Slutsatsen efter det här arbetet är att mycket arbete återstår för att börja använda förbandet i Masonites flexibla byggsystem. Det här arbetet är en inledande studie som kan användas som underlag för en fördjupad utveckling av beräkningsmetoder och som underlag vid provningar.
Skarvbeslaget har stor potential för att användas som väggskarvbeslag åt MFB. Det är ett flexibelt förband med godtycklig placering i den kontinuerliga slitsen, anpassningsbar hållfasthetsförmåga och möjlighet till en hög prefabricering.
Den dimensionerande delen av beslaget är skruvens och dess hållfasthet. Den skruv som användes hade borrspets, men utan förborrning visade det sig att skruven började rotationswobbla när den nådde plåten och hålet blev därmed för stort och koniskt. Med förborrning med en borrdiameter något mindre än skruven fungerade det utmärkt med handhållen skruvdragare. Den största kraften från ett 8-våningshus är ca 180 kN. Det innebär att vi nästan klarar oss med 3 st förband med totalt 36 skruv.
Nedan följer förslag på fortsatt arbete för att vidare utveckla skarvbeslaget och systemet;
1. Fullskaleförsök
Den teoretiska hållfastheten framräknat i arbetet är inte anpassade efter Masonites board, därför skulle det vara intressant och se hur de beräknade resultat överensstämmer med ett fullskaleförsök. Då kan också beteendet vid olika brott studeras och undersöka alternativa brottmoder som är okända.
Försöket skulle även vara värdefullt för att se hur effektivt det går att montera beslaget och vilka eventuella förbättringar som kan behöva göras.
2. Förfina och fördjupa beräkningarna
Vidareutveckla och anpassa beräkningsmetoderna för den här typen av förbindare framtagna genom experimentella försök. Man behöver också titta på de olika brotten som kan uppstå i plyboarden som inte tagits i beaktning i det här arbetet.
Ta fram en lathund/beräkningshandbok för att underlätta vid dimensionering.
3. Annan typ av skruv
Det skulle vara bra att välja en annan mindre skruv med ett segare brott så att använda brottmod H skulle uppträda. Skruvens diameter bör ligga kring 4-5mm för att få ett tätt skruvmönster. Får man problem med hålkanttryck kan hålbilden med lätthet göras med förskjutna skruvrader för att minska inverkan av inbördes avstånd för skruvarna.
Masonites flexibla byggsystem Utformning av skarvbeslag för hopfogning av prefabricerade väggelement
23
4. Vägg med dubbla plyboard skivor
Vid höga hus kan stora krafter uppstå t.ex. bottenvåningen, där finns det kanske inte tillräckligt med plats alla väggskravbeslag. Där skulle man kunna placera väggar med dubbla skivor för att kunna fördubbla antalet beslag i väggelementet.
5. Undersöka flera användningsområden
För att ytterligare kunna optimera dimensioneringen kan man försöka få samverkan mellan flera skjuvväggar genom att förbinda flera väggelement med varandra med en vertikalslits och plåt. Om det är möjligt kan man ta lasten på fler beslag och man kan minska antalet skruv och plåtar i väggarna.
Utforma ett T-beslag vid knutpunkterna för att förbinda tre stycken väggelement med varandra skulle också vara intressant.
Masonites flexibla byggsystem Utformning av skarvbeslag för hopfogning av prefabricerade väggelement
24
7 LITTERATURLISTA
Tryckta källor
Källsner, Bo och Girhammar, Ulf Arne: Horisontalstabilisering av träregelstommar, Plastisk dimensionering med träbaserade skivor. SP Rapport 2008:47, SP Sveriges Tekniska
Forskningsinstitut, 2008.
Boverkets Handbok om snö- och vindlast, Utgåva 2, 1997.
Carling, Ove, Svensk Byggtjänst, Trätek: Dimensionering av träkonstruktioner, 1992.
Johansen, K. W.: Theory of timber connectors. Proceedings of the International Association of Bridge and Structural Engineering (IABSE), Vol. 9, 1949.
MFB handboken, förhandsutgåva 2010:1
Rios, Maya: Utformning av beslag för infästning av prefabricerade stomelement i Masonite Flexibla Byggsystem, 2010.
SS-EN 1993-1-8:2005. ”Eurokod 3: Dimensionering av stålkonstruktion – Del 1-8:
Dimensionering av knutpunkter och förband”, utgåva 1.
SS-EN 1995-1-1:2004. ”Eurokod 5: Dimensionering av Träkonstruktioner - Allmänna regler och regler för byggnader” utgåva 1.
