0,14 kan ske med hjälpav figur 10.6 (dimensioneringsdiagram).

Samma diagram kan även användas för över-slagsmässig dimensionering av treleds cirkelbå-gar.

10.1.1 Snittkrafter och upplagsreaktioner

För jämnt fördelad last, kan reaktions- och snitt-krafterna i en treleds parabelbåge beräknas urnedanstående uttryck:

Vertikal upplagsreaktion

Horisontell upplagsreaktion

Maximal normalkraft

Normalkrafti godtyckligt snitt

Moment i godtyckligt snitt

Tvärkraft i godtyckligt snitt

För treleds cirkelbågar med 0,14 < f/l < 0,20gäller approximativt:

Max moment

I övrigt kan uttrycken för treleds parabelbågeanvändas vid överslagsberäkningar.

10. BÅGAR

Figur 10.4.Exempel på lastfördelningar på bågtak.

V q l= ◊116 2 (10.13)

(10.12)

(10.4)

(10.5)

(10.6)

Mq fª ◊1

2

11(10.7)

N R q x H= -( ) +1

2 2

M x( ) = 0

Vx( ) = 0

Rq l= ◊1

2

Hq l

f= 1

2

8

(10.3)

(10.2)

(10.1)

N R H= +2 2

l/2 l/2

q 1

q 2

f0,

5q2

l

För ojämnt fördelad last enligt figur 10.4 kanreaktions- och snittkrafterna i en treleds para-belbåge beräknas ur nedanstående uttryck:


Horisontellupplagsreaktion

Max moment (för x = 0,25l)

Tillhörandenormalkraft

Maximal tvärkraft (i nock)

För treleds cirkelbågar med 0,14 < f/l < 0,20 kanovan angivna uttryck användas vid överslags-beräkningar.

Reaktions- och snittkrafter för bågar beräk-nar man lämpligen med hjälp av dator.

R q lA = ◊716 2 (10.8)

R q lB = ◊516 2

(10.9)

Hq l

f= 3

322

2

(10.10)

N Hf

l= + Ê

Ë�¯1

2 2

Mq l= 2

2

128(10.11)

118

l

lf

l

f

l

lf

l

f

l

c =◊ ◊ + Ê

Ë�¯ £

◊ ◊ + ÊË

�¯

Ï

Ì

ÔÔ

ÓÔÔ

0 58 1 6 0 3

0 50 1 116 0 3

2

2

, ,

, , ,

om

om >

(10.16)

10.1.2 StabilitetskontrollBågar är som regel slanka konstruktioner ochdimensioneringen måste därför, i än högre gradän vid ramkonstruktioner, ske med hänsyn tillde tillskottskrafter som bågens initialdeforma-tion och dess deformation under last ger upp-hov till. Enligt 2:a ordningens teori beräknasdessa och adderas till tidigare funna snittkraf-ter, varefter dimensionering sker på vanligt sätt,utan reduktion av dimensionerande tryckhållfast-het med hänsyn till knäckning. Initialdeforma-tionen bör antas likformig med deformationsfi-guren under last och kan antas vara sinusformadmed en pilhöjd på 0,003·l, se figur 10.5. Beräk-ningsarbetet är som regel omfattande och krä-ver i praktiken hjälp av dator.

Alternativt kan man betrakta bågen som ettstatiskt oföränderligt system (1:a ordningens te-ori) och i stället beakta tillskottskrafternas in-verkan genom att reducera dimensionerandehållfasthetsvärden med en slankhetsberoendefaktor som bestäms på samma sätt som vid trycktoch böjd stång enligt avsnitt 5.2. Dimensione-ringskriteriet är detsamma som för ramar, ekv(9.7):

där reduktionsfaktorn kc bestäms med hänsyn tillrisken för plan knäckning i eller vinkelrätt ram-planet, beroende på vilket som är farligast. kcrit

bestäms med hänsyn till vippningsrisken enligtavsnitt 4.2 och kr med hänsyn till lamellkrök-ningen enligt avsnitt 4.7. Vid små krökningsra-dier beaktas att böjspänningarna inte är linjärtfördelade över tvärsnittshöjden genom att sätta:

enligt avsnitt 6.3.1. Koefficienten kp bestämsenligt ekvation (6.39) med vinkeln a = 0.

Knäckning i bågens planReduktionsfaktorn kc bestäms som för tryckt

Figur 10.5Exempel på antagen initialdeformation vid symmetrisktoch osymmetriskt lastfall. l, l1 och l2 betecknar avståndetmellan punkter som inte ändrat läge vid bågens defor-mation.

stång, se avsnitt 5.1. Slankhetstalet beräknasdärvid med utgångspunkt från en fiktiv knäck-längd lc . För treleds parabelbågar med konstanttvärsnitt gäller approximativt uttrycken:

där innebörden av beteckningarna f och l fram-går av figur 10.2.

För tvåleds parabelbågar gäller, oberoende avpilhöjdsförhållandet f/l, det undre uttrycket.

Tryckspänningen sc beräknas med utgångs-punkt från normalkraften i hjässan.

Även för två- eller treleds cirkelbågar medliten pilhöjd (f/l £0,2) är uttrycken ovan tillämp-liga. Vid större pilhöjder ger uttrycken värdenpå osäkra sidan.

Knäckning vinkelrätt bågens planUtknäckning av bågen i sidled är som regel för-hindrad av yttertakskonstruktionen, eller av se-kundärt bärverk, t ex åsar. Reduktionsfaktorn kc

bestäms som för tryckt stång, varvid knäckläng-den får sättas lika med båglängden mellan punk-ter med förhindrad sidoutböjning.

10. BÅGAR

s sc

c c

m

crit mrk f k f

k+ £ (10.14)

s m pkM

bh= 6

2 (10.15)

0,003 · l

l

0,00

3 · l

2

l2

l1 0,003 · l1

119

VippningReduktionsfaktorn kcrit med hänsyn till vippningbestäms enligt avsnitt 4.2, varvid krökningsra-dien kan sättas:

Inom områden med stora negativa moment kanstagning av den tryckta innerkanten vara nöd-vändig.

10.1.3 TvärdragspänningarRadiella (tvärdrag-) spänningar kontrolleras vidlastfall som ger positiva moment (dragen inner-kant) i bågen – vanligtvis kombinationer medvindlast eller ojämnt fördelad snölast. Uppträ-dande spänningar beräknas och kontrolleras en-ligt anvisningar i avsnitt 6.3.

Särskild försiktighet bör iakttas där tvärdrag-spänningar till följd av bågformen överlagras avlokala spänningar, t ex till följd av inhängda las-ter.

10.1.4 BåglängdBåglängden s för en symmetrisk parabelbågemed spännvidden l och pilhöjden f kan beräk-nas med följande formel:

För f/l = 0,14 blir s = 1,0528 · l

Båglängden s för en cirkelbåge med spännvid-den l och pilhöjden f kan beräknas med följandeformel:

För f/l = 0,14 blir s = 1,0544 · l

10.2 Dimensionerings - diagramDimensionering av treleds parabelbågar kan skemed hjälp av diagram i figur 10.6 på nästa sida.

Ingångsvärdet i diagrammet (q/b) / fmd får mangenom att beräkna lasten per löpmeter balk (kN/m) och dividera detta värde med bågbredden (m)och med det dimensionerande värdet på böjhåll-fastheten (MPa) vid aktuellt lastfall. Detta be-stäms med hänsyn till klimatklass, lastvaraktig-het och säkerhetsklass enligt de normer somgäller i det enskilda fallet. Se t ex Bilaga 2.

Diagrammet baseras på förutsättningen attförhållandet mellan dimensionerande värden påböjhållfasthet och tryckhållfasthet parallellt fi-berriktningen är 1,1 och att förhållandet mellandimensionerande värden på elasticitetsmodulenvid böjning och tryckhållfastheten parallellt fi-berriktningen är 370.

r

l

f

l

f

f=

+

Ï

ÌÔÔ

ÓÔÔ

2

2

8

8 2

för parabelbågar

för cirkelbågar

(10.17)

10. BÅGAR

s fl

f

l

f

l

f

= ◊ + ÊËÁ

��̄

Ê

ËÁ

�

¯�

+ ÊËÁ

��̄

Ê

Ë

ÁÁÁÁ

�

¯

��

2 12 360

12

2

2

parcsin

(10.19)

(10.18)

s fl

f

fl

f

f

l

l

f

= ◊ + ÊËÁ

��̄ +

+ ◊ ÊËÁ

��̄ + + Ê

ËÁ��̄

Ê

ËÁÁ

�

¯��

È

Î

ÍÍ

ù

û

úú

2 14

24

41 1

4

2

2 2

ln

120

Figur 10.6Diagram för dimensionering av treleds parabelbåge med hänsyn till bärförmåga. Bågen förutsätts förhindrad attvippa eller knäcka ut i sidled. Bågens pilhöjdsförhållande f/l = 0,14.

10. BÅGAR

Interiör från limträfabrik i Moelv, Norge.Bearbetning av bågfackverk till Tynsetbron.

Foto: Egil Bjerke

0,030

0,025

0,020

0,015

0,010

m = 0,5

h/l

0 2 4 6 8 10

(q/b)/fmd (kN/m/m) MPa

m = 0,6

m = 0,7

m = 1,0

1 3 5 7 9

h

l

f

q

mq

123

11. Takåsar

11.1 Omlottlagda åsar 12511.2 Gerbersystem 125

Pelletslager, Skelleftehamn.Konstruktör: J&W.Foto: MIJAC Foto

124

11. Takåsar

Takåsar utförs normalt av raka balkar med konstant tvärsnitt. De kan utföras fritt upp-lagda och hängs då oftast in mellan primärbalkarna eller som kontinuerliga balkar påflera stöd och läggs då vanligen upp ovanpå det primära bärverket. Kontinuerliga åssys-tem kan i sin tur utföras med oskarvade åsar i två eller flera fack, med momentstyvaskarvar, vanligen i form av omlottläggning över stöd eller med ledade skarvar i så kallatGerber-system.

11. TAKÅSAR

125

11.2 GerbersystemGerbersystem utformas så att fält- och stödmo-menten blir lika. För att minska risken för fort-skridande ras om ett fack skulle kollapsa, börsystemet utformas så att vartannat fack är frittfrån leder. Vid två eller tre fack kan snittkrafteroch maximal nedböjning (w) beräknas med hjälpav tabell 6.2. Vid fler än tre fack gäller, om skar-varna placeras enligt alternativ 1 i figur 11.2:

• ytterfack

• innerfack

Med skarvplacering enligt alternativ 2 i figur11.2 gäller samma uttryck som ovan för inner-facken. För ytterfacken gäller i stället:

• ytterfack

Det är ofta praktiskt att välja samma konstruk-tionshöjd på åsar i ytterfack och innerfack och,om så erfordras, i stället öka åsarnas bredd i yt-terfacken.

(11.5)

(11.6)

(11.7)

(11.8)

(11.9)

(11.10)

(11.11)

M qldim ,= 0 096 2

V V qlskarvdim ,= = 0 44

w ql EI= 0 72 1004, /

M qldim ,= 0 063 2

V qldim ,= 0 56

V qlskarv = 0 35,

w ql EI= 0 52 1004, /

11.1 Omlottlagda åsarOmlottlagda åsar har fördelen att bärförmåganfördubblas över stöd, där momentet är störst. Påsamma sätt som vid voter minskar dessutom ås-arnas nedböjning. Omlottläggningen görs så långatt momentet i varje ås minskat till hälften ochfältmomentet blir därmed dimensionerande.Moment, upplagsreaktioner och maximal ned-böjning (w) kan beräknas som för en kontinuer-lig balk med konstant tröghetsmoment. Styvhets-variationen påverkar visserligen momentfördel-ningen positivt, men detta utjämnas av oundvik-liga deformationer i förbanden. Vid fler än tvålika fack gäller, med omlottlängder enligt figur11.1:

• ytterfack

• innerfack

Skarvförbanden dimensioneras för F = 0,42 ql

Oskarvade åsar i två eller flera fack får dimen-sioneras med hänsyn till att takbalkarna utgöreftergivliga stöd. Stödmomenten enligt tabell 6.1kan följaktligen reduceras med 10 %. Upplags-reaktionerna vid innerstöd kan reduceras av sam-ma skäl. Vid åsar upplagda på tre stöd och skar-vade i samma linje får sålunda takbalkarna di-mensioneras för lasten 1,10·ql (i stället för1,25(ql).

Figur 11.1Kontinuerligt åssystem med omlottskarvning.

11. TAKÅSAR

0,1 l 0,1 l 0,1 l 0,1 l

ll

0,17 l0,1 l

l

(11.12)

(11.13)

(11.14)

M qldim ,= 0 086 2

V qldim ,= 0 59

w ql EI= 0 77 1004, /

(11.1)

(11.2)

M qldim ,= 0 080 2

w ql EI= 0 69 1004, /

(11.3)

(11.4)

M qldim ,= 0 046 2

w ql EI= 0 32 1004, /

126

Figur 11.4Vid stor taklutning kan övriga åsar hängas upp i nock-åsen. (1) Nockås; (2) Övriga åsar; (3) Takbalk;(4) Förankringsstag.

Vid taklutningar över 1:10 måste man ta hänsyntill att åsarna lutar. Den vertikala lasten, d v ssom regel snö och egentyngd, delas upp i enkomposant vinkelrätt mot takytan (q·cosa) ochen komposant parallell med takytan (q·sina) en-ligt figur 11.3.

Som regel är takbeklädnaden så styv att las-tens komposant i takplanet tas upp genom skiv-verkan. Någon kontroll utförs vanligen inte. Vidstora taklutningar, eller om man inte kan påräk-na skivverkan, måste åsarna emellertid kontrol-leras för samtidig böjning i styva och veka rikt-ningen, t ex enligt avsnitt 5.2, formel (5.7) och(5.8). I tveksamma fall kan det vara motiveratatt minska spännvidden i veka leden genom att”hänga upp” åsarna i nocken enligt figur 11.4.Takbalkarna bör därvid kontrolleras för den ex-tra belastning som påförs via hängstagen.

Utnyttjas åsarna för avstyvning av primärbal-kar, eller för att föra över drag- eller tryckkraf-ter till vindförband, skall bärförmågan kontrol-leras även för samtidigt tryck och böjning enligtavsnitt 5.2. Skarvar och infästning till takbalkarkontrolleras också för dessa krafter. Se vidareavsnitt 12.3.

Figur 11.2 Olika typer av Gerber-system. Alt. 1: Skarv i ytterfack: a) Jämnt antal fack. b) Udda antal fack. Alt. 2: Ytterfack utan skarvar: a) Jämnt antal fack. b) Udda antal fack.

Figur 11.3Uppdelning i komposanter av vertikal last på lutande ås.

11. TAKÅSAR

a1 a2

l l l l l

a1 = 0,125l; a2 = 0,146 l;

Alt 1

a1 = 0,146 l; a3 = 0,204 l; a4 = 0,157 l;

a)

b)

a)

b)

a2 a2 a1

a1a2a2a1

l l l l l l l

Alt 2

a3 a1a4 a1 a3

a3 a4 a1 a1 a4 a3

q cos a

q sin a

q

h

b

a

(1)(2)

(3)

(4)

129

12.1 Skivverkan 131

12.2 Vindfackverk 131

12.2.1 Vind mot långsidorna 131

12.2.2 Vind mot gavlarna 131

12.3 Sidostagning av takbalkar 132

12.4 Fortskridande ras 133

12. Stabilisering av limträstommar

Stabilisering med vindfackverk.Foto: MIJAC Foto

130

12. Stabilisering av limträstommar

Ett viktigt moment vid dimensionering av en byggnadsstomme är kontroll av totalstabi-liteten. För att kunna ta horisontella laster, till exempel vindlaster, måste konstruktio-nen stabiliseras enligt något av följande alternativ:• Skivverkan i taket som överför horisontallasten från pelare till väggskivor, normalt

placerade i gavlarna.• Vindfackverk i taket som överför horisontallasten från pelare till vindbockar, normalt

placerade i gavlarna enligt figur 12.1.• En av eller båda pelarna spänns in momentstyvt i grundkonstruktionen enligt figur

12.2a.• En av eller båda pelarna fästs in momentstyvt i balken enligt figur 12.2b, varvid en

tre- respektive tvåledsram erhålls.• Konstruktionen kompletteras med diagonaler enligt figur 12.2c. Av funktionella skäl

är detta som regel endast möjligt i gavelkonstruktioner.• Konstruktionen ansluts stumt till en väggskiva i sitt eget plan.

12. STABILISERING AV LIMTRÄSTOMMAR

131

12.1 SkivverkanSkivverkan i plana tak av profilerad plåt kanutnyttjas för stabilisering av trästommar underföljande förutsättningar:

• Ingående delplåtar sammanfogas så att upp-trädande skjuvkrafter kan överföras.

• Takskivan avstyvas längs sina ränder av kant-balkar vilka fästs in och dimensioneras föruppträdande krafter.

• Koncentrerade laster (till exempel från vind-pelare) förs in via fördelningssträvor, vilkafästs in och dimensioneras med hänsyn tilluppträdande krafter. Dimensionering av tak-skivan och infästning till trästommen kan ut-föras enligt samma principer som gäller vidstålstommar.

12.2 Vindfackverk12.2.1 Vind mot långsidornaRamar och bågar är stabila i sitt eget plan lik-som balk-pelarsystem med i grunden inspändapelare. Stomsystem med pendelpelare måstedäremot stabiliseras genom skivverkan i taketeller med vindfackverk i takplanet. Principen förvindavstyvning med fackverk längs byggnadenvisas i figur 12.1. Ofta utnyttjas takbalkarna somvertikaler i fackverket och några av åsarna somramstänger. De senare får då inte vara utfördasom gerberbalkar. Som avstyvande element till-kommer då endast diagonaler, ofta kryss av rund-stål eller tryckstyva trädiagonaler. Förbandenmellan de olika element som ingår i vindfack-verket måste dimensioneras med hänsyn till upp-trädande krafter och excentriciteter. Ofta liggerju ramstänger och vertikaler i skilda plan.

12.2.2 Vind mot gavlarnaStabilisering mot vind på gavlarna utförs lämp-ligen med vindfackverk enligt figur 12.3. Här-vid utnyttjas primärbärarna som ramstänger. Ås-arna kan fungera som vertikaler men ofta väljerman att utforma fackverket med egna vertikalerför att få alla komponenter i samma plan ochundvika olägenheter med excentricitet i knut-punkterna. Ofta utformas vindfackverket så attdet också kan utnyttjas för stabilisering understommontaget.

I mindre byggnader räcker det normalt medfackverk vid den ena gaveln. Åsarna eller tak-skivan måste då kunna överföra såväl tryck- somdragkrafter från den andra gaveln. I långsträck-ta byggnader kan det däremot vara lämpligt, inteminst med tanke på stabiliseringen under stom-montaget, att anordna vindfackverk i ett ellerflera fack inuti byggnaden.

Vid gavlarna placeras vindfackverket medfördel i det andra facket från gaveln räknat. Knut-punkternas utformning påverkas då inte av ga-velkonstruktionen, som i allmänhet avviker frånstommen i övrigt.

Figur 12.2Exempel på konstruktioner som är stabila i sitt eget plan.a) Fast inspänning av pelarfötter; Ledad anslutning mel-lan balk och pelare.b) Ledad infästning av pelarfötter; Fast anslutning mel-lan balk och pelare.c) Ledad infästning av pelarfot och pelartopp; Krysstagav stål eller trä.

Figur 12.1Stablisering av limträstomme med vindfackverk och vind-bockar.


h

a

W

a) c)b)

132

12.3 Sidostagning av takbalkar

Takskiva eller vindfackverk utnyttjas ofta försidostagning av takbalkar. Skivan eller fackver-ket skall då, utöver andra horisontella laster,t ex av vind (qw), dimensioneras för en horison-tell, jämnt fördelad last:

där M = maximalt moment i balken h = balkens höjd l = takskivans eller vindfackverkets spännvidd n = antalet sidostagade balkar kcrit = faktor enligt avsnitt 4.2 som beaktar risken för vippning hos en

ostagad balk

Faktorn kl tar hänsyn till att man kan räkna medstörre noggrannhet i utförandet vid större kon-struktioner.

Infästningen av åsarna eller takplåten i tak-balken dimensioneras för kraften:F1 = qstag · a /n

där a = åsavstånd eller, vid plåt direkt på takbalkarna, skruvavstånd

Styvheten hos den sidostagande konstruktionenskall vara så stor att utböjningen av lasten qstag

inte överskrider l/700 och utböjningen av dentotala lasten, inklusive t ex vind, inte överskri-der l/500.

Takås som skall staga flera balkar, liksom in-fästningen av denna i den sidostagande konstruk-tionen, dimensioneras för kraften:F2 = n · F1

Beteckningar enligt figur 12.4.

Vid dimensioneringen beaktas att fackverket säl-lan är plant. I knutpunkter där fackverkets ram-stänger ändrar riktning, t ex i nocken på ett sa-deltak, uppstår kraftkomponenter tvärs takytansom måste tas upp av det primära bärverket.

Figur 12.3Vindstabilisering vid ram och bågkonstruktioner.

(12.2)

(12.3)


(12.1)q kn M

l hkstag l crit= ◊ ◊

◊-( )

501

kl

l =ÏÌÓ

min1

15 /

133

Figur 12.4Sidostagning av takbalkar. (1) Sidostagande konstruktion. (2) Sidostagade takbalkar.

12.4 Fortskridande rasStommen i hallbyggnader med stora spännvid-der (≥15 m) och som inrymmer lokaler därmånga personer vistas samtidigt, t ex sporthal-lar, utställningslokaler och varuhus, skall utfor-mas så att risken för fortskridande ras till följdav olyckslast är acceptabelt liten.

Olyckslast kan t ex vara en bil som kör på enpelare eller en gasexplosion inne i byggnadenoch som regel är det i hallbyggnader inte rim-ligt att dimensionera ett enskilt konstruktionse-lement för att klara sådana laster. I stället börstomsystemet utformas så att en primär bygg-

nadsdel, t ex en huvudbalk eller pelare, skallkunna kollapsa utan att byggnaden i sin helhetrasar samman. I lastkombinationer med olycks-last får dock övriga laster som regel antas upp-träda med sina vanliga värden och inte med sinaextremvärden (karakteristiska värden).

Normalt räcker det att överslagsmässigt kon-trollera horisontalstabiliteten hos återståendedelar av byggnaden om t ex en huvudbalk fallerbort. För byggnader som inrymmer samlingslo-kaler skall man dessutom visa att det skadadefacket kan överbryggas av ett alternativt bärverk,t ex genom att utnyttja lin- och membranverkani åsar och yttertak.


h

n st

b

a

F1 F2

q w

(1)

(2)

q w

A - A

A

l

A

135

13.1 Skruvförband 137

13.2 Ledad pelarfot 137

13.2.1 Laskar av spikningsplåt eller plattstång 137

13.2.2 Laskar av vinkelprofil 140

13.2.3 Stolpskor 142

13.2.4 Inlimmad skruv 145

13.3 Inspänd pelarfot 148



13.4 Ledad anslutning av balk till pelare 156



13.4.3 Infälld balk 160

13.4.4 Sidostagning av pelartopp 162

13.4.5 Sidostagning av kontinuerlig balk 163

13.5 Ledad nockskarv 163

13.5.1 Laskar av spikningsplåt 163

13.5.2 Laskar av spikningsplåt ochtvärkraftsöverförande

mellanlägg 165

13.5.3 Nockbeslag typ BMF 167

13.6 Ledad balkskarv 167

13.6.1 Laskar av spikningsplåt 167

13.6.2 Svetsat gerberbeslag 168

13.6.3 Gerberbeslag typ BMF-W 170

13.7 Anslutning av sekundärbalk 171

13.7.1 Åsinfästning 171

13.7.2 Svetsad balksko 171

13.8 Dragbandsinfästning 175

13.8.1 Dragband av stål 175

13.8.2 Dragband av trä 176

13.9 Upplag för två- eller treledsbåge 178


13.9.2 Svetsat fotbeslag med vipplager 178

13. Anslutningsdetaljer

Universeum – vetenskapscentrum, Göteborg.Arkitekt: Gert Wingårdh Arkitekter AB, Göteborg.Konstruktör: Flygfältsbyrån AB, Göteborg.Foto: Gösta Wendelius

136

13. Anslutningsdetaljer

Träbyggnadsteknik är egentligen konsten att rätt foga trästycke till trästycke. Bara medhjälp av genomtänkta och noggrant utförda anslutningsdetaljer kan materialets möjlig-heter utnyttjas i full utsträckning. Kännetecknande för en god utformning är bland annatatt• krafternas väg genom förbandet är kort och väldefinierad,• krafter tvärs fiberriktningen överförs över så stor yta att hållfastheten inte överskrids, se vidare avsnitt 4.8,• förekommande fuktrörelser kan äga rum utan att ge upphov till sprickor eller andra

skador, se vidare avsnitt 4.9,• vatten- och smutssamlande fickor undviks.Dimensioneringsreglerna i detta avsnitt utgör till största delen en bearbetning av mot-svarande avsnitt i Limträhandboken 1995. Framställningen skiljer sig emellertid i ettväsentligt avseende från förelägget. I formler och figurer betecknar alltid H, V, N och Mhela den kraft eller det moment varmed det anslutande konstruktionselementet påverkaranslutningen (pelarfoten, pelartoppen, nockskarven o s v).

13. ANSLUTNINGSDETALJER

137

13.1 SkruvförbandI Bilaga 4 redovisas dimensionerande bärförmå-ga för olika skruvdiametrar och limträdimensi-oner i tvärkraftsbelastade förband med sido-stycken av stål. Värdena är beräknade dels en-ligt BKR och dels enligt EC 5 med NAD (S).

13.2 Ledad pelarfotLedad pelarfot överför horisontala och vertika-la krafter. Moment överförs i princip inte. Detär dock en fördel om beslag och infästningar hartillräcklig momentkapacitet för att kunna stabi-lisera pelaren under montageskedet. Anslutning-en bör utformas så att pelarens vinkeländring inteförhindras, eftersom eventuella tvångskraftertvärs fiberriktningen kan ge upphov till sprickor.

Beslagen utformas oftast med utanpåliggan-de laskar av stål som spikas eller skruvas fast ipelaren. Alternativt kan man använda stolpskorför att undvika direkt kontakt mellan fundamentoch pelare. Önskas, av estetiska eller brandtek-niska skäl, dold infästning kan inlimmad skruvvara ett lämpligt alternativ.

Anslutningen mot grunden kan utformas påolika sätt: Beslagen kan gjutas fast i betongkon-struktionen antingen direkt eller i ursparningar.Beslagen kan också svetsas mot ingjutna fäst-plåtar. Ett tredje alternativ är att skruvas fastbeslagen med expanderskruv eller kemankare.

Pelarände som ansluter direkt mot betong,murverk eller annat fuktsugande material börförses med någon form av fuktspärr, t ex 3,2 mmhård, oljehärdad träfiberskiva som spiklimmasmot pelaränden eller gummiduk. För pelare ut-omhus eller i lokaler där fritt vatten förekom-mer regelbundet, t ex i simhallar, skall anslut-ningen mot grunden utformas så att pelarändenär skyddad mot väta och så den kan torka utsnabbt för den händelse den ändå skulle bli våt.

Beslagen levereras lösa, utom sådana medinlimmad skruv, som alltid limmas på fabrik. Vid

skruvförband bör helst skruvhålen i pelarna bor-ras i samband med montaget. På så vis kan manundvika passningsproblem, framförallt vid di-rektingjutna beslag.

I det följande redovisas dimensioneringsprin-ciper för fyra alternativa lösningar: laskar avspikningsplåt eller plattstång, laskar av vinkel-profil, stolpskor och inlimmad skruv. Anvisnin-garna avser huvudsakligen dimensionering avträ- och ståldelar. Beträffande dimensioneringav anslutande betongkonstruktioner är förutsätt-ningarna i det enskilda fallet alltför skiftande föratt generella regler skall rymmas i denna hand-bok. Läsaren hänvisas i stället till gällande be-tongnormer.

13.2.1 Laskar av spikningsplåt eller plattstångLedad infästning med laskar av spikningsplåteller plattstång infästa på pelartvärsnittets bred-sidor är enkel och ändamålsenlig, lämplig såvälför små som stora horisontalkrafter, figur 13.1.

Beslaget kan antingen gjutas fast i betongkon-struktionen eller svetsas mot en ingjuten fäst-plåt. Kraftöverföringen mellan betong och in-gjutna beslag kan antingen ske genom vidhäft-ning mellan lask och betong eller genom anligg-ning mot en utvikt kant på lasken, alternativt moten skruv eller ett armeringsjärn som träs genomhål i lasken. Vid dimensionering kan man inteförutsätta att vidhäftning och anliggning sam-verkar utan man bör utgå från att hela kraftenskall tas upp antingen genom vidhäftning ellergenom anliggning.

Kraftöverföringen mellan lask och limträpe-lare sker med hjälp av spik, skruv eller träskruv.Val av fästdon sker med utgångspunkt från este-tiska, ekonomiska, montagetekniska och håll-fasthets- eller styvhetsmässiga krav. Bärförmå-ga och styvhet hos skruvförband kan förbättrasmed hjälp av mellanläggsbrickor, t ex av typBulldog. Dessa bör i så fall anbringas på fabrik,eftersom inpressningen kräver specialverktyg.


138

Mellanläggsbrickor bör därför undvikas i sam-band med direktingjutna beslag. Det rekommen-deras inte att pressa in mellanläggsbrickor medhjälp av genomgående skruv, eftersom skruvensgängor och en eventuell förzinkning kan ska-das.

Förborrade spikningsplåtar av förzinkad stål-plåt är inte lämpade för svetsning, eftersom gif-tiga gaser bildas vid zinkskiktets upphettning,och bör endast komma ifråga då laskarna för-ankras genom ingjutning i grunden.

Spikningsplåtar med valfritt hålmönster ochvalfri plåttjocklek och ytbehandling kan bestäl-las från särskilda tillverkare av perforerad plåt.Lägsta kostnaden erhålls som regel om hålen kanstansas ut vilket förutsätter att plåttjockleken ärhögst lika med håldiametern. Hålen bör vara ca1 mm större än spikens tvärmått.

Laskar för skruvförband tillverkas lämpligenav plattstång eller universalstång. Godstjockle-ken väljs ur standardserien 6, 8, 10, 12, 15 och20 mm och skall vara minst 0,3 gånger skruvdi-ametern (0,4 gånger vid mellanläggsbricka).Hålen borras 1 mm större än skruvdiametern.

DIMENSIONERINGVid dimensionering betraktas lasken som en ifundamentet fast inspänd konsol, belastad meden horisontalkraft och, i förekommande fall, meden lyftande vertikalkraft, båda angripande iskruv- eller spikgruppens centrum, figur 13.2.

Nedåtriktade vertikalkrafter i pelaren förut-sätts som regel överförda direkt till grunden ge-nom anliggning. Om anliggning inte kan utnytt-jas skall även vertikalkraften beaktas vid dimen-sionering av lasken.

Dimensioneringsvillkoret för infästning av enenskild lask i pelaren lyder:

(13.1)

där Fx = 0,5·Vd /n Fy= 0,5·Hd /n n = antalet fästdon per lask Rvd = dimensionerande bärförmåga för en

tvärkraftsbelastad spik eller skruv Hd = dimensionerande horisontalkraft från pelaren Vd = lyftande vertikalkraft från pelaren

F F Rx y vd2 2+ £

Figur 13.1Ledad infästning av pelarfot med laskar av spiknings-plåt. Principskiss.


Figur 13.2Spikningsplåten som en fast inspänd konsol.Beteckningar.

a

eL

H/2

c

V/2

x

y

139

Dimensioneringsvillkoret för en enskild lasklyder:

där fyd = dimensioneringsvärdet på stålets sträck- gräns. s = normalspänningen och t =skjuvspänningen

beräknade i samma punkt på lasken. Om s ocht beräknas med utgångspunkt från elasticitets-teori samtidigt som ett tvåaxligt spänningstill-stånd råder, får fyd i ekvation (13.2) ersättas med1,1fyd.

Den maximala normalspänningen smax uppträ-der i laskens dragna kant och beräknas ur sam-bandet:

där A och W är laskens tvärsnittsarea respektiveböjmotstånd. Avståndet mellan inspänningssnit-tet och spik- eller skruvgruppens centrum be-tecknas med e. Skjuvspänningen t vid sammatvärsnittskant är lika med noll.

Skruv- eller spikhålens inverkan på laskenskapacitet kan beaktas genom att i ekvation (13.2)ersätta fyd med brottspänningen fud och beräknaspänningarna s och t utgående från tvärsnittetsnettostorheter, Anet och Wnet.

