Implementering av träkomponenters inverkan på höga byggnaders dynamiska respons och koldioxidutsläpp

Detta är en Uppsats för yrkesexamina på avancerad nivå från Luleå tekniska universitet/Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser

Sammanfattning: Träbyggandet har ökat drastiskt sedan år 1994 då den Europeiska unionen (EU) införskaffade ett byggproduktdirektiv, idag numera ersatt med byggproduktförordningen CPR, Construction Products Regulation. Från att träbyggandet tidigare främst inkluderat bostadsbyggande kan nu även föreskrivna funktioner godkännas för högre byggnader. Trämaterialets förmåga att binda koldioxid och utveckling av korslimmat trä, förkortat KL-trä, är två bidragande faktorer till att trä idag är ett uppmärksammat byggmaterial. Mer användning av trä i höga byggnader kan dock, på grund av dess låga vikt och styvhet, medföra känsligheter mot dynamisk vindpåverkan vilket kan vara en avgörande faktor vid dimensionering. Förhöjda accelerationsnivåer är en konsekvens av de dynamiska lasterna vilket som påföljd kan ha en negativ effekt på brukarna av byggnaden. I följande examensarbete studeras denna problematik för en standardiserad byggnad. Syftet med examensarbete är att undersöka hur implementering och användning av trä i en hög byggnad påverkar byggnadens dynamiska respons och koldioxidutsläpp. Studien fokuserar på att undersöka hur accelerationsnivåerna ser ut vid användning av konstruktionssystem som är helt eller delvis av trä samt vilket förändrat klimatavtryck detta medför jämfört med en standardiserad betongbyggnad. I första delen av fallstudien studeras accelerationsnivåerna för olika alternativa konstruktionssystem där majoriteten av stabiliseringen nyttjas genom stabiliserande skivor internt och externt i byggnaden. I fallstudiens andra del används resultaten från första delen för att iterativt skapa en modell med lägst möjliga koldioxidavtryck och som samtidigt uppfyller acceptabla accelerationsnivåer enligt ISO 10137. De studerade strukturerna modelleras upp i Finita Element programvaran FEM-Design 20 utifrån en framtagen grundmodell baserad på tidigare litteraturstudie. I programvaran utförs en modalanalys för att erhålla egenfrekvenser och svängningsmoder för de studerade strukturerna. Med dessa ingångsvärden beräknas accelerationsnivåerna för samtliga strukturer enligt riktlinjer i EKS11 och SS-EN 1991-1-4 samt jämförs med acceptabla accelerationsnivåer i ISO 10137. Med erhållna resultat används en iterativ process för att ta fram en struktur med minsta möjliga koldioxidavtryck. Klimatavtrycket jämförs med den standardiserade betongbyggnaden genom att beräkna och jämföra mängden koldioxidekvivalenter.  Resultatet visar att det är mest fördelaktigt att nyttja intern stabilisering för att erhålla högre egenfrekvenser och lägre accelerationsnivåer. Strukturer som nyttjar extern stabilisering visar förhöjda accelerationsnivåer med   jämfört med intern stabilisering. Dock visar användning av intern stabilisering att det är större sannolikhet att erhålla roterande svängningar som första svängningsmod, detta innebär att de stabiliserande väggarna bör adderas till strukturen med försiktighet. Användning av kombinerad intern- och extern stabilisering visar ingen påtaglig fördel, dock visar resultatet att sammanhängande skivor som bildar en stabiliserande kärna bidrar till en markant ökning i byggnadens styvhet. Den modell som tagits fram med minst klimatavtryck har ett pelar-balksystem i limträ med KL-träskivor i bjälklag och som stabilisering i byggnadens centrala delar. Beräkning av byggnadernas koldioxidavtryck visar en reduktion på  , störst reduktion fås för bjälklagen.

  HÄR KAN DU HÄMTA UPPSATSEN I FULLTEXT. (följ länken till nästa sida)