Muntliga källor och mailkorrespondens
Daerga, Per-Anders (2010) : Umeå Universitet Edvinsson, Roger (2010): Masonite Beams AB Girhammar, Ulf Arne (2010): Umeå Universitet Höök, Matilda (2010): Masonite Beams AB Johanson, Björn (2010): Bjerking AB Svensson, Mats (2010): Karto
Masonites flexibla byggsystem Utformning av skarvbeslag för hopfogning av prefabricerade väggelement
A1
Figur A1. Karakteristiskt hastighetstryck, qp
qp
BILAGA A - LASTNEDRÄKNINGAR
I avsnittet kommer indata enligt tabell 1.1 och 1.2 användas samt medelbäddhållfasthet 58,14Mpa för 5 faner, 1 board som tagit fram genom experimentella undersökningar på Masonites plyboard. (Rios, 2010)
- Vindlast
Det karakteristiska hastighetstrycket qp, interpolerades fram med hjälp av tabell 2:21a, ur BSV, Snö- och Vindlast för höjder med 3 meters intervall. Takets hastighetstryck antogs vara en på halv våningshöjd.
Resultatet visas i figur A1.
Dimensionerande kraft per våning enligt ekvation 3:
k
k q
W
Då blir Vindlasten för respektive våningsplan enligt:
/ 2
Den framräknade lasten räknas sedan om från kN/m2 till en punktlast H vid centrum skjuv-väggen, se figur A2.
Punklasten beräknas då enligt:
Då blir Punktlasten för de olika planen:
/ 2
Masonites flexibla byggsystem Utformning av skarvbeslag för hopfogning av prefabricerade väggelement
A2
Figur A2: Illustration av vindlaster
kN
Dimensionerande lyftkraft
Den karakteristiska lyftkraften i hörnet på skjuv-väggen för respektive våningsplan fås genom ekvation 1:
(1)
Först räknas enbart lyftkraften:
kN
Masonites flexibla byggsystem Utformning av skarvbeslag för hopfogning av prefabricerade väggelement
A3
Lägg märke till att takets inverkan antas vara på en halv våningshöjd. Den totala
dimensionerande lyftkraften i vägghörnet där egenvikten agerar positivt och variabel huvudlast är vindlasten. Därav multipliceringen med 1,3 enligt lastkombination 1. Då blir den
dimensionerande lyftkraften:
Där:
Då fås:
-Dimensionerande skjuvkraft Enligt ekvation 2 fås:
ni i
skjuv
H
H
1 0
, (2)
Kraften från varje våningsplan adderas ner i byggnaden.
Vägglängd
Masonites flexibla byggsystem Utformning av skarvbeslag för hopfogning av prefabricerade väggelement
B1
Figur B1: Brottmod F
Figur B2: Brottmod G BILAGA B- BROTTMODER SKRUV
Skruven kontrolleras för de olika brottmoderna F, G och H där den lägsta hållfastheten är dimensionerande.
-Skjuvhållfasthet skruv
Med indata från testrapporten enligt tabell 1.3, beräknas värdet på karakteristiskt flytmoment enligt ekvation 7:
(7)
Med insatta värden fås:
Om hållfastheten är liten i boarden och skruv och plåt är överstarka får vi brottmod F enligt ekvation 4:
d Med insatta värden fås:
Om vi får flytbrott i förbindaren vid plåten och hålkantbrott i boarden får vi brottmod G enligt ekvation 5:
(5)
Med insatta värden fås:
skär
Masonites flexibla byggsystem Utformning av skarvbeslag för hopfogning av prefabricerade väggelement
B2
Figur B3: Brottmod H
Om vi får hålkanttryckbrott i LVL-kärnan och dubbelt flytbrott i förbindaren får vi brottmod H enligt ekvation 6:
3 4 ,
2 , ,1, ,
,
Rk ax k
h Rk y Rk
v
d F f M
F (6) Med insatta värden fås:
Sedan beräknas det dimensionerande värdet för de olika förbanden med minsta värdet av de möjliga brottmoderna.
Eftersom det gäller 2-skärigt förband kan vi multiplicera de framräknade värdet för brottmoden med 2, då fås:
Med insatta värden i respektive förband:
Förbindare A: Fv,Rd,tot 24,576/1,245,7kN Förbindare B: Fv,Rd,tot 24,5712/1,291,4kN Förbindare C: Fv,Rd,tot 24,5718/1,2137,1kN
skär kN
FvRk 6,67 /
4 7 0 , 6 14 , 58 21600 3
,
, 2
F n F
M Rk v tot
Rd
v
2 , ,
,
2 min
Utveckling och dimensionering av väggbeslag Emil Edvinsson 2012-10-04
C1
Figur C1. Illustration Ant, Agr och Anet i plåten.