Detta innebär att materialet tillåts plasticeraomkring hålen.

Den maximala skjuvspänningen tmax uppträ-der i jämnhöjd med neutralaxeln vid böjningkring z-axeln och kan beräknas ur sambandet:

Om den vertikala kraften överförs genom an-liggning är normalspänningen s lika med noll.

I annat fall beräknas normalspänningen s ursambandet:

För tunna laskplåtar kontrolleras även risken förbuckling vid plåtens tryckta kant.

Denna kontroll kan utföras i enlighet medBSK kapitel 6:24.

Reduktionsfaktorn vb bestäms därvid med ut-gångspunkt från laskens slankhetsparameter lb

som beräknas ur sambandet:

där fyk= karakteristiskt värde på stålets sträck- gräns och Ek = karakteristiskt värde på elasticitetsmodulen t = laskens tjocklek c = laskens bredd

Övriga beteckningar, se figur 13.2.

För stål med fyk £ 270 MPa behöver risken förbuckling inte kontrolleras om laskens tjocklekuppfyller villkoret:

För spikningsplåtar kan avståndet e i ekvatio-nerna (13.6) och (13.7) ersättas med den friakantens längd a räknad från inspänningssnittettill den första spikraden, se figur 13.2.

Dimensioneringsvillkoret med avseende på för-ankring genom vidhäftning för en enskild lasksom är ingjuten i grunden lyder:

där Vd = 2s · L · fcv

V

V

H

Hd d

ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄ £

2 2

1 0, (13.8)


s t2 23+ £ fyd (13.2)

s max

, ,= ◊ +0 5 0 5H e

W

V

Ad d (13.3)

t max ,,= 1 5

0 5H

Ad (13.4)

s = 0 5, V

Ad (13.5)

lbyk

k

c e

t

f

E= ◊

0 76, (13.6)

t c e≥ ◊0 07, (13.7)

140

s = 2(c+t) t = plåttjockleken fcv = dimensioneringsvärdet på

vidhäftningshållfastheten.


För betong i hållfasthetsklass K25 kan man sät-ta det karakteristiska värdet på vidhäftningshåll-fastheten till:

fcvk = 1,2 MPa för plattstång och 3,5 MPa förhålplåt.

Omgivande betongkonstruktion dimensionerasenligt gällande betongnormer.

Om anslutningen mot grunden utförs medsvets mot ingjuten fästplåt bör man tänka påmöjligheterna till ett gott arbetsutförande. Somregel kommer man inte åt att svetsa från laskensbåda sidor. Om lasken fasas och stumsvetsas heltigenom behöver svetsens bärförmåga inte kon-trolleras. Om lasken däremot kälsvetsas mot fäst-plåten skall svetsens hållfasthet kontrolleras en-ligt gällande bestämmelser. Kälsvetsens a-måttskall vara minst 3 mm. Om a -måttet inte över-stiger 5 mm kan svetsen läggas i en sträng.

Om svetsförbandet mellan lasken och den in-gjutna fästplåten utnyttjas till mer än 70 % krä-ver vissa normer att svetsen kontrolleras genomoförstörande provning, t ex röntgen. Med hän-syn till risken för skiktbristning i fästplåten krävsdessutom ofta att denna, vid utnyttjandegraderöver ca 50%, utförs av material med garantera-de och verifierade egenskaper i tjockleksrikt-ningen eller att plåten kontrolleras med ultra-ljudsprovning. Det är därför i många fall ända-målsenligt att utföra fästplåten av tillverknings-kontrollerat (ultraljudsprovat) material och attbegränsa utnyttjandegraden i lasken enligt ek-vation (13.2) till 70 % samtidigt som svetsendimensioneras så att den blir lika stark som las-ken.

Bredden och längden på den ingjutna fästplåtenbestäms som regel utgående från limträpelarensdimensioner och det utrymme som beslaget ochdess infästning kräver med beaktande av erfor-derliga byggtoleranser. Tjockleken bestäms såatt böjspänningen i fästplåten inte överstiger detdimensionerande hållfasthetsvärdet.

13.2.2 Laskar av vinkelprofilLedad infästning med laskar av vinkelprofil somskruvas mot pelartvärsnittets sidor är en enkeloch ändamålsenlig metod, lämplig för små ho-risontalkrafter, se figur 13.3.

Beslagen skruvas fast i grunden med expan-derskruv eller kemankare, vilket möjliggör ennoggrann inmätning och minskar risken för fel-placering. Symmetriskt utförande rekommende-ras, med en lask på vardera sidan.

Kraftöverföringen mellan lask och limträpe-lare sker med hjälp av genomgående skruv ellerträskruv, som vid behov kombineras med mel-lanläggsbrickor. Mellanläggsbrickor bör mon-teras på fabrik.

Olika typer av vinkelbeslag, avsedda att ans-lutas med expanderskruv till underliggande be-

Figur 13.3Ledad infästning av pelarfot med laskar av vinkelprofil.Principskiss.


H c L fL c e c

cvg = ◊ ◊

+ ◊ + ◊4

1 1 2 2 4, / , /

141

tongkonstruktion, tillverkas och säljs av ett fler-tal företag. Beslagen kan också specialtillver-kas av bockad plåt eller av valsade profiler.

DIMENSIONERINGVid dimensionerig betraktas vinkelprofilens ver-tikala del som en i fundamentet fast inspändkonsol, belastad med en horisontalkraft och iförekommande fall med en lyftande vertikal-kraft, båda angripande i skruvgruppens centrum,figur 13.4. Nedåtriktade vertikalkrafter i pela-ren överförs direkt till grunden genom anligg-ning.

Infästningen i pelaren och vinkelprofilensvertikala skänkel kontrolleras som för laskar avspikningsplåt eller plattstång, avsnitt 13.2.1.

Dimensioneringsvillkoret för vinkelprofilenshorisontala skänkel lyder:

(13.9)

där fyd = dimensioneringsvärdet på stålets sträck gräns

= normalspänningen och= skjuvspänningen

beräknade i samma punkt på skänkeln.

Om s och t beräknas utgående från elastici-tetsteori samtidigt som ett tvåaxligt spännings-tillstånd råder får fyd i ekvation (13.9) ersättasmed 1,1fyd.

Maximal normalspänning smax uppträder ipunkterna A och B och beräknas ur sambandet:

därHd och Vd är hela den dimensionerande horison-talkraften och lyftande vertikalkraften från pe-larenWx och Wy är skänkelns böjmotståndb framgår av figur 13.4.Skjuvspänningen t är lika med noll i punkternaA och B.

Om den lyftande vertikalkraften är liten uppträ-der maximal skjuvspänning tmax mitt emellanpunkterna A och B och beräknas ur sambandet:

där A = skänkelns tvärsnittsarea Wv = skänkelns vridmotstånd (= A · t/3). e framgår av figur 13.4.

Normalspänningen vid samma punkt på tvärsnit-tet beräknas ur sambandet:

Om endast en expanderskruv används per be-slag upptas excentricitetsmomentet 0,5Hd · b avpelaren. Dimensioneringsvillkoret med avseen-de på kontakttrycket mellan pelaren och besla-get lyder då:

där fc90d = dimensioneringsvärdet på limträpe-larens tryckhållfasthet vinkelrätt mot fiberrikt-ningen.a1= det vertikala tryckblockets utbredningÖvriga beteckningar framgår av figur 13.4.

s t2 23+ £ fyd

t


Figur 13.4Lask av vinkelprofil. Beteckningar.

V/2

H/2

x

y

A

B

l 1

c

a 2

b

e

z

a1

l 2

ts max

, ,= ◊ + ◊0 5 0 5H b

W

V b

Wd

x

d

y

(13.10)

s max

,= ◊0 5V b

Wd

y

(13.12)

0 5290 1 2

1, H b f a lc a

d c d◊ £ ◊ ◊ -ÊË

�¯

(13.13)

(13.11)t max ,, ,= + ◊

1 50 5 0 5H

A

H e

Wd d

v

s

142

Tryckblockets utbredning a1 kan beräknas ursambandet:

där fyd = dimensioneringsvärdet på stålets sträck- gräns t = beslagets tjocklek.

Dimensioneringsvillkoret för infästningen avvinkelprofilens horisontala skänkel i grundenlyder:

där Fv = 0,5·Hd/n och Ft = (0,5·Vd + F) / n Rvd = expanderskruvens dimensionerande

bärförmåga vid tvärkraftsbelastning och Rtd = dess dimensionerande bärförmåga vid utdragsbelastning. n = antalet expanderskruvar per beslag F = den utdragskraft som förorsakas av

horisontalkraftens excentricitet, Hd · e.

Med beteckningar enligt figur 13.4 kan F be-räknas ur sambandet:

Det horisontella tryckblockets utbredning a2 be-räknas ur sambandet:

där fcc = dimensioneringsvärdet på betongenshållfasthet vid lokalt tryck.

Dimensioneringsvillkoret med avseende på kon-takttryck mellan betong och vinkelbeslag lyder:

För betong i hållfasthetsklass K25 kan man, ominte kantavstånd eller andra faktorer begränsarhållfastheten, sätta det karakteristiska värdet påtryckhållfastheten till fcck= 30 MPa.

Omgivande betongkonstruktion dimensione-ras enligt gällande betongnormer.

13.2.3 StolpskorFör ledad infästning utomhus eller i lokaler därfritt vatten förekommer är stolpskor ett lämpligtalternativ, eftersom uppsugning av vatten genompelarens ändyta förhindras, figur 13.5. Beslagetutformas med dräneringshål, så att vatten intekan bli stående i stolpskon.

Beslaget består av en U-profil och en förank-ringsstång. Som regel gjuts en del av förank-ringsstången fast i betongkonstruktionen, direkteller i ursparningar, men stången kan också an-slutas med svets mot en i grunden ingjuten fäst-plåt. Vid små pelarkrafter kan förankringsstång-en vara massiv, t ex en armeringsstång, men oftaanvänds cirkulära eller kvadratiska rörprofiler.

Figur 13.5Ledad infästning av pelarfot med stolpsko av stål.Principskiss.


F

R

F

Rv

vd

t

td

ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄ £

2 2

1 (13.15)

FH e

c ad= ◊

-( )0 5

22

,/

(13.16)

0 522 1

2, H e f a lc a

d cc◊ £ ◊ ◊ ◊ -ÊË

�¯

(13.18)

(13.14)c

a tf

fyd

c d2 2190

≥ = ◊

(13.17)c

a tf

fyd

cc2 22≥ = ◊

143

Stolpskor finns i standardutförande hos flerabeslagstillverkare.

Kraftöverföringen mellan betong och ingju-ten förankringsstång kan antingen ske genomvidhäftning mellan förankringsstång och betongeller genom anliggning mot en bricka med mut-ter i stångens ingjutna ände. Vid dimensionering-en kan man inte förutsätta att vidhäftning ochanliggning samverkar utan bör utgå från att helakraften skall tas upp antingen genom vidhäft-ning eller genom anliggning.

Kraftöverföringen mellan U-profil och lim-träpelare sker med hjälp av spik eller skruv. Desenare kan vid behov kombineras med mellan-läggsbrickor som i så fall bör anbringas på fa-brik, se ovan under 13.2.1.

DIMENSIONERINGVid dimensionering betraktas stolpskons verti-kala del som en fast inspänd konsol, belastadmed en horisontalkraft och i förekommande fallmed en lyftande vertikalkraft, båda angripandei spik- eller skruvgruppens centrum. Nedåtrik-tade vertikalkrafter överförs från pelaren tillstolpskon genom anliggning och vidare genomförankringsstången till fundamentet. Förank-ringsstången dimensioneras med hänsyn tillknäckning och böjande moment förorsakat avhorisontalkraften.

Förbandet mellan pelaren och U-profilensskänklar kontrolleras på samma sätt som vid las-kar av spikningsplåt eller plattstång, avsnitt13.2.1.

Om U-profilen belastas med horisontalkraf-ter och lyftande vertikalkrafter utförs kontrol-len av U-profilens liv som för laskar av vinkel-profil, avsnitt 13.2.2. Om nedåtriktade vertikal-krafter förekommer kontrolleras bärförmåganhos livet med villkoret:

(13.19)

där fyd = dimensioneringsvärdet på U-profilens sträckgräns. = normalspänningen och = skjuvspänningen beräknade i samma punkt på U-profilen.

Om s och t beräknas utgående från elasticitets-teori samtidigt som ett tvåaxligt spänningstill-stånd råder, får fyd i formel (13.19) ersättas med1,1 · fyd.

Maximal normalspänning smax uppträder vidbeslagets kant, i snitt A-A och beräknas ur sam-bandet:

där H

d och V

d är dimensionerande horisontalkraft

respektive nedåtriktad vertikalkraft beräknadper pelare

Wx och W

y är livets böjmotstånd.

Övriga beteckningar framgår av figur 13.6.Skjuvspänningen t i samma punkt är noll.

s t2 23+ £ fyd

st


Figur 13.6Stolpsko av U-profil. Beteckningar.

x

z

V

0,5H 0,5H

d

b

e 1e 2 A

A

(13.20)

s max

,,

=◊ -Ê

Ë�¯

+

-ÊË

�¯0 5

20 5

2

2

Hb d

W

V

b

b d

W

d

x

d

y

144

Maximal skjuvspänning tmax uppträder i jämn-höjd med neutrallagret vid böjning kring y-ax-eln och beräknas ur sambandet:

där A = arean hos U-profilens liv.

Normalspänningen s i över- och underkant liv,beräknad i ett snitt genom förankringsstångenblir:

För skjuvspänningen t i samma punkt gällerföljande uttryck:

där Wv är livets vridmotstånd (=A ·t/3).Avståndet e1 framgår av figur 13.6.

Dimensioneringsvillkoret med avseende på an-liggningstryck mellan pelare och U-profil lyder:

där fcd = dimensioneringsvärdet på limträ- pelarens tryckhållfasthet i fiberrikt-

ningen c = U-profilens längd b = pelarens bredd

Risken för genomstansning i U-profilen kontrol-leras enligt formel (13.19). Normalspänningensätts lika med noll och skjuvspänningen t be-räknas ur sambandet:

där s = förankringgsstångens omkrets t = godstjockleken i U-profilens liv.

Svetsen mellan U-profil och förankringsstångutförs som stumsvets och någon beräkningskont-roll av svetsfogens hållfasthet erfordras inte. Omfogens utnyttjandegrad begränsas till 70 % be-höver utförandet inte kontrolleras med ultraljudeller på annat sätt.

Förankringsstångens bärförmåga kontrollerasmed hjälp av dimensioneringsvillkoret (13.19).Maximal normalspänning uppträder i inspän-ningssnittet vid stångens ytterkanter och beräk-nas ur sambandet:

där A = förankringsstångens tvärsnittsarea Wz = förankringsstångens böjmotstånd. e1 och e2 framgår av figur 13.6.

Skjuvspänningen i samma punkt är noll.

Maximal skjuvspänning uppträder i neutrallag-ret och beräknas ur sambandet:

där A = tvärsnittsarean kt = 1,5 för kvadratiskt, massivt tvärsnitt,

1,3 för cirkulärt, massivt tvärsnitt, 2,0 för cirkulärt rörtvärsnitt och 2,5 för kvadratiskt rörtvärsnitt.

Normalspänningen i samma punkt är noll.Knäckning av förankringsstången kontrollerasenligt gällande stålnormer. Reduktionsfaktornför knäckning wc bestäms utgående från stång-ens slankhet lc som kan beräknas med formeln:

där fyk = det karakteristiska värdet på sträckgränsen Ek = det karakteristiska värdet på

elasticitetsmodulen. i = tröghetsradien.

lcyk

k

e

i

f

E= ◊0 67 2, (13.28)


(13.23)t = + ◊1 5

0 5 0 5 1,, ,H

A

H e

Wd d

v

(13.21)t max ,,= -Ê

Ë�¯1 5

0 5V

A

b d

bd

(13.22)s =◊ -Ê

Ë�¯

12

0 52

2, V

b

b d

W

d

y

(13.24)V f b cd cd£ ◊ ◊

s max =+( ) +

H e e

W

V

Ad

z

d1 2 (13.26)

t tmax = kH

Ad (13.27)

(13.25)t = - ◊◊

V f ds t

d cd2

145

För stål med fyk £ 270 MPa behöver risken förknäckning inte kontrolleras om stångens frialängd e2 uppfyller villkoret:

Dimensioneringsvillkoret med avseende på för-ankring genom vidhäftning för förankringsstångsom är ingjuten i grunden lyder:

där Vd = fcv · s · L s = förankringsstångens omkrets L = ingjutningslängden fcv = dimensioneringsvärdet på vidhäftningshållfastheten.

Wpl = stångens plastiska böjmotstånd d = stångens diameter

fcc = dimensioneringsvärdet på betongens tryckhållfasthet m h t lokalt tryck

fst = dimensioneringsvärdet på stång- materialets böjhållfasthet


För betong i hållfasthetsklass K25 kan man, omkantavstånden är tillräckliga, räkna med följan-de karakteristiska värden på vidhäftningshåll-fastheten respektive tryckhållfastheten: fcvk = 1,2 MPa för släta stänger (rör eller massiva) utan ändförankring fcvk = 4,2 MPa för kamstänger fcck = 30 MPa

Omgivande betongkonstruktion dimensionerasenligt gällande betongnormer.

Om anslutningen mot grunden utförs medsvets mot ingjuten fästplåt kontrolleras svetsen

och den ingjutna fästplåten såsom för laskar avspikningsplåt eller plattstång, avsnitt 13.2.1.

13.2.4 Inlimmad skruvVid ledad infästning med inlimmad skruv är in-fästningen helt dold vilket kan vara önskvärt avestetiska, brandtekniska eller andra skäl, figur13.7.

Inlimmad skruv får inte användas i klimat-klass 3, eller i konstruktioner utsatta för dyna-miska laster eller utmattningslaster. Limnings-momentet utförs alltid på fabrik.

Anslutningen mot grunden utformas som re-gel med en ändplåt på pelaren som svetsas moten i grunden ingjuten fästplåt. Ändplåten gän-gas på den inlimmade skruven. Om flera inlim-made skruvar per pelarände erfordras svetsarman lämpligen fast ändplåten i dessa. Om an-slutningen är utformad med utstickande skru-var för ingjutning i ursparningar, måste skruvar-

V

V

H

Hd d

ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄ £

2 2

1 0, (13.30)


Figur 13.7Ledad infästning av pelarfot med inlimmad skruv.Principskiss.

e i2 8 3£ ◊, (13.29)

H d

f e eW f

d fe e

d

cpl st

cc

= ◊

◊ +( ) +◊

◊- -

Ê

ËÁ��̄

1 75

21 2

2

1 2

,

146

na skyddas mot slag och stötar under transportoch montage. Pelaren skall stagas tills dess attbetongen härdat.

Det normala utförandet med endast en inlim-mad skruv per pelare ger obetydlig förmåga attta upp moment och förutsätter att pelaren stagastill dess att stommen stabiliserats.

Om fler än en inlimmad skruv per pelare er-fordras, skall de placeras så nära varandra sommöjligt, med beaktande av minsta tillåtna inbör-des avstånd.

DIMENSIONERINGAntalet skruvar, deras dimensioner och inlim-ningslängder bestäms med hänsyn till uppträ-dande horisontalkrafter och eventuella lyftandevertikalkrafter. Nedåtriktade vertikalkrafter ipelaren kan överföras direkt till grunden genomanliggning.

Dimensioneringsvillkoret för en i pelaren in-limmad skruv lyder:

där Fv = Hd/n och Ft = Vd/n. Hd =dimensionerande horisontalkraft per pelare Vd = dimensionerande vertikalkraft (lyftande) per pelare n = antalet inlimmade skruvar per pelare Rvd = skruvens dimensionerande bärförmåga vid tvärkraftsbelastning, beräknad enligt nedan eller enligt gällande normer Rtd = skruvens dimensionerande bärförmåga vid axiell dragning, beräknad enligt nedan eller enligt gällande normer

Den karakteristiska bärförmågan vid tvärkraftRvk kan beräknas med följande formel:

där d = skruvens diameter fyk = det karakteristiska värdet på skruvens sträckgräns.

Formel (13.32) gäller under förutsättning attskruvens inlimningslängd är minst 8d, kantav-ståndet minst 4d och att skruvarnas inbördes av-stånd minst 4d.

Formler för att beräkna karakteristiskt värde påbärförmågan Rtk vid utdragsbelastning angest ex i EC 5 och i det svenska typgodkännandet(typgodkännandebevis nr 1396/78). Enligt detsenare kan dimensionerande bärförmåga beräk-nas med följande uttryck:

där d = nominell skruvdiameter L = inlimningslängden, dock högst

350 mm. Anet = spänningsarean fbuk = karakteristiskt värde på skruvens

brotthållfasthet r = omräkningsfaktor som beaktar

inverkan av fukt och belastningens varaktighet

gn = partialkoefficient för säkerhetsklass.

Inlimningslängden bör vara så stor att skruvenplasticeras innan den dras ut. För stål med sträck-gränsen 350 MPa innebär detta att inlimnings-längden bör vara minst 19d. Det förutsätts attkantavståndet och skruvarnas inbördes avståndär minst 3d. Avståndet kan minskas till 2d omman kontrollerar att inte hela skruvgruppen drasur.

Dimensioneringsvillkoret med avseende påbetongens hållfasthet för en inlimmad skruv somär ingjuten i grunden utan ändförankring kanskrivas:

F

R

F

Rv

vd

t

td

ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄ £

2 2

1 0, (13.34)

k


(13.33)Rd L

A ftd

r n

net buk n

=◊ ◊ ◊◊ ◊

ÏÌÓ

min/

, /

10

0 5

k gg

(13.32)R df

vkyk= 12

2402

(13.31)F

R

F

Rv

vd

t

td

ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄ £

2 2

1 0,

147

där Rtd = fcv ·s ·L

s = skruvens omkrets, dock högst 100 mm L = ingjutningslängden fcv = dimensioneringsvärdet på vidhäftningshållfastheten. Wpl =d3/6 = skruvens plastiska böjmotstånd d = stångens diameter fcc = dimensioneringsvärdet på betongens

tryckhållfasthet m h t lokalt tryck fst =dimensioneringsvärdet på stång-

materialets böjhållfasthet

Det karakteristiska värdet på vidhäftningshåll-fastheten kan sättas till fcvk = 3,5 MPa för rull-gängad stång, ingjuten i betong i hållfasthets-klass K25. Kantavstånd och fritt avstånd mellanstänger förutsätts därvid vara minst 2,5d respek-tive 5d. Är avstånden mindre reduceras vidhäft-ningshållfastheten, vilket som regel ger oprak-tiskt stora ingjutningslängder. Vid fler än en in-limmad skruv i beslaget är det därför ofta lämp-ligt att förse skruvarna med särskild ändförank-ring som dimensioneras för hela utdragskraften.


Om anslutningen mot grunden utförs med enpå skruven gängad, cirkulär ändplåt, som svet-sas mot en ingjuten fästplåt enligt figur 13.8, bördenna utformas så att ett gott arbetsutförande blirmöjligt. Diametern på ändplåten bör därvid varahögst 20 – 50 mm mindre än pelarens minstatvärmått. Tjockleken bör, av samma skäl, varaminst 15 mm.

Dimensioneringsvillkoret för kälsvets mellanändplåt och ingjuten fästplåt lyder:

där FR// och FRa är svetsens dimensionerandebärförmåga i längd- respektive tvärriktningen.Det karakteristiska värdet på bärförmågan ilängd- respektive tvärriktning kan beräknas medföljande formler:

där fwd = dimensioneringsvärdet på svetsens

hållfasthet. a = svetsens a-mått D = ändplåtens diameter.

Med hänsyn till risken för skiktbristning i fäst-plåten och till eventuella krav på särskild kon-troll av svetsen bör utnyttjandegraden i ekva-tion (13.35) inte överstiga 70% och gärna be-gränsas till 50%. Som regel blir svetsen mellanändplåten och fästplåten inte dimensionerandeoch a-måttet väljs till 3 mm.

Den ingjutna fästplåten kontrolleras som vidlaskar av spikningsplåt eller plattstång, se av-snitt 13.2.1.

R W d f fvd pl cc st= ◊ ◊ ◊2 5,

(13.36)FR// = 0,3· a · p· D · fwd

Fa D f

Rwd

ap= ◊ ◊ ◊

2(13.37)


(13.35)H

F

V

Fd

R

d

R/ /

ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄ £

2 2

1a

< 25 < 25D

> 15

Figur 13.8Infästning med ändplåt som svetsas mot en i fundamen-tet ingjuten fästplåt.

148

13.3 Inspänd pelarfotInspänd pelarfot överför, förutom horisontalaoch vertikala krafter, även moment. Inspändapelare kan användas för att stabilisera byggnads-stommen mot förekommande horisontala kraf-ter, t ex vindlaster och bromskrafter från telfer-eller traversbanor.

Trämaterialets fuktegenskaper och dess, i för-hållande till böjhållfastheten, låga hållfasthettvärs fiberriktningen gör att, i synnerhet inspän-da, limträpelare kräver särskild omsorg vid de-taljutformningen för att man skall få en väl fung-erande infästning. Beslagen kan utformas somutanpåliggande laskar av stål, som spikas ellerskruvas fast i pelaren. Önskas, av estetiska ellerbrandtekniska skäl, en dold infästning är inlim-mad skruv ett lämpligt alternativ. Inlimmadskruv lämpar sig dock endast för relativt småinspänningsmoment. Vid stora inspänningsmo-ment används laskar av stål och spik- eller skruv-förband.

Anslutningen mot grunden kan ske på olikasätt. Pelare med beslag kan ställas på i grundenförankrade grundskruvar. Beslagen kan ävensvetsas mot ingjutna fästplåtar. Alternativt kanbeslagen, t ex inlimmade skruvar, placeras i ur-sparningar i grunden och kringgjutas med be-tong.

Pelarände som ansluter direkt mot betong,murverk eller annat fuktsugande material börförses med någon form av fuktspärr, t ex 3,2 mmhård, oljehärdad träfiberskiva som spiklimmasmot pelaränden eller gummiduk. För pelare ut-omhus eller i lokaler där fritt vatten förekom-mer regelbundet, t ex i simhallar, skall anslut-ningen mot grunden utformas så att pelarändenmot väta och så att den kan torka ut snabbt omden trots allt skulle bli våt.

Beslagen förutsätts anbringade på limträpe-laren före montage. Normalt sker detta på fa-brik, men av transporttekniska eller andra skälkan beslagen också levereras lösa till byggar-

betsplatsen och där anbringas på pelaren innandenna monteras. Inlimmad skruv limmas alltidpå fabrik.

I det följande redovisas dimensioneringsprin-ciper för två vanliga lösningar: laskar av spik-ningsplåt eller plattstång och inlimmad skruv.

13.3.1 Laskar av spikningsplåt eller plattstångInspänning med laskar av spikningsplåt ellerplattstång är en enkel och billig metod, lämpligäven vid stora inspänningsmoment. I motsats tillutförandet vid ledad pelarfot placeras laskarnalängs pelartvärsnittets smala sidor, figur 13.9.

Beslaget kan utformas med fotplåt för infäst-ning med grundskruvar eller utan fotplåt för in-fästning med svets mot ingjuten fästplåt. Infäst-ning med fotplåtar utformas lämpligen så attvarje lask förses med separat fotplåt. Sammabeslag kan då användas till pelare med olika tvär-snittsmått.


Figur 13.9Inspänd pelarfot med laskar av spikningsplåt.Principskiss. Beteckningar.

V

HM

149

Beslaget kan också utformas för ingjutning di-rekt i grundkonstruktionen eller i ursparningar idenna. För att undvika problem med ingjutnings-toleranser bör detta utförande företrädesvis an-vändas i kombination med spik eller träskruv.

Kraftöverföringen mellan lask och limträpe-lare sker med hjälp av spik, skruv eller träskruv.För ökad bärförmåga och styvhet kan skruv ochträskruv med fördel kombineras med mellan-läggsbrickor. Dessa bör anbringas på fabrik, ef-tersom inpressningen kräver specialverktyg.Spikförbandet är det styvaste alternativet och gerden effektivaste kraftöverföringen räknat perytenhet. Risken för sprickbildning är emellertidstor om föreskrivna spikavstånd inte uppfylls.Vid skruvat utförande bör man välja genomgå-ende skruv om pelartvärsnittets djup (h) är min-dre än 500 mm. Vid grövre pelare är träskruv attföredra.

Spikningsplåtar av förzinkad stålplåt är intelämpade för svetsning, eftersom giftiga gaseravges vid zinkskiktets upphettning, och bör en-dast komma ifråga då laskarna förankras genomingjutning i grunden. Spikningsplåtar med val-fritt hålmönster och valfri plåttjocklek och yt-behandling kan beställas från särskilda tillver-kare av perforerad plåt. Lägst pris får man som

Figur 13.10Laskar med fotplåtar. Beteckningar.

regel om hålen kan stansas ut vilket förutsätteratt plåttjockleken är högst lika med håldiame-tern. Hålen bör vara ca 1 mm större än spikenstvärmått.

Laskar för skruvförband tillverkas lämpligenav plattstång eller universalstång. Godstjockle-ken väljs ur standardserien 6, 8, 10, 12, 15 och20 mm och skall vara minst 0,3 gånger skruvdia-metern (0,4 gånger vid mellanläggsbricka). Hå-len borras 1 mm större än skruvdiametern.

DIMENSIONERINGVid dimensionering antas att dragkraften fråninspänningsmomentet, och i förekommande fallden lyftande vertikalkraften, överförs via spik-eller skruvförbandet till laskarna och vidare tillgrunden. Tryckkraften från inspänningsmomentoch nedåtriktad vertikalkraft överförs till grun-den genom anliggning. Horisontalkrafter över-förs från pelaren genom anliggning mot den lasksom är belägen på läsidan.


z

y

e f

b f

b

h

c

Figur 13.11Inspänning med laskar. Beräkningsmodell med tryck-block. Beteckningar.

x

y

f c90d · c

y

h

x

F

Vd

Md

Hd

fcd · b

150

Dimensioneringsvillkoret för infästningen avlovartsidans lask i pelaren lyder:

där Rvd = dimensionerande bärförmåga för en tvärkraftsbelastad spik eller skruv.

n = antalet fästdon per lask F = dimensionerande dragkraft i lasken

F kan beräknas med formeln:

där Vd = dimensionerande vertikalkraft per pelare. Pelarlasten räknas positiv för tryck-

krafter och negativ för dragkrafter. fcd = dimensioneringsvärdet på limträ- pelarens tryckhållfasthet i fiberriktningen, dock högst dimensio- neringsvärdet för betongens hållfasthet fcc vid lokalt tryck.

För betong i hållfasthetsklass K25 kan man räk-na med fcck = 30 MPa.

Tryckblockets längd y beräknas ur villkoret förmomentjämvikt vid pelarens ändyta, figur 13.11,och kan skrivas:

där Md = dimensionerande inspänningsmoment h = pelartvärsnittets djup (höjd).

Förutsättningen för att formlerna (13.39) och(13.40) skall gälla, är att normalspänningarnatill följd av normalkraft är väsentligt mindre ände böjspänningar som förorsakas av inspän-ningsmomentet. I annat fall blir inte kontakt-trycket under pelaren koncentrerat till den trycktakanten, så som förutsatts vid härledningen avformlerna.

Dimensioneringsvillkoret för lovartsidans lasklyder:

där fyd = dimensioneringsvärdet på laskens sträckgräns A = laskens tvärsnittsarea.

Skruv- eller spikhålens eventuella inverkan påkapaciteten beaktas genom att i ekvation (13.41)ersätta A med Anet och fyd med fud, vilket innebäratt lasken tillåts plasticera omkring skruvhålen.

Dimensioneringsvillkoret för läsidans lask ly-der:

där Hd = dimensionerande horisontalkraft per pelare fc90d = dimensioneringsvärdet på limträ- pelarens tryckhållfasthet vinkelrätt fiberriktningen

c = laskens bredd

Tryckblockets höjd x beräknas med hjälp avplasticitetsteori, utgående från att två flytlederbildas i lasken och kan skrivas:

där t = laskens tjocklek.

