Förstudien omfattade 30 balkar. En sammanställning av resultatet visas i tabell 13. Balkar med sågade spår (balktyp 2-4) fick lägst skjuvhållfasthet, speciellt med spår på ena sidan av balken. Eftersom ett sågat spår minskar tvärsnittets bredd vid spåret, så kan man förvänta sig en viss reducering av hållfastheten. Vid sågningen skär man dessutom av fibrerna, och påverkan på balken kan till följd därav bli större än för naturliga sprickor som följer fibrerna och där kanske inte alla fibrer är avkapade.
Tabell 13. Förstudie med balktyper 1-5
Balk- typ Antal Brottlast (kN) medelvärde Skjuvhållf. (MPa) medelvärde Skjuvhållf. (MPa) kar. värde 1 10 161 4,44 3,39 2 5 123 3,41 2,24 3 5 139 3,86 3,18 4 5 126 3,52 2,81 5 5 171 4,78 3,80
Balkarna i förstudien med ”tillverkade sprickor” hade sprickor som var 20-30 mm som djupast. De största sprickorna uppkom på tangentiella ytor i lameller med märg, men dessa sprickor gav inte upphov till skjuvbrott. Den här typen av sprickor uppkom i de balkar som innehöll märgbitar i tvärsnittet, och fler märgbitar i tvärsnittet medförde fler sprickor. Sprickor vid limfogar fanns däremot vid några skjuvbrott. Från tomografibilderna såg man att om det inte fanns lameller med märg, så fanns i stället sprickor vid en limfog.
Figur 26. Spricka i lamell Figur 27. Spricka vid limfog
Resultatet av förstudien presenterades (Pousette & Ekevad 2012) och diskuterades vid CIB W18 möte om träkonstruktioner. En kommentar var att om det uppstår sprickor så måste den återstående trädelen ha samma skjuvhållfasthet som den ospruckna balken, vilket innebär att med det reducerade tvärsnittet så blir rimligen skjuvhållfastheten lägre. En annan kommentar var att ”konstgjorda” sprickor inte har samma beteende som ”naturliga” sprickor. Sprickor i stora balktvärsnitt i verkligheten ansågs mycket större än de testade, och att högre balkar har större risk för stora sprickor.
En slutsats av förstudien var att man bör studera ”naturliga” sprickor, och helst få fram större sprickor. En fortsatt studie omfattade därför 75 balkar som alla behandlades med uppblötning och torkning eller bara torkning för att få sprickor. Alla balkar fick sprickor men variationen var stor, från balkar med några enstaka mindre sprickor till balkar med flera djupa sprickor, medeldjup för sprickorna var ca 26 mm och max djup ca 75 mm. Balktypen som bara torkades fick minst sprickmängd. Från tomografibilderna syntes att många sprickor uppkom
22
vid eller i närheten av limfogarna, speciellt på balksidor utan tangentiella ytor (inga märgbitar).
Skjuvhållfastheten i den fortsatta studien blev något lägre än i förstudien och tycks ha påverkats av sprickorna. En sammanställning redovisas i tabell 14. Av bilaga 9 framgår att skjuvbrotten många gånger uppkommer där det fanns sprickor. Det är egentligen inte mängden sprickor som är av betydelse utan den enskilda sprickans storlek och läge. Många sprickor uppstod vid limfogar, men inte i själva limningen (som testas vid delaminering) utan det är i träet vid limfogen. Märgbitar fick liksom tidigare sprickor i träet. Några större skillnader i skjuvhållfasthet mellan ytbehandlingarna framkom inte. Ytbehandlingen påverkade inte nämnvärt fuktkvoterna varken efter bevattning eller efter torkning, och inte heller sprickbildningen.
Balktyp 14, som hade lite bredare tvärsnitt, fick lägre skjuvhållfasthet men det är oklart vad det berott på. Dessa balkar hade genomgående lameller med mer märgbitar. De hade också mest sprickor.
Tabell 14. Fortsatt studie med balktyper 11-14
Balk -typ Anta l Brottlast (kN) medelvärde (min-max) Skjuvhållf. (MPa) medelvärde Skjuvhållf. (MPa) kar. värde 11 15 149 4,12 2,83 12 15 157 4,33 2,92 13 A 10 148 4,07 2,81 13 B 10 142 3,88 2,44 13 C 10 142 3,86 2,67 14 15 191 3,67 2,11
Totalt 33 av 75 balkar erhöll rent skjuvbrott i den fortsatta studien, övriga fick böjbrott eller kombinerat böj- och skjuvbrott. Brottlasten för alla balkar oberoende av brottyp användes för att beräkna skjuvhållfastheterna både i förstudien och i den fortsatta studien. Eftersom balkar med böjbrott inte belastades tillräckligt för skjuvbrott, så var skjuvhållfastheten antagligen högre än den beräknade. Hela tvärsnittet har använts vid beräkningen, dvs. ingen reducering på grund av sprickor. I den fortsatta studien var det ganska stor spridning av skjuvhållfastheterna, men skillnaden mellan balktyperna var liten.
Medelvärdet för alla balkar var 4,0 MPa, och karaktersistiska hållfasthetn var 2,9 MPa. Fuktkvoten i balkarna efter provningen var 8-10 % och karakteristiska värdet omräknades till fuktkvot 12 %. Skjuvhållfastheten efter justering för fuktkvoten var 2,7 MPa. Om man jämför med karakterisktiska värdet 3,5 MPa så skulle detta innebära en kcr-faktor på 0,77 för dessa
spruckna balkar. Då ska man beakta att alla balkar inte fått skjuvbrott (dvs. skjuvhhållfastheten var högre) och att de testade balkarna varit utsatta för extrem klimatpåverkan (vattenbegjutning i ca två veckor och torkning vid 85°C – verkligen ett worst- case-senario) och erhållit betydande mängd sprickor, varför en kcr-faktor för normal
användning av limträ bör vara högre.
Uppfuktning med bevattning kan inträffa i verkligheten om en stomme lämnas oskyddad vid regniga förhållanden, även om det är ovanligt med ett par veckors ihållande regn. Torkning i virkestork vid hög temperatur är dock inte ett realistiskt torkförlopp för verkliga
23
konstruktioner. Torkning med byggtork efter en uppblötning kan dock medföra viss sprickbildning i limträet om torken står nära, så att det blir en snabb uttorkning.
Om man ska göra fler skjuvförsök med limträbalkar, så finns det många parametrar som kan studeras vidare i fortsatta försök, t.ex. balkarnas dimensioner, lamellernas typ och placering i balken (centrumbitar med märg eller inte), sprickstorlekar och spricklägen.
Även lastplacering och risken för höga skjuvspänningar är viktigt, t.ex. om man har utbredd last eller punktlast påverkar skjuvpåverkan på balken. I vissa länder får man räkna med högre skjuvhållfasthet vid inre stöd, eftersom skjuvbrott är svårare att erhålla mitt i en balk. Den allra största delen (kanske 90 %) av stora limträbalkar dimensioneras för utbredd last, vilket medför att skjuvspänningarna inte blir dimensionerande. Det skulle behövas statistik för användningen av limträbalkar. Även en kartläggning av vilka klimat man har i t.ex. stora limträhallar med höga limträbalkar är intressant att följa upp.
24