Vertical Displacements in a Medium-rise Timber Building : Limnologen in Växjö, Sweden

Sammanfattning: Träbyggnandet i Sverige gick in i en ny era när myndigheterna beslutade att upphäva förbudet mot att bygga byggnader som är högre än två våningar. Denna förändring i lagstiftningen har bidragit till att utveckla träbyggandet under det senaste decenniet. Cross Laminerat Timber (CLT) har blivit erkänt som en ny teknik som använt på ett korrekt sätt ger starka och pålitliga konstruktioner. Materialet visar sig mer och mer intressant huvudsakligen beroende på den styvhet och styrka det visar i olika tester. Ett av de projekt som använt CLT som bärande element är Limnologen i staden Växjö 500 kilometer söder om Stockholm. I detta projekt har både väggar och bjälklag med bärande delar av CLT använts. En av utmaningarna i samband med högre träbyggande är att beräkna och ta hänsyn till de vertikala förskjutningarna i stommen. Orsakerna till förskjutningen är momentana samt tidsberoende. I denna uppsats utvärderas dessa vertikala förskjutningar med två olika metoder. Den första av dessa är experimentell. Förskjutningarna mättes av en grupp forskare från Växjö universitet och utvärderas i denna rapport. Den andra är en Finit Element Modell där förskjutningarna simuleras beroende på parametrar som anses viktiga. Resultatet av simuleringen jämförs med de experimentellt erhållna värdena. Simulering är ett viktigt sätt att förutsäga förskjutningar i CLT byggnader i framtiden. Alla modeller har gjorts med hjälp av finita element programmet Abaqus. FEM- modellen av Limnologen består av ett väggelement per våning i sex våningar. Detta element är det element där också förskjutningarna mätts på plats. På så sätt kan modell och verklighet jämföras. Förutom väggelement modelleras också bjälklagselement och kopplingen mellan vägg och bjälklag. De experimentella resultaten har analyserats i programvaran Matlab. Resultatet blev ett antal grafer som redovisar förloppet. Det viktigaste resultatet är det som visar både den totala relativa förskjutningen samtidigt som den visar fuktkvoten i CLT- skivan. Fuktkvoten beräknades från temperatur och relativ luftfuktighet som båda mättes på plats. Slutsatsen är att man med en simulering kan åstadkomma en acceptabel tillförlitlighet med avseende på vertikala förskjutningar. Krympningen har spelat en viktig roll för förskjutningarna. Den maximala förskjutningen som erhållits från mätningar var 21 mm medan det maximala förskjutningen fått från simuleringen baserad på tre olika antaganden var 35 mm, 33 mm och 17 mm. Skillnaden i resultaten kan delvis förklaras av de antaganden som använts för beräkning av fuktkvot och antagandet om fiberriktningen i timret. I simuleringen antogs fuktkvoten vara konstant över alla tre lager i CLT- skivan i de två första fallen. Orienteringen av fibrerna antogs radiell och tangentiell. Det tredje antagandet bygger på att fukten enbart påverkar det yttersta lagret i skivan. Detta antagande är rimligt på grund av tidsåtgången att uppnå fuktjämvikt och på grund av det limlager som skiljer lagren åt och hindrar fukt att vandra från ett lager till ett annat.