Om lasken kälsvetsas mot fotplåten från bådasidorna skall svetsen mellan lovartsidans laskoch fotplåten uppfylla villkoret:

F £ FRa

där FRa = svetsens dimensionerande bär- förmåga i tvärriktningen

(13.44)

F

nRvd£ (13.38)


F f b y Vcd d= ◊ ◊ - (13.39)

y hM V h

f b hd d

cd

= - - + ◊◊ ◊

Ê

ËÁ��̄1 1

22

(13.40)

F A fyd£ ◊ (13.41)

H f c xd c d£ ◊ ◊90 (13.42)

x tf

fyd

c d

= ◊90

(13.43)

151

FRa kan beräknas med formeln:

där fwd = dimensioneringsvärdet på svetsens håll- fasthet a = svetsens a-mått, minst 3 mm. Om a-måttet är högst 5 mm kan svetsen läggas i en sträng. c = laskens bredd

Utnyttjas svetsförbandet mellan lask och fotplåttill mer än 70% kräver vissa normer att svetsenkontrolleras genom oförstörande provning, t exröntgen. Med hänsyn till risken för skiktbrist-ning i fotplåten krävs dessutom ofta att denna,vid utnyttjandegrader över ca 50%, utförs avmaterial med garanterade och verifierade egen-skaper i tjockleksriktningen eller att plåten kon-trolleras med ultraljudsprovning. Det är därför imånga fall ändamålsenligt att utföra fotplåtenav tillverkningskontrollerat (ultraljudsprovat)material och att begränsa utnyttjandegraden ilasken enligt ekvation (13.41) till 70 % samti-digt som svetsen dimensioneras så att den blirlika stark som lasken.

Bredden och längden på fotplåten bestämssom regel av utrymmeskrav och kantavstånd förgrundskruvarna. Tjockleken väljs så att böjspän-ningen till följd av dragkrafter i grundskruvarnainte överstiger det dimensionerande hållfasthet-svärdet för fotplåten. För fotplåten i figur 13.10gäller villkoret:

där ef = hävarm som definieras i figur 13.10 fyd = dimensioneringsvärdet på fotplåtens

sträckgräns Wp = fotplåtens plastiska böjmotstånd (Wp = bf ·tf2/4).

Grundskruvarnas bärförmåga med avseende påbetongens hållfasthet kan kontrolleras med föl-jande villkor:

där Fv = Hd /n Ft = 2F/n Hd = dimensionerande horisontalkraft per pelare F = dimensionerande kraft i dragen skruvgrupp enligt formel (13.39) n = antalet inlimmade skruvar per pelare

Skruvarnas bärförmåga kan beräknas som föringjuten, inlimmad skruv, enligt avsnitt 13.2.4: Rtd = fcv · s · L

s = skruvens omkrets L = ingjutningslängden fcv = dimensioneringsvärdet på vidhäft- ningshållfastheten. Wpl = d3/6 = skruvens plastiska böjmotstånd d = stångens diameter fcc = dimensioneringsvärdet på betongens tryckhållfasthet m h t lokalt tryck fst = dimensioneringsvärdet på stång- materialets böjhållfasthet

Det karakteristiska värdet på vidhäftningshåll-fastheten kan sättas till fcvk = 3,5 MPa för rull-gängad stång, ingjuten i betong i hållfasthets-klass K25. Tryckhållfasthetens karakteristiskavärde kan sättas till fcck = 30 MPa.

Om laskarna gjuts in direkt i grunden över-förs horisontalkraften genom anliggning motläsidans lask. Bärförmågan får anses tillräckligom villkoret (13.42) är uppfyllt.

Vid måttlig utdragsbelastning kan man utnytt-ja vidhäftningen mellan betong och stål. Vid sto-ra dragkrafter bör såväl ingjutna laskar som in-gjutna grundskruvar förses med någon form av

R W d f fvd pl cc st= ◊ ◊ ◊ ◊2 5,

(13.47)F

R

F

Rv

vd

t

td

ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄ £

2 2

1 0,


Fa c f

Rwd

a = ◊ ◊22

(13.45)

(13.46)0,5F· ef £ fyd · Wp

152

ändförankring, varvid man helt bortser från vid-häftningen och dimensionerar ändankaret förhela dragkraften.

Dimensioneringsvillkoret med avseende på för-ankring för en i grunden ingjuten lask på lovart-sidan (utan ändförankring) lyder:

där s = laskens omkrets L = ingjutningslängden fcv = dimensioneringsvärdet på

vidhäftningshållfastheten.

För betong i hållfasthetsklass K25 kan man räk-na med fcvk =1,2 MPa för plattstång och 3,5 MPa för hålplåt.

13.3.2 Inlimmad skruvVid inspänning av pelarfot med inlimmad skruvblir infästningen helt dold, se figur 13.12, vilketi vissa fall kan vara önskvärt av estetiska, brand-tekniska eller andra skäl. Erforderliga kantav-stånd och inbördes avstånd mellan skruvarnamedför emellertid att pelarens momentkapaci-tet utnyttjas dåligt, varför inspänning med in-limmad skruv bara lämpar sig för relativt småinspänningsmoment.

Inlimmad skruv får inte användas i klimat-klass 3 eller i konstruktioner utsatta för dyna-miska laster eller utmattningslaster. Limnings-momentet utförs alltid på fabrik.

Anslutningen mot grunden kan utformas an-tingen för ingjutning direkt i ursparningar i be-tongkonstruktionen, eller med sockel av stål föranslutning med svets mot ingjuten fästplåt. Omanslutningen utformas med utstickande skruvarför direkt ingjutning, måste skruvarna skyddasmot slag och stötar under transport och monta-ge. Pelaren skall stagas tills dess betongen här-dat.

DIMENSIONERINGAntalet skruvar, deras dimensioner och inlim-ningslängder bestäms med hänsyn till inspän-ningsmoment, horisontalkrafter och eventuellalyftande vertikalkrafter. Nedåtriktade vertikal-krafter i pelaren överförs direkt till grunden ge-nom anliggning.

Dimensioneringsvillkoret för en enskild in-limmad skruv lyder:

där Fv = Hd /n Ft = 2F/n Hd = dimensionerande horisontalkraft per pelare F = dimensionerande utdragskraft verkande på den dragna skruvgruppen n = antal inlimmade skruvar Rvd = dimensionerande bärförmåga per skruv vid tvärkraftsbelastning Rtd = dimensionerande bärförmåga per skruv vid utdragsbelastning

Rvd och Rtd kan beräknas med hjälp av formel(13.32) respektive (13.33).

Figur 13.12Inspänd pelarfot med inlimmad skruv. Principskiss.


(13.48)F£ fcv · s · L

F

R

F

Rv

vd

t

td

ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄ £

2 2

1 (13.49)

153

Om pelaren står direkt på betongkonstruktionenkan F beräknas ur sambandet:

där Vd = dimensionerande vertikalkraft per pelare. Vd är positiv för tryckkrafter och negativ för dragkrafter fcd = dimensioneringsvärdet på limträ pelarens tryckhållfasthet i fiber riktningen, dock högst lika med värdet på betongens motsvarande

hållfasthet fcc vid lokalt tryck.


För betong i hållfasthetsklass K25 kan man räk-na med:fcck = 30 MPa.

Tryckblockets utbredning y beräknas ur villko-ret för momentjämvikt vid pelarens ändyta, ochkan skrivas:

där Md = dimensionerande inspänningsmoment.

Om anslutningen inte sker direkt mot betong-konstruktionen, utan mot en stålsockel, blir kon-takttrycket koncentrerat till de av sockelns sido-plåtar förstyvade kanterna. I detta fall kan manistället beräkna F ur sambandet:

där fcd = dimensioneringsvärdet på limträpela- rens tryckhållfasthet i fiberriktningen.


Tryckblockets utbredning y beräknas ur villko-ret för momentjämvikt vid pelarens ändyta ochblir i detta fall:

där

t = stålsockelns tjocklek

Figur 13.14Inspänd pelarfot med inlimmad skruv och stålsockel.Beräkningsmodell.


b

y

c

c

y

z

Figur 13.13Inspänd pelarfot med inlimmad skruv.Beräkningsmodell.

x

yh

· b

F

l

b

z

y

f cd

Vd

Md

Hd

y

(13.50)F f b y Vcd d= ◊ ◊ -y l

M V l h

f b ld d

cd

= ◊ - - + -( )◊ ◊

Ê

ËÁ��̄1 1

2 22

(13.51)

F f c y b c c Vcd d= ◊ + ◊ -( ) -2 2 2 (13.52)

(13.53)

(13.54)

c tf

fyd

cd

= ◊ +Ê

ËÁ��̄1

2(13.55)

Ab c l c

l= -( ) -( )2 2

2 2

y l AM V l h

f c ld d

cd

= ◊ - + - + -( )◊ ◊

Ê

ËÁ��̄1 1

2 22 2

154

moment i sockeln. Bärförmågan med avseendepå böjspänningen skall uppfylla villkoret:

där fyd = dimensioneringsvärdet på stålsockelns sträckgräns Wp = sockelns plastiska böjmotstånd (Wp = t2/4) mp = böjande moment i sockeln per bredd- enhetBöjmomentet mp beräknas med hjälp av plasti-citetsteori, se figur 13.16, och kan skrivas:

där F = dimensionerande utdragskraft enligt formel (13.52)

d = håldiametern c och b framgår av figur 13.16

Svetsning mellan stålsockeln och den ingjutnafästplåten kan endast ske utifrån. Om sockelnfasas och stumsvetsas helt igenom behöver maninte kontrollera svetsens bärförmåga. Om soc-keln däremot kälsvetsas mot den ingjutna fäst-plåten måste spänningarna i svetsarna kontrol-leras. Drag- och tryckkrafter kan därvid antasöverförda av flänssvetsarna och tvärkrafterna avlivsvetsarna.

Figur 13.15Stålsockel för inspänd pelare med inlimmad skruv.

Förutsättningen för att ekvationerna (13.50) –(13.55) skall gälla är att normalspänningarna tillföljd av normalkraft är små i förhållande till deböjspänningar som inspänningsmomentet gerupphov till i kontaktytan.

Vid små moment koncentreras nämligen intekontakttrycket under pelaren till den tryckta kan-ten såsom förutsatts vid härledningen av form-lerna.

Om skruvarna gjuts in direkt i ursparningar ibetongkonstruktionen, kan man kontrollera bär-förmågan med avseende på betonghållfasthetenenligt föregående avsnitt 13.3.1, dimensione-ringsvillkoret (13.47) med tillhörande formler.

Kantavstånd och fritt avstånd mellan stängerförutsätts därvid vara minst 2,5d respektive 5d.Är avstånden mindre, reduceras vidhäftningshåll-fastheten, vilket som regel ger opraktiskt storaingjutningslängder.

Vid fler än en inlimmad skruv i beslaget är detdärför ofta lämpligt att förse skruvarna med sär-skild ändförankring som dimensioneras för helautdragskraften. Omgivande betongkonstruktiondimensioneras enligt gällande betongnormer.

Om anslutningen mot grunden sker med hjälpav stålsockel kan denna med fördel tillverkas avhalva fyrkantrör som finns i ett stort antal dimen-sioner och godstjocklekar, se figur 13.15.

Dragkraften i skruvarna ger upphov till böj-


b h

Figur 13.16Stålsockel. Beräkningsmodell.

c

b

cc

cF

m f Wp yd p£ ◊ (13.56)

mF c

c b n dp = ◊+ - ◊8 4

(13.57)

155

Bredden och längden på den ingjutna fästplåtenbestäms som regel utgående från limträpelarensdimensioner och det utrymme som beslaget ochdess infästning kräver med beaktande av erfor-derliga byggtoleranser. Kraftfördelningen underfästplåten antas förenklat motsvara en rektang-ulär tryckzon, centrerad omkring sockelns tryck-ta kant, och en dragkraft i förankringsstängerna.Tjockleken väljs så att den av dragkraften för-orsakade böjpåkänningen inte överstiger det di-mensionerande värdet på sträckgränsen i fäst-plåten. Med beteckningar enligt figur 13.17 kanvillkoret skrivas:

där fyd = dimensioneringsvärdet på fästplåtens sträckgräns

Wp = bf · tf2 /4 = fästplåtens plastiska böjmotstånd F* = dimensioneringsvärdet på den utdragskraft som verkar i centrum av gruppen med förankringsstänger.

F* kan beräknas med formeln:

där fcc = dimensioneringsvärdet på betongens hållfasthet vid lokalt tryck bf = fästplåtens bredd

För betong i hållfasthetsklass K25 kan man räk-na med: fcc = 30 MPa.

Tryckzonens utbredning y beräknas ur villkoretför momentjämvikt och kan, med beteckningarenligt figur 13.17, skrivas:

Tryckzonen måste i sin helhet ligga inom fäst-plåtens kanter. I annat fall blir kontakttrycket

Dimensioneringsvillkoret för svets mellan flänsoch fästplåt lyder:

där FRa = svetsens dimensionerande bärförmå-ga i tvärriktningen.

FRa kan beräknas med formeln:

där fwd = dimensioneringsvärdet på svetsens håll- fasthet.

a = svetsens a-måttDimensioneringsvillkoret för svetsen mellan detena livet och fästplåten lyder:

där FR|| = svetsens dimensionerande bärför- måga i längdriktningen.

FR|| kan beräknas med formeln:

där a = svetsens a-mått.

Om utnyttjandegraden i ekvationerna (13.60)och (13.58) blir högre än 70% kräver vissa nor-mer att svetsen kontrolleras genom oförstöran-de provning, t ex röntgen. Med hänsyn till ris-ken för skiktbristning i fästplåten krävs dessut-om ofta att denna, vid utnyttjandegrader över ca50%, utförs av material med garanterade ochverifierade egenskaper i tjockleksriktningen el-ler att plåten kontrolleras med ultraljudsprov-ning. Det är därför i många fall ändamålsenligtatt utföra fästplåten av tillverkningskontrollerat(ultraljudsprovat) material och att begränsa ut-nyttjandegraden i svetsarna enligt ekvation till50 %. Som regel blir svetsen mellan sockel ochfästplåt inte dimensionerande och a-måttet väljstill 3 mm.


0 5, / /H Fd R£

M

hV Fd

d R+ £0 5, a (13.58)

Fa b f

Rwd

a = ◊ ◊2

(13.59)

(13.60)

(13.61)FR|| = 0,6a ·h ·fwd

(13.62)F*· e £ fyd Wp

yM V l h

f b ld d f

cc f f

=+ -( )

◊ ◊0 5 2,

(13.64)

(13.63)F f b y Vcc f d* = ◊ ◊ -

156

13.4 Ledad anslutning av balk till pelareLedad anslutning mellan balk och pelare över-för horisontala och vertikala krafter. Momentöverförs endast i begränsad omfattning och be-aktas som regel inte vid dimensionering. Infäst-ningen bör utformas så att balkens vinkeländ-ring inte förhindras. Om vinkeländringen intekan ske fritt uppstår nämligen extraspänningar,som kan leda till oförutsedda skador på limträ-pelare eller -balk.

Beslaget utformas som regel med utanpålig-gande laskar av stål som spikas eller skruvas fasti pelaren och balken. Önskas av estetiska ellerbrandtekniska skäl en dold infästning kan inlim-mad skruv vara ett lämpligt alternativ. Inlimmadskruv lämpar sig dock endast för konstruktionerinomhus och för relativt små horisontalkrafter.Utanpåliggande laskar ger en viss sidostagningav balken mot vippning medan däremot inlim-mad skruv kräver särskild stagning av balkensöverkant. Infälld balk används ofta vid gavelpe-lare, för att överföra pelarens horisontalkraftertill balken.

Beslagen levereras antingen lösa för att an-bringas på byggplatsen eller monterade på pela-ren eller balken. Inlimmad skruv limmas alltidpå fabrik.

I det följande redovisas dimensioneringsprin-ciper för tre alternativ: Laskar av spikningsplåteller plattstång, inlimmad skruv och i pelartoppinfälld balk.

13.4.1 Laskar av spikningsplåt eller plattstångLedad anslutning med laskar av spikningsplåteller plattstång, infästa på pelartvärsnittets bred-sidor, är en enkel och ändamålsenlig metod,lämplig såväl för små som stora krafter, se figur13.18.

Kraftöverföringen mellan lask och limträpe-lare eller balk sker med hjälp av spik, skruv el-

mellan fästplåt och betongkonstruktion dimen-sionerande och fästplåtens dimensioner måsteökas.


Grundskruvarnas bärförmåga med avseendepå betongens hållfasthet kan kontrolleras på sam-ma sätt som vid inspänning med laskar, avsnitt13.3.1. Dimensioneringsvillkoret (13.47) gäller,liksom tillhörande formler om F ersätts med F*.


Figur 13.17Inspänd pelarfot med inlimmad skruv och stålsockel.Beräkningsmodell.

F*

x

y

ye

Vd

Md

Hd

lf

· bff cc

157

ler träskruv. Vilken typ av fästdon som skallanvändas avgörs med utgångspunkt från este-tiska, ekonomiska, montagetekniska och styrke-mässiga krav.

Laskarna bör placeras så nära pelarens inner-kant som möjligt, så att de inte förhindrar balk-ens vinkeländring. Lämpligt kantavstånd mel-lan pelarens innerkant och skruvens centrum är4d, om förbandet överför horisontalkrafter, och2d om förbandet enbart överför vertikala kraf-ter. Om spikningsplåtar används är motsvaran-de avstånd 10d respektive 5d.

Förborrade spikningsplåtar av förzinkad stål-plåt med tjocklek 1,5 – 5,0 mm är ett billigt al-ternativ vid måttliga krafter. Spikningsplåtar medvalfritt hålmönster och valfri plåttjocklek ochytbehandling kan beställas från särskilda tillver-kare av perforerad plåt. Lägsta pris får man somregel om hålen kan stansas ut vilket förutsätteratt plåttjockleken är högst lika med håldiame-tern. Hålen väljs lämpligen 1 mm större än spi-kens tvärmått.

Laskar för skruvförband tillverkas lämpligenav plattstång eller universalstång. Godstjockle-

Figur 13.18Ledad anslutning mellan balk och pelare med laskar avspikningsplåt. Principskiss.

ken väljs ur standardserien 6, 8, 10, 12, 15 och20 mm och skall vara minst 0,3 gånger skruvdi-ametern. Hålen borras 1 mm större än skruvdia-metern.

DIMENSIONERINGVid dimensionering betraktas lasken som en ivardera änden fast inspänd balk, belastad meden horisontalkraft och i förekommande fall meden lyftande vertikalkraft. Krafterna förutsättsangripa i skruv- eller spikgruppens centrum, sefigur 13.19.

Excentricitetsmomentet 0,5H · e beaktas viddimensioneringen. Nedåtriktade vertikalkrafteröverförs till pelaren genom anliggning och be-lastar således inte lasken.

Dimensioneringsvillkoret för infästningen av enenskild lask i balken lyder:

där Rvd = dimensionerande bärförmåga för en tvärkraftsbelastad spik eller skruv.


Figur 13.19Lasken betraktas som en i var ände fast inspänd balk.Beteckningar.

0,5H

0,5V

x

y

0,5H·e

2e

F F Rx y vd2 2+ £ (13.65)

158

Bärförmågan hos en enskild förbindare bestämsmed hänsyn till vinkeln mellan kraft- och fiber-riktning.

Fx och Fy beräknas med formlerna:

där Hd = dimensionerande horisontell upplagsreaktion från balken

Vd = dimensionerande vertikal upplagsreaktion (uppåtriktad) från balken

n = antalet fästdon, som den enskilda lasken är fäst i balken med 2e = avståndet mellan spik- eller skruvgruppernas tyngdpunkter enligt figur 13.19 ry , rx = avstånden i y- och x-led mellan respektive spik- eller skruvgrupps tyngdpunkt och den enskilda spiken/ eller skruven Ip = spik- eller skruvgruppens polära

tröghetsmoment.

Det polära tröghetsmomentet beräknas med for-meln:


där fyd = dimensioneringsvärdet på laskens sträckgräns s = normalspänningen i en viss punkt på lasken t = skjuvspänningen i samma punkt

Om s och t beräknas enligt elasticitetsteori sam-tidigt som ett tvåaxligt spänningstillstånd råder,får fyd i ekvation (13.69) ersättas med 1,1·fyd.

Den största normalspänningen s max uppträder ilaskens dragna kant och ett värde på säkra sidankan beräknas ur sambandet:

där A = tvärsnittsarea hos en lask W = böjmotstånd hos en lask.

Skjuvspänningen t i punkten för maximal böj-spänning är lika med noll.

Maximal skjuvspänning tmax uppträder i jämn-höjd med neutralaxeln vid böjning kring z-ax-eln och beräknas ur sambandet:

Normalspänningen s i samma punkt på tvär-snittet beräknas ur sambandet:

Skruv- eller spikhålens inverkan på laskens ka-pacitet kan beaktas genom att i ekvation (13.69)sätta in spänningar som beräknats med utgångs-punkt från nettotvärsnittet, d v s med Anet ochWnet och ersätta sträckgränsen fyd med brott-gränsen fud. Detta innebär att lasken tillåts plas-ticera omkring hålen.

För tunna laskplåtar kontrolleras också riskenför buckling vid plåtens tryckta kant enligt gäl-lande normer för stålkonstruktioner.

Slankhetsparametern lb kan därvid bestäm-mas enligt avsnitt 13.2.1.

Infästningen av en enskild lask i pelaren kon-trolleras på samma sätt som infästningen i bal-ken men med hänsyn till att fiberriktningen ärolika i balk och pelare.


I r rp x y= +( )Â 2 2 (13.68)

s t2 23+ £ fyd(13.69)

t max ,,= 1 5

0 5H

Ad (13.71)

s = 0 5, V

Ad (13.72)

FV

n

H e r

Ixd d y

p

= +◊ ◊0 5 0 5, ,

(13.66)

(13.67)FH

n

H e r

Iyd d x

p

= + ◊ ◊0 5 0 5, , (13.70)s max

, ,= ◊ +0 5 0 5H e

W

V

Ad d

159

Dimensioneringsvillkoret med avseende på kon-takttryck mellan balk och pelare lyder:

där Vd = dimensionerande vertikalkraft (nedåtriktad) fc90d = dimensioneringsvärdet på limträbalkens tryckhållfasthet tvärs fiberriktningen

b = pelartvärsnittets breddh = pelartvärsnittets höjd (djup).

Lasken i figur 13.20 förutsätts vid dimensione-ringen vara fast inspänd i balken och ledat in-fäst i pelaren. Excentricitetsmomentet beaktasvid dimensioneringen av infästningen i balken.Det översta skruvhålet i balken kan med fördelgöras avlångt i höjdled, för att medge viss fukt-rörelse och vinkeländring hos balken. Vid dimen-sioneringen måste man då tänka på att dennaskruv inte kan medverka till att ta upp vertikalakrafter.

13.4.2 Inlimmad skruvVid ledad anslutning med inlimmad skruv ärinfästningen helt dold, vilket kan vara önskvärtav estetiska, brandtekniska eller andra skäl, fi-gur 13.21. Mutter och bricka kan försänkas ibalkens översida och täckas med en träplugg,vilket ger ett effektivt brandskydd.

Limningsmomentet utförs alltid på fabrik ochpelarna levereras sålunda med utstickande skru-var. Under transport och montage måste skru-varna skyddas mot stötar och annan mekaniskpåverkan.

Inlimmad skruv får inte användas i klimat-klass 3 eller i konstruktioner utsatta för dyna-miska laster eller utmattningslaster. Med hän-syn till balkens fuktrörelser bör användningenav inlimmad skruv begränsas till balkhöjdermindre än 500 mm.

Inlimmad skruv ger otillräcklig sidostagning,varför balkens överkant måste stagas genomsärskilda åtgärder. Inlimmad skruv bör placerasså nära pelarens innerkant som möjligt, så attbalkens vinkeländring inte hindras. Lämpligtkantavstånd mellan pelarens innerkant och skru-


Figur 13.21Ledad anslutning mellan balk och pelare med inlimmadskruv. Principskiss.

Figur 13.20Lasken betraktas som en i ena änden fast inspänd och iden andra änden fritt upplagd balk. Beteckningar.

0,5H

0,5V

e

x

y

0,5H·e

V f b hd c d£ ◊ ◊90 (13.73)

160

vens centrum är 4d om förbandet överför hori-sontala krafter, och 2d om förbandet enbart över-för vertikala krafter. Om fler än en inlimmadskruv erfordras, bör dessa av samma skäl place-ras bredvid varandra.

DIMENSIONERINGAntalet skruvar, deras dimensioner och inlim-ningslängder bestäms med hänsyn till förekom-mande horisontalkrafter och eventuella lyftan-de vertikalkrafter. Nedåtriktade vertikalkrafteröverförs till pelaren genom anliggning.

Dimensioneringsvillkoret för den i pelareninlimmade skruven lyder:

där Fv= Hd /n Ft = Vd /n Hd = dimensionerande horisontalkraft på pelaren Vd = dimensionerande vertikalkraft (uppåtriktad) n = antalet inlimmade skruvar per pelare Rvd = skruvens dimensionerande bärförmåga vid tvärkraftsbelastning Rtd = skruvens dimensionerande bärförmåga vid utdragsbelastning

Karakteristiska värden på Rvd och Rtd beräknasenligt formel (13.32) och (13.33).

För att förbättra tvärkraftskapaciteten kan ensi-digt tandade mellanläggsbrickor, t ex Bulldog,monteras på pelarens ändyta. Detta bör ske i sam-band med inlimning av skruven som utförs påfabrik. Den inlimmade skruvens tvärkraftskapa-citet får då ökas med mellanläggsbrickornas di-mensionerande tillskottskapacitet enligt gällan-de bestämmelser.

Storleken på brickan på balkens översida be-stäms så att kontakttrycket mellan bricka ochbalk inte överskrids vid lyftande krafter.

Dimensioneringsvillkoret lyder:

där fc90d = dimensioneringsvärdet på limträbalkens tryckhållfasthet vinkelrätt mot fiberriktningen Ab = brickans area, med avdrag för hålet

Värdet på fc90d får, med hänsyn till att trycket ärlokalt, ökas genom multiplikation med en fak-tor kc . Faktorn kan bestämmas antingen medledning av avsnitt 4.3 eller med uttrycket:

där D = brickans sidomått i mm.

Brickans tjocklek tb bestäms så att böjspännin-gen i brickan inte överskrider det dimensione-rande värdet på materialets sträckgräns. Dimen-sioneringsvillkoret för en kvadratisk bricka medsidan D lyder:

där fyd = dimensioneringsvärdet på brickans sträckgräns.

Kontakttrycket mellan balk och pelare kontrol-leras som vid laskar av spikningsplåt eller platt-stång, enligt formel (13.73).

13.4.3 Infälld balkInfälld balk används ofta vid gavelpelare för attöverföra pelarens horisontalkraft till balken.Urtaget i pelaren görs av estetiska och monta-gemässiga skäl lika stort som balkbredden.

Kraftöverföringen mellan balk och pelare skersom regel med hjälp av skruv, enligt figur 13.22.Vid små horisontalkrafter kan även infästningmed hjälp av plåtvinklar komma ifråga, se figur13.23.


F

R

F

Rv

vd

t

td

ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄ £

2 2

1 (13.74)

F f At c c d b£ ◊ ◊k 90 (13.75)

k c D= £150

1 84 , (13.76)

t DD

D d

f

fbc d

yd

≥ ◊-

◊ 90

2(13.77)

161

DIMENSIONERINGSkruv eller plåtvinklar dimensioneras för lyftan-de vertikalkrafter och för sådana horisontalkraf-ter som drar pelaren från balken. Nedåtriktadevertikalkrafter och horisontalkrafter som tryck-er pelaren mot balken överförs genom anligg-ning. Urtaget i pelaren dimensioneras enligt an-visningarna i avsnitt 4.4. Vertikalkraften frånbalken angriper limträpelaren excentriskt och dettilläggsmoment som förorsakas härav skall be-aktas vid dimensioneringen av pelaren.

I de följande anvisningarna förutsätts utföran-de med genomgående skruv. Vidare antas atteventuella horisontalkrafter verkande i balkensriktning inte belastar skruvarna.

Dimensioneringsvillkoret för infästningen avpelaren i balken lyder:

där Fv = Vd /n Ft = Hd /n Vd = dimensionerande vertikalkraft (uppåtriktad) Hd = dimensionerande värde på den

horisontalkraft som drar pelaren från balken

Rvd = dimensionerande bärförmåga för en skruv vid tvärkraftsbelastning

Rtd = dimensionerande bärförmåga för en skruv vid utdragsbelastning n = antalet skruvar i förbandet

Storleken och tjockleken på brickan på pelarensbaksida kontrolleras som för inlimmad skruv, en-ligt formlerna (13.75) – (13.77).

Dimensioneringsvillkoren med avseende på kon-takttryck mellan balken och pelaren lyder:

där Vd = dimensionerande vertikalkraft (nedåtriktad)

Hd = dimensionerande värde på den horisontalkraft som trycker pelaren mot balken b = pelartvärsnittets bredd bb = balktvärsnittets bredd hb = balktvärsnittets höjd

h1 = Ursparingens höjd (£ hb)

Kapaciteten med avseende på nedåtriktad verti-kalkraft, ekvation (13.79), kan ökas genom attman ökar upplagsytan med hjälp av en kraftig


Figur 13.22Ledad anslutning mellan balk och pelare med balkeninfälld i pelartopp. Principskiss.

b

F

R

F

Rv

vd

t

td

ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄ £

2 2

1 (13.78)

h b

bb

h 1

Figur 13.23Infälld balk, infäst med vinkelbeslag. Ursparing i pelare.

V f b bd c d b£ ◊ ◊90 (13.79)

(13.80)H f b hd c d£ ◊ ◊90 1

162

plattstång med tjockleken tp som placeras mel-lan balk och pelare. Om plattstångens utkrag-ning är 4tp på ömse sidor om pelaren, får b iekvation (13.79) ersättas med b + 8tp. Plattstång-ens bärförmåga behöver inte kontrolleras om ut-kragningen är högst 4tp.

Dimensioneringsvillkoret med avseende på ur-tag i pelartopp lyder:

där Hd = dimensionerande värde på den horisontalkraft som trycker pelaren mot balken fvd = dimensioneringsvärdet på limträ-

pelarens skjuvhållfasthet h = pelartvärsnittets djupkv = reduktionsfaktor som beaktar urta -

gets inverkan på bärförmågan och som beräknas enligt avsnitt 4.4.

Urtagets storlek begränsas till 0,5h dock högst500 mm. Urtaget kan förstärkas med t ex ply-wood eller inlimmad skruv, se vidare avsnitt 4.4.

13.4.4 Sidostagning av pelartoppI hallbyggnader utformas anslutningen mellanpelare och balk ofta enligt figur 13.21, d v s medbalken upplagd ovanpå pelaren. Som regel lig-ger därvid den horisontella stomstabiliseringen,

t ex vindfackverk eller takskiva, i nivå med bal-kens överkant och särskilda åtgärder måste där-för vidtas för att hindra pelartoppen från att för-skjutas i sidled. Vid fasadpelare kan oftast vägg-konstruktionen utnyttjas för ändamålet, medaninnerpelare normalt måste strävas av, t ex enligtfigur 13.24.

Stagningen dimensioneras för en horisontal-kraft som beror såväl av den vertikala upplags-reaktionen som av momentet i balken:

Nd = normalkraften i pelaren Md = maximalt fältmoment i balken bT = konstant som bl a beror av balkens geometri och sidostagning.

För en fritt upplagd balk med jämnt fördelad lastsom angriper i överkant balk kan konstanten bT

uppskattas med hjälp av följande formler:

b T = 100 om balken är ostagad mellan upplagen. b T = 80 + 9h/b + 0,6(h/b)2 om överkanten är stagad utefter hela längden.

För innerpelare summeras Hbalk från båda fäl-ten. Om balken är kontinuerlig över innerstödkan man, som en approximation på säkra sidan,dimensionera stagningen som för två fritt upp-lagda balkar.

Figur 13.25Stagning av kontinuerlig balk.


H H Hd pelare balk= + (13.82)

H Npelare d= / 100 (13.83)

HM

hbalkd

T

=◊b

(13.84)

(13.81)1 5,H

b h bfd

bv vd-( ) £ ◊k

Figur 13.24Sidostagning av pelartopp.

163

13.4.5 Sidostagning av kontinuerlig balkVippningslasten för en kontinuerlig balk kanhöjas genom att man strävar av underkanten inärheten av mellanstödet, t ex enligt figur 13.25.Se avsnitt 4.2. Avsträvningen dimensioneras förhorisontalkraften:

där Md är stödmomentet.

13.5 Ledad nockskarvLedad nockskarv överför horisontala och verti-kala krafter. Moment överförs bara i begränsadomfattning och beaktas inte vid dimensionerin-gen. Infästningen bör utformas så att den intehindrar balkarnas vinkeländring. Om denna intekan ske fritt, uppstår extraspänningar som kanmedföra oförutsedda skador på konstruktionen.

Beslaget utformas vanligtvis med utanpålig-gande laskar av spikningsplåt. Vid stora tvärkraf-ter kombineras spikningsplåtarna med ett infrästmellanlägg av stål. Utförande med utanpåliggan-de plattstänger och tvärkraftsöverförande mel-lanlägg förekommer också, liksom laskar av träeller plywood.

