Sammansatta regelkonstruktioner av trä
utvärdering av beräkningsmodeller genom laboratorieförsök
I samband med att minska energiförbrukning inom byggsektorn har Boverket beslutat att byggnader ska energideklareras. Beroende på nybyggnadskategori och klimatzon infördes referensvärden om 130 kWh/m²/år i norr respektive 110 kWh/m²/år i söder för enbostadshus, tvåbostadshus och flerbostadshus. I trähus är det av betydelse att minska köldbryggor i väggarna som ger den största ytan mot omgivande klimat. Väggar i trähus är normalt uppbyggda av träreglar som står för väggens bärande kapacitet men samtidigt även fungerar som en köldbrygga. En av metoder att bryta köldbryggan är att utforma väggreglar som sammansatta strukturelement med ett mellanliggande lager av isoleringsmaterial. Detta medför inte bara bättre isoleringsförmåga utan även också en kostnadsreducering då andelen trä minskar. I detta examensarbete undersöks en sammansatt väggregel som utformas av tre delar, en bärande träregel (tvärsnittsarea 34 x 95 mm2) med ett mellanliggande lager av cellplast och en utomliggande regel (tvärsnittsarea 34 x 45 mm2) för bärning av fasad. Sammanbindningen av regeln sker med spikplåtar på var sin sida som i fabrik pressas till regeln. Genom att utforma väggreglarna på detta vis minskar väggregelns värmeledningsförmåga avsevärt då cellplast har ett värmeledningstal på ca 0.036 W/m°C jämfört med värmeledningstal för trä 0.14 W/m°C. Själva väggen är också av lägre vikt och materialkostnaderna är lägre jämfört med vanliga träreglar. Dock verkar det inte idag som att det finns någon beräkningsmodell som direkt kan appliceras för att beräkna bärförmåga för de sammansatta reglar som beskrivs ovan. Syftet med detta examensarbete är att undersöka ovannämnda sammansatta väggreglarnas faktiska bärförmåga och skaffa ett underlag för en modell som beskriver de sammansatta reglarnas verkningssätt med önskvärd noggrannhet. Examensarbetet består av en litteraturstudie av eventuellt tillämpbara modeller för beskrivning av väggreglarnas bärförmåga (regel med massivt tvärsnitt, inre regeln med ett eller flera elastiska stöd från yttersta regeln, sammansatt regel med låd-tvärsnitt, sammansatt regel sammanfogad med laskar, s.k. Vierendeelpelare). Laboratorieförsök genomfördes sedan för att undersöka nuvarande sammansatta väggregel och två av dess modifikationer. Laboratorieförsöken utfördes i Complab byggkonstruktion i Luleå tekniska universitet. Försöken skedde i skala 1:1. Provkropparna belastades axialt i tryck parallellt fibrerna med en lastcell på 100 kN. Laboratorieförsöken omfattade fyra försöksserier och sammanlagt undersöktes sexton stycken provkroppar. Erhållna empiriska resultat visar på att konstruktionens karaktär mest liknar reglar av typen Vierendeel. Trots få utförda försök, tyder försöksresultat på möjlighet att höja väggreglarnas bärförmåga genom att pressa samman reglarna med fyra spikplåtar på var sin sida istället för tre. Både teoretiska beräkningar och empiriskt erhållna resultat visar att bärförmågan höjs signifikant för en sådan regel jämfört med befintlig standardregel. Detta antyder på en viss samverkan mellan bärande och utomliggande regel. Det är dock, utifrån denna forskning, inte möjligt att säga precis hur stor denna samverkan är.