Byggbara höga modulhus : Dynamisk analys av punkthus med trästomme

Sammanfattning: I denna studie studerades det hur ett 14 våningar högt bostadshus med en kärna av korslaminerat trä (KL-trä) och färdiga lägenhetsmoduler med regelstomme kan byggas på ett industrialiserat och enkelt sätt. Våningsantalet och produktionstypen fastslogs tidigt, i samråd med RISE, för att effektivt kunna granska ett sannolikt sätt att bygga hus i en nära framtid. Dynamiska modalanalyser utfördes för byggnadens olika modeller i FEM-programmet Robot Structural Analysis (kommer fortsättningsvis även beskrivas som Robot) för att ta fram egenfrekvenser. Sedan följdes en beräkningsgång från Eurokod och EKS för att ta fram den toppacceleration som vind orsakar på byggnadens högsta plan. Detta värde jämfördes sedan med det rekommenderade komfortkravet från ISO 10137. Byggnaden som studerades är ett punkthus med en central kärna och 14 moduler, av storlek 4 x 8 meter, per våning. Dessa placeras runt den 8 x 8 meter stora kärnan, vilket gav ett totalt fotavtryck på 24 x 24 meter. Över 20 olika datormodeller studerades där bland annat variationer av placering och mängd av KL-trä i fasad, placering och andel betong i huset och påverkan från gipsskivor i inner- och ytterväggar. Även infästning mellan moduler tillhör några av de ändringar som studerades. Resultatet visar att det är möjligt att bygga den modell som benämns 1400KL i vindlastzon 24 och terrängtyp tre, förutsatt att den mekaniska dämpningen är satt till 2 procent.  Det framgår även att modulernas egna lägenhetsavskiljande väggar har signifikant betydelse för stommens totala stabilitet och att en ökning av styvheten i dessa är ett effektivt sätt att förbättra de dynamiska egenskaperna. Betydelsen av mycket massa högt upp i byggnaden är också tydlig utifrån detta arbete. Det framkommer även att stabila betongvåningar nederst i stommen bidrar mycket till att förhindra att översta våningen i huset rör sig obehagligt mycket vid stor vindbelastning på byggnaden. Detta är en beprövad teknik i basen av flertalet hus som byggs idag. Rotation har visat sig vilja förekomma i de tidigare modeller som använts i denna rapport. Detta är något som måste testas specifikt för alla varianter av basmodellen då rotation är ofördelaktigt ur dynamisk aspekt, då det saknas beräkningssätt för dynamiskrotation i teorin från Eurokod. Generellt kan tillägas att ett 14 våningar högt trähus i vindlastzon 26 och terrängtyp 0 har väldigt svårt att klara av de dynamiska förutsättningar som krävs utan att husets stabiliserande element till största del består av betong. Däremot finns flera trä-modeller i denna rapport som klarar vindlastzon 25 och terrängtyp tre, en mycket mer vanlig situation. Enklare statisk analys antyder att limträpelares dimensioner möjliggör montage mellan moduler utan större produktionsanpassning. Även korslaminerat trä inkluderas fördelaktigt i kärna och fasad, innanför och utanför modulerna, utan att det påverkar de traditionella konstruktionsmetoderna för vare sig moduler eller KL-stomme väsentligt.