I det följande redovisas dimensioneringsprin-ciperna för de två första alternativen.

13.5.1 Laskar av spikningsplåtLedad nockskarv med laskar av spikningsplåtär enkel och ändamålsenlig, lämplig för småkrafter, figur 13.26.

Kraftöverföringen mellan lask och limträbalksker med hjälp av kamspik. Laskarna bör place-ras så nära balkarnas underkant som möjligt, såatt de inte hindrar balkarnas fria vinkeländring.Lämpligt avstånd mellan underkant balk ochförsta spikraden är 10d.

Förborrade spikningsplåtar av förzinkad stål-

plåt och tjockleken 1,5 - 5,0 mm finns som la-gervara i ett stort antal varianter. Spikningsplå-tar med valfritt hålmönster och valfri plåttjock-lek och ytbehandling kan beställas från särskil-da tillverkare av perforerad plåt. Lägsta pris er-hålls som regel om hålen kan stansas ut vilketförutsätter att plåttjockleken är högst lika medhåldiametern. Hålen bör väljas 1 mm större änspikens tvärmått.

DIMENSIONERINGVid dimensionering betraktas lasken som en ivardera änden fast inspänd balk, belastad meden vertikalkraft och en horisontalkraft, båda an-gripande i spikgruppens centrum, figur 13.27.Inspänningsmomentet beaktas vid dimensione-ringen av beslag och spikförband.

Figur 13.26Ledad nockskarv med laskar av spikningsplåt.Principskiss.


Figur 13.27Ledad nockskarv med laskar av spikningsplåt.Beteckningar.

x

y

0,5H

0,5Ve

h anl

h e

0,5V·e

(13.85)HM

hdd=

70

164

2/3 av den tryckande horisontalkraften kan över-föras genom anliggning mellan balkarna. För attminska risken för fläkning bör nockskarven ut-formas så att kontakttrycket inte angriper när-mare balkens översida än 1/6 av balkhöjden, tex genom snedsågning eller mellanlägg.

Dimensioneringsvillkoret för infästningen av enenskild lask i balken lyder:

där Rvd = dimensionerande bärförmåga för en tvärkraftsbelastad spik.

Vd = dimensionerande vertikalkraft per balk Hd = dimensionerande horisontell dragkraft per balk (vid tryckkraft sätter man in 0,5Hd / 3 i formeln) n = antal fästdon per balk och lask e = avstånd enligt figur 13.27ry , rx = avstånden i y- och x-led mellan

spikgruppens tyngdpunkt och den enskilda spiken. Ip = spikgruppens polära tröghetsmoment.

Spikgruppens polära tröghetsmoment beräknasmed formeln:


där fyd = dimensioneringsvärdet på laskens sträckgräns = normalspänningen i en viss punkt på lasken t = skjuvspänningen i samma punkt.

Om s och t beräknas enligt elasticitetsteori sam-tidigt som ett tvåaxligt spänningstillstånd råderfår fyd i ekvation (13.90) ersättas med 1,1 · fyd.

Om horisontalkraften är en dragkraft uppträdermaximal normalspänningst,max i laskens drag-na kant. Ett värde på säkra sidan kan beräknasur sambandet:

där A = tvärsnittsarea hos en lask W = böjmotstånd hos en lask.

Om horisontalkraften däremot är en tryckkraft,överförs den delvis genom anliggning och denstörsta normalspänningen sc,max beräknas istäl-let med formeln:

där Vd och Hd sätts in med sina absolutvärden.Skjuvspänningen t i punkten för maximal böj-spänning är noll.

Den maximala skjuvspänningen tmax uppträderi jämnhöjd med neutralaxeln vid böjning kringz-axeln och beräknas ur sambandet:

Normalspänningen s i samma punkt på tvär-snittet är vid dragning:

s


F F Rx y vd2 2+ £ (13.86)

FV

n

V e r

Ixd d y

p

= +◊ ◊0 5 0 5, ,

(13.87)

FH

n

V e r

Iyd d x

p

= + ◊ ◊0 5 0 5, ,(13.88)

I r rp x y= +( )Â 2 2(13.89)

s t2 23+ £ fyd (13.90)

t max ,,= 1 5

0 5V

Ad (13.93)

s = 0 5, H

Ad (13.94)

(13.91)s td dV e

W

H

A,max

, ,= ◊ +0 5 0 5

(13.92)s cd dV e

W

H

A,max

, ,= ◊ + ◊0 5 13

0 5

165

och om horisontalkraften istället är en tryckkraft:

Skruvhålens eventuella inverkan på laskens ka-pacitet kan beaktas genom att man i ekvation(13.90) ersätter sträckgränsen fyd med brottgrän-sen fud och beräknar spänningarna s och t medutgångspunkt från tvärsnittets nettostorheter, Anet

och Wnet. Detta innebär att lasken tillåts plasti-cera omkring hålen.

Dimensioneringsvillkoret med avseende på kon-takttrycket mellan balkarna lyder:

där Hd = dimensionerande värde på den tryckande horisontalkraften

fca d = dimensioneringsvärdet på lim- träbalkens tryckhållfasthet snett mot fiberriktningen, se avsnitt 4.3. Observera att hållfastheten skall reduceras om mellanlägg saknas. Aanl = kontaktytan, beräknad med hänsyn till eventuell snedskärning i över- kant balk.

Vid stor taklutning kan anliggningstrycket med-föra fläkningsbrott i balkarna.Dimensioneringsvillkoret med hänsyn till fläk-ning lyder:

där a = taklutningen b = balkens bredd he = effektiv balkhöjd enligt figur 13.27 fvd = skjuvhållfasthetens dimensionerings- värde

13.5.2 Laskar av spikningsplåt och tvärkraftsöverförande

mellanläggNär tvärkraften är så stor att excentricitetsmo-mentet V x e blir besvärande kan tvärkraften i-stället överföras med hjälp av ett i fogen infrästmellanlägg. Mellanlägget kan utformas påmånga sätt, t ex en bit I-balk. I fortsättningenförutsätts dock mellanlägg enligt figur 13.28.Hela tvärkraften förutsätts därvid överförd avmellanlägget och spikningsplåtarna dimensione-ras enbart för horisontella dragkrafter. De med-verkar emellertid till att tvärkraften fördelas överbalkhöjden och motverkar fläkning vid mellan-lägget. Horisontella tryckkrafter överförs genomanliggning mellan balkände och mellanläggetsvertikala skänklar.

DIMENSIONERINGSpikningsplåtar och spikförband dimensionerasenligt föregående avsnitt med Vd = 0 insatt iformlerna.

Dimensioneringsvillkoret med avseende på kon-takttryck mellan balkände och mellanlägg lyder:

där Vd = dimensionerande värde på tvär- kraften i nock Hd = tillhörande horisontella (tryck)kraft b = mellanläggets längd ª balkbredd fca d = dimensioneringsvärdet på limträ- balkens tryckhållfasthet snett mot fiberriktningenenligt avsnitt 4.3.

Beteckningarna på mellanläggets olika tvärmåttframgår av figur 13.28.


H V b h fe vdsin cosa a+ £ ◊ ◊ ◊23

s = ◊13

0 5, H

Ad (13.95)

23◊ £ ◊H f Ad c d anla (13.96)

(13.97)

H

b h

V l t

b h h tfd dc d2

2

1( )+

+( )◊ +( ) £ a (13.98)

166

Dimensioneringsvillkoret med avseende på plåt-ens hållfasthet lyder:

där fyd= dimensioneringsvärdet på stålets sträckgräns s = normalspänningen i en viss punkt på

mellanlägget = skjuvspänningen beräknad i samma punkt.

Om s och t beräknas enligt elasticitetsteori sam-tidigt som ett tvåaxligt spänningstillstånd råderfår fyd i ekvation (13.99) ersättas med 1,1·fyd.

Maximal böj- respektive skjuvspänning be-räknas med följande formler:

Observera att maximal böjspänning inte uppträ-der i samma punkt som maximal skjuvspänning.

Samma dimensioneringsvillkor som ovan(13.99), gäller för svetsar mellan horisontella ochvertikala skänklar.

Om mellanlägget utförs med kälsvetsar kan böj-och skjuvspänningarna i svetsarna beräknas medföljande formler:

Enligt vissa normer krävs att, om svetsförban-det utnyttjas högre än 70 %, svetsen kontrolle-ras genom oförstörande provning, t ex röntgen.Med hänsyn till risken för skiktbristning i denvertikala plåten krävs dessutom ofta att denna,vid utnyttjandegrader över ca 50%, utförs avmaterial med garanterade och verifierade egen-skaper i tjockleksriktningen, eller att plåten kon-trolleras med ultraljudsprovning. Det är därförsom regel ekonomiskt fördelaktigt att begränsautnyttjandegraden till 50 %.

t


Figur 13.28Mellanlägg av hopsvetsade plattstänger för överföringav tvärkrafter.

a hh

t 1

l lt2

s t2 23+ £ fyd(13.99)

(13.100)

(13.101)

s max

//

= ◊◊

V l

b td 2

612

t max ,=◊

1 51

V

b td

(13.102)s = ◊◊ ◊

+◊

V l

b t a

V

b ad d/ 2

2 21

(13.103)t = ◊◊ ◊

-◊

V l

b t a

V

b ad d/ 2

2 21

x

y

VH H

V

Figur 13.29Mellanlägg av hopsvetsade plattstänger. Beteckningar.

167

13.5.3 Nockbeslag typ BMFNockbeslag i pressad plåt finns som lagervaraoch kan användas vid måttliga tvärkrafter. Be-slaget består av två likadana plåtar med uppres-sade ribbor och en påsvetsad rörstump, samt enstörre och två mindre ståldymlingar, enligt fi-gur 13.30. Beslaget tillverkas i fyra storlekar medhöjd x bredd från 175 x 65 till 350 x 90 mm.

Tvärkraften överförs av kamspik, slagen iändträ, tillsammans med den grövre mittdym-lingen, medan de mindre dymlingarna tar uppeventuella vridande moment. Horisontella tryck-krafter överförs genom anliggning mellan deuppressade ribborna. Beslaget kombineras medspikningsplåtar på balksidorna eller, om manföredrar det av utseendeskäl, på ovansidan.

Bärförmågan med avseende på tvärkraft va-rierar, enligt tillverkarens uppgifter, från ca 6 kNför det minsta beslaget till ca 10 kN för det störs-ta. För detaljerade uppgifter om bärförmåganhänvisas till beslagstillverkaren.

13.6 Ledad balkskarvLedad balkskarv överför horisontala och verti-kala krafter. Moment överförs bara i begränsadomfattning och beaktas inte vid dimensionering-en. Infästningen bör utformas så att den inte hin-drar balkarnas vinkeländring. Om denna inte kanske fritt uppstår extraspänningar som kan med-föra oförutsedda skador på konstruktionen.

Vid måttliga krafter kan beslaget utformasmed utanpåliggande laskar av stål, som spikaseller skruvas fast i balkarna. För att överföra stör-re krafter är särskilda, så kallade gerberbeslag,ett lämpligt alternativ.

I det följande redovisas dimensioneringsprin-ciper för två typer av ledad balkskarv: Laskarav spikningsplåt och gerberbeslag.

13.6.1 Laskar av spikningsplåtLedad balkskarv med laskar av spikningsplåt ären enkel och ändamålsenlig skarv som är lämp-lig vid måttliga krafter, se figur 13.31.

Laskarna bör placeras centriskt med avseen-de på limträbalkens mittlinje. Kraftöverföring-en mellan lask och limträbalk sker med hjälp avkamspik.

Förborrade spikningsplåtar av förzinkad stål-plåt med tjockleken 1,5 – 5,0 mm lagerhålls i ettstort antal varianter och är ett billigt alternativvid måttliga krafter. Spikningsplåtar med val-fritt hålmönster och valfri plåttjocklek och yt-behandling kan också beställas från särskilda till-verkare av perforerad plåt, se vidare avsnitt13.2.1.

DIMENSIONERINGVid dimensionering betraktas lasken som en ivardera änden fast inspänd balk, belastad meden vertikalkraft och en horisontalkraft. Krafter-na förutsätts angripa i spikgruppens centrum.Tryckande horisontalkrafter överförs till 2/3genom anliggning mellan balkarna. Inspännings-momentet beaktas vid dimensioneringen av be-slag och spikförband.

Figur 13.30Nockbeslag typ BMF.


168

Infästningen av en enskild lask i balken, denenskilda lasken och kontakttrycket mellan bal-karna kontrolleras som för nockskarv med las-kar av spikningsplåt, avsnitt 13.5.1.

13.6.2 Svetsat gerberbeslagLedad balkskarv med gerberbeslag rekommen-deras om stora tvärkrafter skall överföras ochom kraften alltid har samma riktning. Mindretvärkrafter i motsatt riktning kan överföras ge-nom skruvförband i de vertikala plåtarna. Omgerberbeslaget dessutom skall överföra dragkraf-ter, kompletteras det med påsvetsade plattstäng-er.Svetsat gerberbeslag utformas vanligtvis enligtfigur 13.32, men andra utföranden förekommer,t ex med en inslitsad, centriskt placerad, verti-kal plåt i stället för två utanpåliggande. Dettautförande kan ge estetiska och brandskyddstek-niska fördelar.

För att inte motverka balkarnas vinkeländringplaceras sidoskruvarna så nära topp- respektivebottenplåten som möjligt. Lämpligt kantavståndär 2d om skruven enbart överför horisontellakrafter och 4d om skruven också överför verti-kala krafter.

Vid små tvärkrafter kan man med fördel an-vända lagerförda gerberbeslag, se avsnitt 13.6.3.

DIMENSIONERINGVid dimensionering antas att tvärkraften över-förs genom anliggning mot gerberbeslagets topp-och bottenplåtar.

Dimensioneringsvillkoret med avseende påkontakttryck mellan gerberbeslag och balk ly-der:

där Vd = dimensionerande tvärkraft, beräknad för hela balken fc90d = dimensioneringsvärdet på limträ balkens tryckhållfasthet vinkelrätt mot fiberriktningen b = balkens bredd L = topp- eller bottenplåtens längd, figur 13.33.

Kontakttrycket antas verka endast mot en del,b·b, av gerberbeslagets bredd:

där fyd = dimensioneringsvärdet på topp- eller bottenplåtens sträckgräns tf. = topp- eller bottenplåtens tjocklek.

Tvärkrafternas excentricitet ger upphov till ettmoment som i underkanten tas upp av kontakt-

Figur 13.31Ledad balkskarv med laskar av spikningsplåt.Principskiss.


Figur 13.32Ledad balkskarv med gerberbeslag.Principskiss.

(13.104)V f b Ld c d£ ◊ ◊ ◊90 b

(13.105)b ◊ =b tf

ffyd

c d

22 90

169

tryck mellan ryggplåt och balkände och i över-kanten av skruven i sidoplåtarna. Vid behov kanskruvarna i sidoplåtarna kompletteras med trä-skruv genom topplåten.

Dimensioneringsvillkoret med avseende påskruven i sidoplåtarna lyder (förutsatt att ingenträskruv i överkanten förekommer):

där Rvd = skruvens dimensionerande bärförmå- ga per skär vid tvärkraftsbelastning.

F beräknas ur sambandet:

där fcd = dimensioneringsvärdet på limträ- balkens tryckhållfasthet i fiber-

riktningen.

Avståndet x bestäms ur momentjämviktsvillko-ret och blir:

där avståndet h1 framgår av figur 13.33.

Dimensioneringsvillkoret för gerberbeslagetssidoplåtar lyder:

där fyd = dimensioneringsvärdet på sido- plåtarnas sträckgräns s = normalspänningen i en viss punkt på sidoplåten = skjuvspänningen beräknad i samma punkt.

Om s och t beräknas enligt elasticitetsteorisamtidigt som ett tvåaxligt spänningstillståndråder får fyd i ekvation (13.109) ersättas med1,1fyd.Den maximala normaldragspänningen smax be-räknas ur sambandet:

där A = tvärsnittsarea hos ena sidoplåten W = böjmotstånd hos ena sidoplåten.


Om avståndet mellan skruv och bottenplåt ärstörre än 0,5x ersätter man detta avstånd i ekva-tion (13.110) med skruvens kantavstånd.

Skjuvspänningen t är lika med noll vid plåtkan-ten.

Den maximala skjuvspänningen tmax uppträderi jämnhöjd med neutralaxeln vid böjning kringz-axeln och beräknas ur sambandet:

Normalspänningen s i samma punkt beräknasur:

(13.109)s t2 23+ £ fyd

t


(13.110)

s a amax

, , sin cos= ◊ + +F x

W

V F

Ad0 5 0 5

(13.111)t a amax ,

sin , cos= ◊ -1 5

0 5F V

Ad

(13.112)s a a= +0 5, sin cosV F

Ad

Figur 13.33Svetsat gerberbeslag. Beteckningar.

2F

x

y

V

V

h 1

f cd

L

x

a

(13.106)F Rvd£

(13.107)2F f b xcd= ◊ ◊

(13.108)x hV L

f b hd

cd

= - -◊ ◊

Ê

ËÁ��̄1

121 1

2

170

Skruvhålens inverkan på bärförmågan kan be-aktas genom att man i ekvation (13.109) ersät-ter fyd med fud och beräknar spänningarna s ocht med utgångspunkt från tvärsnittets nettostor-heter, Anet och Wnet. Detta innebär att lasken til-låts plasticera omkring skruvhålen.

Dimensioneringsvillkoret för kälsvetsarnamellan gerberbeslagets sidoplåtar och dess topp-respektive bottenplåt lyder:

där FR|| = svetsens dimensionerande bärförmå-ga i längdriktningen FR̂ = svetsens dimensionerande bärförmåga i tvärriktningen.

FR|| och FR^ beräknas med formlerna:

där fwd = dimensioneringsvärdet på svetsens hållfasthet ls = svetsfogens längd a = svetsens a-mått; väljs till minst 3 mm.

Det är i många fall fördelaktigt att begränsa ut-nyttjandegraden i ekvation (13.109) till 70 % ochdimensionera svetsen så att den blir lika starksom sidoplåten, jämför motsvarande kommen-tar under avsnitt 13.2.1.

13.6.3 Gerberbeslag typ BMF-WVid måttliga tvärkrafter kan man med fördelanvända fabrikstillverkade beslag av varmför-zinkad stålplåt. Sådana tillhandahålls av ett fler-tal tillverkare, t ex BMF och JOMA.

Fabrikstillverkade gerberbeslag kan vara helaeller delade. De hela beslagen passar bara tillbestämda balkdimensioner, medan de deladesom regel är oberoende av balkarnas tvärsnitts-mått. Krafterna överförs huvudsakligen medhjälp av kamspik. För detaljerade uppgifter ombärförmåga m m hänvisas till tillverkarnas pro-duktkataloger. Vid användning av dubbla vin-kelbeslag av den typ som visas i figur 13.34måste man särskilt beakta risken för fläkning.

Figur 13.34Gerberbeslag typ BMF-W.

Figur 13.35Åsinfästning med förstyvat vinkelbeslag av kallformadplåt.

(13.114)F a l fR s wd/ / ,= ◊ ◊0 6

(13.115)Fa l f

Rs wd

^ = ◊ ◊2


(13.113)F

F

V

FR

d

R/ /

,ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄ £

^

2 20 5

1

171

13.7 Anslutning av sekundärbalkSekundärbalk som är upplagd på primärbalkensöversida överför vertikala krafter och små hori-sontella krafter i primärbalkens riktning. Sekun-därbalk infäst på primärbalkens sida överföräven horisontella krafter i sekundärbalkens rikt-ning. Vid behov kan beslaget utformas så att ävenmoment överförs.

För anslutning mellan sekundärbalk och pri-märbalk finns ett stort antal olika fabrikstillver-kade beslag av stål som med fördel kan använ-das. Tillverkarnas produktkataloger tillhandahål-ler uppgifter om de olika beslagens bärförmågaoch anvisningar om infästningen.

13.7.1 ÅsinfästningInfästning av åsar i primärbalken sker som re-gel med hjälp av fabrikstillverkade beslag avkallformad, förzinkad stålplåt. Beslagen kan ut-formas som vinkelbeslag enligt figur 13.35, medeller utan förstyvande rilla, eller som så kalladknagge enligt figur 13.36. Kraftöverföringensker huvudsakligen genom kontakttryck och medhjälp av kamspik. Plåtbeslag tillverkas och mark-nadsförs av ett flertal företag, t ex BMF ochJOMA. För detaljerade uppgifter om bärförmå-

ga m m hänvisas till företagens produktkatalo-ger. Beträffande sidostagning av åsar vid lutan-de tak, se avsnitt 12.3.

13.7.2 Svetsad balkskoAnslutning av sekundärbalk med balksko är enenkel och ändamålsenlig lösning, framförallt närbalkarnas översida skall ligga i samma plan, sefigur 13.37.

För mindre krafter finns balkskor av kallfor-mad, förzinkad stålplåt som tillverkas och mark-nadsförs av ett flertal företag, t ex BMF ochJOMA. Utbudet av balkskor med mått anpassa-de till limträdimensioner är begränsat. Tillver-karna kan dock skräddarsy balkskor precis en-ligt kundens önskemål. Kraftöverföringen skerhuvudsakligen genom kontakttryck och medhjälp av kamspik. För detaljerade uppgifter ommått, bärförmåga m m hänvisas till företagensproduktkataloger.

När stora upplagsreaktioner skall överförasfrån sekundärbalken krävs som regel svetsadebalkskor av varmvalsad plåt (plattstång/univer-salstång). Kraftöverföringen mellan sekundär-balk och balksko sker huvudsakligen genomkontakttryck, medan kraftöverföringen mellanbalksko och primärbalk sker med hjälp av spik,skruv eller träskruv. Bärförmågan kan ökas vä-

Figur 13.36Åsinfästning med knagge av kallformad plåt.

Figur 13.37.Ledad anslutning mellan sekundär- och primärbalk medsvetsad balksko. Principskiss.


172

sentligt med hjälp av mellanläggsbrickor mel-lan balksko och primärbalk. Mellanläggsbrick-orna bör därvid monteras på primärbalken re-dan i fabriken.

Ensidigt ansluten sekundärbalk ger upphov tillvridande moment i primärbalken. Momentetskall beaktas vid dimensioneringen. Observeraatt risken för fläkning ökar ju lägre ner på pri-märbalken som balkskon är infäst.

Sekundärbalkens sidostagning mot vippningkan förbättras genom att överkanten fixeras isidled, t ex med hjälp av vinkelbeslag.

Balkskor kan utformas på olika sätt, beroen-de på vilka estetiska eller andra krav som ställs.Om ryggplåten inte går utanför sidoplåtarna ärinfästningen mot primärbalken skyddad för di-rekt brandpåverkan. En utkragande ryggplåt ger,å andra sidan, plats för flera rader med fästdonoch bärförmågan kan ökas. Sidoplåtarna på var-dera sidan om sekundärbalken kan vidare ersät-tas med en infräst plåt som då blir osynlig ochskyddad mot direkt brandpåverkan. Utförandetpåverkar inte bärförmågan, medan däremot pri-set ökar något.

DIMENSIONERINGVid dimensionering antas att nedåtriktade verti-kalkrafter överförs till balkskon genom anligg-ning mot bottenplåten. Lyftande vertikalkrafteroch horisontalkrafter som drar sekundärbalkenfrån primärbalken överförs med hjälp av skruvtill sidoplåten. Horisontalkrafter som tryckersekundärbalken mot primärbalken överförs ge-nom anliggning mot ryggplåten.

I följande dimensioneringsanvisningar förbalkskon i figur 13.38 förutsätts att den lyftan-de vertikalkraften är liten i förhållande till dennedåtriktade vertikalkraften.

Dimensioneringsvillkoret för skruvförbandetmellan sekundärbalk och balkskons sidoplåtarlyder:

där Fx = 0,5Vd

Fz = 0,5Hd

Vd = dimensionerande värde på denlyftande vertikala upplags-reaktionen för sekundärbalken

Hd = dimensionerande värde på enhorisontalkraft som drar sekundär-balken från primärbalken

Rvd = dimensionerande bärförmåga för en tvärkraftsbelastad träskruv.

Formlerna avser fallet med en träskruv i varde-ra sidoplåten.Dimensioneringsvillkoret med avseende på kon-takttryck mellan sekundärbalk och balkskonsbottenplåt lyder:

där Vd = dimensionerande värde på vertikal upplagsreaktion (nedåtriktad), från

sekundärbalken fc90d = dimensionerande värde på sekundär- balkens tryckhållfasthet vinkelrätt mot fiberriktningen l = bottenplåtens längd

(13.116)F F Rx z vd2 2+ £


(13.117)V f b ld c d£ ◊ ◊ ◊90 b

Figur 13.38Svetsad balksko. Beteckningar.

x

x

e

z

Vd

h

h 2

h 1

F

c

l

Hd

fc90d

173

b = balkens breddb = faktor som tar hänsyn till att upplagstrycket är koncentrerat till botten-

plåtens kanter

Den verksamma bredden b ·b beräknas med for-meln:

där fyd = dimensioneringsvärdet på bottenplåtens sträckgräns

t = bottenplåtens tjocklek.

Balkskons sidoplåtar blir inte avgörande för bär-förmågan om tjockleken väljs till minst hälftenav bottenplåtens tjocklek.

Dimensioneringsvillkoret för balkskons ryggplåtlyder:

där fyd = dimensioneringsvärdet på ryggplåtens sträckgräns

s = normalspänningen i ryggplåten.

Normalspänningen s kan beräknas ur samban-det:

där F = dimensionerande utdragskraft i den övre skruvraden t = ryggplåtens tjocklek.

Med två skruvar enligt figur 13.38 kan man be-räkna F med formeln:

där fc90d = dimensioneringsvärde på primär- balkens tryckhållfasthet vinkelrätt mot fiberriktningen

Hd = dimensionerande värde på horisontalkraften

x = tryckblockets höjd, se figur 13.38 och ekvation 13.122.

Horisontalkraften sätts in med positivt teckenom kraften trycker sekundärbalken mot primär-balken och med negativt tecken om den verkar imotsatt riktning. Avståndet x beräknas ur mo-mentjämviktsvillkoret och kan skrivas:

där Vd = dimensionerande värde på vertikal (nedåtriktad) upplagsreaktion

e ª 2t + l/2 h2 = h/2 om horisontalkraften är en tryckkraft h2 = c om horisontalkraften är en dragkraft.

Förutsättningen för att ekvationerna (13.121) och(13.122) skall gälla är att vertikalkraften är stori förhållande till horisontalkraften. I annat fallkoncentreras inte kontakttrycket till den undrekanten såsom förutsatts vid härledningen av ek-vationerna.

Dimensioneringsvillkoret för den övre av tvåskruvar i balkskons ryggplåt enligt figur 13.38lyder:

där Fv= 0,5Vd

Ft = F Rvd = skruvens dimensionerande bärförmåga vid tvärkraftsbelastning Rtd = skruvens dimensionerande bärförmåga vid axiell dragning.

Storleken på brickan på primärbalkens baksidabestäms så att kontakttrycket mellan balk och

(13.118)b ◊ =b tf

fyd

c d

22 90

(13.119)s £ fyd

(13.120)s ª 32 2

F

t

(13.123)F

R

F

Rv

vd

t

td

ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄ £

2 2

1


(13.121)F f b x Hc d d= ◊ ◊ -90

(13.122)

x hV e H h h

f b hd d

c d

= - -◊ + -( )

◊ ◊

Ê

ËÁ

�

¯�1

1 2

90 121 1 2

174

bricka inte överskrider tryckhållfastheten tvärsfiberriktningen. Dimensioneringsvillkoret vidutförande med två skruvar lyder:

där Ab= brickans area med avdrag för hålet kc = en faktor som beaktar att bärförmågan ökar vid lokalt tryck.

Faktorn kc kan bestämmas med ledning av av-snitt 4.3 eller med uttrycket:

där D är brickans sidomått i mm.

Brickans tjocklek bestäms så att böjspänningeni brickan inte överskrider det dimensionerandehållfasthetsvärdet. Dimensioneringsvillkoret fören kvadratisk bricka lyder:

där fyd = dimensioneringsvärdet på brickans sträckgräns tb = brickans tjocklek d = skruvens diameter D = brickans sidomåttDimensioneringsvillkoret för kälsvetsarna mel-lan balkskons sidoplåtar och bottenplåten lyder:

där FR|| = svetsens dimensionerande bärför- måga i längdriktningen FR^ = svetsens dimensionerande

bärförmåga i tvärriktningen

FR|| och FR^ beräknas med formlerna:

(13.124)F k f Ac c d b£ ◊ ◊90


(13.125)kDc = £150

1 84 ,

(13.126)t DD

D d

f

fbc d

yd

=-

◊ 90

2

(13.127)0 5 0 5

1

2 2, ,

/ /

H

F

V

Fd

R

d

R

ÊËÁ

��̄ +

ÊËÁ

��̄ £

^

där fwd = dimensioneringsvärdet på svetsens hållfasthet

ls = svetsfogens längd a = svetsens a-mått; väljs till minst 3 mm.

Det kan vara fördelaktigt att begränsa utnyttjan-degraden i svetsförbandet till ca 70 % eftersomvissa normer kräver att man vid högre utnytt-jande skall kontrollera svetsen genom oförstö-rande provning, t ex röntgen.

Dimensioneringsvillkoret för kälsvetsarna mel-lan balkskons sidoplåtar och ryggplåten lyder:

där fwd = dimensioneringsvärdet på svetsens hållfasthet s^ = normalspänning i svetsen t || = skjuvspänning i svetsen

Normal- och skjuvspänningarna i svetsen beräk-nas med formlerna:

Svetsens a-mått betecknas med a och väljs tillminst 3 mm. Utnyttjandegraden i svetsförban-det bör begränsas till 70 % för att undvika kravpå svetskontroll genom oförstörande provning,t ex röntgen.

Om balkskon utförs med utkragande ryggplåtbör, med hänsyn till risken för skiktbristning iplåten, utnyttjandegraden begränsas ytterligare,se kommentar under avsnitt 13.2.1.

(13.130)s t^ + £2 23 / / fwd

(13.131)

(13.132)

s ^ = ◊ - ◊◊

◊ ±◊

◊0 5 0 56

20 5

222

, ,/

,V e H h

a h

H

a hd d d

t / /

,=◊

0 5V

a hd

(13.128)F a l fR s wd/ / ,= ◊ ◊0 6

(13.129)Fa l f

Rs wd

^ = ◊ ◊2

175

13.8 DragbandsinfästningDragbandsinfästningen överför enbart horison-tella dragkrafter till balken. Dragbandet utgörssom regel av stål eller limträ.

Infästningen utformas normalt så att dragkraf-ten angriper så nära skärningspunkten mellanbalkens och pelarens systemlinjer som möjligt.Man kan också medvetet ge anslutningen en vissexcentricitet som utnyttjas vid dimensionering-en av takbalk eller båge.

I det följande redovisas dimensioneringsprin-ciper för infästning av dragband av stål alterna-tivt dragband av trä.

13.8.1 Dragband av stålDragband av stål är lämpliga både för små ochstora dragkrafter, figur 13.39.

Den enklaste infästningen får man med ettdragband på vardera sidan om balken. Vid mått-liga dragkrafter kan de två dragbanden ersättasmed ett enda dragband som dras genom ettcentriskt hål i balken. Vid stora dragkrafter kande två dragbanden på sidorna kompletteras med

ett tredje, centriskt placerat. Stålplåten mot balk-ens ände – ankarplåten – bör förses med spikhålför att underlätta montaget.

DIMENSIONERINGVid dimensionering antas dragande horisontal-krafter överförda genom anliggning mellan an-karplåt och balkände.

Dimensioneringsvillkoret med avseende påkontakttrycket mellan ankarplåt och balkändelyder:

där Hd = total dimensionerande dragkraft fcad = dimensioneringsvärdet på limträ- balkens tryckhållfasthet snett mot fiberriktningen Aef = den effektiva delen av kontaktytan mellan ankarplåt och ändträ, se figur 13.40.

Limträets tryckhållfasthet snett mot fiberriktnin-gen bestäms enligt avsnitt 4.3.

Figur 13.39Infästning av dragband av stål. Principskiss.

Figur 13.40Effektiv kontaktyta vid ett respektive två dragband.Beteckningar.


(13.133)H f Ad c d ef£ ◊a

2c+

D

bp

h p

b·b/2b·b/2

AefAef e

e

176

Vid dubbla dragband koncentreras kontaktryckettill balkens kanter. Den effektiva delen av kon-taktytan mellan ankarplåt och ändträ beräknasdå med uttrycket:

där

fyd = dimensioneringsvärdet på ankar plåtens sträckgräns tp = ankarplåtens tjocklek.


