Konstruktionsförslag i grundutförande (utan brandkrav)

6.3.1. Illustration av de jämförda byggnaderna

Stomkonstruktionerna skiljde sig åt mellan de jämförda byggnaderna vilket illustrativt presenteras här nedan.

Figur 54: 3D-illustration av stomkonstruktionerna. Referensobjektet till vänster och jämförelseobjektet till höger

Grundkonstruktionen optimerades inte och förblev där av den samma i bägge fallen.

Figur 55: Vertikalsnitt av grundkonstruktionen

Väggkonstruktionens överbyggnad ansågs rationell och användes i bägge fallen.

Takkonstruktionens överbyggnad skiljde sig åt mellan de jämförda byggnaderna på så sätt att TRP-plåten ersattes med KL-träelement vilket fick till följd att mängden isolering kunde minskas 20 mm.

Figur 57: Vertikalsnitt genom takkonstruktionen. Referensobjektet till vänster och jämförelseobjektet till höger.

6.3.2. Sekundärt bärverk i takkonstruktionen

Till det sekundära bärverket i taket valdes att byta ut högprofilsplåten i referensobjektet till en KL-träskiva i jämförelseobjektet.

Då det sekundära bärverket i taket inte klarade nedböjningsvillkoren, upplagt på två stöd, så dimensionerades 12 m långa element av KL-trä som spände över tre sadelbalkar. En

konsekvens av att använda ett trestödselement var att upplagsreaktionen för sadelbalken i mitten av elementet blev 25% mer ogynnsamt. I samråd med handledare på Sweco structures AB valdes att det sekundära bärverket i taket skulle modelleras med förskjutna skarvar för att använda upplagsreaktionerna till en fördel vilket sänkte lasterna med 15 % relativt om

elementen hade modellerats med generalskarv. KL-trä elementen dimensionerades enligt Tabell 7.

Tabell 7: Dimensioner, materialbeskrivning och utnyttjanden av det sekundära bärverket i takkonstruktionen

Element Material Dimension [mm] Kvalitet [MPa] Utnyttjande [%]

Sekundärt bärverk i tak KL-trä 80x3000x12000 (30,20,30) C24, C24, C24 51 % böjtryckning 11 % längsskjuvning 26 % rullskjuvning 98 % Nedböjning

6.3.3. Primärt horisontellt bärverk (sadelbalkar)

Till det primära bärverket i taket valdes sadelbalkar av limträ. Till följd av att modifiera det sekundära bärverket i taket till förskjutna skarvar så kunde sadelbalkarnas höjd minskas med två lameller.

Sadelbalkarna förbands till pelarna med tvåsidiga trälaskar och genomgående skruvar. Trälaskarna tjänade även ett syfte att underlätta montaget av sadelbalkarna utan att använda stålförband eller horisontella stag.

Takets sekundära bärverk agerade även vippningsförhindrande på sadelbalkarna. Sadelbalkarna dimensionerades enligt Tabell 8.

Tabell 8:Dimensioner, materialbeskrivning och utnyttjanden av det primära bärverket i takkonstruktionen

Element Material Dimension [mm] Kvalitet [MPa] Utnyttjande

Primärt horisontellt Bärverk: sadelbalk Limträ Upplagshöjd: 765 Nockhöjd: 1980 Bredd: 215 GL30c 97 % skjuvning 101 % upplagstryck 95 % böjning 61 % böjning i nock 77 % dragning vinkelrätt fibrerna 95 % Nedböjning

6.3.4. Primärt horisontellt bärverk (gavelbalkar)

Till gavelbalkar valdes limträelement med rektangulärt tvärsnitt vilka dimensionerades enligt Tabell 9.

Tabell 9:Dimensioner, materialbeskrivning och utnyttjanden av det primära bärverket i takkonstruktionen

Element Material Dimension [mm] Kvalitet [MPa] Utnyttjande

Primärt horisontellt Bärverk: gavelbalk Limträ 215x225 GL30c 62% Böjtryckning 50% Skjuvning 77,5% Nedböjning 6.3.5. Nockbalk

Då det sekundära bärverket i taket inte klarade av att ensamt leda ner de horisontella lasterna i grunden samtidigt som det utsattes för vertikala snölaster så dimensionerades en nockbalk för att uppfylla syftet.

