Stabilisering av höga trähus

Sammanfattning

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.