Stabilisering av höga trähus via centralt placerat hisschakt

Sammanfattning: I Sverige finns det inte många höga trähus, trots den enorma tillgången på
material och det faktum att de allra flesta villor/småhus är byggda av just
trä. Att trä är ett lätt byggmaterial, är väl lämpat för prefabricering
samt är återvinningsbart i stor utsträckning medför att det är väldigt
konkurrenskraftigt. Så varför utnyttjas inte detta byggmaterial oftare?

En av anledningarna till det ligger i de konservativa regelverk som
tidigare funnits i Sverige, de har inte tillåtit att bygga högre än två
våningar med bärande stomme av trä. Något som ändrades vid årsskiftet 93/94
då en ny norm, BBR 94, kom som gjorde det möjligt för trä att användas i
stommar. Den nya normen införde funktionskrav, vilket precis som det låter
ställer krav på funktionen istället för direkta materialkrav som det var
tidigare. Detta innebar att trä fick användas i bärande stommar så länge
funktionen som ställdes på den byggnadsdelen uppfylldes. I USA där trähus i
flera våningar är vanligt sedan länge, använder man sig ofta av ett stabilt
hisschakt i betong eller stålfackverk, vilket kan vara ett bra komplement
till en stomme som i övrigt består av trä.

I examensarbetet undersöks om det är möjligt att bygga ett 8-våningshus med
MFB, Masonites Flexibla Byggsystem. Ett byggsystem bestående av väggar och
bjälklag uppbyggda med Masonites board och Masonite Beams lättbalk. Som
extra stöd till stabiliseringen används ett hisschakt i betong.

För att kunna utföra denna kontroll används FEM-Design, ett finita element
program. Byggsystemet har modellerats upp i programmet för att sedan kunna
beräkna kraftfördelningen och de deformationer som uppkommer. Då trä inte
finns som förvalt material räknas väggarnas egenskaper först fram genom
handberäkningar för att sedan kunna testas i programmet tills ett material
som efterliknar handberäkningarna erhållits. Även förband räknas fram och
läggs till modellen, som styvheter per meter, i infästningspunkter mellan
väggar, bjälklag, platta och hisschakt.

I FEM-Design belastas byggnaden enbart med horisontell vindlast av den
orsaken att den lasten har väsentligaste betydelse för stabiliteten. En
första deformationskontroll av enbart väggarna utförs för att sedan jämföra
den med en fullskalig modell.

I den första modellen, 2D-analysen, ligger horisontaldeformationen för en
av innerväggarna utanför tillåten gräns vilket leder till att den väggen
antingen måste förstärkas eller att lasten måste omfördelas. I den andra
modellen, 3D-analysen, tas hänsyn till hur samtliga väggar, bjälklaget och
hisschaktet påverkar byggnaden. Resultatet visar tydligt att hisschaktet
ger den effekt som eftersöktes, deformationerna sänks till acceptabla
nivåer. Eftersom att deformationerna kommer ner till en godtagbar nivå kan
en fortsatt undersökning av kraftspelet i byggnaden utföras. Den största
lasten uppkommer i snittet mellan hisschaktet och bottenplattan. I detta
arbete utförs ingen dimensionering av betongen och därför lämnas denna last
för vidare utredning.