Stabilisering av höga trähus
koncept och
förskjutningskontroll
På senare tid har man börjat satsa på utvecklingen av ett konkurrenskraftigt pelar-balksystem i limträ för bostadshus i flera våningar. Konkurrenskraftiga stomsystem med massiva träväggar finns redan, men även dessa har utvecklingspotential. Ett område som behöver studeras är stabilisering mot horisontella krafter, framförallt vid pelar-balkstomme med stabiliserande diagonaler. Just nu är hus 4 och 5 i Inre hamnen i Sundsvall i projekteringsstadiet. De är två likadana 5½-plans trähus. Möjliga stommar i dessa hus är massiva träväggar eller pelar-balkstomme. Hur väl uppfyller en stomme av massiva träväggar kraven på horisontella deformationer? Hur väl uppfylls kraven på horisontella deformationer av en pelar-balkstomme? Eller uppfylls kraven överhuvudtaget? Vad är skillnaderna mellan dessa stommar vad gäller deformationer? Syftet med detta arbete är att besvara dessa frågeställningar. Genom litteraturstudier har kunskaper om stabilisering och massivträelement inhämtats. Stommarnas uppbyggnad har studerats i ritningar. Med massivträelement menas konstruktionselement som till största delen består av solitt trä. Oavsett vilket stomsystem som väljs skall limmade plattbjälklag och kassettbjälklag i massivträ användas. I massivträstommen är väggarna uppbyggda på samma sätt som de limmade plattbjälklagen, och stabilisering sker genom skivverkan i väggarna. Pelar-balkstommen består av pelare, balkar och stabiliserande snedsträvor i limträ. För att försöka svara på frågeställningarna om deformationer har beräkningar av stommarna gjorts i programmet FEM-Design 3D Structure. Med pelar-balkstommen har ett antal beräkningar i bruksgränstillstånd gjorts, där styvhetsvärdena på förbanden till de stabiliserande snedsträvorna har varierats, för att visa hur styvheten i förbanden påverkar deformationen av stommen. En beräkning i brottgränstillstånd har också genomförts. Med massivträstommen har en beräkning i bruksgränstillstånd gjorts. Den största deformationen uppkommer vid vind mot långsida i samtliga beräkningar. Med massivträstommen blir den 18.5mm och med pelar-balkstommen 29.0mm-406mm beroende på styvheten i strävförbanden och vilken lastkombination som använts. En jämförelse mellan de maximala förskjutningarna i den styvaste pelar-balkmodellen och massivträmodellen visar att förskjutningen i pelar-balkmodellen är 1.57 gånger större än den i massivträmodellen. Enligt beräkningen i brottgränstillstånd med pelar- balkstommen blir normalkraften i den mest belastade snedsträvan 217kN vid vind mot långsida. Kravet på horisontell deformation i höjd med översta bjälklaget är att den skall understiga 30.9mm i pelar-balkstommen och 30.5mm i massivträstommen. En slutsats som kan dras är att kravet på horisontell deformation inte uppfylls med pelar-balkstommen om styvheten på strävförbanden är mindre eller lika med 30kN/mm. Syftet med arbetet har inte uppnåtts till fullo på grund av avvikelser i FEM-modellerna. För att få tillförlitliga resultat krävs ett FEM-program som är bättre anpassat för modellering av träkonstruktioner, med möjlighet att modellera förband med t.ex. fjäderelement. I och med att modellerna deformeras osymmetriskt kan en rekommendation ges angående konstruktionerna. Om man motverkar den osymmetriska deformationen genom att ha styvare väggar/fackverk i öst-västlig riktning i den norra delen av byggnaden, minskar den maximala deformationen.