Stabilisation of higher wooden houses in volume building technology

Sammanfattning: Byggnationen av bostadshus med trästomme har enligt Statistiska centralbyrån ökat med 85% efter den senast lägsta uppmätningen 2011. Statistiska centralbyrån menar också att det är bostadshus bestående av 4-8 våningar som byggs mest i Sverige idag. Av denna statistik förutspås det bli en ökning av efterfrågan på bostadshus med 4-8 våningar med trästomme inom den närmsta framtiden. Tillsammans med Derome Husproduktion AB har en undersökning om dimensioneringen av högre trähus byggda av volymelement genomförts. Det stabiliserande systemet är i detta fall de modulavskiljande väggarna och undersökningen har fokuserat på hur den horisontella lasten i form av vindlast ska tas upp av skjuvväggarna i byggnaden för att i sin tur kunna ta ner lasten till grunden. Att bygga ett hus av volymelement betyder att moduler (även kallade volymer) produceras på fabrik där de i största mån görs helt färdiga med kakel, golv, köksinredning, badrum etc. När monteringen i fabrik är klar fraktas volymerna på lastbil till byggarbetsplatsen där en lyftkran kan placera volymerna på plats för att därigenom bli till ett färdigt hus. När volymerna är på plats kläs dessa in med en fasad och ett förtillverkat tak lyfts på plats. Idag bygger Derome Husproduktion AB volymhus av trä med en maximal höjd på fyra våningar, men har en önskan om att bygga både sex och åtta våningar. En undersökning har därför genomförts för att ta reda på hur mycket last en byggnad på både sex och åtta våningar utsätts för och hur kapaciteten i dagens fyravåningshus står sig mot dessa laster. Ett redan dimensionerat hus har studerats för att få ett exempel på hur modulerna kan placeras i ett hus. Referensbyggnaden består av två längor med moduler med en gemensam korridor emellan. De stabiliserande skjuvväggarna är de omslutande väggarna av varje modul. All nödvändig information och dimensioner av referensbyggnaden har tillhandahållits av Derome. Vindlasten har beräknats enligt Eurokod och kapaciteten av skjuvväggarna har beräknats enligt två metoder, Metod A från Eurokod och en elastisk metod från Carling et al (1992). Metod A har använts i större grad i analysen eftersom det är den metod som Eurokod rekommenderar att använda samt att det är den metod som Derome använder idag. Två av väggarna har analyserats med den elastiska metoden för att kunna observera skillnader de två metoderna emellan. Enligt båda metoderna ska väggarna i ett sexvåningshus, med samma planlösning och vägguppbyggnad som det undersökta fyravåningshuset, klara den horisontella last de utsätts för. Däremot kommer en del av de transversella väggarna i huset inte möta kraven givna i Eurokod på grund av brist på tvärkraftskapacitet, när höjden ökas till ett åttavåningshus. Skjuvkapaciteten kan ökas med en rad olika parametrar. Exempelvis kan en väl vald placering av öppningarna i väggarna ge högre kapacitet. Kapaciteten av korta väggsegment måste reduceras enligt Metod A och därför ska mängden korta segment reduceras i största mån för att få en högre kapacitet i väggarna. Andra sätt att öka kapaciteten är till exempel att använda klamrar med högre kapacitet eller att se till att krafter kan överföras mellan alla väggar i huset, alltså skapa samverkan mellan väggarna i den tvärgående riktningen av huset. Detta kan göras genom att applicera balkar i korridoren mellan modulerna som är dimensionerade för att klara att föra över lasterna som bildas. Utöver det att väggarna måste kunna motstå den horisontella last som uppstår, undersöks även risken för stjälpning av byggnaden och behovet av förankring av moduler. Både för ett sex- och åttavåningshus finns det en risk för att längorna av moduler kommer att välta och antingen behövs bättre anslutningar mellan längorna av moduler eller en förankring ner i grunden för att motstå stjälpning. Det är modulerna längst ut i kanterna på huset som kommer påverkas mest av de sugande krafter som uppstår på huset och en dimensionering av hur stor kapacitet kopplingarna, från resten av huset till dessa moduler måste ha, har därför genomförts. Även kopplingarna mellan de översta och näst översta modulerna har dimensionerats för att säkerställa att de lyftande vindlasterna på taket är lägre än egentyngden av modulerna. Sammanfattningsvis bedöms det som möjligt att öka byggnadshöjden till sex våningar med bibehållen planlösning och vägguppbyggnad men med en åtgärd för att minska risken för stjälpning medan det krävs större ansträngningar, till exempel genom flytt av öppningar, annan vägguppbyggnad och anslutningar med högre kapacitet mellan vissa moduler för att en ökning av byggnadshöjden till åtta våningar ska vara möjlig.