BILAGA C - BROTTMODER PLÅT
Utgångspunkten för kantavstånden blev en jämförelse mellan tabell 8.2, Eurokod 5 del 1, och tabell 3.3, Eurokod 3, del 8.
För träet är minimi kravet är 7d för obelastad ände med förborrat hål, (3sin)doch d
con
)
4
( för spikavstånd parallellt respektive vinkelrätt fiberriktningen.
För stålet är minimikravet för centrumavstånd spik 2.2d0 och 1.2d0 för ändavstånd och kantavstånd.
Därför valdes det största av samtliga vilket är 7d, som vi också fick reducera med 0.7 eftersom vi har stål-träförband vilket leder till ett minsta centrum och kantastånd 0,776,733 mm.
Väljer 50 mm med hänsyn till montagetoleranser.
Plåten kontrolleras för en plastisk bärförmåga för bruttotvärsnittet, Npl,Rd och en
dimensionerande bärförmåga vid brott vid snitt genom hål för skruv, Nu,Rd samt områdesbrott.
2 olika områdesbrott kan uppträda röda och svarta linjerna i figur C1. Eftersom kantavståndet i y-riktning är större än i x-riktning blir områdesbrottet i plåten genom en skruvrad, Ant som i det här fallet är samma som Anet.
-Hålkantstryck
Hålkantstrycket för plåten beräknas enligt ekvation 8:
dim 2
1
, k a f d t F
F
M u b Rd
b
(8)
Med insatta värden för de olika förbandstyperna:
Utveckling och dimensionering av väggbeslag Emil Edvinsson 2012-10-04
C2
Förbindare A:
Förbindare B:
Förbindare C:
Som väntat har vi ingen reduktion med hänsyn till hål- och kantavstånden eftersom de är stora i förhållande till skruvdiametern. De tilltagna hål- och kantavstånden gör också att även om de specificerade måtten skulle avvika vid montering blir inte det avgörande för förbandets hållfasthet.
-Bärförmåga försvagat snitt
Nettoarean för skjuvning fås ur ekvation 10:
(10) Med insatta värden fås:
Förbindare A:
Förbindare B:
Förbindare C:
624 2
Utveckling och dimensionering av väggbeslag Emil Edvinsson 2012-10-04
C3
Sedan beräknas hållfastheten enligt ekvation (9):
(9)
Med insatta värden för de olika förbandstyperna fås Förbindare A:
Förbindare B:
Förbindare C:
-Bärförmåga snitt
Bruttoarean för plåten fås ekvation 12:
(12)
Med insatta värden för de olika förbandstyperna fås:
Förbindare A:
Förbindare B:
Förbindare C:
Sedan beräknas hållfastheten enligt ekvation 11:
(11)
Med insatta värden för de olika förbandstyperna fås:
Förbindare A:
Förbindare B:
Förbindare C:
kN
NuRd 201
2 , 1 624 430 9 624 430 9 624 430 9 750 275
,
kN
NplRd 206
1 750 275
,
kN
NplRd 206
1 750 275
,
Utveckling och dimensionering av väggbeslag Emil Edvinsson 2012-10-04
C4
-Områdesbrottplåt
Plåten kontrolleras också mot områdes brott enligt ekvation 13:
(13)
Eftersom Ant (inget drag) kan vi bortse från första termen. Med insatta värden för de olika förbandstyperna fås:
Förbindare A:
Förbindare B:
Förbindare C:
Här ser vi att hållfastheten blir samma eftersom det i alla fall är brott genom en skruvrad.
0 2
, 1
, 3
5 1 , 0
M nv y M
nt u Rd
eff
A A f
f
V
kN Veff Rd 99,07
1 624 275 3 1
, 1
,
kN Veff Rd 99,07
1 624 275 3 1
, 1
,
kN Veff Rd 99,07
1 624 275 3 1
, 1
,
Utveckling och dimensionering av väggbeslag Emil Edvinsson 2012-10-04
D1
BILAGA D – ADJUFIX
Här redovisas dragresultatet från 3 skruvar gjorda av karto, se tabell D1 Beräknade spänningar är utvärderade på arean i skruvens släta del. Vi ser att brotten som väntat uppkommit i
skruvarnas gänga där tvärsnittsarean är mindre, se figur D2.
Tabell D1: Resultat av dragprov för Adjufix skruv, källa Karto
Utveckling och dimensionering av väggbeslag Emil Edvinsson 2012-10-04
D2
Figur D2: Dragprov för en Adjufix skruven, källa Karto