För ett enkelt, centriskt placerat dragband be-gränsas den effektiva delen av kontaktytan aven cirkel med diametern 2c + D, se figur 13.40.D är diametern på muttern eller på en eventuellextra bricka och c bestäms av uttrycket:

där Ek= karakteristiskt värde på ankarplåtens elasticitetsmodul (210000 MPa) Eak = karakteristiskt värde på limträbalkens elasticitetsmodul vid tryck i sned vinkel mot fiberriktningen.

Eak beräknas ur sambandet:

där E0k och E90k är de karakteristiska värdena pålimträbalkens elasticitetsmodul vid tryck paral-lellt med respektive vinkelrätt mot fiberriktnin-gen.

Dimensioneringsvillkoret med avseende på böj-ning i ankarplåten lyder:

Maximal böjspänning i plåten beräknas med ut-trycken:

vid dubbla dragband

vid enkelt dragband

Dimensioneringsvillkoret med avseende på ge-nomstansning av muttern genom ankarplåtenlyder:

13.8.2 Dragband av träDragband av trä är i första hand lämpliga vidsmå dragkrafter, figur 13.41.

Infästningen av dragbandet i balken kan ut-formas med plattstänger som antingen går runtbalkänden eller slutar en bit in på balken. Vidsmå dragkrafter kan plattstängerna bytas ut motspikningsplåtar.

(13.134)A b hef p= ◊ ◊b

ba

= £2

21

t

b

f

fp yd

c d

(13.135)

(13.136)c tE

Epk

k

= ◊a

3

(13.137)E E E Ek k k ka a= - -( )0 0 90 sin

(13.138)s £ fyd

Figur 13.41Infästning av dragband av trä. Principskiss.

(13.141)tp

=◊ ◊

£H

D tfd

pyd0 6,


.....

..

...... ..

.....

..

......

..

......

..

......

..

......

..

......

..

......

..

........

....

..

....

..

....

..

....

..

....

..

....

..

....

..

....

..

....

a a

s = 32 2

H

td

p

(13.140)

(13.139)

s b=

+ ◊( )◊

3 4

2 2

H e b

h td

p p

/

177

DIMENSIONERINGVid dimensionering av dragbandsinfästningen ifigur 13.41 förutsätter man att horisontella drag-krafter överförs från dragbandet till sidoplåtar-na genom spikförband. Sidoplåtarna är kälsvet-sade mot ankarplåten som för över kraften tillbalk- eller bågände genom anliggning.

Dimensioneringsvillkoret för infästningen avsidoplåtar i dragbandet lyder:

där Fv= Hd /2n Hd = dimensionerande dragkraft för hela dragbandet Rvd = dimensionerande bärförmåga för en tvärkraftsbelastad spik n = antal spik per sidoplåt.

Dimensioneringsvillkoret för sidoplåtarna lyder:

där fyd = dimensioneringsvärdet på sidoplåt ens sträckgräns

s = normalspänning i plåten

Normalspänningen beräknas ur sambandet:

där A är tvärsnittsarean för en sidoplåt.

Spikhålens inverkan på sidoplåtens bärförmågakan beaktas genom att man i ekvation (13.143)ersätter sträckgränsen fyd med brottgränsen fud

och beräknar normalspänningen s utgående fråntvärsnittets nettoarea, Anet. Detta innebär att si-doplåten tillåts plasticera omkring skruvhålen.Kälsvetsarna mellan sidoplåtar och ankarplåtkontrolleras med dimensioneringsvillkoret(13.130). Härvid sätter man t || = 0 och s^ be-räknas med formeln:

där a = svetsens a-mått (minst 3 mm) hp = sidoplåtarnas höjd.

Utnyttjandegraden i svetsförbandet bör begrän-sas till 70 % för att undvika krav på svetskon-troll genom oförstörande provning, t ex röntgen.

Kontakttrycket mellan ankarplåt och balkän-de kontrolleras med dimensioneringsvillkoret(13.133)

Även här koncentreras kontakttrycket tillbalkens kanter och den effektiva delen av kon-taktytan kan beräknas med formlerna (13.134)och (13.135).

(13.142)F Ry vd£

(13.143)s £ fyd

(13.144)s = H

Ad

2

(13.145)s ^ =◊

H

a hd

p22


178

13.9 Upplag för två- eller treledsbågeUpplag – anfang – för två- eller treledsbågar ut-formas som mer eller mindre momentfria leder.För mindre spännvidder, under ca 25 m, brukarman av kostnadsskäl nöja sig med en ofullstän-dig led, en s k kvasiled. Denna överför visserli-gen moment, men av så begränsad storlek attdet inte behöver beaktas vid dimensionering avbågen, men väl vid dimensioneringen av självabeslaget och dess infästning.

För större spännvidder är upplagskrafterna såstora att en noggrann utformning av leden ärnödvändig för att bågens statiska funktion skallbli den avsedda.

13.9.1 Laskar av spikningsplåt eller plattstångInfästning med utanpåliggande laskar av spik-ningsplåt eller plattstång, enligt figur 13.42, ären enkel och ändamålsenlig lösning för bågarmed spännvidd mindre än ca 25 m. Användnin-gen begränsas till inomhuskonstruktioner sominte regelmässigt kommer att utsättas för fritt vat-ten, t ex i samband med rengöring.

Laskarna kan antingen gjutas fast i betong-fundamenten eller svetsas mot en ingjuten fäst-plåt. I det förra fallet skall bågens ändar förses

med någon form av fuktspärr, t ex en hård, olje-härdad träfiberkiva som spiklimmas mot bågensände.

Dimensionering kan ske enligt anvisningar-na för ledad pelarfot, avsnitt 13.2.1.

13.9.2 Svetsat fotbeslag med vipplagerEtt svetsat fotbeslag med renodlad ledfunktionär som regel nödvändigt vid större spännvidder.Med utformning enligt figur 13.43 begränsas detöverförda momentet och behöver inte beaktasvid dimensionering av bågen. Utförandet med-ger att konstruktionen används utomhus, d v s iKlimatklass 3.

Normal- och tvärkrafter från bågen överförsgenom kontakttryck till stålskon och från dennatill vipplagret och vidare ner i betongfundamen-tet, se figur 13.44. Det moment V x h1 som upp-kommer när tvärkraften skall förflyttas från an-liggningsytans tyngdpunkt till vipplagret tas uppav skruv- och/eller ståldymlingar. Det momentV x h2 som krävs för att förflytta tvärkraften vi-dare ner i betongfundamentet, tas upp i kontakt-trycket mellan betong och lagerplatta. Självatvärkraften tas upp av grundskruvar som gjutsin i fundamentet. Alternativt kan man förse denundre lagerplattan med klackar som för övertvärkraften till betongfundamentet.

Figur 13.42Båganfang med plattstång och skruv. Principskiss.

Figur 13.43Svetsat fotbeslag med vipplager. Principskiss.


179

Dimensioneringsvillkoret med avseende på an-liggningstryck mellan limträ och ändplåtar ly-der:

där c1 = ändplåtens längd, se figur 13.45 fc90d = dimensionerande värde på tryckhåll- fastheten tvärs fiberriktningen, eventuellt ökad med hänsyn till lokalt tryck enligt avsnitt 4.3.

Dimensioneringsvillkoret med avseende på an-liggningstryck mot den övre lagerplattan lyder:

där c2 = lagerplattans längd, se figur 13.45 t = ̂ -profilens livtjocklek fc,0,d = dimensionerande värde på tryck- hållfastheten parallellt med fiberriktningen.

Dimensioneringsvillkor med avseende på för-flyttningsmomentet M1 = V+h1 tas upp av två-skäriga skruvar och/eller dymlingar, se figur13.45.

DIMENSIONERINGSnittkrafterna vid anfanget beräknas med föl-jande formler:

Dimensioneringsvillkoret med avseende på lim-träets skjuvhållfasthet lyder:

där Vd = dimensionerande värde på tvärkraften i bågens ändparti b = bågens tvärsnittsbredd h = bågens tvärsnittshöjd fvd = dimensionerande värde på skjuv- hållfastheten


(13.146)

(13.147)

N H R= +cos sina a

V H R= -sin cosa a

(13.148)V b h fd vd£ ◊ ◊23

(13.149)V b c fd c d£ ◊ ◊1 90

(13.150)N b t c fd c d= -( ) ◊2 0, ,

Figur 13.44Beteckningar.(1) ^ - profil, svetsad eller av kluven I-balk(2) Ståldymlingar och/eller skruv(3) Ändplåt(4) Undre lagerplatta med stållinjaler(5) Grundskruvar(6) Övre lagerplatta med stållinjal(7) Sidoplåtar (Obs! avlångt skruvhål)

a

H

R

(1)(2)

(3)

(4)

(5)

(7)

(6)

h2

h1

VN

Figur 13.45Kraftöverföring mellan beslag och limträ. Be-räkningsmodeller.

V

Nc2

h 1 c 1 t

s c,90

sc,0

h

hV

Vc 1/2

c 1/2

h 1

180

Dimensioneringsvillkoret med avseende på bär-förmågan hos en enskild skruv eller dymlinglyder:

där Rvd = dimensionerande bärförmåga per skär för ett tvärkraftsbelastat fästdon, beräknad enligt gällande normer

Vd = dimensionerande värde på tvärkraften h1 = avstånd enligt figur 13.45ry , rx = avstånden i y- och x-led mellan skruv- och/eller dymlingsgruppens tyngdpunkt och det enskilda fästdonet Ip= gruppens polära tröghetsmoment

Spikgruppens polära tröghetsmoment beräknasmed formeln:

där n = antal fästdon.

Dimensioneringsvillkoret med avseende på hål-kanttryck mellan skruv/dymling och ^ -profilensliv lyder:

där d = skruvens/dymlingens diameter fbd = dimensionerande värde på stålets hålkanthållfasthet

Beslagets sidoplåtar har i huvudsak styrandefunktion och kan dimensioneras med utgångs-punkt från praktiska överväganden. Så bör t exskruvhålet utföras avlångt så att inte bågens vin-keländring hindras.

Dimensioneringsvillkoret med avseende på kon-takttryck mellan undre lagerplatta och betong-fundamentet lyder:

där c3 = undre lagerplattans längd h2 = avstånd enligt figur 13.46 fccd = dimensionerande värde på betongens hållfasthet vid lokalt tryck b = lagerplattans bredd

Om betongspänningen enligt formel (13.156)blir negativ måste dragkraften tas upp av grund-skruvarna istället, se nedan.

Grundskruvarna kan dimensioneras enligt av-snitt 13.2.4 Inlimmad skruv. Normalt blir skru-varna belastade med enbart tvärkraft. Resultan-ten för kontakttrycket mellan betong och skruvkan antas ligga på djupet d (=skruvdiametern)under betongytan.

Ståldelar och svetsar dimensioneras enligt gäl-lande stålnormer.

Omgivande betongkonstruktioner dimensio-neras enligt gällande betongnormer.

(13.151)F F Rx y vd2 2+ £

(13.154)I r rp x y

n

= +( )Â 2 2

1

(13.155)2 2 2F F d t fx y bd+ £ ◊ ◊


(13.152)

(13.153)

FV h r

Ixd y

p

=◊ ◊0 5 1,

FV h r

Iyd x

p

= ◊ ◊0 5 1,

(13.156)063

2

32£

◊± ◊

◊£N

b c

V h

b cfd dccd/

Figur 13.46Kraftöverföring mellan beslag och betong.Beräkningsmodell.(1) Stållinjal(2) Lagerplatta(3) Grundskruv

N

V

c3

h 2

d

V/2

V/2

s cc

(1)

(2)

(3)

183

14.1 Limträ och brand 185

14.2 Brandförsäkring 185

14.3 Brandtekniska krav i normer 185

14.4 Brandteknisk dimensionering av träbärverk 187

14.4.1 Dimensionering genom klassificering 187

14.4.2 Dimensionering för naturligt brandförlopp 189

14.4.3 Erforderlig tvärsnittshöjd 190

14.5 Brandmotstånd hos infästningsdetaljer och förband 191

14.5.1 Förbindningar 191

14.5.2 Pelarfot 192

14.5.3 Pelartopp 193

14.5.4 Anslutning av sekundärbalk 194

14.5.5 Balkskarv 195

14.5.6 Nockskarv 196

14.5.7 Dragband av stål 196

14.5.8 Brandskyddsisolering 197

14. Branddimensionering

Brandstation i Mikkeli Paloasema, Finland.Pelare av limträ. Dold infästning av pelarfot.Arkitekt: Arkkitehtitoimisto Ark˙Idea/JP Tuomainen, Pia Sopanen,

Ilkka Svärd och Tuomo Sinkko.Konstruktör: Konstru OyFoto: Mikko Junninen

184

14. Branddimensionering

Trä är ett brännbart material och under tidernas lopp har åtskilliga brandkatastroferinträffat, som satt sina spår i byggnadslagstiftningen i form av olika restriktioner föranvändning av trä i byggnader.

Erfarenheten har emellertid också visat, att vid en brand behåller grova träkonstruk-tioner sin bärförmåga under förhållandevis lång tid. Denna erfarenhet avspeglar signumera både i normsammanhang, där limträkonstruktioner tillåts även i byggnader medhöga krav på brandsäkerhet och i försäkringsbolagens premiesättning, där stommar avlimträ som regel jämställs med stommar av betong. En positiv attityd från brandförsva-rets sida motiveras bl a av att släckningsmanskapet lätt kan konstatera hur långt förkol-ningen framskridit och med ledning härav bedöma hur stor del av bärförmågan somåterstår.

14. BRANDDIMENSIONERING

185

14.1 Limträ och brandOm en limträkonstruktion utsätts för normalbrandpåverkan kommer dess ytor att antändas.Förbränningen fortskrider sedan inåt med i stortsett konstant hastighet. Inträngningen sker docklångsamt, på grund av att det kolskikt som bil-das dels är värmeisolerande, dels i viss utsträck-ning hindrar lufttillförseln till förbränningszo-nen. Vid eventuella sprickor och vid skruvar ochandra metallförbindningar sker inbränningensnabbare. Limfogarna däremot, har större brand-motstånd än trämaterialet och är praktiskt tagetalltid oskadade i de oförbrända delarna av kon-struktionen.

Även under långvarig brandpåverkan hållersig temperaturen i de oförbrända delarna av engrov träkonstruktion under 100∞C. Temperatur-rörelserna under en brand blir därför små – vä-sentligt mindre än i en stålstomme där längdut-vidgningen ofta ger upphov till sekundära ska-dor, t ex på upplag eller anslutande murverks-konstruktioner. En limträkonstruktion formänd-ras inte heller lika kraftigt vid en brand som enoskyddad stålkonstruktion. Totalskadorna efteren brand är därför som regel mindre i byggna-der med limträstomme än i byggnader med stål-stomme.

För de delar av byggnaden som måste rivaskan möjligheten att röja med motorsåg och enk-la handverktyg spara tid och pengar i en kritisksituation.

14.2 BrandförsäkringValet av stommaterial påverkas ofta på ett av-görande sätt av brandförsäkringspremiens stor-lek för olika alternativ. Vid beräkning av pre-miens storlek i det enskilda fallet tar försäkrings-bolagen hänsyn till verksamhetens art och till-byggnadssätt. Dessutom beaktar man faktorersom avståndet till närmaste brandkår, tillgång-en på vatten, risken för brandspridning m m.

RISKKLASSVid civilrisk, som omfattar bostäder, kontor,sjukhus, skolor etc är premien lägst och relativtoberoende av byggnadens utformning. Mellan-risk omfattar hantverksbyggnader och mindreindustribyggnader, medelstora lagerbyggnadersamt normala affärsbyggnader. Industririsk slut-ligen, omfattar medelstora och stora industri-byggnader, stora lagerbyggnader samt stora af-färs- och shoppingcentra.

Vid mellanrisk och industririsk är försäkrings-kostnaderna avsevärt högre än vid civilrisk ochvariationerna i premien på grund av olika bygg-nadsutformning är ofta av samma storleksord-ning som kapitalkostnaden för hela stommen.

BYGGNADSKLASSByggnadsklassen bestäms i Sverige enligt ettsärskilt, för försäkringsbranschen gemensamt,klassificeringssystem, där utförande och mate-rial hos stomme, ytterväggar och tak utgör in-gångsdata. För vissa kombinationer av tak ochytterväggskonstruktion kan stommaterialet varaavgörande för vilken byggnadsklass som gäller.Ju högre klass, dessto lägre försäkringspremier.

14.3 Brandtekniska krav i normerDe byggnadstekniska brandskyddskraven for-muleras i de flesta normer, däribland de nordis-ka, som krav på viss brandteknisk klass för bygg-nader och däri ingående byggnadsdelar, materi-al och ytskikt. I de tidiga skedena av en brand ärdet framförallt ytskikten på tak, väggar och golvsom är av betydelse för brandsäkerheten, sär-skilt ytskikten i utrymningsvägar. De brandtek-niska egenskaperna hos bärande och avskiljan-de byggnadsdelar är å andra sidan viktiga viden fullt utvecklad brand. De är då avgörande för


186

byggnadens stabilitet och om branden skall spri-da sig till andra delar av byggnaden eller tillomgivande byggnader.

Vilka krav som gäller för en viss byggnads-del, beror på hur stor risken för allvarliga per-sonskador är, om byggnadsdelen skulle förlorasin funktion till följd av brand i byggnaden.Framförallt inverkar byggnadens storlek, vå-ningsantal och användningsområde. Om auto-matisk släckningsanordning (sprinkler) installe-ras kan brandmyndigheterna i vissa fall medgeavsteg från kraven. Detta gäller särskilt krav påytskikt.

Bärande konstruktioner skall utformas ochdimensioneras så att säkerheten mot brott är be-tryggande vid brandpåverkan och under den lastsom kan förväntas uppträda i samband medbrand. Dessa grundprinciper gäller i alla nordis-ka länder, medan begrepp och detaljer i regel-verket kan skilja sig åt. Kraven kan visas varauppfyllda antingen genom val av brandteknisktklassificerade konstruktioner eller genom attman beräknar konstruktionens bärförmåga vidbrandpåverkan. Normalt skall bärförmågan re-dovisas för en lägre lastnivå än vid dimensione-ring utan hänsyn till brand, t ex med vanligavärden på variabla laster.

I Sverige hänförs byggnader till endera av treklasser:• brandsäkra byggnader (Br 1),• brandhärdiga byggnader (Br 2) och• övriga byggnader (Br 3).där de högsta kraven ställs på brandsäkra bygg-nader medan något lägre krav gäller för brand-härdiga byggnader. För flertalet enplansbyggna-der är dock utförande i klass Br 3, med de lägstakraven, tillräckligt.

Brandteknisk klass för bärande eller avskil-jande byggnadsdelar anges, enligt ett för EUgemensamt system, genom tre beteckningar somvar och en motsvarar ett visst funktionskrav:R för bärförmågaE för integritet (täthet mot rök och brandgaser)I för termisk isolering

Beteckningarna kompletteras med en sifferbe-teckning som anger den tid i minuter som bygg-nadsdelen ifråga förmår motstå brandpåverkanfrån en standardbrand utan att förlora sin funk-tion, t ex R30, E15 eller I90. Beteckningarnakan kombineras på olika sätt och den brandtek-niska klassen för byggnadsdelar med krav påbåde bärande och avskiljande funktion beteck-nas sålunda RE eller REI. Observera att äldrebestämmelsers åtskillnad mellan brännbara ochobrännbara byggnadsdelar (klass A respektiveklass B) inte förekommer längre. Avgörande förklassificeringen är enbart den tid som byggnads-delen vid brandpåverkan förmår uppfylla funk-tionskraven, inte vilka material som ingår.

Ytskikt klassificeras med avseende på förmå-gan att fördröja eller förhindra övertändning ochrökutveckling vid brand. Klasserna har olikabeteckningar inom de nordiska länderna, menbaseras på samma provningsmetoder. I Sverigebenämns klasserna Ytskikt klass I, II eller III.Klass I ställer därvid de högsta kraven och klassIII motsvarar egenskaperna hos obehandlad trä-panel. Inom EU har gemensamma klasser förytskikt och material fastställts som tills vidarekan tillämpas parallellt med de nationella klas-serna. Euroklasserna betecknas A, B, C, D, Eoch F där klasserna A och B motsvarar ytskiktklass I i Sverige, C motsvarar klass II och Dmotsvarar klass III. Euroklasserna E och F harsämre brandegenskaper än klass III.

Balkar och pelare av limträ ingår vanligen ibyggnadsdelar med bärande och/eller avskiljan-de funktion. Ofta används också limträelemen-ten synliga och kommer då också att ingå somdel av tak eller väggytor. Vad gäller den bäran-de funktionen tillåter myndigheterna i Norge ochSverige att balkar och pelare i alla typer av bygg-nader, således även flervåningshus, utförs av lim-trä. Däremot kan krav på ytskikt innebära vissabegränsningar. I Finland är man mer restriktivoch tillåter högst fyra våningar i hus med trä-stomme.

I svenska normer ställs tvingande krav på yt-


187

skikt endast för utrymningsvägar. Som regelkrävs klass I för tak- och väggytor. I rådstextsägs emellertid att byggnader i klass Br 1 bör haytskikt som i tak motsvarar klass I och på vägg-ytor klass II. Byggnader i klass Br 2 bör ha yt-skikt klass II i tak och klass III på väggytor.Underlaget i tak skall i samtliga fall utgöras avobrännbart material eller tändskyddande bekläd-nad.

Krav på ytskikt av högre klass än klass III(obehandlat trä) kan uppfyllas genom att limträytbehandlas med något godkänt färgsystem. Så-väl genomsynliga som täckande alternativ finns.Däremot kan naturligtvis inte kraven på under-lag av obrännbart material eller tändskyddandebeklädnad uppfyllas för de delar av en takytasom består av synligt limträ.

I praktiken förekommer ofta flera materialmed sinsemellan olika brandegenskaper inomsamma tak- eller väggyta. Ett vanligt bedöm-ningsproblem uppkommer till exempel där manav estetiska eller andra skäl önskar en helt ellerdelvis synlig limträstomme. För närvarande sak-nas dokumenterad kunskap om hur en endastdelvis brännbar yta uppträder med avseende påflamspridning och övertändning. Det är dockuppenbart att små exponerade limträytor på stortavstånd från varandra inte nämnvärt påverkarden brandtekniska funktionen hos en i övrigtobrännbar yta. I Sverige har en praxis utbildatssom innebär att för mindre byggnadsdelar, därytskiktet saknar betydelse för brandförloppet kanytskiktet utföras i lägre klass än vad som krävsvid en strikt tillämpning av normen, dock lägstklass III. Detsamma gäller för små rum i de fallytskiktet inte påverkar utrymningssäkerheten ibyggnaden. Vid myndigheternas bedömning ut-går man vanligen från att ytskiktsklassen hos enobrännbar bjälklagsplatta (t ex träullselement)upplagd på obehandlade limträbalkar inte påver-kas om den exponerade bruttoytan (summan avbalkarnas under- och sidoytor) inte överstiger20% av golvytan. Om balkarna är ytbehandladetill klass I brukar man godta 50%.

14.4 Brandteknisk dimensionering av träbärverk14.4.1 Dimensionering genom klassificeringVid dimensionering genom klassificering byggsbärverket upp av brandtekniskt klassificeradekomponenter. Vilken klass som krävs anges igällande normer och beror enligt ovan av bl abyggnadens användning, dess höjd, brandbelast-ningens storlek och på byggnadsdelens betydelseför konstruktionens totala bärförmåga.

Klassificeringen baseras på brandprovningareller beräkningar, eller på en kombination avbåda. Vid beräkning utgår man från en brandpå-verkan som motsvarar standardbrandkurvan.Denna är fastlagd i en internationell standard ochanvänds vid all brandprovning.

Svenska bestämmelser ger endast ofullstän-diga anvisningar om hur träkonstruktionersbrandtekniska klass skall beräknas. Nedan åter-ges två metoder för att beräkna bärförmåga sombeskrivs i EC 5 del 1-2. För båda metoderna gäl-ler följande:• skjuvning och tryck vinkelrätt mot fiberrikt-ningen behöver inte beaktas. Balkar med urtagskall dimensioneras så att resttvärsnittet vid ur-taget är minst 60% av det tvärsnitt som erfor-dras vid normal temperatur.• det skall beaktas att konstruktionens slankhetmed avseende på vippning och knäckning ökarvid brand och att vippnings- och knäcknings-förhindrande avstyvningar kan falla bort underden beaktade brandtiden. Sådana avstyvningarfår antas vara verksamma under branden omderas resttvärsnitt är minst 60% av det tvärsnittsom erfordras vid normal temperatur.

FÖRENKLAD METODEnligt den ena, starkt förenklade metoden be-räknar man ett effektivt resttvärsnitt genom att,på alla brandutsatta sidor, minska det ursprung-liga tvärsnittet med ett effektivt inbränningsdjup,


188

Resttvärsnittet kan antingen, som vid den för-enklade metoden ovan, approximeras med enrektangel, eller beräknas mer noggrant, medhänsyn till hörnens avrundning.

I det förra fallet – rektangulärt tvärsnitt – be-räknas inbränningsdjupet enligt (14.1) men medd0 = 0 .

I det senare fallet – med avrundade hörn –beräknas inbränningsdjupet enligt (14.2):

Hörnens avrundning antas vid beräkningen haformen av en cirkelbåge med en radie (mm) somökar med tiden enligt följande uttryck:

Tvärsnittsstorheterna kan beräknas med hjälp avföljande formler:

se figur 14.1. Det effektiva inbränningsdjupetär summan av det faktiska inbränningsdjupet ochen zon med starkt reducerad hållfasthet och styv-het. Innanför denna zon räknar man med att håll-fasthetsegenskaperna är opåverkade av branden.Resttvärsnittet förutsätts förbli rektangulärt, utanden avrundning av hörnen som i praktiken alltiduppträder.

Det effektiva inbränningsdjupet beräknas medformeln:

där dchar = b0·t = faktiskt inbränningsdjup i mmb0= 0,7 mm/min för limträ av gran eller

furu t = brandens varaktighet i minuterd0= zon med starkt nedsatt hållfasthet = = 0,35t mm, dock högst 7 mm

Uttrycket förutsätter att inbränningsdjupet:

Därefter beräknar man aktuella tvärsnittsstorhe-ter för det reducerade, effektiva tvärsnittet ochslutligen beräknas bärförmågan på samma sättsom vid dimensionering i brottgränstillståndet,utan hänsyn till brandpåverkan, se avsnitt 3.2.5.

Partialkoefficienterna i ekvation (3.3) sättsnormalt till (gn =) gm= 1,0 vid dimensioneringmot brand. Även omräkningsfaktorn med avse-ende på klimatklass och lastvaraktighet brukarsättas kmod =1,0. I praktiken räknar man alltsåmed oreducerade, karakteristiska korttidsvärdenpå styvhet och hållfasthet.

NYANSERAD METODEnligt den andra, mer nyanserade metoden, räk-nar man med det ”verkliga” resttvärsnittet, utannågon försvagad zon som ovan. I gengäld räk-nar man med styvhets- och hållfasthetsegenska-per som reducerats med hänsyn till temperatur-ens inverkan.

Figur 14.1Effektivt resttvärsnitt (a) efter brand (1), ursprungligt tvär-snitt (2). Till vänster fyrsidigt brandangrepp och till hö-ger (b och c) tresidigt, där översidan skyddas av kon-struktion med större brandmotstånd (3).

(14.1)d d def char= + 0

d tchar = ◊0 64, (14.2)

(14.3)

(14.4)


b0 ◊ £ ÏÌÓ

tb

h min

/ 4

/ 4

x

x

x x

x(1)

(2)

(3)

a) b) c)

(3)

(2)

(1)

(2)

(1)

A b h rrest rest rest= ◊ - ◊0 86 2,

rt t

t t

b

hrest

=◊ £◊ +

ÏÌÓ

¸ýþ

£◊◊

ÏÌÓ

0 67

10 0 5

,

,

mm för 30 min

0,33 mm för > 30 minmin

0,5 rest

I b h r h

r h r

rest rest rest rest

rest

= ◊ ◊ - ◊ ◊ +

+ ◊ ◊ - ◊

0 0833 0 215

0 192 0 073

3 2 2

3 4

, ,

, ,

189

Dimensioneringsvärdet på hållfastheten beräk-nas, både vid antaget rektangulärt tvärsnitt ochnär hörnens avrundning beaktats, med följandeuttryck:

Dimensioneringsvärden på styvhetsmoduler be-räknas på motsvarande sätt.

Partialkoefficienterna gn,fi och gm,fi får sättastill gfi =1,0. Faktorn kfi sätts till 1,15. Den har attgöra med säkerhetsproblematiken och det för-hållandet att branddimensionering får baseras på20%-fraktiler medan normernas karakteristiskahållfasthetsvärden (fk) normalt motsvarar 5%-fraktiler. Omräkningsfaktorn kmod,fi beaktar tem-peraturens inverkan på hållfasthet och styvhetoch beräknas med formeln:

där k = 0,008 för tryckhållfastheten 0,005 för böjhållfastheten 0,003 för draghållfasthet och E-modul, p = omkretsen i meter för den brandex- ponerade delen av resttvärsnittet, Arest = resttvärsnittets yta i kvadratmeter.

14.4.2 Dimensionering för naturligt brandförloppSom alternativ till brandteknisk dimensioneringgenom klassificering kan man använda en mernyanserad metod, där man istället för standard-brandkurvan utgår från ett så kallat naturligt (el-ler parametriskt) brandförlopp som, till skillnadmot standardbranden, bestäms med hänsyn tillbrandrummets geometri, ventilationsförhållan-den och material i inredning och omgivandekonstruktioner. Som regel krävs att erforderligbärförmåga bibehålls under hela brandförloppet,inklusive avsvalningsfasen.Inbränningsdjupet efter avsvalning beräknasmed följande formel:

där

F = öppningsfaktorn (m1/2) t0 = 0,006qt,d /F = brandens varaktighet

(minuter)qt,d = dimensionerande brandbelastning,

relaterad till brandcellens omslut- ningsyta (MJ/m2)

Uttrycken gäller under förutsättning att dchar £b/4 och dchar £ h/4 där b och h är det ursprungli-ga tvärsnittets bredd respektive höjd, och attöppningsfaktorn ligger i intervallet 0,02 £ F £0,3 m1/2.

Vidare förutsätts bränder med i huvudsak träsom bränsle och att brandens varaktighet t0 ärhögst 40 minuter. Observera dock att uttrycketför dchar ovan innefattar hela brandförloppet,inklusive avsvalningsfasen. Omräkningsfaktornkmod,fi för hållfasthetens lägsta värde under av-svalningsfasen beräknas med formeln:

kmod,fi = 1 - 3,2·dchar/b

där b = balkbredd före brand.

Med utgångspunkt från ovanstående sambandkan en differentierad, brandteknisk dimensione-ring av limträbalkar genomföras i följande etap-per. För definition av speciella begrepp som öpp-ningsfaktor, brandbelastning m m, samt ytterli-gare vägledning rörande etapp 1-3 hänvisas tillspeciallitteratur, t ex ”Brandteknisk dimensio-nering av betongkonstruktioner” (Anderberg,Petterson. Statens råd för byggnadsforskning,T13:1992:

1. Bestäm dimensionerande brandbelastning föraktuell typ av lokal eller byggnad.

2. Beräkna brandcellens öppningsfaktor.

3. Korrigera brandbelastning och öppningsfak-

(14.6)k kp

Afirest

mod, ,= -1 0

(14.7)d tchar par= ◊2 0b

b par

F

F= -

+1 05

5 0 044 0 08

,,,

(14.5)f kk f

fi d fifi k

n fi m fi, mod,

, ,

=◊◊g g


(14.8)

190

tor enligt ovan om den aktuella brandcellenstermiska egenskaper avviker från standardbrand-cellen.

4. Beräkna inbränningsdjupet dchar enligt (14.7).

5. Beräkna tvärsnittsdata för resttvärsnittet avaktuell konstruktionsdel. Tvärsnittsdata beräk-nas utan hänsyn till hörnens avrundning.

6. Beräkna dimensionerande bärförmåga Rd ibrottgränstillståndet för resttvärsnittet. Härvidbör dimensionerande hållfasthetsvärden beräk-nas med kmod,fi enl. (14.8) beräknas enl. ekv.(14.5).