Två fall jämfördes:

1. Nockbalken modellerades en bit (så mycket som träskivan böjer ner) under KL-träskivan för att inte angripas av snölasten men med risk för vippning.

2. Nockbalken modellerades i kontakt med KL-träskivan och stagades för vippning men utsattes för samtidigt böjande och tryckande lasteffekter.

I fall två testades en grövre balk än i fall 1 och ändå höll den inte varför balken fall 1 valdes. Elementen dimensionerades enligt Tabell 10.

Tabell 10: Dimensioner, materialbeskrivning och utnyttjanden av nockbalken.

Element Material Dimension [mm] Kvalitet [MPa] Utnyttjande

Nockbalk Limträ 140x225 GL30c 93 % Böjtryckning

6.3.6. Balkavväxlingar över portar

Balkarnas syfte var att ta upp horisontella laster från vind samt vertikala laster från

lasteffekter i två riktningar. Enligt portleverantören villkorades träramarna runt portarna med en minsta tvärsnittsdimension om 100x100 mm. Elementen utnyttjades inte till fullo för att dels passa in i övriga konstruktionen och dels verka avstyvande på rörelser från porten. Elementen dimensionerades enligt Tabell 11.

Tabell 11: Dimensioner, materialbeskrivning och utnyttjanden av de horisontella avväxlingarna ovan portarna.

Element Material Dimension [mm] Kvalitet [MPa] Utnyttjande

Balkavväxling över portar

Limträ 115x225 GL30c 83% böjknäckning

6.3.7. Primärt vertikalt bärverk (Pelare långsidor)

Pelarna som löper längs byggnadens långsidor modellerades i limträ med rektangulärt tvärsnitt. Till följd av att modifiera det sekundära bärverket i taket till förskjutna skarvar så kunde långsidornas pelarelement minskas med en lamell i höjd.

Utanpåliggande överbyggnad av sandwichelement ansågs inte bidra till någon horisontell stabilisering varför pelarna knäckte i vek riktning.

Elementen dimensionerades enligt Tabell 12.

Tabell 12: Dimensioner, materialbeskrivning och utnyttjanden av pelarelementen i byggnadens långsidor.

Element Material Dimension [mm] Kvalitet [MPa] Utnyttjande

Pelare långsidor Limträ 215x315 GL30c 94 % böjtryckning

6.3.8. Primärt vertikalt bärverk (gavelpelare)

Pelarna som löper längs byggnadens gavlar modellerades i limträ med rektangulärt tvärsnitt. Till följd av att modifiera det sekundära bärverket i taket till förskjutna skarvar så kunde gavlarnas pelarelement minskas med en lamell i höjd.

Utanpåliggande överbyggnad av sandwichelement ansågs inte bidra till någon horisontell stabilisering varför pelarna knäckte i vek riktning.

Pelarna utsattes för samtidig tryckning och böjning härledda från horisontell vindlast och upplagslast från gavelbalkarna. Gavelpelarnas knäckningslängd blev ca två meter längre än långsidornas pelarelement vilket medförde att dessa pelare blev utsatta för störst lasteffekter. Alla gavelpelare dimensionerades efter det mest utsatta elementet och ett visst

underutnyttjande kan föreligga hos de kortare elementen. Elementen dimensionerades enligt Tabell 13.

Tabell 13: Dimensioner, materialbeskrivning och utnyttjanden av pelarelementen i byggnadens gavlar.

Element Material Dimension [mm] Kvalitet [MPa] Utnyttjande

6.3.9. Pelare intill horisontalstabiliserande väggskiva

Pelaren intill byggnadens horisontalstabiliserande väggskiva modellerades i limträ med rektangulärt tvärsnitt.

Pelaren invid den stabiliserande väggskivan hade till uppgift att samverka med väggskivan dels på så sätt att den överförde den horisontella vindkraftens vertikala komposant ner till grunden men även för att motverka ”buckling” av den slanka väggskivan.

Elementet dimensionerades enligt Tabell 14.

