Stjälpning av en byggnad i KL-trä : En utvärdering av stelkroppsmetoden

Sammanfattning: 21% av de växthusgaser som släpps ut i Sverige kommer från byggsektorn. Motsvarande siffra för avfall är 40% (Boverket, 2023). Ett fokus måste därför ligga på att använda hållbara alternativ. KL-trä är förnyelsebart samt minskar genom sin höga prefabriceringsgrad avfall på arbetsplatsen (Ramboll, u.å). Trä har många fördelar, men det finns fortfarande en skepsis i byggbranschen när det kommer till större byggnader. Därför är det viktigt att studera och bli bättre på att hantera de svagheter som byggmaterialet har så att tröskeln för att använda det sänks och vi i byggbranschen kan jobba mot ett mer hållbart byggande. Denna studie fokuserar på problematiken stjälpning. En lätt stomme påverkas mer av horisontalkrafter än vad en tyngre gör. Kontroll av statisk jämvikt görs antingen för hand eller med datorhjälp. Finita Elementmetoden, FEM, är en kraftfull metod för att förutsäga hur byggnaden kommer bete sig. Ett problem med FEM-modeller är att de snabbt blir komplexa och svårtolkade. Stelkroppsmetoden är ett sätt att kontrollera statisk jämvikt genom en handberäkning. Byggnaden ses som en sammanhängande stel kropp som roterar kring läsidans nedre kant. Metoden är väldigt förenklad. I verkligheten kan man förvänta sig att byggnaden roterar kring en linje längre in och att det finns en eftergivlighet i väggarna som håller emot. Flytt av denna linje i markplan benämns i rapporten som momentpunkt. Hur mycket av mothållande vägg i lovart som beräknas stabilisera benämns som lastbredd. Syftet med studien är att skapa en bättre förståelse för FEM-modellen samt hur stelkroppsmetoden kan varieras för att skapa en mer verklighetstrogen bild. Detta för att i framtida byggnationer göra det enklare för konstruktören att välja KL-trä som byggmaterial. För att uppnå detta varieras momentpunktens placering och lastbredd av mothållande långsida i en handberäkning med stelkroppsmetoden som grund. Detta resultat jämförs mot en FEM-modell för att sedan se vid vilket värde på momentpunkt och lastbredd som beräkningarna korrelerar. Studien är både explanativ och explorativ och utförs som en fallstudie av jämförande karaktär. Referensobjektet är en sex våningar hög kontorsbyggnad under uppförande i Östersund. Stommen består av ytterväggar i KL-trä samt ett pelar-balksystem av limträ i byggnadens mitt. Resultatet från handberäkningen presenteras i en tabell där det är intressant att undersöka vid vilka kritiska punkter som statisk jämvikt ej infaller. För en momentpunkt som ej är indragen krävs det för denna byggnad en lastbredd på 5 av 29 meter. Flyttas momentpunkten in 4 m så krävs en lastbredd på 13 m. Enligt en icke modifierad stelkroppsmetod erhålls ett mothållande moment på 30 MNm vilket kan jämföras med det stjälpande momentet på 13 MNm. Det resulterande momentet uppgår då till 17 MNm. FEM-modellen korrelerar med handberäkningen med det resulterande momentet på 6,6 MNm då momentpunkten väljs till 4 m. Motsvarande lastbredd blir i handberäkningen 24 m. Momentpunkten 3 m ger en korrelation vid 10,1 MNm. Det ger en motsvarande lastbredd på 27 m. Vid en momentpunkt under 2 m ger FEM konsekvent högre resulterande moment. Någon rotationspunkt kunde ej finnas för FEM-modellen, med följden att den lastbredd och momentpunkt som FEM-modellen motsvarar i en handberäkning förblir obestämd.