7. Bestäm dimensionerande lasteffekt Sd vidbrandpåverkan.

8. Kontrollera att dimensioneringsvillkoretRd ≥ Sd är uppfyllt.

14.4.3 Erforderlig tvärsnittshöjdGenom att kombinera dimensioneringsvillkorenvid dimensionering med och utan hänsyn tillbrandpåverkan kan man ställa upp ett uttryck förhur mycket en viss tvärsnittskonstant får redu-ceras vid brand, utan att brandfallet blir dimen-sionerande. Med hjälp av detta uttryck kan mansedan härleda en formel för att beräkna vilken(oreducerad) tvärsnittshöjd som, vid givna för-utsättningar beträffande utnyttjandegrad, parti-alkoefficienter m m, erfordras för att brandfal-let inte skall bli dimensionerande.

För ett momentbelastat, rektangulärt tvärsnitt,utsatt för 4-sidigt brandangrepp gäller följandeuttryck för erforderlig tvärsnittshöjd:

där b, herf =tvärsnittsmått före brand d =inbränningsdjup def eller dchar

K0 =tvärsnittskonstant (böjmotstånd)

före brand Kfi =tvärsnittskonstant (böjmotstånd) efter brand

Kfi /K0 =tillåten reduktionsfaktor enligt ekvation (14.10)

Vid tresidigt brandangrepp enligt figur 14.1 gäl-ler halva värdet.

Kvoten Kfi / K0 kan beräknas med hjälp av föl-jande uttryck:

där m = utnyttjandegraden vid dimensionering i brottgränstillståndet, utan hänsyn till brandpåverkan kmod = omräkningsfaktor m a p klimatklass och lastvaraktighet enligt gällande norm kfi ,kmod,fi definieras i anslutning till formel (14.5) g , gq = partialkoefficienter för egentyngd respektive variabel last. gm ,gn = partialkoefficienter m a p material och eventuellt säkerhetsklass Gk ,Qk= egentyngd respektive variabel last med karakteristiska värden

y = lastreduktionsfaktor för variabel last

(14.9)hd

b

b d

K

K

erffi

=-

-◊

2

12 0

g


(14.10)

K

K

k

k k

G Q

G Qfi

fi fi m n

k k

q g k k0

=◊ ◊ ◊

◊+( )

+( )mg g g g

mod

mod,

/

/

Y

BRANDKLASS

BALKBREDD (mm)

R30

R60

m 90

180

225

360

585

–

–

–

–

115

180

180

225

270

810

–

–

–

140

180

180

180

225

360

765

–

–

165

180

180

180

180

270

450

630

900

190

180

180

180

180

225

360

450

585

215

180

180

180

180

225

315

405

450

0,5

0,75

0,90

1,00

0,5

0,75

0,90

1,00

Tabell 14.4 Minsta balkhöjd i mm för balkar med rektangulärt tvärsnitt.

Fyrsidigt brandangrepp1).

1) Om översidan är skyddad mot brand i minst R30 resp. R60 gäller halva tabellvärdet

191

14.5 Brandmotstånd hos infästningsdetaljer och förbandMedan själva limträelementen, som framgått, harutomordentligt goda brandegenskaper, utgörförbindningar och anslutningsdetaljer av stålsvaga punkter, som många gånger behöverbrandskyddas om konstruktionen som helhetskall uppfylla kraven för en viss brandtekniskklass.

I EC 5 del 1-2 finns regler för att beräkna bär-förmågan vid brandpåverkan hos såväl skydda-de som oskyddande spik- och skruvförband.

Nyanserade metoder för att beräkna verk-ningssätt och bärförmåga hos mer komplicera-de anslutningsdetaljer under en brand saknas förnärvarande. Däremot finns ett stort antal brand-prov dokumenterade som kan utgöra underlagför bedömningar. Exemplen nedan är i huvud-sak baserade på ”Holz Brandschutz Handbuch”,(Kordina & Meyer-Ottens. Deutsche Gesell-schaft für Holzforschung e. V., München 1983),där den intresserade kan hämta ytterligare in-formation.

14.5.1 FörbindningarDen karakteristiska bärförmåga hos förbindareav stål (spikar, skruvar, dymlingar) kan förut-sättas avta med ökande temperatur på sammasätt som stålkonstruktioner. Vidare kan man utgåfrån att kraftöverföring mellan förbindaren ochförkolnat trä inte kan utnyttjas. I praktiken inne-bär detta att kraftöverförande förband som re-gel måste brandskyddas, t ex enligt tabell 14.3,om man skall uppnå högre brandteknisk klassän R30.

Enligt EC 5 kan symmetriska, tvärkraftsbe-lastade förband trä mot trä eller trä mot stål an-tas uppfylla kraven för R15 utan särskildaskyddsåtgärder. Mellanstycken av stål, t ex in-slitsade plåtar, förutsätts därvid vara minst 2 mmoch sidostycken minst 6 mm tjocka.

Oskyddade förband med sidostycken av trä kanuppnå högre brandklass än R15 om man ökarde kantavstånd (a3) och inbördes avstånd (a4)som krävs vid dimensionering utan hänsyn tillbrand med avståndet afi (mm) se figur 14.2:

där tfi,req = erforderligt brandmotstånd i minuter

Sidostyckenas tjocklek skall vidare uppfylla föl-jande villkor:

där tfi,req = erforderligt brandmotstånd i minuter t1,min = erforderlig tjocklek hos sido- styckena vid dimensionering utan hänsyn till brand = Sd / Rd = utnyttjandegraden i för- bandet vid normal temperatur Sd , Rd = dimensionerande lasteffekt respektive bärförmåga för förbandet vid dimensionering utan hänsyn till brand.

(14.11)a tfi fi req= -( )0 7 15, ,

(14.12)

t

t

t

t a

fi req

fi req

fi

1

1

1 25

1 6≥

-( )

+

Ï

ÌÔ

ÓÔ

max

/ ,

,

,

,

,min

h

h


Figur 14.2Ökade mått för oskyddade förband med högre brand-klass än R15.

a fia 3

a 4a fi

t 1

t 1,m

ina fi

192

Figur 14.3Ledad infästning av pelarfot.a) Ingjuten spikningsplåt: R60.b) Ingjuten plattstång och skruv: R60.

Figur 14.4Ledad infästning av ramfota) Med betongklack: R60b) Stålsko: R30.

Brandklass R30 och högre kan alternativt upp-nås genom att utnyttjandegraden h begränsasså att villkoret (4.13) blir uppfyllt. Detta kanåstadkommas genom att öka antalet förbindareeller genom att välja starkare förbindare.

där h30 hämtas ur tabell 14.1. I tabellen angesockså förbindarnas längd och, beträffande skruv-förband med mellanläggsbrickor, minsta skruv-diameter och minsta tjocklek hos mitt- och sido-stycken.

14.5.2 Pelarfot

LEDAD PELARFOTLedad infästning av pelarfot, där kraftöverfö-ringen i huvudsak sker genom kontakttryck,t ex enligt figur 14.3a eller b, bedöms uppfyllakraven för klass R60 utan särskilt brandskydd.Förekommer horisontalkrafter bör även dessa tasupp genom anliggning mot betongklack enligtfigur 14.4a för att R60 skall klaras utan särskil-da åtgärder. Pelarfot med stålsko enligt figur14.4b, en vanlig lösning i samband med treleds-ramar, bedöms klara R30 utan brandskydd.

Tabell 14.1Faktorn h30 samt erforderlig längd (l) påförbindare, liksom minsta tjocklek hossidostycken (t1) och mittstycke (t2).

(14.13)h h£Ê

ËÁ��̄30

2

30t fi req,

a) b)

a) b)

INSPÄND PELARFOTPelarholk av betong enligt figur 14.5a bedömsuppfylla kraven för R60 utan särskilt brand-skydd.

Inspänd pelarfot med inlimmad skruv enligtfigur 14.5b bedöms uppfylla kraven för R30 el-ler R60. Kantavstånden för skruvarna väljs såatt de ligger inom det effektiva resttvärsnittet.Vid utförande med stålsockel måste denna brand-skyddas.

Pelarholk av stål enligt figur 14.5c måstebrandskyddas (se t ex tabell 14.3) om krav ställspå brandteknisk klass.

Vid inspänning med laskar av stålplåt måstedessa brandskyddas, t ex enligt tabell 14.3, omdet ställs krav på brandteknisk klass. Kantav-stånd för spik eller skruv med eventuella mel-lanläggsbrickor väljs så att dessa ligger inomresttvärsnittet.


Typ av förbindare 30 Dimensioner

Spik Trä mot trä 0,80 l ≥ t1 + t2+8d t1/d £ 16

Trä mot stål 1,00 l ≥ 90 mm

Dymling Trä mot trä 0,80 l £ 2t1 + t2 l ≥ t2 + 2·3d

Trä mot stål 1,00 l £ 2t1 + t2 l ≥ t2 + 2·3d

Skruv med eller utanmellanläggsbricka 0,45

h

t1 ≥ 75 mm d ≥ 12 mm

193

14.5.3 PelartoppBetonggaffel enligt figur 14.6a bedöms uppfyl-la kraven för R60 förutsatt att den ges tillräckli-ga dimensioner.

Limträgaffel enligt figur 14.6b kan, med stödav tyska källor, bedömas uppfylla kraven för R30om gaffeln är mer än 25 mm tjock och balkbred-den större än 80 mm respektive R60 om gaffelnär mer än 40 mm och balkbredden större än 120mm. För balkar med större höjd än 4 ggr bred-den ökas kravet på gaffelns tjocklek på grundav vippningsrisken till 80 respektive 140 mm.Utförandet är inte lämpligt om horisontalkraf-ter skall överföras vid brandpåverkan.

Infästning med plattstänger av stål enligt fi-gur 14.6c bedöms uppfylla kraven för R30 omendast nedåtriktad vertikallast skall överförasoch balkens sidostabilitet vid brand säkras ge-nom särskilda åtgärder t ex genom att utnyttjaanslutande tak eller väggkonstruktion. Förklassificering i R60 krävs brandskyddsisoleringenligt tabell 14.3.

Motsvarande anslutning med spikningsplåtar

Figur 14.5Inspänd pelarfot.a) Pelarholk av betong: R60.b) Inlimmad skruv: R30-R60.c) Pelarholk av stål: brandskyddas.

Figur 14.6Pelare-balkanslutning a) Gaffel av betong: R60. b) Gaffel av limträ: R30-R60. c) Plattstänger av stål: R30.d) Inlimmad skruv: R30-R60.

a)

b)

c)


t (1)

b) c) d)a)

194

Figur 14.7Pelare-balkanslutning med inslitsad T profil: R30-R60.1) Genomgående M20. 2) Genomgående M20 medbricka D = 80 mm.

14.5.4 Anslutning av sekundärbalkBalkskor av typ BMF utan brandskyddsisole-ring, se figur 14.8, klassificeras enligt tyska nor-mer i R30 om utnyttjandegraden är högst 75 %.Minimimått enligt tabell 14.2 måste dock inne-hållas och dessutom krävs extra lång spik: 75mm i stället för normalt 40 mm.

Till samma brandtekniska klass hänförs balk-skor med inåtvikta flikar enligt figur 14.9 omminimimått enligt tabell 14.2 innehålls.

Vid anslutning mot pelare enligt figur 14.10måste kantavståndet e1 innehållas för att brand-klass R30 skall uppnås. e1 erhålls ur tabell 14.2.

Balkinfästning enligt figur 14.11 klassifice-ras i R30 om minimimått enligt figuren inne-hålls och upplagstrycket vid brandpåverkan inteöverskrider 1,25 MPa.

Figur 14.8Anslutning av sekundärbalk med balksko avtyp BMF: R30.

av typ BMF kräver brandskyddsisolering även iklass R30.

Infästning med inlimmad skruv enligt figur14.6d har brandprovats i Finland och bedömsuppfylla kraven för R30 eller R60. Skruvarnaskantavstånd väljs så att dessa ligger inom rest-tvärsnittet. Balkens sidostabilitet vid brand måstesäkras genom särskilda åtgärder, t ex via vägg-eller takkonstruktion.

Anslutning med inslitsad T-profil enligt figur14.7 klassificeras enligt tyska normer i R30 ombalkbredden är minst 120 mm och i R60 om denär minst 230 mm. Slitsens bredd får i båda fal-len vara högst 10 mm. Vid slanka balkar (h/b ≥4) i klass R60 skall T-profilens baksida brand-skyddsisoleras, t ex enligt tabell 14.3 för att inteförkolning i slitsen skall förorsaka stabilitetspro-blem.


10

0h 1

h 2

(1)

(2)

A Gt

K

H

b

e 2e 1

B=b

195

14.5.5 BalkskarvSkruvad balkskarv enligt figur 14.12 uppfyllerkraven för R30 utan brandskyddsisolering omlasteffekten vid brand är högst 65 % av dimen-sionerande bärförmåga vid dimensionering utanhänsyn till brand.

Med brandskyddsisolering enligt tabell 14.3uppfylls kraven för R30 även om utnyttjande-graden vid brand är 100 %.

Figur 14.10Kantavstånd vid balk-pelaranslutning med balksko avtyp BMF: R 30 under vissa förutsättningar, se tabell 14.2a) Utåtvikta skänklarb) Inåtvikta skänklar.

Figur 14.11Balkanslutning med stålkonsol och skruv med mellan-läggsbrickor: R30.1) M12. 2) Enkelsidiga Bulldogbrickor.

Utnyttjandegrad1) Utnyttjandegrad1)

33% 75%

B (mm) 100 120A (mm) 170 200G (mm) 40 44K (mm) 75 85t (mm) 2 2e1 (mm) 50 100e2 (mm) 20 30Spiklängd (mm) 75 75

Antal spik i primärbalk (st) 2x6 2x7 i sekundärbalk (st) 2x12 2x13

Tabell 14.2Minimimått för klass R30 vid anslutning av sekundär-balk med balksko av typ BMF. Beteckningar enl. fig. 14.8.

Figur 14.12Skruvad balkskarv: R30.


Figur 14.9Balksko med inåtvikta skänklar.

1) Lasteffekten vid brandpåverkan i procent av dimensionerande bär-förmåga vid dimensionering utan hänsyn till brand.

e1

e1

e1

e1

a) b)

10

70

100

10

4545

(1)

(1)

(1)(2)

A

A - A

A

50

0

50 50100

5050

100

100

5050

100

5

10 165 10

2x4M25

196

Figur 14.13Balkskarv med gerberbeslag: brandskyddas.

Figur 14.14Nockskarva) Spikningsplåtar (1): brandskyddasb) Nockbeslag av typ BMF (3), plattstål (2), skruv (4):uppfyller R30.

Figur 14.15Dragbandsinfästning av stål: brandskyddas.UNP-profil (1), plattstål (2).

Gerberbeslag enligt figur 14.13 kräver brand-skyddsisolering för att brandteknisk klass skalluppnås. Med isolering enligt tabell 14.3 uppfyllskraven för R30 om utnyttjandegraden vid brandär högst 65 %.

14.5.6 NockskarvNockskarv med spikningsplåtar enligt figur14.14a kräver brandskyddsisolering enligt tabell14.3 för att brandteknisk klass R30 eller R60skall uppnås.

Vid höga utseendekrav kan nockbeslag av typBMF, se figur 14.14b, vara ett lämpligt alterna-tiv. Utan brandskyddsisolering bedöms utföran-det uppfylla kraven för klass R30. Om mellan-rummet mellan balkarna fylls ut med stenull (r= 140 kg/m3) och beslaget placeras inom deteffektiva resttvärsnittet bedöms brandmotstån-det motsvara klass R60.

14.5.7 Dragband av stålEtt oisolerat dragband av stål uppfyller som re-gel inte kraven för R30. Brandskyddsisoleringsker enklast med rörskålar av stenull. Vid högakrav på utseendet kan dessa kläs med plaströr.

Observera att dragbandets förlängning pågrund av temperaturökning är betydande även ibrandskyddsisolerat utförande och att upplagenmåste utformas med hänsyn härtill.

Dragbandsinfästning enligt figur 14.15 mås-

te brandskyddsisoleras för uppnående av brand-teknisk klass. Material och isoleringstjocklekkan väljas med ledning av tabell 14.3.


25 30125

105x33

10

50

0

6035

30

12

a)

b)

(2)(3)(4)

(1)

(1)

(2)

197

14.5.8 BrandskyddsisoleringHittills gjorda erfarenheter pekar mot att anslut-ningsdetaljer och förband med fritt exponeradeståldelar endast undantagsvis kan uppnå högrebrandmotstånd än 15-20 minuter, d v s som re-gel mindre än de anslutande träkomponenterna.Ofta måste därför ståldelarna skyddas mot di-rekt brandpåverkan, så att temperaturstegringeni dessa fördröjs. De isoleringsmetoder som an-vänds är dels de som används i samband medstörre stålkonstruktioner t ex målning medbrandskyddsfärg eller inklädnad med olika ty-per av obrännbara skivmaterial och dels inkläd-nad med trä eller träbaserade skivmaterial. Närdet gäller spik och skruv är försänkning i trä-konstruktionen och pluggning en ofta användmetod.

I tabell 14.3 ges exempel på erforderlig isole-ringstjocklek vid olika brandklass och för olikaisoleringsmaterial.

Skivor av stenull anses vara det billigaste al-ternativet. Även om infästningsdetaljen har enojämn yta kan man få stenullen att täcka detal-jen och ändå ge tät anslutning mot limträet. Sten-ullen kan monteras med spik om denna försesmed stor bricka under huvudet. Spikens tvärmåttskall därvid vara minst 3 mm och förankring-slängden i virket minst 25 mm. Brickan skall haen anliggningsyta mot isoleringen av minst 6cm2.

Avståndet från spik till isoleringens kant el-ler till skarv i isoleringsmaterialet får inte varastörre än 100 mm. Inbördes avstånd mellan spi-kar längs en kant eller skarv avpassas så att manfår en tät anslutning mellan trä och stenull. Spik-avståndet får dock inte överstiga 400 mm.

Brandskyddsfärg är väsentligt dyrare än sten-ull. Om de estetiska kraven på anslutningsdetal-jernas utseende är höga kan detta ändå vara ettintressant alternativ. Infästningsdetaljerna kanvanligen förmålas. Om detaljerna spikas fast kanspikhuvudena lämnas omålade eftersom de kom-mer att skyddas av det kolskum som färgen bil-

dar vid upphettning. Om detta kan anses gällaäven för skruvhuvuden och muttrar bör diskute-ras med färgtillverkaren.

Gipsskivor och skivor av fibersilikat kan medfördel användas då ståldelarna kan försänkaseller bara sticker ut några millimeter från lim-träet. Av dessa skivor är gipsskivor billigast.Båda kan ytbehandlas. Gipsskivor kan vara avnormalkvalitet. Skivorna fästs direkt mot lim-träet med specialspik eller -skruv typ Gyproc.Förankringslängden i virket skall vara minst 25mm.

Avståndet från spik eller skruv till skivkantskall vara ca 15 mm. Inbördes avstånd mellanfästdon längs skivkant får inte vara större än 150mm för spik respektive 200 mm för skruv. Spik-eller skruvtätheten skall i övrigt motsvara ettgenomsnittligt centrumavstånd av ca 125 mm ibåda riktningar.

Skivor av limträ eller plywood kan användasför att skydda spik eller skruv mot brandpåver-kan, eller för att bygga in utskjutande detaljer.Försänkta skruvar kan skyddas med träpluggsom limmas fast i försänkningen.

Skivorna spikas, skruvas eller allra bäst: spik-limmas mot limträytan varvid i gällande normföreskrivna minimivärden på kantavstånd ochcentrumavstånd också utgör maximivärden ut-efter skivans kanter. Spik- eller skruvtäthetenskall i övrigt motsvara ett genomsnittligt cen-trumavstånd av ca 125 mm i båda riktningar.

Tabell 14.3Exempel på brandskyddsisolering


Material Tjocklek (mm)R30 R60

Skivor av stenull (r ≥140 kg/m3) 30 70Brandskyddsfärg 1) 1)

Gipsskivor av normalkvalitet 13 2x13Skivor av fibersilikat (r ≥450 kg/m3) 10 20Skivor av limträ eller plywood 20 50

1) Enligt tillverkarens anvisningar

199

15. Kraftledningsstolpar

15.1 Konstruktionstyper 201

15.2 Dimensionering 201

15.3 Grundläggning 202

15.4 Träskydd 202

Belysningsstolpar, Östersund.Arkitekt: Jörgen Grönvik Arkitektkontor, Östersund.Konstruktör: Martinsons Trä AB.Foto: Gösta Wendelius

200

15. Kraftledningsstolpar

Ledningsnät för kraft- och teledistribution utförs normalt som fribärande luftledningar.Endast inom tätbebyggda områden brukar det vara ekonomiskt försvarbart att gräva nerledningarna. Ledningsnäten kommer därmed att ha stor inverkan på landskapet, en frå-ga som uppmärksammats alltmer under senare år och som idag tillmäts stor betydelsevid myndigheternas prövning av om koncession för nya linjer skall ges.

Dagens ledningsnät är till största delen byggda med naturstolpar av trä. För ledningarunder 130 kV är dominansen total. En ökande andel av nyproduktionen utgörs docknumera av limträstolpar. Vid utbyte av gamla trästolpar är limträstolpar ofta enda alter-nativet, eftersom gamla tiders kraftiga stolpar är en bristvara idag.Kraftledningsstolpar av limträ har samma goda egenskaper som stolpar av rundvirke:

• lång livslängd, litet underhållsbehov

• enkel grundläggning

• små energiförluster genom stolparna

• estetiskt tilltalande och miljövänliga

• låg böjstyvhet som ger möjlighet till lastutjämning mellan olika spann, t ex vid osym-metrisk islast.

Jämfört med naturstolpar erbjuder limträstolpar dessutom vissa fördelar:

• kortare leveranstider

• lägre vikt vid samma lastkapacitet

• mindre risk för hackspettsangrepp.

Idag finns över femtio års erfarenhet av limträstolpar, bland annat i USA. Inom Nordenhar Norge den längsta erfarenheten: sedan 1980 har man där levererat mer än 6000stolpar. Även svenska och finska limträfabriker har numera kraftledningsstolpar på pro-duktprogrammet.

15. KRAFTLEDNINGSSTOLPAR

201

15.1 KonstruktionstyperDet finns många exempel, framförallt utom-lands, på limträstolpar med arkitektoniskt avan-cerade former, där man till fullo utnyttjat lim-träteknikens möjligheter till fri formgivning.Som regel är det då fråga om linjer som går ge-nom relativt tättbefolkade områden och där es-tetiska synpunkter har tillmätts extra stor bety-delse. I de nordiska, jämförelsevis glest befol-kade länderna, tar man som regel också hänsyntill rationell produktion och ekonomi. De kon-struktionstyper som traditionellt används förnaturstolpar är därför också de vanligaste i sam-band med limträkonstruktioner, se figur 15.1:• enkelstolpar för en eller två faser• H-stolpar med eller utan kryssförband• A-stolpar

Limträ för ledningsbyggnad tillverkas på sam-ma sätt och enligt samma regler som för hus-byggnad. De kan tillverkas med praktiskt tagetobegränsad längd och mycket stora tvärsnitt.Massiva stolpar blir emellertid förhållandevistunga och det är därför ofta lämpligt att väljatvärsnitt med H- T- eller rörform. I figur 15.2visas några vanliga tvärsnittstyper.

15.2 DimensioneringMedan telefon- och belysningsstolpar dimensi-oneras mer eller mindre schablonmässigt medutgångspunkt från praktisk erfarenhet, skall stol-par för högspänningsledningar dimensionerasenligt normala säkerhetsmässiga principer förbärande konstruktioner. Hänsyn skall tas till fö-rekommande laster och materialegenskaper såatt risken för brott i konstruktionen blir accepta-belt liten från samhällets synpunkt.

Förekommande laster är dels vertikala upp-lagsreaktioner från linor och andra konstruk-tionsdelar, dels horisontella, vinkelrätt mot ochparallellt med linjesträckningen.

De vertikala upplagsreaktionerna utgörs delsav permanent last från konstruktionens egen-tyngd samt rörlig last från snö och is på ledning-arna. Den rörliga lasten skall placeras i farligas-te lastställning.

Horisontella upplagsreaktioner vinkelrätt motlinjesträckningen förorsakas dels av vind på stol-par och linor, dels av linkrafter när ledningenändrar riktning. Under vintern, när ledningarnaär is- eller snöbelagda, kan uppträdande lastervara avsevärda.


Figur 15.1Exempel på vanligt förekommande typer av limträstolpar.

202

Horisontella upplagsreaktioner parallellt medlinjesträckningen förorsakas av att avståndetmellan stolparna är olika och av osymmetriskrörlig last, t ex när det ena angränsande spannetär isbelagt och det andra isfritt. Det kan ocksåförorsakas av brott i en eller flera ledningar.

Vilka laster som olika typer av ledningar skalldimensioneras för anges i nationella bestämmel-ser. I Sverige finns en särskild standard för kraft-ledningsstolpar av limträ: SS 436 01 13. I dennaregleras förutsättningar beträffande material ochprovning.

15.3 GrundläggningEn av fördelarna med att använda trästolpar äratt grundläggningsarbetena förenklas. Särskil-da fundament behövs som regel inte.

Vid fast mark spänner man in limträstolpengenom att gräva ner den till ett, med avseendepå stolplängd, belastning och markbeskaffenhet,betryggande djup, vanligtvis 2-3 meter.

15.4 TräskyddLedningsstolpar av trä är utsatta för extremt svå-ra klimatiska påfrestningar, Särskilt i jordban-det är det nödvändigt med ett effektivt kemisktträskydd. Normalt tryckimpregneras hela stol-pen. Observera dock att användningen av trä-skyddsmedel regleras såväl i olika standarder,som i den nationella miljölagstiftningen. Se ävenavsnitt 1.5.5.

Limträstolpar kan impregneras före eller efterlimning. I det förra fallet utgår man vid tillverk-ningen ifrån impregnerade lameller. Endast la-meller impregnerade med vattenlösliga impreg-neringsmedel kan därvid komma ifråga, efter-som lameller som impregnerats med oljeburnamedel, t ex kreosotolja, inte kan limmas. För attnå fullgott limningsresultat måste man emeller-tid, även vid vattenburna impregneringsmedel,hyvla ytan före limning. Större delen av impreg-neringsmedlet avlägsnas därvid och oimpregne-rad kärnved kan eventuellt friläggas. Dessutomhyvlas ofta stolpsidorna för att öka måttnog-grannheten hos produkten, varvid ytterligare im-pregneringsmedel avlägsnas och mer kärnvedexponeras.

Impregnering efter limning ger ett bättreskydd mot rötangrepp men metoden begränsasav tillgången på impregneringsanläggningar medtillräckligt stora tryckcylindrar. För närvarandeär det möjligt att tryckimpregnera 30 m långaelement såväl i Sverige som i Norge och Fin-land. Metoden används i första hand för kreo-sotimpregnering, eftersom impregnering medvattenlösliga medel ger stora problem medsprickbildning när stolparna torkar efter fullbor-dad impregnering.

Den överlägset bästa metoden, men även dendyraste, är dubbelimpregnering, d v s limträele-menten tillverkas av saltimpregnerade lamelleroch tryckimpregneras efter limningen med kreo-sotolja.


Figur 15.2Exempel på olika tvärsnittsformer.

Kraftledningsstolpar och travers av limträ.Sør-Trøndelag, Norge.

205

16.1 Allmänt 207

16.2 Brotyper 207

16.2.1 Plattbroar 208

16.2.2 Balkbroar 208

16.2.3 Fackverksbroar 209

16.2.4 Bågbroar 209

16.2.5 Hängbroar och snedkabelbroar 210

16.3 Projektering av limträbroar 211

16.3.1 Allmänt 211

16.3.2 Dimensionering 211

16.3.3 Beständighet 211

16.3.4 Ytbehandling och underhåll 212

16. Limträbroar

Vägbro av limträ över Vihantasalmi, Finland.Planering/Projektering: Insinööritoimisto Ranta-Kokko & Co OyFoto: Mikko Junninen/Wood Focus Finland

206

16. Limträbroar

De första brobyggena torde ha varit vadställen som förbättrades genom att några extrastenar lades ut på strategiska punkter. Därifrån var steget inte långt till att lägga ut entimmerstock mellan två stenar och så var den primitivaste träbron – spången – uppfun-nen. Behovet av samfärdsel, inte minst trupptransporter, drev utvecklingen framåt ochen tidig höjdpunkt nåddes under romarväldet.

Redan sommaren 55 f Kr lät sålunda Julius Caesar bygga en 140 m lång pålbro av träöver floden Rhen, nära Koblenz. Farbanan var ca 5 m bred och byggnadstiden sägs havarit 10 dagar. Fördelen med denna typ av bro var att den uppenbarligen gick att byggamycket fort och med relativt enkla medel. Till nackdelarna hör att sjöfarten hindras ochatt livslängden, i synnerhet för träpålarna, är jämförelsevis kort. På de viktigaste brolä-gena övergick man därför till bropelare av sten som placerades på större avstånd änpåloken. De enkla träbjälkarna måste då som regel ersättas med mer komplicerade kon-struktioner som fackverk, underspända balkar eller sprängverk. Träkonstruktionen lågnu i sin helhet ovanför det normala högvattenståndet och var bättre skyddad mot fuktoch påverkan av is och strömmande vatten. I Mellaneuropa, som har en lång traditionatt bygga träbroar, försågs brobanan dessutom ofta med en överbyggnad för att skyddaträkonstruktion – och trafikanter – mot nederbörd. Även i Norden har man lång erfaren-het av träbroar, dock sällan överbyggda, men få är bevarade. En av de äldsta bevarade,svenska träbroarna är Lejonströmsbron i Skellefteå som byggdes 1737 och som, eftervissa ombyggnader, fortfarande är öppen för trafik.

Bland moderna vägbroar, dimensionerade för tung trafik, kan man nämna bron överLusbäcken i Borlänge, Sverige, som är en lådkonstruktion av limträ med 20 m spänn-vidd och bron över Vihantasalmi i mellersta Finland (se föregående uppslag). Dennabestår av fem fack där de yttre, 21 m långa facken utformats som en samverkanskon-struktion med balkar av massivt limträ och samverkande farbana av betong. De tre mitt-facken på vardera 42 m utgörs av triangulära hängverk av massivt limträ.

Andra exempel är de två broarna över Glomma i Hedmark, Norge. Den första, Tynset-bron, är utformad som en bågkonstruktion i tre fack – en stor fackverksbåge med 70 mspännvidd och två mindre bågar av massivt limträ, vardera med 27 m spännvidd. Denandra bron, i Evenstad, består av fem likadana, bågformade fackverk av limträ, varderamed spännvidden 36 m.

16. LIMTRÄBROAR

207

16.1 AllmäntI de nordiska länderna har man tidigare huvud-sakligen byggt s k GCM-broar av trä, d v s bro-ar avsedda för gång-, cykel- och mopedtrafik.Under senare år har emellertid intresset för väg-broar av trä ökat markant och ett betydande an-tal träbroar för fordonstrafik har byggts såväl iSverige som i Norge och Finland.

16.2 BrotyperFrån konstruktiv synpunkt skiljer man mellanen bros underbyggnad och dess överbyggnad.

Överbyggnaden är det, huvudsakligen hori-sontella, bärverk som överbryggar ett trafikhin-der, t ex ett vattendrag. Till överbyggnaden räk-nas dels själva farbanan, dels de huvudbalkarsom bär upp farbanan och slutligen det primärabärverket, t ex balkar eller bågar, som tar emotlasten (egentyngd, trafiklast och vindlast) frånhuvudbalkarna och för över denna till under-byggnaden.

Underbyggnaden för lasten vidare till under-grunden och består av fundament i form av land-fästen och olika typer av mellanstöd. Dessa ut-förs numera som regel i betong, men tidigarevar fundament av sten och murverk vanliga, lik-som även pålverk av trä. De senare dock medvissa begränsningar som berörts tidigare.

Balkbroar, bågbroar och hängbroar är de trehuvudtyperna av överbyggnad. Till balkbroarbrukar man då även räkna plattbroar liksom fack-verkskonstruktioner och andra typer av samman-satta stångkonstruktioner, t ex hängverk ochsprängverk, se figur 16.1, 16.2 och 16.3. Kom-binationer av olika typer förekommer ofta.

Vilken konstruktionstyp som är lämpligast idet enskilda fallet beror på de specifika förut-sättningarna, t ex vilken fri spännvidd och vil-ken fri höjd som krävs, tillgänglig konstruktions-höjd och vilken typ av trafik som bron är av-sedd för. Ofta har utseendet stor betydelse efter-

Figur 16.1Olika typer av balkbroar.a) Enkel balkb) Underspänd balkc) Hängverkd) Fackverke) Sprängverkf) Hängsprängverk

16. LIMTRÄBROAR

a)

b)

c)

d)

e)

f)

208

risontella fackverk som förläggs mellan huvud-balkarna, i nivå med dessas under- eller över-kant.