Tabell 14:Dimension, materialbeskrivning och utnyttjande av pelarelementet intill byggnadens horisontalstabiliserande väggskiva.

Element Material Dimension [mm] Kvalitet [MPa] Utnyttjande

Pelare vid stabiliserande väggskiva

Limträ 215x225 GL30c 62 % tryckning

6.3.10. Pelare intill portar

Pelarnas syfte var att ta upp horisontella laster från vind, vertikala laster från

sandwichpanelerna bredvid portarna samt vertikala laster från portarna själva vilket medförde att de fick dimensioneras för samtidigt böjande- och tryckande lasteffekter i två riktningar. Enligt portleverantören villkorades träramarna runt portarna med en minsta

tvärsnittsdimension om 100x100 mm. Elementen utnyttjades inte till fullo för att dels passa in i övriga konstruktionen och dels verka avstyvande på rörelser från porten.

Elementen dimensionerades enligt Tabell 15.

Tabell 15: Dimensioner, materialbeskrivning och utnyttjanden av pelarelementen intill byggnadens portar

Element Material Dimension [mm] Kvalitet [MPa] Utnyttjande

6.3.11. Längsgående global stomstabilisering (KL-träskiva)

Till den globala längsgående stomstabiliseringen valdes ett element av KL-trä som fick ersätta den diagonala stålprofil som fanns där i referensobjektet.

För att erhålla maximal samverkan med det sekundära bärverket i taket så förbands väggskivan till takskivorna med träbalkar och genomgående skruv.

Samverkan uppnåddes med intilliggande pelare genom lastöverföring via stålprofil och skruvförband.

Elementet dimensionerades enligt Tabell 16.

Tabell 16: Dimensioner, materialbeskrivning och utnyttjanden av den globalt längsgående stabiliserande väggskivan.

Element Material Dimension

[mm]

Kvalitet [MPa] Utnyttjande

Längsgående stomstabilisering KL-trä 80x6865x5623 (30,20,30) C24, C24, C24 80% Panelskjuvning 15% Skiktskjuvning

6.3.12. Tvärgående global stomstabilisering (limträdiagonaler)

Till den globala tvärgående stomstabiliseringen valdes diagonala limträelement med

rektangulärt tvärsnitt. Mängden diagonaler dubblades relativt referensobjektet och elementen förflyttades ut till ytterfacken i gavlarna. Anledningen till att de flyttades var att det annars hade blivit en mycket komplicerad 3-dimensionell knutpunkt vid gavelmittens pelarfot. Elementen dimensionerades enligt Tabell 17.

Tabell 17: Dimensioner, materialbeskrivning och utnyttjanden av de globalt tvärgående stabiliserande diagonalerna.

Element Material Dimension [mm] Kvalitet [MPa] Utnyttjande

Tvärgående stomstabilisering

Limträ 180x190 GL30c 88 % tryckning

6,8 % dragning

6.3.13. Branddimensionering

OBS! Den brandtekniska dimensioneringen, se Bilaga B.15-B20, visade att limträelementen klarade brandkrav R30 i grundutförande men att KL-träelementen i takkonstruktionen behövde dimensioneras upp en storlek från grundutförande till 90 mm 3-skiktsskivor (30,30,30) i virkeskvalitet C24.

6.3.14. Grund

Golvplattan dimensionerades inte utan antogs utifrån ett referensobjekt med liknande konstruktionsförutsättningar, se Bilaga A.14, enligt Tabell 18.

Tabell 18: Dimensioner och materialbeskrivning.

Element Material Dimension [mm] Kvalitet [MPa]

Fundament F1 Betong 1600x1600x300 C30/37 Armering ϕ12 B500B-s300-Ax ϕ12 B500B-s300-Ay 4 ∅12 500 − 4 ∅12 500 − 500 Fundament F2 Betong 2000x2000x500 C30/37 Armering ϕ12 B500B-s150-Cx ϕ12 B500B-s150-Cy 4 ∅12 500 − 4 ∅12 500 − 500 Golvplatta Betong Armering 42000x24000x200 ϕ12 B500B-s200-Ax ök+uk ϕ12 B500B-s200-Ay ök+uk C30/37 500