Horisontalstabilisering av en komplex träkonstruktion

Sammanfattning: Dimensionering av en byggnad innebär att säkerställa en tillfredsställande funktion vid normal användning och minska risken för brott med allvarliga personskador. En viktig grundsten i dimensioneringen av en byggnad är det horisontella stabiliseringssystemet, det system som tar hand om de horisontella lasterna. I denna rapport har det undersökts om det stabiliserande systemet i en komplex konstruktion är möjlig att utforma i trä. Trä är idag ett miljövänligt byggmaterial som på senare år fått en allt större efterfrågan. En av orsakerna anses vara att trä är en viktig del för Sverige i omställningen till ett hållbart byggande och en minskad klimatpåverkan. Trä har under ca 100 år varit förbjudet i byggnader högre än två våningar på grund av risk för stadsbränder. Detta har lett till brist på kunskap om materialet i byggbranschen, vilket är en stor utmaning för träkonstruktioner idag. Det finns tre grundmetoder att stabilisera en balk- och pelarkonstruktion. Genom att använda momentstyva knutpunkter, lägga in diagonalt element eller stabilisera genom att använda ett plant ytelement. Momentstyva knutpunkter är en metod som inte är en konstruktörs första val idag då den ger stora dimensioner och är dyr. Det är inte så stor skillnad på stabilisering med skiva eller diagonala element och dessa två kombineras ofta i byggnader idag. Ett viktigt material för stabilisering är korslimmat trä, även kallat KL-trä. Det är ett relativt nytt material och därför finns det inte med i byggnormerna i Sverige idag. Dimensionering av KL-trä kan därför utföras på två olika sätt, genom framräknade värden från KL-trätillverkare eller genom egenskaper för de ingående brädorna. I rapporten har ett stabiliserande system utformats och dimensionerats med Lim- och KL-trätillverkaren Martinsons framräknade hållfasthets- och styvhetsvärden. Den konstruktion som projektet utgår ifrån är Minerva Gymnasium, en skola på tre våningar med utmanade form ur ett konstruktionsperspektiv. Denna skola har idag ett stabiliserande system i stål och betong. Handberäkningar visar att det är möjligt att utforma det stabiliserande systemet av en komplex konstruktion i trä. Det är dock viktigt att förstå träets egenskaper och hur lasten fördelas i byggnaden. En annan viktig del är att tänka på det vertikala bärande systemets påverkan på de horisontella lasterna. I detta fall gav de vertikala krafterna på byggnaden en ökning av horisontallasten på 57 procent av de vertikala krafterna på byggnaden. Dimensionering av en byggnad innebär att säkerställa en tillfredsställande funktion vid normal användning och minska risken för brott med allvarliga personskador. En viktig grundsten i dimensioneringen av en byggnad är det horisontella stabiliseringssystemet, det system som tar hand om de horisontella lasterna. I denna rapport har det undersökts om det stabiliserande systemet i en komplex konstruktion är möjlig att utforma i trä. Trä är idag ett miljövänligt byggmaterial som på senare år fått en allt större efterfrågan. En av orsakerna anses vara att trä är en viktig del för Sverige i omställningen till ett hållbart byggande och en minskad klimatpåverkan. Trä har under ca 100 år varit förbjudet i byggnader högre än två våningar på grund av risk för stadsbränder. Detta har lett till brist på kunskap om materialet i byggbranschen, vilket är en stor utmaning för träkonstruktioner idag. Det finns tre grundmetoder att stabilisera en balk- och pelarkonstruktion. Genom att använda momentstyva knutpunkter, lägga in diagonalt element eller stabilisera genom att använda ett plant ytelement. Momentstyva knutpunkter är en metod som inte är en konstruktörs första val idag då den ger stora dimensioner och är dyr. Det är inte så stor skillnad på stabilisering med skiva eller diagonala element och dessa två kombineras ofta i byggnader idag. Ett viktigt material för stabilisering är korslimmat trä, även kallat KL-trä. Det är ett relativt nytt material och därför finns det inte med i byggnormerna i Sverige idag. Dimensionering av KL-trä kan därför utföras på två olika sätt, genom framräknade värden från KL-trätillverkare eller genom egenskaper för de ingående brädorna. I rapporten har ett stabiliserande system utformats och dimensionerats med Lim- och KL-trätillverkaren Martinsons framräknade hållfasthets- och styvhetsvärden.  Den konstruktion som projektet utgår ifrån är Minerva Gymnasium, en skola på tre våningar med utmanade form ur ett konstruktionsperspektiv. Denna skola har idag ett stabiliserande system i stål och betong. Handberäkningar visar att det är möjligt att utforma det stabiliserande systemet av en komplex konstruktion i trä. Det är dock viktigt att förstå träets egenskaper och hur lasten fördelas i byggnaden. En annan viktig del är att tänka på det vertikala bärande systemets påverkan på de horisontella lasterna. I detta fall gav de vertikala krafterna på byggnaden en ökning av horisontallasten på 57 procent av de vertikala krafterna på byggnaden.