Vid större avstånd mellan huvudbalkarna vi-lar brobanan istället på tvärgående syllar somförmedlar trafiklasten till huvudbalkarna. Oftabestår brobanan, förutom av plank även av enasfaltbeläggning, figur 16.6.

Vid stora spännvidder och tung trafik utförsbrobanan med oftast som förspänd platta, sta-tiskt samverkande med huvudbalkarna i ett T-eller lådtvärsnitt, enligt figur 16.7-8. Brobananfungerar i dessa fall som skiva för horisontellalaster och särskilt vindförband behövs därförinte.

Underspända balkar, balkar utförda som häng-verk eller så kallade sprängverk, användes förrofta för att klara större spännvidder än vad somär möjligt med vanliga balkbroar, se figur 16.9-10. Huvudbalkarna försågs därvid med ett ellerflera elastiska mellanstöd som gör att materialetutnyttjas effektivare. De två första konstruk-tionerna kan uppfattas som enkla former av fack-verk.

Figur 16.2Bågbro.

som brobyggnader som regel utgör domineran-de inslag i landskapet. Andra faktorer som på-verkar valet är grundförhållandena och eventu-ella krav eller önskemål om att ett visst bygg-nadsmaterial skall användas.

16.2.1 PlattbroarDen enklaste typen av träbro är spången, somkombinerar både farbana och huvudbärverk isamma konstruktion. En modern utveckling avdenna princip är den tvärspända plattbron av trä,figur 16.4.

Tekniken med tvärspända plattor utveckladesi Kanada och har senare använts både i USA ochi Schweiz. I Norden har ett stort antal tvärspän-da broar byggts under senare år.

Brobaneplattan tillverkas av limträbalkar, vidmindre spännvidder av plankor, som spänns ihopmed stålstänger. Konstruktionen är enkel attmontera och plattan har god lastfördelande för-måga. Den är styv i sidled och något särskiltvindförband behövs därför inte. I allmänhet för-ses plattan med tätskikt och beläggning somskyddar trävirket mot fukt uppifrån. Den expo-nerade träytan blir därmed förhållandevis litenoch fuktkvotsvariationerna (fuktrörelserna) små.

Brobanan kan med fördel utformas kontinu-erlig i flera fack. Den kan också användas somunder- eller överram i ett fackverk eller ingå ihängverk, sprängverk eller liknande konstruk-tioner, se nedan.

16.2.2 BalkbroarI balkbroar består som regel huvudbärverket avtvå eller flera längsgående balkar av limträ; vidsmå laster och små spännvidder av sågat virke.Balkarna kan spänna över ett eller flera fack. Närdet inbördes avståndet mellan balkarna är litetkan brobanan av plank ligga direkt på huvud-balkarna, figur 16.5. Brobanan kan, vid mindrebroar, fungera som skiva och ta upp horisontel-la laster, t ex vind samt förhindra att balkarnakantrar. Vid större spännvidder måste särskildavindförband anordnas, vanligtvis i form av ho-

Figur 16.3Hängbro och snedkabelbro.

16. LIMTRÄBROAR

209

Dragstängerna utförs normalt av stål. Vid dimen-sioneringen måste man ta hänsyn till materia-lens olika temperaturutvidgnings- och styvhets-egenskaper.

Sprängverk kan vara en effektiv lösning t exför en balkbro som spänner över en djup ravindär sneda trycksträvor kan få stöd mot ravinenssidor. Sprängverket kan uppfattas som en mel-lanform mellan balkbro och bågbro, figur 16.11.

16.2.3 FackverksbroarFackverksbroar används vid spännvidder därmassiva bärverk inte längre är konkurrenskraf-tiga. Parallellfackverk är vanligast, men ävenparabelfackverk förekommer; som regel medgenomgående över- och underram. Parallellfack-verk kan med fördel utföras kontinuerliga över

flera stöd. De kan också utföras med ovanpålig-gande farbana som då kan utnyttjas för sidosta-bilisering eller dölja ett vindfackverk.

Fackverk förtillverkas på fabrik i lämpligatransport- och montageenheter.

16.2.4 BågbroarBågformen innebär att konstruktionen - åtmins-tone för utbredda laster - huvudsakligen blir ut-satt för tryck. Den lämpar sig därför särskilt braför material med hög tryckhållfasthet och därbågformen inte komplicerar tillverkningen. Lim-trä förenar båda dessa egenskaper och är ett van-ligt val för bågbroar av trä.

Överbyggnaden utformas normalt med dubblabågar och brobanan förlagd antingen under,mellan eller ovanför bågarna, figur 16.12. Bå-garna stabiliseras i sidled med fackverk ellerramverk. Liksom brobanan utnyttjas dessa ävenför att ta upp vindlaster och andra horisontellalaster som verkar på konstruktionen.

Av transportoch tillverkningsskäl utformasbågarna ofta som treledsbågar, särskilt vidspännvidder över 20 meter. Treledsbågen hardessutom fördelen att konstruktionen är statisktbestämd och tål relativt stora sättningar i grund-konstruktionen. Om tvåledsbågar är lämpligareav andra skäl, är det är dock möjligt att utföramomentstyva skarvar på byggplatsen.

Figur 16.5Balkbro med plank direkt på limträbalkarna.

16. LIMTRÄBROAR

Figur 16.4Plattbro med tvärspänd platta av limträ.(1) Räcke(2) Limträbalkar på högkant(3) Stålstag(4) Beläggning

(3)(1) (2) (4)

Figur 16.6Balkbro med syll och plank.(1) Räcke. (2) Beläggning. (3) Plankor. (4) Syllar.(5) Limträbalkar. (6) Vindförband.

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

210

16.2.5 Hängbroar och snedkabelbroarHängbron består av en förstyvad brobana sommed hjälp av vertikala stag hängs upp i bärka-blar vilka spänner mellan två torn (pyloner), fi-gur 16.3.

Snedkabelbron består av en balkbro upplagdpå två eller flera fasta stöd. Mellan stöden ärbalkarna upphängda i sneda kablar utgående frånen eller flera pyloner, figur 16.3. De sneda upp-lagsreaktionerna från kablarna ger upphov tilltryckkrafter i brobanan. I princip en förspänningsom kan utnyttjas till att öka balkarnas moment-kapacitet. Vid dimensioneringen måste man tahänsyn till materialens olika styvhets- och tem-peraturutvidgningsegenskaper.

Figur 16.7T-balksbro med förspänd platta.(1) Räcke. (2) Beläggning. (3) Förspänd brobana.(4) Spännstag. (5) Limträbalkar.

Figur 16.8Förspänd lådbalksbro.(1) Räcke. (2) Beläggning. (3) Förspänd brobana.(4) Spännstag. (5) Limträbalkar.

Figur 16.10Exempel på hängverk med ett till tre elastiska mellan-stöd.

Figur 16.9Exempel på underspända balkar med ett, två eller treelastiska mellanstöd.

Figur 16.11Exempel på enkelt sprängverk.

16. LIMTRÄBROAR

(1) (2) (3) (4) (5) (1) (2) (3) (4) (5)

211

16.3 Projektering av limträbroar

16.3.1 AllmäntBroprojekteringens mål är att utifrån givna för-utsättningar beträffande brons läge, terrängför-hållanden, geotekniska och hydrologiska förhål-landen, utrymmeskrav, väggeometri m m, finnaden bästa utformningen av bron. Förutom denteknisk- ekonomiska bedömning som härvid all-tid bör göras, beaktas även andra intressen. Tilldessa kan räknas estetiska krav, som alltefterbrons storlek och läge tillmäts större eller min-dre vikt, samt drifts- och underhållsaspekter.

Inom brobyggnadsområdet betraktar man pro-jekteringen som det skede av planeringen somomfattar utarbetande av ett lämpligt broförslag.Konstruktion och dimensionering utgör därviddelar av den detaljprojektering som vidtar se-dan alla förutsättningar fastlagts.

16.3.2 DimensioneringI Sverige är det Vägverket som ger ut normerför dimensionering av broar - Bro 94. Där angesbland annat säkerhetskrav och lastförutsättning-ar. Beträffande övriga dimensioneringsförutsätt-ningar hänvisar man i stor utsträckning till Bo-verkets Konstruktionsregler, BKR 94. Vägver-ket medger också att träbroar alternativt dimen-sioneras enligt Eurocode 5, Timber Structures,som innehåller en särskild del om broar.

Ovanstående gäller i första hand broar inomVägverkets verksamhetsområde, men brukar til-lämpas även för kommunala och privata bropro-jekt.

Snittkrafter i en brokonstruktion av trä kan,på samma sätt som vid husbyggnadskonstruk-tioner, beräknas med hjälp av formler och an-visningar i kapitel 4 - 10.

Bärförmågan hos en brokonstruktion av träkan beräknas på samma sätt som vid husbygg-nadskonstruktioner, med hänsyn tagen till de

speciella säkerhetskrav och förutsättningar be-träffande lastkombinationer och klimatförhål-landen som anges i bronormerna.

16.3.3 BeständighetI de nordiska länderna utförs bärande träkon-sruktioner normalt av furu- eller granvirke.Dessa träslag angrips inte av träförstörandesvampar så länge som fuktkvoten i virket inteunder längre perioder överstiger 20%. Med enomsorgsfull konstruktiv utformning av över-byggnaden kan större delen av den bärande trä-konstruktionen hållas under denna gräns. Fördelar i markkontakt, eller där det konstruktivaträskyddet av andra skäl inte bedöms räcka tillför att hålla fuktkvoten tillräckligt låg, kan trä-ets naturliga beständighet behöva förstärkasmed kemiska träskyddsmedel. Impregnerat träär emellertid en omstridd produkt från miljö-synpunkt och användningen regleras i miljö-lagstiftningen. I Sverige är det endast tillåtetatt använda kreosot eller impregneringsmedelsom innehåller krom- eller arsenikföreningar i

Figur 16.12Bågbro med underliggande, mellanliggande och ovan-förliggande brobana.

16. LIMTRÄBROAR

212

situationer där det krävs ett långvarigt skydd avvirke

• i markkontakt,

• i marina anläggningar,

• i räcken och andra säkerhetsanordningar tillskydd mot olycksfall,

• i konstruktionelement i fukthotad miljö somär svåra att byta ut.

Brobaneräcken och det primära bärverket i enbrokonstruktion torde som regel omfattas av detvå sista punkterna och kan därför utan hinderav svensk lag utföras av tryckimpregnerat vir-ke.

Vägverket i Sverige accepterar emellertid intelängre träskyddsmedel som innehåller kreosoteller krom- och arsenikföreningar. För närvaran-de saknas långvarig erfarenhet av de mera mil-jövänliga impregneringsmedel som tagits framför att ersätta de så kallade CCA-medlen (kop-par, krom, arsenik).

För att säkerställa tillräcklig livslängd förkonstruktionen krävs att ståldetaljer, t ex för-band, skyddas mot korrosion eller utförs av kor-rosionsbeständigt material. Framför allt främjaskorrosion av vägsalt, vatten, regn och kondens.Man bör beakta att en träbro över en större vägpåverkas av salt som virvlar upp från den störrevägen. För speciellt utsatta eller vitala detaljerbör rostfritt stål eller extra korrosionsskyddan-de ytbehandling övervägas.

16.3.4 Ytbehandling och underhållObehandlat trä som utsätts för väder och vindåldras bland annat under inverkan av solljusetsUV-strålar. Träytan eroderar och färgförändrasoch sprickor med varierande vidd och djup upp-kommer. Trots detta kan konstruktionen funge-ra under hundratals år vilket många historiskabyggnader vittnar om.

Ofta vill man ändå skydda träet mot yterosionoch sprickbildning och reducera fuktkvotensvariationer eller också eftersträvar man en an-nan kulör än den åldrade träytans. Man kan dåförse träkonstruktionen med en klimatskyddan-de beklädnad eller ytbehandla den.

Ytbehandling på utomhusexponerat trä harmånga olika uppgifter:

• skydda mot vattenupptagning

• fördröja fuktutbyte med omgivningen

• skydda mot UV-strålning

• skydda mot erosion av väder och vind

• ge träytan en viss kulör

Skydd mot vattenupptagning får man anting-en genom ett vattenavvisande medel som mins-kar träytans vätning och kapillärsugning ellermed en filmbildande ytbehandling som hindrarvattnet från att nå träytan.

Fuktutbytet med den omgivande luften kanförhindras med en mer eller mindre diffusions-tät ytbehandling.

Skydd mot UV-strålning kan uppnås genomtillsats av pigment som inte släpper igenom ljus.Pigmentet ger även viss kulör åt ytbehandlin-gen.

I Sverige kräver Vägverket att limträytor sominte är inklädda och som utsätts för solstrålningoch/eller nederbörd skyddas med en pigmente-rad ytbehandling med en minsta skikttjocklekav 60 mm. Ytbehandlingen, som bör utföras påfabrik eller snarast möjligt efter monteringen,kan exempelvis bestå av 1 – 2 strykningar meden alkydoljebaserad lasyr med tillsats av en fun-gicid och två strykningar med en alkydoljeba-serad täcklasyr.

Ytbehandlingen behöver normalt förnyas mednågra års mellanrum. För byggnadsdelar somendast är indirekt utsatta kan underhållsinterval-len vara längre. Helt täckt trä (skyddat för ne-derbörd) behöver inte ytbehandlas alls.

16. LIMTRÄBROAR

213

BilagorBilaga 1. Tvärsnittsstorheter för rektangulära tvärsnitt. 214

Bilaga 2a. Dimensionering enligt BKR. Dimensionerande material-värden för limträ L 40 vid beräkning av bärförmåga. 216

Bilaga 2b. Dimensionering enligt BKR. Dimensionerande material-värden för limträ L 40 vid beräkning av deformationer i bruksgräns-tillståndet. 217

Bilaga 2c. Dimensionering enligt Eurocode 5. Dimensionerande ma-terialvärden för limträ L 40 vid beräkning av bärförmåga. 218

Bilaga 2d. Dimensionering enligt Eurocode 5. Dimensionerandematerialvärden för limträ L 40 vid beräkning av deformationer ibruksgränstillståndet. 219

Bilaga 3a. Dimensionering enligt BKR. Dimensionerande bärför-måga m a p tvärkraft och böjning på högkant. 220

Bilaga 3b. Dimensionering enligt Eurocode 5. Dimensionerandebärförmåga m a p tvärkraft och böjning på högkant. 222

Bilaga 4a. Dimensionering enligt BKR. Dimensionerande bärför-måga för tvärkraftsbelastat skruvförband stål – trä. 224

Bilaga 4b. Dimensionering enligt Eurocode 5. Dimensionerandebärförmåga för tvärkraftsbelastat skruvförband stål – trä. 224

Bilaga 5. Byggvarudeklaration limträ. 226

214

76·102

95·102

113·102

132·102

151·102

170·102

189·102

208·102

227·102

246·102

265·102

284·102

227·103

354·103

510·103

695·103

907·103

115·104

142·104

172·104

204·104

240·104

278·104

319·104

204·105

399·105

689·105

109·106

163·106

233·106

319·106

425·106

551·106

701·106

875·106

108·107

101·102

126·102

151·102

176·102

202·102

227·102

252·102

277·102

302·102

328·102

353·102

378·102

403·102

428·102

454·102

302·103

473·103

680·103

926·103

121·104

153·104

189·104

229·104

272·104

319·104

370·104

425·104

484·104

546·104

612·104

272·105

532·105

919·105

146·106

218·106

310·106

425·106

566·106

735·106

934·106

117·107

144·107

174·107

209·107

248·107

119·102

149·102

178·102

208·102

238·102

267·102

297·102

327·102

356·102

386·102

416·102

446·102

475·102

505·102

535·102

564·102

594·102

624·102

653·102

356·103

557·103

802·103

109·104

143·104

180·104

223·104

270·104

321·104

376·104

437·104

501·104

570·104

644·104

722·104

804·104

891·104

982·104

108·105

321·105

626·105

108·106

172·106

257·106

365·106

501·106

667·106

866·106

110·107

138·107

169·107

205·107

246·107

292·107

344·107

401·107

464·107

534·107

140·102

176·102

211·102

246·102

281·102

316·102

351·102

386·102

421·102

456·102

491·102

527·102

562·102

597·102

532·102

667·102

702·102

737·102

772·102

807·102

842·102

421·103

658·103

948·103

129·104

168·104

213·104

263·104

319·104

379·104

445·104

516·104

592·104

674·104

761·104

853·104

950·104

105·105

116·105

127·105

139·105

152·105

379·105

740·105

128·106

203·106

303·106

432·106

592·106

788·106

102·107

130·107

163·107

200·107

243·107

291·107

345·107

406·107

474·107

549·107

631·107

721·107

819·107

162·102

203·102

243·102

284·102

324·102

365·102

405·102

446·102

486·102

527·102

567·102

608·102

648·102

689·102

729·102

770·102

810·102

851·102

891·102

932·102

972·102

101·103

105·103

109·103

486·103

759·103

109·104

149·104

194·104

246·104

304·104

368·104

437·104

513·104

595·104

683·104

778·104

878·104

984·104

110·105

122·105

134·105

147·105

161·105

175·105

190·105

205·105

221·105

437·105

854·105

148·106

234·106

350·106

498·106

683·106

910·106

118·107

150·107

188·107

231·107

280·107

336·107

399·107

469·107

547·107

633·107

728·107

832·107

945·107

107·108

120·108

135·108

hmm

antallameller

b = 42 mm

A mm2

Wx mm3

Ix mm4

b = 56 mm

A mm2

Wx mm3

Ix mm4

b = 66 mm

A mm2

Wx mm3

Ix mm4

b = 78 mm

A mm2

Wx mm3

Ix mm4

b = 90 mm

A mm2

Wx mm3

Ix mm4

180225270

315360405

450495540

585630675

720765810

855900945

99010351080

112511701215

126013051350

139514401485

153015751620

456

789

101112

131415

161718

192021

222324

252627

282930

313233

343536

Bilaga 1 Tvärsnittsstorheter för rektangulära tvärsnitt enligt SS 23 27 21

BILAGOR

215

BILAGOR

b = 115 mm

A mm2

Wx mm3

Ix mm4

b = 140 mm

A mm2

Wx mm3

Ix mm4

b = 165 mm

A mm2

Wx mm3

Ix mm4

b = 190 mm

A mm2

Wx mm3

Ix mm4

b = 215 mm

A mm2

Wx mm3

Ix mm4

207·102

259·102

311·102

362·102

414·102

466·102

518·102

569·102

621·102

673·102

725·102

776·102

828·102

880·102

932·102

983·102

104·103

109·103

114·103

119·103

124·103

129·103

135·103

140·103

145·103

150·103

155·103

621·103

970·103

140·104

190·104

248·104

314·104

388·104

470·104

559·104

656·104

761·104

873·104

994·104

112·105

126·105

140·105

155·105

171·105

188·105

205·105

224·105

243·105

262·105

283·105

304·105

326·105

349·105

559·105

109·106

189·106

300·106

447·106

637·106

873·106

116·107

151·107

192·107

240·107

295·107

358·107

429·107

509·107

599·107

699·107

809·107

930·107

106·108

121·108

136·108

153·108

172·108

192·108

213·108

236·108

252·102

315·102

378·102

441·102

504·102

567·102

630·102

693·102

756·102

819·102

882·102

945·102

101·103

107·103

113·103

120·103

126·103

132·103

139·103

145·103

151·103

158·103

164·103

170·103

176·103

183·103

189·103

195·103

202·103

208·103

214·103

221·103

227·103

756·103

118·104

170·104

232·104

302·104

383·104

473·104

572·104

680·104

799·104

926·104

106·105

121·105

137·105

153·105

171·105

189·105

208·105

229·105

250·105

272·105

295·105

319·105

344·105

370·105

397·105

425·105

454·105

484·105

515·105

546·105

579·105

612·105

680·105

133·106

230·106

365·106

544·106

775·106

106·107

142·107

184·107

234·107

292·107

359·107

435·107

522·107

620·107

729·107

851·107

985·107

113·108

129·108

147·108

166·108

187·108

209·108

233·108

259·108

287·108

317·108

348·108

382·108

418·108

456·108

496·108

297·102

371·102

446·102

520·102

594·102

668·102

743·102

817·102

891·102

965·102

104·103

111·103

119·103

126·103

134·103

141·103

149·103

156·103

163·103

171·103

178·103

186·103

193·103

200·103

208·103

215·103

223·103

230·108

238·108

245·108

252·108

260·108

267·108

891·103

139·104

200·104

273·104

356·104

451·104

557·104

674·104

802·104

941·104

109·105

125·105

143·105

161·105

180·105

201·105

233·105

246·105

270·105

295·105

321·105

348·105

376·105

406·105

437·105

468·105

501·105

535·105

570·105

606·105

644·105

682·105

722·105

802·105

157·106

271·106

430·106

642·106

913·106

125·107

167·107

217·107

275·107

344·107

423·107

513·107

616·107

731·107

859·107

100·108

116·108

133·108

152·108

173·108

196·108

220·108

247·108

275·108

306·108

338·108

373·108

411·108

450·108

492·108

537·108

585·108

342·102

428·102

513·102

599·102

684·102

770·102

855·102

941·102

103·103

111·103

120·103

128·103

137·103

145·103

154·103

162·103

171·103

180·103

188·103

197·103

205·103

214·103

222·103

231·103

239·103

248·103

257·103

265·103

274·103

282·103

291·103

299·103

308·103

103·104

160·104

231·104

314·104

410·104

519·104

641·104

776·104

923·104

108·105

126·105

144·105

164·105

185·105

208·105

231·105

257·105

283·105

310·105

339·105

369·105

401·105

433·105

467·105

503·105

539·105

577·105

616·105

657·105

698·105

741·105

786·105

831·105

923·105

180·106

312·106

495·106

739·106

105·107

144·107

192·107

249·107

317·107

396·107

487·107

591·107

709·107

841·107

990·107

115·108

134·108

154·108

176·108

199·108

225·108

254·108

284·108

317·108

352·108

390·108

430·108

473·108

519·108

567·108

619·108

673·108

387·102

484·102

581·102

677·102

774·102

871·102

968·102

106·103

116·103

126·103

135·103

145·103

155·103

164·103

174·103

184·103

194·103

203·103

213·103

223·103

232·103

342·103

252·103

261·103

271·103

281·103

290·103

300·103

310·103

319·103

329·103

339·103

348·103

116·104

181·104

261·104

356·104

464·104

588·104

726·104

878·104

104·105

123·105

142·105

163·105

186·105

210·105

235·105

262·105

290·105

320·105

351·105

384·105

418·105

454·105

491·105

529·105

569·105

610·105

653·105

697·105

743·105

790·105

839·105

889·105

940·105

104·106

204·106

353·106

560·106

836·106

119·107

163·107

217·107

282·107

359·107

448·107

551·107

669·105

802·107

952·107

112·108

131·108

151·108

174·108

199·108

226·108

255·108

287·108

321·108

358·108

398·108

441·108

486·108

535·108

587·108

642·108

700·108

762·108

216

Bilaga 2aDimensionering enligt BKR (BFS 1993:58 med ändringar t o m BFS 1998:39)Dimensionerande materialvärden (MPa) för limträ L 40 vid beräkning av bärförmåga. säkerhetsklass 21)2).Klimatklass 0, 1 eller 23). Partialkoefficienter gm = 1,15.

1) I säkerhetsklass 1 ökas och i säkerhetsklass 3 minskas tabellvärdena med 10%.2) Vid dimensionering med hänsyn till olyckslast, fortskridande ras eller brand gäller tabellvärdena ökade med 25% oavsett säkerhetsklass.3) I klimatklass 3 minskas tabellvärdena med 15%.4) Vid dimensionering av konstruktionselement med 300 mm < h < 600 mm får tabellvärdet för h ≥ 600 mm multipliceras med faktorn (600/h)0,2.5) Gäller raka element. Vid krökta element skall tabellvärdet multipliceras med faktorn kr enligt avsnitt 4.7.6) Gäller rektangulära tvärsnitt. Vid tvärskjuvning gäller halva tabellvärdet.

Kortvarigaste lasttypi dimensionerande lastkombination

Exempel på laster

HållfasthetsvärdenBöjning i styva leden 4)5)

veka leden

Drag parallelt fibrerna 4)

tvärs fibrerna

Tryck parallelt fibrerna tvärs fibrerna

Längsskjuvning 6)

Styvhetsvärdenför bärförmågeberäkningElasticitetsmodulSkjuvmodell

Snö med vanligt värde.Bunden del av normal last

Snö med karakteristiskt värde.Fri del av n last

Vindmed karakteristiskt värde

h £ 300mm

18,0

12,5

h ≥ 600mm

15,7

10,9

h £ 300 mm

22,5

15,7

h £ 300mm

25,5

17,8

h ≥ 600mm

22,2

15,5

h ≥ 600mm

19,6

13,6

fmx

fmy

ftft,90

fcfc,90

fv

ER

GR

14,2

0,16

17,13,8

1,9

4 900350

17,7

0,24

21,34,7

2,4

6 200400

20,1

0,32

24,25,4

2,7

7 000450

A B C

BILAGOR

217

Bilaga 2bDimensionering enligt BKR (BFS 1993:58 med ändringar t o m BFS 1998:39)Dimensionerande materialvärden (MPa) för limträ L 40 vid beräkning av deformationer i bruksgränstillståndet.Alla säkerhetsklasser.

Lasttyp

Exempel på laster

Klimatklass 0 eller 1Elasticitetsmodul parallellt fibrerna tvärs fibrernaSkjuvmodul

Klimatklass 2Elasticitetsmodul parallellt fibrerna tvärs fibrernaSkjuvmodul


Egentyngd

7 150250450

5 850200350

3 900150250

8 450300550

7 150250450

5 200200350

10 400350700

9100250500

7 150250450

13 000450850

11 700400750

10 400350700

Svikt

13 000450800

13 000450850

13 000450850

EE90

G

EE90

G

EE90

G

Vanlig snö.Bunden del av

nyttig last

Karakteristisk snö.Fri del avnyttig last

Vind medkarakteristiskt

värde

A B CP Momentan

BILAGOR

218

Bilaga 2cDimensionering enligt Eurocode 5 (ENV 1995 - 1 - 1:1993) med svensk NAD.Dimensionerande materialvärden (MPa) för limträ L 40 vid beräkning av bärförmåga. Alla säkerhetsklasser1).Klimatklass 1 eller 22). Partialkoefficienter gm = 1,2.

1) Säkerhetsklassen beaktas på lastsidan2) I klimatklass 3 minskas tabellvärdena med 20%.3) Vid permanent last (lasttyp P) minskas tabellvärdena för laster med lång varaktighet (lasttyp A) med 15%.4) Vid dimensionering av konstruktionselement med 300 mm < h < 600 mm får tabellvärdet för h ≥ 600 mm multipliceras med faktorn (600/h)0,2.5) Gäller raka element. Vid krökta element skall tabellvärdet multipliceras med faktorn kr enligt avsnitt 4.7.6) Gäller rektangulära tvärsnitt. Vid tvärskjuvning gäller halva tabellvärdet.

Kortvarigaste lasttypi dimensionerande lastkombination

Exempel på laster

HållfasthetsvärdenBöjning i styva leden 4)5)

veka leden

Drag parallelt fibrerna 4)

tvärs fibrerna

Tryck parallelt fibrerna tvärs fibrerna

Längsskjuvning 6)

Styvhetsvärdenför bärförmågeberäkningElasticitetsmodulSkjuvmodell

Snö med vanligt värde.Bunden del av normal last.

Snö med karakteristiskt värde.Fri del av n last.

Vindmed karakteristiskt värde.

h £ 300mm

22,1

15,4

h ≥ 600mm

19,2

13,4

h £ 300 mm

25,3

17,6

h £ 300mm

28,5

19,8

h ≥ 600mm

24,7

17,2

h ≥ 600mm

19,9

15,3

fmx

fmy

ftft,90

fcfc,90

fv

ER

GR

17,4

0,23

21,04,7

2,3

6 100400

19,9

0,27

24,05,3

2,7

6 900450

22,4

0,30

27,06,0

3,0

7 800500

Lång3)

(A)Medel

(B)Kort(C)

BILAGOR

219

Bilaga 2dDimensionering enligt Eurocode 5 (ENV 1995 - 1 - 1:1993) med svensk NAD.Dimensionerande materialvärden1) (MPa) för limträ L 40 vid beräkning av deformationer i bruksgränstillståndet.Alla säkerhetsklasser.

1) Tabellvärdena är beräknade med formeln E = Ek/ (1+kdef) och med kdef enligt tabell 4.1 i Eurocode 5.

LastvaraktighetLasttyp

Exempel på laster




Egentyngd

8 100300550

7 200250450

4 350150300

8 650300550

8 650300550

5 200200350

10 400350700

10 400350700

7 450250500

13 000450850

13 000450850

10 000350650

EE90

G

EE90

G

EE90

G

Vanlig snö.Bunden del av

nyttig last.

Karakteristisk snö.Fri del avnyttig last.

Vind medkarakteristiskt

värde.

PermanentP

LångA

MedelB

KortC

BILAGOR

220

11,9514,9417,93

20,9223,9026,89

29,8832,8735,86

38,8541,8344.82

5,107,97

11,48

15,4619,6624,30

29,3834,8740,79

47,1154,3631,89

15,9419,9223,90

27,8931,8735,86

39,8443,8347,81

51,7955,7859,76

63,7567,7371,71

75,70

6,8010,6315,31

20,6126,2132,40

39,1746,5054,38

62,8172,4883,20

94,66106,87119,81

133,49

18,7823,4828,17

32,8737,5642,26

46,9651,6556,35

61,0465,7470,43

75,1379,8284,52

89,2293,9198,61

8,0212,5318,04

24,2930,8938,19

46,1654,8064,09

74,0385,4298,06

111,57125,95141,20

157,33174,33192,19

22,2027,7533,30

38,8544,3949,94

55,4961,0466,59

72,1477,6983,24

88,7994,3499,89

105,44110,99116,54

122,08127,63133,18

138,73

9,4814,8121,32

28,7136,5145,13

54,5664,7775,75

87,49100,95115,89

131,85148,85166,88

185,93206,02227,14

249,29272,46296,67

321,91

25,6132,0238,42

44,8251,2257,63

64,0370,4376,84

83,2489,6496,05

102,45108,85115,25

121,66128,06134,46

140,87147,27153,67

160,08166,48172,88

10,9417,0924,60

33,1342,1352,07

62,9574,7387,40

100,95116,48133,72

152,14171,75192,55

214,54237,72262,08

287,64314,38

342,31

371,43401,74433,24

hmm

b = 42 mm

T kN

MkNm

b = 56 mm

T kN

MkNm

b = 66 mm

T kN

MkNm

b = 78 mm

T kN

MkNm

b = 90 mm

T kN

MkNm

180225270

315360405

450495540

585630675

720765810

855900945

99010351080

112511701215

126013051350

139514401485

153015751620

Bilaga 3aDimensionering enligt BKR (BFS 1993:58 med ändringar t o m BFS 1998:39)Dimensionerande bärförmåga m a p tvärkraft och böjning på högkant, när risk för vippning inte föreligger. Hållfast-hetsklass L 40. Säkerhetsklass 2*.Klimatklass 0, 1 eller 2**. Lasttyp B***. Partialkoefficienten för material = 1,15. Inverkan av volymeffekt beaktad.

* I säkerhetsklass 1 ökas och i säkerhetsklass 3 minskas tabellvärdena med 10%.** I klimatklass 3 minskas tabellvärdena med 15%.*** För lasttyp P och A reduceras tabellvärdena med 20% och för lasttyp C ökas de med 10%.

