Limmade förband i stora träkonstruktioner

Sammanfattning

Att förbättra kunskapen om limmade konstruktioner är ett av målen med

TräCentrum Norrs projekt ”Utveckling av större limmade träkonstruktioner”,

där detta examensarbete ingår. Målet är att kunna räta ut några av alla

frågetecken som finns gällande limförband eftersom svar saknas i

handböcker. Limmade överlappsskarvar samt spik- och skruvlimning är exempel

på områden där det saknas användbara dimensioneringsmodeller. I fråga om

inlimmad skruv finns det gällande konstruktionsregler, men dessa får ej

tillämpas i klimatklass 3. Det finns intresse av att använda limmade

förband i den miljön och även att kunna dimensionera spik- och skruvlimmade

förband samt förstå spänningsfördelningen i överlappsskarvar.

Dimensionering av limförband i träkonstruktioner sker idag främst baserat

på provningar. Försök att ta fram enklare modeller för spänningsberäkning i

limfogar har pågått länge och försvåras av att trä och lim inte är helt

elastiska material. Från början var spännings-analyserna endimensionella,

men har sedan dess utvecklats till att inkludera materialets ickelinjära

beteende samt ytterligare en dimension. Teorierna som finns avseende

överlappsskarvar är således mycket förenklade eller väldigt komplicerade.

Lämpliga modeller har valts ut och undersökts lite närmare med beräkningar

för överlappsskarvar med varierande längd. Den svenska

dimensioneringsmodellen är förenklad och ger en skjuvhållfasthet i

förbandet som beror linjärt på limfogens längd. De andra modellerna som har

undersökts uppvisar det kända beteendet att skjuvhållfastheten slutar öka

med ökad limfogslängd när skarven uppnår viss längd. Dessa modeller är

användarvänliga och rekommenderas i de fall ren skjuvning förekommer.

Dessvärre är inte detta så vanligt då krafterna i överlappsskarvar är

excentriska och ofta ger upphov till ett moment i förbandet.

Försök har utförts med skruvlimmade förband. Skruvlimning innebär att

skruvar skapar presstrycket som behövs för att trycka ihop limfogen medan

limmet härdar. Vanligtvis används någon form av press, men detta är inte

alltid praktiskt genomförbart. Tre olika skruv-tätheter i överlappsskarvar

har testats i skjuvning. Resultaten förstärkte teorin från övriga försök,

att skruvlimning ger förband med skjuvhållfastheter i paritet med

presslimmade förband. Däremot visade sig alla prover vara jämförbara

oavsett skruvtäthet, vilket inte var väntat.

Försök utfördes också med inlimmad skruv som utsattes för väta och därefter

snabb torka varpå de dragtestades. Fuktexponeringen motsvaras minst av

miljön i klimatklass 3. Två olika tillverkningsmetoder och bultstorlekar

inkluderades också i försöket. Resultaten visar att utdragshållfastheten

minskar efter fuktexponering och torka. En tendens till minskad hållfasthet

i de prover som har tillverkats liggande kan utläsas, samt en tendens till

högre spänning i proverna med mindre skruv. Reduktion av

utdragshållfastheten beroende på fuktexponering skedde med 37-53 procent,

vilket är något mer än vad övriga försök har påvisat. Vid testtillfället

var de fuktexponerade proverna relativt fuktiga trots torkning. I princip

alla brott skedde i träet och det är därför möjligt att resultaten mer

speglar träets egenskap vid fukt än limmets.

Det finns ett stort behov av fortsatt forskning, då det fortfarande saknas

en enkel och användbar modell för beräkning av spänning i en limfog. Detta

hindrar också fortsatt forskning inom inlimmad skruv samt spik- och

skruvlimning.