BILAGOR

221

BILAGOR

b = 115 mm

T kN

MkNm

b = 140 mm

T kN

MkNm

b = 165 mm

T kN

MkNm

b = 190 mm

T kN

MkNm

b = 215 mm

T kN

MkNm

32,7340,9149,09

57,2765,4573,64

81,8290,0098,18

106,36114,54122,73

130,91139,09147,27

155,45163,63171,82

180,00188,18196,36

204,54212,72220,91

229,09237,27245,45

13,9721,8331,44

42,3353,8366,54

80,4395,49

111,68

128,99148,84170,86

194,40219,46246,04

274,13303,75334,88

367,54401,71437,40

474,61513,34553,58

595,35638,63683,44

39,8449,8059,76

69,7279,6889,64

99,60109,56119,52

129,48139,44149,40

159,36169,33179,29

189,25199,21209,17

219,13229,09239,05

249,01258,97268,93

278,89288,85298,81

308,77318,73328,69

338,65348,61358,57

17,0126,5838,27

51,5365,5381,00

97,92116,25135,96

157,03181,19208,00

236,66267,17299,52

333,73369,78407,68

447,44489,04532,49

577,78624,93673,93

724,77777,47832,01

888,40946,64

1006,73

1068,671132,461198,09

46,9658,6970,43

82,1793,91

105,65

117,39129,13140,87

152,61164,34176,08

187,82199,56211,30

223,04234,78246,52

258,26270,00281,73

293,47305,21316,95

328,69340,43352,17

363,91375,65387,38

399,12410,86422,60

20,0531,3245,11

60,7377,2395,47

115,41137,01160,23

185,07213,55245,15

278,92314,88353,01

393,32453,81480,49

527,34576,37627,57

680,96736,53794,27

854,20916,30980,58

1047,051115,691186,51

1259,501334,681412,04

54,0767,5981,11

94,62108,14121,66

135,18148,69162,21

175,73189,25202,76

216,28229,80243,32

256,83270,35283,87

297,39310,90324,42

337,94351,46364,97

378,49392,01405,53

419.04432,56446,08

459,60473,11486,63

23,0936,0751,94

69,9388,93

109,93

132,89157,76184,51

213,11245,91282,29

321,18362,58406,50

452,92501,85553,29

607,24663,69722,66

784,14848,12914,62

983,621055,131129,16

1205,691284,731366,28

1450,341536,911625,99

61,1876,4891,78

107,07122,37137,67

152,96168,26183,55

198,85214,15229,44

244,74260,03275,33

290,63305,92321,22

336,52351,81367,11

382,40397,70413,00

428,29443,59458,89

474,18489,48504,77

520,07535,37550,66

26,1240,8258,78

79,13100,63124,40

150,38178,52208,79

241,15278,26319,43

363,44410,29459,98

512,51567,88626,09

687,13751,02817,75

887,31959,72

1034,96

1113,041193,971277,73

1364,331453,771546,05

1641,171739,131839,93

222

13,4416,8020,16

23,5226,8830,24

33,6036,9640,32

40,6847,0450,40

5,748,97

12,91

17,3822,1127,33

33,0339,2145,86

52,9761,1270,17

17,9222,4026,88

31,3635,8440,32

44,8049,2853,76

58,2462,7267,20

71,6876,1680,64

85,12

7,6511,9517,21

23,1829,4736,43

44,0452,2961,15

70,6381,5093,56

106,44120,17134,72

150,10

21,1226,4031,68

36,9642,2447,52

52,8058,0863,36

68,6473,9279,20

84,4889,7695,04

100,32105,60110,88

9,0214,0920,29

27,3234,7442,94

51,9161,6272,07

83,2496,05

110,26

125,45141,62158,78

176,91196,02216,11

24,9631,2037,44

43,6849,9256,16

62,4068,6474,88

81,1287,3693,60

99,84106,08112,32

118,56124,80131,04

137,28143,52149,76

156,00

10,6616,6523,98

32,2841,0550,75

61,3472,8385,17

98,37113,51130,31

148,26167,37187,64

209,07231,66255,41

280,31306,37333,59

361,97

28,8036,0043,20

50,4057,6064,80

72,0079,2086,40

93,60100,80108,00

115,20122,40129,60

136,80144,00151,20

158,40165,60172,80

180,00187,20194,40

12,3019,2127,67

37,2547,3758,55

70,7884,0398,28

113,51130,98150,36

171,07193,12216,51

241,24267,30294,70

323,43353,50384,91

417,66451,74487,15

hmm

b = 42 mm

T kN

MkNm

b = 56 mm

T kN

MkNm

b = 66 mm

T kN

MkNm

b = 78 mm

T kN

MkNm

b = 90 mm

T kN

MkNm

180225270

315360405

450495540

585630675

720765810

855900945

99010351080

112511701215

126013051350

139514401485

153015751620

Bilaga 3bDimensionering enligt Eurocode 5 (ENV 1995 - 1 - 1:1993) med svensk NADDimensionerande bärförmåga m a p tvärkraft och böjning på högkant, när risk för vippning inte föreligger.Hållfasthetsklass L 40. Alla säkerhetsklasser*. Klimatklass 1 eller 2**. Medellång lastvaraktighet (typ B)***.Partialkoefficienten för material = 1,2. Inverkan av volymeffekt beaktad.

* Säkerhetsklassen beaktas på lastsidan.** I klimatklass 3 minskas tabellvärdena med 20%.*** För lasttyp A reduceras tabellvärdena med 15% och för lasttyp C ökas de med 10%.

BILAGOR

223

BILAGOR

b = 115 mm

T kN

MkNm

b = 140 mm

T kN

MkNm

b = 165 mm

T kN

MkNm

b = 190 mm

T kN

MkNm

b = 215 mm

T kN

MkNm

36,8046,0055,20

64,4073,6082,80

92,00101,20110,40

119,60128,80138,00

147,20156,40165,60

174,80184,00193,20

202,40211,60220,80

230,00239,20248,40

257,60266,80276,00

15,7124,5535,35

47,5960,5374,82

90,44107,37125,58

145,04167,36192,12

218,59246,77276,66

308,25341,55376,56

413,28451,70491,83

533,67577,22622,47

669,44718,11768,49

820,57874,37929,87

987,081046,001106,62

44,8056,0067,20

78,4089,60

100,80

112,00123,20134,40

145,60156,80168,00

179,20190,40201,60

212,80224,00235,20

246,40257,60268,80

280,00291,20302,40

313,60324,80336,00

347,20358,40369,60

380,80392,00403,21

19,1329,8943,04

57,9473,6891,09

110,11130,71152,88

176,57203,74233,89

266,11300,42336,80

375,26415,80458,42

503,12549,90598,75

649,69702,70757,80

814,97874,22935,55

998,961064,451132,02

1201,661273,391347,19

52,8066,0079,20

92,40105,60118,80

132,00145,20158,40

171,60184,80198,00

212,20224,40237,60

250,80264,00277,20

290,40303,60316,80

330,00343,20356,40

369,60382,80396,00

409,21422,41435,61

448,81462,01475,21

22,5435,2250,72

68,2986,84

107,35

129,77154,05180,17

208,10240,12275,65

313,63354,06396,94

442,27490,05540,28

592,96648,09705,67

765,70828,18893,12

960,501030,331102,61

1177,351254,531334.16

1416,241500,781587,76

60,8076,0091,20

106,40121,60136,80

152,00167,20182,40

197,60212,80228,00

243,20258,40273,60

288,80304,00319,20

334,40349,60364,80

380,00395,20410,41

425,61440,81456,01

471,21486,41501,61

516,81532,01547,21

25,9640,5658,41

78,63100,00123,62

149,43177,40207,47

239,63276,51317,42

361,15407,71457,08

509,28564,30622,14

682,80746,29812,59

881,72953,67

1028,44

1106,031186,441269,68

1355,731444,611536,31

1630,831728,171828,33

68,8086,00

103,20

120,40137,60154,80

172,00189,20206,40

223,60240,80258,00

275,20292,40309,60

326,80344,00361,20

378,40395,60412,81

430,01447,21464,41

481,61498,81516,01

533,21550,41567,61

584,81602,01619,21

29,3745,9066,09

88,98113,16139,88

169,09200,74234,77

271,16312,89359,18

408,67461,35517,23

576,29638,55704,00

772,65844,48919,51

997,731079,151163,76

1251,561342,551436,74

1534,121634,691738,45

1845,411955,562068,90

224

Bilaga 4aDimensionering enligt BKR (BFS 1993:58 med ändringar t o m BFS 1998:39)Dimensionerande bärförmåga (kN/skär) för tvärkraftsbelastat skruvförband stål-trä*.Skruv i hållfasthetsklass 4.6. Plåttjockleken högst lika med halva skruvdiametern.Säkerhetsklass 3*. Partialkoefficienten för material = 1,25.Klimatklass 0, 1 eller 2**. Lasttyp B***.

Kraften parallell med fiberriktningen Kraften vinkelrät mot fiberriktningen

2-skärigt2-skärigt

* Värdena på bärförmåga gäller enstaka skruv. Vid fler än sex skruvar i rad i kraftriktningen bör bärförmågan för de överskjutande skruvarnareduceras med 1/3.** I säkerhetsklass 2 ökas tabellvärdena med 10% och i säkerhetsklass 1 med 20%.*** I andra klimatklasser och vid andra lasttyper multipliceras tabellvärdena med en faktor enligt följande tabell:

Skruv-diameter

(mm)

12121212121212121212

16161616161616161616

20202020202020202020

24242424242424242424

Limträ-dimension

(mm)

4256667890

115140165190215

4256667890

115140165190215

4256667890

115140165190215

4256667890

115140165190215

1-skärigt

2,983,853,853,853,853,853,853,853,853,85

3,805,065,966,696,696,696,696,696,696,69

4,526,027,108,399,68

10,2010,2010,2010,2010,20

5,156,878,099,57

11,0414,1014,3214,3214,3214,32

sidstyckenav stål

3,733,853,853,853,853,853,853,853,853,85

4,746,336,696,696,696,696,696,696,696,69

5,637,538,88

10,2010,2010,2010,2010,2010,2010,20

6,448,59

10,1211,9613,8014,3214,3214,3214,3214,32

mittstyckenav stål

4,615,255,255,255,255,255,255,255,255,25

7,107,928,659,139,139,139,139,139,139,13

10,3110,9511,6312,6113,7013,9213,9213,9213,9213,92

14,1714,6415,1716,0517,1119,5319,5319,5319,5319,53

1-skärigt

1,952,603,063,123,123,123,123,123,123,12

2,393,183,754,435,125,315,315,315,315,31

2,743,654,305,095,877,507,947,947,947,94

3,014,024,735,596,468,25

10,0410,9510,9510,95

sidstyckenav stål

2,443,123,123,123,123,123,123,123,123,12

2,983,983,754,695,315,315,315,315,315,31

3,424,565,386,365,877,347,947,947,947,94

3,775,025,926,998,07

10,3110,9510,9510,9510,95

mittstyckenav stål

3,413,884,254,254,254,254,254,254,254,25

5,375,726,096,617,207,247,247,247,247,24

7,538,078,328,769,30

10,6310,8310,8310,8310,83

8,2810,9511,0411,3211,7512,9414,4014,9414,9414,94

BILAGOR

Lasttyp P eller A B C

Klimatklass 0, 1, 2 0,875 1 1,25Klimatklass 3 0,75 0,875 1

225

Bilaga 4bDimensionering enligt Eurocode 5 (ENV 1995 - 1 - 1:1993) med svensk NAD.Dimensionerande bärförmåga (kN/skär) för tvärkraftsbelastat skruvförband stål-trä*.Skruv i hållfasthetsklass 4.6. Plåttjockleken högst lika med halva skruvdiametern.Alla säkerhetsklasser **. Partialkoefficienten för material = 1,3.Klimatklass 1 eller 2***. Medellång lastvaraktighet (typ B)***.

Kraften parallell med fiberriktningen Kraften vinkelrät mot fiberriktningen

2-skärigt2-skärigt

* Värdena på bärförmåga gäller enstaka skruv. Vid fler än två skruvar i rad i kraftriktningen bör bärförmågan beräknas med utgångspunkt från ettreducerat antal skruv nef = 2(n/2)0,8 där n är verkligt antal skruv..** I säkerhetsklassen beaktas på lastsidan.*** I andra klimatklasser och vid andra lasttyper multipliceras tabellvärdena med en faktor enligt följande tabell:

Lastvaraktighet Permanent Lång Medel Kort Momentan

Klimatklass 1, 2 0,75 0,875 1 1,125 1,375Klimatklass 3 0,625 0,688 0,813 0,875 1,125

Skruv-diameter

(mm)

12121212121212121212

16161616161616161616

20202020202020202020

24242424242424242424

Limträ-dimension

(mm)

4256667890

115140165190215

4256667890

115140165190215

4256667890

115140165190215

4256667890

115140165190215

1-skärigt

3,674,744,744,744,744,744,744,744,744,74

4,676,237,348,248,248,248,248,248,248,24

5,567,428,74

10,3311,9212,5612,5612,5612,5612,56

6,348,459,969,57

11,7713,5917,3617,3617,3617,36

sidstyckenav stål

4,594,744,744,744,744,744,744,744,744,74

5,847,798,248,248,248,248,248,248,248,24

6,959,27

10,9212,5612,5612,5612,5612,5612,5612,56

7,9210,5712,4514,7216,9817,6317,3617,3617,3617,36

mittstyckenav stål

5,686,476,476,476,476,476,476,476,476,47

8,739,75

10,6511,2311,2311,2311,2311,2311,2311,23

12,6913,4814,3215,5216,8617,1317,1317,1317,1317,13

17,4318,0118,6819,7621,0624,0424,0424,0424,0424,04

1-skärigt

2,403,203,773,833,833,833,833,833,833,83

2,943,924,625,466,306,536,536,536,536,53

3,374,495,306,267,229,239,789,789,789,78

3,714,945,836,897,94

10,1512,3613,4813,4813,48

sidstyckenav stål

3,003,833,833,833,833,833,833,833,833,83

3,674,905,776,536,536,536,536,536,536,53

4,215,626,627,829,039,789,789,789,789,78

4,636,187,288,619,93

12,6913,4813,4813,4813,48

mittstyckenav stål

4,194,775,235,235,235,235,235,235,235,23

6,617,047,508,148,868,918,918,918,918,91

9,279,93

10,2410,7811,4513,0813,3313,3313,3313,33

10,2013,4813,5913,9414,4615,9317,7218,3818,3818,38

BILAGOR

226

BYGGVARUDEKLARATION LIMTRÄ

Denna byggvarudeklaration är branschgemensam för medlemsföretagen i SvensktLimträ. Deklarationen följer den mall som är utarbetad av Byggsektorns Kretslopps-råd. Uppgifterna avser förhållanden i januari 2000.

FöretagsinformationTillverkare: Anslutna företag till branschorganisationen Svenskt Limträ. Medlemsföretagen i SvensktLimträ är certifierade av Svensk Limträkontroll vid Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut, SPoch de uppfyller kraven i Regler för tillverkning av L-trä och limmat konstruktionsvirke (L-regler1997:1).

Följande företag är anslutna:

• Långshytte Limträ AB 770 70 LÅNGSHYTTAN tel. 0225-635 00 fax 0225-600 34. www. langshytte.com

• Martinsons Trä AB 937 80 BYGDSILJUM tel. 0914-207 00 fax 0914-207 81. www.martinsonstra.se

• Moelven Töreboda Limträ AB Box 49, 545 21 TÖREBODA tel. 0506-481 00 fax 0506-162 63. www.torebodalimtra.se

ProduktinformationInformationen avser limträprodukter.Innehållsdeklaration: Limträ innehåller huvudsakligen granvirke, 370-440 kg torrsubstans/kubikme-ter. Andelen lim i limträprodukter är mindre än 9 kg per kubikmeter limträ (< 1 vikts-%).Varje företag lämnar miljödeklaration (kan kostnadsfritt rekvireras från respektive företag). En vägledning till företagens miljödeklarationer finns på Svenskt Limträ:s hemsidawww.svensktlimtra.se.

1. Produktens livscykel1.1 Råvaror/insatsvarorSågtimmer av huvudsakligen gran samt lim.1.1A Energislag: Fossilt bränsle åtgår i skogsbruket. Se Trätek Rapport P 9601004.

Bilaga 5

BILAGOR

227

Energimängd: I Sverige används årligen 1,8 l fossilt bränsle per skogskubikmeter vid avverkning ochtransport från skog till bilväg.1.1 B-C Typ av råvara/insatsmaterial:Sågtimmer är en förnyelsebar råvara. Årsbehovet för samtliga till Svenskt Limträ anslutna företag ärca 130 000 kubikmeter fub/år.Till limträtillverkning används två typer av lim – MUF (melamin-urea-formaldehyd) och PRF (fenol-resorcinol-formaldehyd). Då andelen lim i limträ är liten, anges inte här de kemiska substanserna.Den som är intresserad av vad limtyperna innehåller hänvisas till limtillverkarnas miljödeklarationer.1.1 D-E Emissioner till vatten och luftI samband med skogsvård och avverkning nyttjas skogsmaskiner. För transporter nyttjas olika typerav lastfordon. Drivmedel är dieselolja eller bensin. Vid förbränning avges avgaser till den omgivandeluften. Uppgifter om generella utsläpp till vatten saknas. Se Trätek Rapport P 9601004.1.1 F Inverkan på markI samband med skogsbruk sker viss påverkan på mark från skogsmaskiner.1.2 TillsatserInga tillsatser förekommer.1.3 Återvunna materialEj relevant.1.4 Ursprung för råvaror/insatsvarorFöretagen har egna sågverk och till viss del egen skog. Viss del av sågtimret köps in. Sågtimretsursprung är svenskt. Det egna sågtimret kommer från skogar i nära anslutning till respektive sågverk,för att minimera transporterna.

2. Produktion2.1 ProduktionsprocessenLimträ tillverkas av lameller som torkats, hyvlats och fingerskarvats. De limmas under press. Vidlimträfabrikerna används två olika typer av limning – varmpressteknik och högfrekvenslimning. Vidvarmpressteknik utnyttjas främst energi från kutter som genereras vid hyvling av lamellerna ochomvandlas i en lokal panncentral. Högfrekvenslimning är en modernare teknik, som ger mångaproduktionstekniska fördelar men är å andra sidan mer el-intensiv.

Energislag:Vid limträtillverkning används till största delen biobränsle, d v s bark, spån och flis, som tas tillvaravid sågning och hyvling. En mindre mängd energi är inköpt el och fossila bränslen.Energimängd: 3 400 MJ per kubikmeter limträ.Jämförande energianvändning för tillverkning av tre likvärdiga funktionella enheter av limträ, stålresp. betong framgår av nedanstående tabell.

Funktionell enhet av: Limträ Stål Betong

El 1 6 1Biobränsle 3 - -Fossila bränslen 1 17 4

Summa förbrukad energi 5 23 5

2.1 D-E Emissioner till vatten och luftUtsläpp till luft från en limträfabrik utgörs främst av rökgaser (koldioxid) och sot från interna trans-porter och från pannanläggning. Dessutom avges små mängder terpener (trälukt) och vattenånga fråntorkning samt träfiber från sågning och hyvling. Vid härdningen av limmet i limträ avges obetydligamängder flyktiga ämnen (t ex organiska lösningsmedel, myrsyra och formaldehyd). Dennaemissionär tack vare produktutveckling försumbar.

BILAGOR

228

Vid tillverkningen av lim förekommer utsläpp gaser från fossil förbränning, vilken tillsammans medtoxiska processrelaterade utsläpp är två viktiga miljöfaktorer. Den som vill veta mer i detalj omemissioner vid tillverkning av lim hänvisas till limtillverkarens miljödeklaration.Utsläpp till vatten från en limträfabrik är obetydlig. Det limvatten som erhålls efter rengöring avmunstycken och andra delar som ingår i limningsprocessen, tas om hand och blandas med spånet,som sedan förbränns. Detta ger inget tillskott av förbränningsgaser i omgivande luft.Utsläpp till mark utgörs huvudsakligen av torr aska. I övrigt endast små mängder rester av förpack-ningsmaterial, spillolja från fordon samt bark.

MiljöpåverkanTillverkning av limträprodukter ger förhållandevis liten miljöpåverkan. Nedanstående tabell redovisarnågra olika typer av miljöpåverkan för tre likvärdiga funktionella enheter av limträ, stål och betong.

Funktionell enhet av: Limträ Stål Betong

Växthuseffekt 1 13 8Försurning 1 3 2Övergödning 1 2 1

Anm. Med funktionell enhet menas här balkar av limträ, stål och betong, fritt upplagda med spänn-vidden 12 m, lutning 8∞, säkerhetsklass 2, klimatklass 1. Samma lastantaganden och nedböjnings-begränsningar i de tre olika dimensioneringsfallen. Dimensionering enligt BKR och BBK. I stål- ochbetongalternativen är 50% av stålet beräknat som återvunnet.

Regelbunden kontroll sker av utsläpp. Mätning av stoft och NOx från pannanäggning sker fortlö-pande. Under sommarhalvåret sker viss bevattning av sågtimmer vid tillhörande sågverk. Varjeföretag redovisar miljöprofil för utsläpp till luft, vatten och mark i sin miljödeklaration. Skillnadenmellan de olika företagens miljöprofil är marginell. En miljöprofil gäller från resursuttag till och meddet att limträet lämnar företaget.

3. Distribution av färdig produkt3.1 ProduktionsortDe limträfabriker som är anslutna till Svenskt Limträ är belägna i Bygdsiljum,Långshyttan och Töreboda.

Årlig produktion:Den sammanlagda produktionen av limträ vid de anslutna limträfabrikernaär ca 110 000 kubikmeter (år 2000).3.2-3.3 TransportsättLimträprodukter transporteras med lastbil, tåg och/eller båt beroende pådestinationsort och kundönskemål.Omkring 60% av den årliga produktionen exporteras. Av de limträ-produkter som säljs i Sverige sker transporten huvudsakligen med lastbil.3.4 EmballageSom emballagematerial används mestadels polyetenfilm. Emballage avkartong och polyester förekommer även. De till Svenskt Limträ anslutnalimträfabrikerna är antingen anslutna till REPA-registret eller ställer kravpå att leverantören av förpackningsmaterialet är anslutet. Totalt används ca2,8 kg förpackningsmaterial per kubikmeter limträ. På kunds begäranförsäljs limträprodukter utan emballage.

BILAGOR

Martinsons Trä

Långshytte Limträ

SVENSKT LIMTRÄ

Moelven Töreboda Limträ

229

4 Byggskedet4.1 ByggproduktionLimträprodukter hanteras med truck eller kran. Övrig hantering sker manuellt. Limträprodukter skallskyddas mot nederbörd och markfukt på byggarbetsplatsen. Just-in-time-leveranser till bygg-arbetsplatser är att föredra framför lång lagringstid.

4.2 ProduktanpassningDe till Svenskt Limträ anslutna limträfabrikerna kan skräddarsy produkterna för att minimera spill påbyggarbetsplatsen. Dessutom kan en hel del arbeten med t ex urtag och beslag utföras på fabrik.

5. Bruksskedet5.1 DriftLimträ är en väl beprövad träprodukt med huvudsakligt användningsområde som stommaterial tillbyggnader och anläggningar, där stora fria spännvidder önskas. Limträ bör användas i konstruktionersom är väl skyddade mot nederbörd och markfukt.

5.2 UnderhållLimträ används ofta synligt och ges ibland en ytbehandling i främst dekorativt syfte. Limträ som kankomma att utsättas för regelbunden men kortvarigt hög fuktbelastning bör skyddas med en fukt-avvisande ytbehandling eller förses med annat fuktskydd. En ytbehandling kräver regelbundetunderhåll för att upprätthålla avsedd funktion. Inbyggt limträ kräver inget underhåll.

5.3 LivslängdLimträ får, liksom annat trä, en lång livslängd om det skyddas mot långvarigt hög fuktbelastning. Detbästa fuktskyddet är en väl genomtänkt konstruktion. Konstruktivt träskydd bör tillämpas i förstahand. Kemiskt träskydd, t ex användning av impregnerat limträ kan användas i särskilt fuktutsattasituationer, där det konstruktiva träskyddet inte är tillräckligt, t ex limträkonstruktioner i kontakt medmark eller vatten. Impregnerat limträ kan då förlänga limträprodukternas livslängd.

6 Rivning6.1 DemonteringLimträkonstruktioner kan i regel demonteras för återanvändning på annan plats. Den aktuellamonteringstekniken avgör hur den selektiva rivningen skall utföras. Skruvförband underlättar demon-teringen.

7 Restprodukter7.1 ÅteranvändningLimträ kan i princip återanvändas. Bärförmågan skall kontrolleras enligt aktuella regler. Emballagetkan återanvändas eller återtagas.

7.2 ÅtervinningLimträ kan återvinnas på samma sätt som trä.

7.3 EnergiutvinningLimträ kan utnyttjas för energiutvinning om det tjänat ut. Värmevärdet är ca 16 MJ/kg vid 20 %fuktkvot. Den låga halten av lim utgör inget betydande tillskott av giftiga gaser vid förbränning.

8 Avfallsprodukter8.1 DeponeringLimträ, även uttjänat sådant, är en resurs. Från år 2002 skall allt träavfall omhändertas och energiutvinnas.

BILAGOR

230

9 Inre miljö9.1 Allergiframkallande ämnenLimträprodukter utgör inga begränsningar för inomhusmiljön. Den låga halten av lim utgöringet betydande tillskott av hälsopåverkande emissioner till inomhusluften. Limmets bidrag ilimträ till hälsopåverkande emissioner är marginellt. Försök av limtillverkare har visat att enMUF-limmad limträenhet generellt emitterar ca 0,04 mg formaldehyd per kubikmeterluft,vilket är långt under de tyska kraven i E1-normen, som tillåter upp till 0,13 mg/m3.

9.2 ByggprocessenVid lagring under byggskedet skall limträprodukter skyddas mot fuktupptagning från neder-börd eller markfukt enligt medföljande anvisningar för hantering och montering.

9.3 EgenemissionerFrån limträprodukter avges mycket liten mängd hälsopåverkande ämnen. Ämnen som alfa- ochbeta-pinen, 3-karen, limonen och terpinolen förekommer i trä, men i obetydliga mängder.TVOC för barrträ: 0,1 - 5 mg/m2h (efter fyra veckor); 0,05 - 1 mg/m2h (efter 26 veckor) enligtTrätek, metod ST 601.

9.4 Omgivande materialLimträ skall inte byggas in i kontakt med fuktiga material p g a risken för svampangrepp.Limträ skall fuktskyddas mot anslutande fuktsugande material.

9.5 Underlag för rekommenderade betingelser enl. 9.4 hos omgivande materialLimträ i hållfasthetsklass L40 och i limningsklass I får användas i samtliga klimatklasser enligtBBR. Omgivande luft bör inte långvarit överstiga 75% RF m h t risken för svampangrepp.Konstruktioner bör utformas så att fuktkvoten i limträet inte långvarigt överstiger 20%.

9.6 Drift och underhållInvändiga limträytor är föga underhållskrävande. Utvändiga ytor av limträ bör regelbundet sesöver. Färgskikt kräver regelbundet underhåll. Ändträytor är särskilt fuktsugande och bör varaförsedd med någon form av försegling mot fuktupptagning. En ytbehandling kan vara tillräck-lig om den underhålls regelbundet.

9.7 LjudnivåDetta avsnitt är ej relevant för limträ.

9.8 Elektromagnetiska fältDetta avsnitt är ej relevant för limträ.

BILAGOR

231

INDEX

Anfang för båge 178, 192Anliggningstryck 57Anslutningsdetaljer 37, 135, 191

Balk- pelarsystem 27Balkar 77Balkar med konstant tvärsnittshöjd 79Balkar med krökt undersida 85Balkar med varierande tvärsnittshöjd 82Balkbroar 208Balkrost 34, 38Balkskarv, ledad 167, 195Balksko 171, 194Beslag 37, 135, 191Beställning, underlag för 22Beständighet, träskydd 19, brandskydd 185 limträbroar 211BKR, Boverkets Konstruktionsregler 42Branddimensionering 183Brandförsäkring 185Brandmotstånd hos anslutningsdetaljer och förband 191Brandskyddsisolering 197Brandteknisk klassificering 185, 187Brandtekniska krav i normer 185Broar av limträ 205Brottgränstillståndet 46Bruksgränstillståndet 46Bumerangbalkar 85Byggnadsklass 185Byggvarudeklaration för limträ 226Bågar 115Bågbroar 209Bågfot 178, 192Båglängd 119Bärförmåga vid dimensionering enligt BKR 220

EC 5 222

Centriskt tryckt pelare 71Cirkelbågar 117, 118, 119

Deformationer, nedböjning, balkar 79, 81, 84, 87 fackverk 95 ramar 109 treledstakstolar 100 åsar 125Dimensioneringsdiagram - balkar, bärförmåga 88 nedböjning 89 bågar 120 treledstakstolar 103Dimensioneringsmetoder 41Dragbandstakstolar 99, 102, 115Dragbandsinfästning 175, 196

Eurocode 5, Dimensionering av träkonstruktioner 42

Fackverk 91

Fackverksbroar 209Fiberförstärkning 61, 63Fingerskarvat ramhörn 110Fingerskarvning av lameller 11, 15, 18Fortskridande ras 133Fuktrörelser 66Förspänt limträ 208Förstärkning, urtag 60Förstärkning, hål 62Förstöt 112

Gerberbeslag 168, 170, 196Gerbersystem 125Glasfiberarmering 61, 63

Hål i limträbalkar 61Hållfasthetsklasser 14Hållfasthetsvärden för L 40 vid dimensionering

enligt BKR, 216 EC 5, 218

Hängbroar 210

Inlimmad skruv, förstärkning av urtag 60 hål 63

ledad pelarfot 145inspänd pelarfot152,193pelartopp 159, 193

Klimatklasser 45Knagge 171Knäckning, knäcklängder, pelare 71, 74 treledstakstol 99 ramar 109 bågar 118Konsoler 33, 38Konstruktionssystem 25, 38Kontakttryck 57Kontinuerliga balkar 79Kontroll, tillverkningskontroll 15Kraftledningsstolpar 199Kretslopp, återanvändning 9, 229Krökt ramhhörn 110Krökta balkar 85Krökta lameller 64

Lagerbalkar 16Lagring av limträ 21Lamellkrökning 85Lasteffekt 44Lasttyper 44Limfogar 18Limmat konstruktionsvirke 13Limtyper 14L-trä 13

Massivbjälklag 29Maximal längd 16Maximala tvärmått 16Montering 17, 21

INDEX

232

Montering av limträstommar 17, 20, 21Mått 16Märkning 13, 15

NAD, nationellt anpassningsdokument 42Naturligt brandförlopp 189Nedböjning, begränsning av 47Nedböjning, deformationer, balkar 79, 81, 84, 87,89 fackverk 95 åsar 125Nockbeslag 163, 196

Omlottlagda takåsar 125

Parabelbågar 115Partialkoefficientmetoden, partialkoefficienter 43, 46Pelare 69Pelarfot, inspänd 149, 192Pelarfot, ledad 137, 192Pelarsystem 74Pelatopp, ledad anslutning av balk 156, 193Plattbroar 208Plywoodförstärkning 60, 62Produktionsstandard 16Produktionsvolym 9Pulpetbalkar 82

Ramar 105Ramfot, ledad pelarfot 137, 192Ramhörn 110Riskklass 185

Sadelbalkar 82Sammansatta pelare 73Sammansatta system 36Sekundärbalk, anslutning till primärbalk 171, 194Sidostagning av balk 54, 132, 163Sidostagning av pelartopp 162Skalkonstruktioner 35Skivverkan 131Skruvat ramhörm 111Skruvförband, allmänt 137, 191

bärförmåga vid dimensionering enligtBKR, 224EC 5, 225

Skydd vid transport, lagring och montering 20Skärmtak 33, 38Snedkabelbroar 210Snedskärning av lameller 64, 82Snedställningskrafter 74Specifikation, erforderliga uppgifter 22Stabilisering av limträstommar 129Standardbalkar 16Stolpskor 142Stomstabilisering 129Strävor 69Styvhestvärden för L 40 vid dimensionering enligt

BKR, 217EC 5, 219

Stämpeltryck 57

Säkerhetsklasser 44

Takåsar 123Tillverkning av limträ 11Tillverkningskontroll 15Toleranser 17Transport 20, 21Treledstakstolar 97Träförband, brandmotstånd 191Träskydd, allmänt 19 kraftledningsstolpar 202 broar 211Träslag 9, 11, 226Tvärbelastad pelare 72Tvärdraghållfasthet, volymeffekten 53, 65Tvärdragspänningar, urtag, hål 59, 61 sadelbalkar 83 bumerangbalkar 86 ramhörn 110Tvärsnittstorheter för rektangulära limträtvärsnitt 214

Underhåll, allmänt 19 broar 212Upplagstryck 80Urtag i balkände 59Utseende 18

Vindfackverk 131Vippning, allmänt 54 balkar 81, 83, 86 ramar 112 bågar 119 sidostagning 132, 163Virke 18Volymeffekten 53, 65Ytbehandling, allmänt 19 broar 212Ytor, ytklasser 18

Åsar 123Åsinfästning 171Återanvändning, kretslopp 9, 229

Överhöjning, allmänt 47 fackverk 95Översikt, konstruktionssystem 38

INDEX

NLH sv .ndr.ex utan bilder - Moelven...5 13. Anslutningsdetaljer 135 13.1 Skruvförband 137 13.2...

Documents

Transcript of NLH sv .ndr.ex utan bilder - Moelven...5 13. Anslutningsdetaljer 135 13.1 Skruvförband 137 13.2...