En teknisk jämförelseanalys mellan prefabricerade KL-trä och träbaserat hybrid stomsystem - fukt, brand och ljud

Full text

(1)LiU-ITN-TEK-G--21/065-SE. En teknisk jämförelseanalys mellan prefabricerade KL-trä och träbaserat hybrid stomsystem - fukt, brand och ljud Richard Persson Jacob Thaning 2021-06-09. Department of Science and Technology Linköping University SE-601 74 Norrköping , Sw eden. Institutionen för teknik och naturvetenskap Linköpings universitet 601 74 Norrköping.

(2) LiU-ITN-TEK-G--21/065-SE. En teknisk jämförelseanalys mellan prefabricerade KL-trä och träbaserat hybrid stomsystem - fukt, brand och ljud Examensarbete utfört i Byggteknik vid Tekniska högskolan vid Linköpings universitet. Richard Persson Jacob Thaning Norrköping 2021-06-09. Department of Science and Technology Linköping University SE-601 74 Norrköping , Sw eden. Institutionen för teknik och naturvetenskap Linköpings universitet 601 74 Norrköping.

(3) Upphovsrätt Detta dokument hålls tillgängligt på Internet – eller dess framtida ersättare – under en längre tid från publiceringsdatum under förutsättning att inga extraordinära omständigheter uppstår. Tillgång till dokumentet innebär tillstånd för var och en att läsa, ladda ner, skriva ut enstaka kopior för enskilt bruk och att använda det oförändrat för ickekommersiell forskning och för undervisning. Överföring av upphovsrätten vid en senare tidpunkt kan inte upphäva detta tillstånd. All annan användning av dokumentet kräver upphovsmannens medgivande. För att garantera äktheten, säkerheten och tillgängligheten finns det lösningar av teknisk och administrativ art. Upphovsmannens ideella rätt innefattar rätt att bli nämnd som upphovsman i den omfattning som god sed kräver vid användning av dokumentet på ovan beskrivna sätt samt skydd mot att dokumentet ändras eller presenteras i sådan form eller i sådant sammanhang som är kränkande för upphovsmannens litterära eller konstnärliga anseende eller egenart. För ytterligare information om Linköping University Electronic Press se förlagets hemsida http://www.ep.liu.se/ Copyright The publishers will keep this document online on the Internet - or its possible replacement - for a considerable time from the date of publication barring exceptional circumstances. The online availability of the document implies a permanent permission for anyone to read, to download, to print out single copies for your own use and to use it unchanged for any non-commercial research and educational purpose. Subsequent transfers of copyright cannot revoke this permission. All other uses of the document are conditional on the consent of the copyright owner. The publisher has taken technical and administrative measures to assure authenticity, security and accessibility. According to intellectual property law the author has the right to be mentioned when his/her work is accessed as described above and to be protected against infringement. For additional information about the Linköping University Electronic Press and its procedures for publication and for assurance of document integrity, please refer to its WWW home page: http://www.ep.liu.se/. © Richard Persson, Jacob Thaning.

(4) SAMMANFATTNING KL-trä (korslaminerat trä) är ett byggnadsmaterial som ökat i efterfrågan och bidragit med nya möjligheter i byggbranschen de senaste åren, men utnyttjas dock inte till sin fulla potential. Att trä har obestridliga miljömässiga fördelar jämfört med betong och stål är idag ett faktum. Rapportens avsikt är att ge underlag och underlätta byggandet av träkonstruktionerna KL-trä och hybridkonstruktion. Genom en jämförelseanalys mellan KL-träkonstruktion och träbaserad hybridkonstruktion har för och nackdelar identifieras gällande fukt- brand- och ljudegenskaper. En undersökning sker utifrån möjligheten att uppnå högre ljudklasser än minimikrav för BBR samt en utformning för att klara brandteknisk klass REI60. Rapportens teori baseras på en litteraturstudie. De källor som lagt grunden för litteraturstudien utgörs av vetenskapliga artiklar, rapporter, facklitteratur och examensarbeten. Den träbaserade hybridkonstruktionen är utformad med gjuten betong på en KL-träskiva i bjälklag vilande på bärande KL-träväggar. KL-träkonstruktionen är utformad helt i KL-trä både bärande väggar och bjälklag. Båda konstruktionerna är relativt känsliga för fukt då betong och trä är porösa material. Vid utformning av hybridkonstruktionen finns risker för fuktbetingade rörelser som kan resultera i sprickor och springor som försämrar bland annat akustiska egenskaper. Trä är ett organiskt material som kan bli angripet av röt- och mögelsvampar, detta kan både försämra träkonstruktionens bärförmåga och vara farligt för människan sett ur en hälsoaspekt. Hybridkonstruktionen har bättre brandegenskaper än KL-trä. KL-trä är ett antändligt material, till skillnad mot betong men trots detta är brandegenskaperna förutsägbara. Detta innebär att KL-trä kan användas som material i stora konstruktioner. Betong och trä i en samverkan fungerar på ett effektivt sätt under brand och materialens enskilda egenskaper utnyttjas till dess fördelar som resulterar i höga brandkrav. Gällande ljudegenskaper hos KL-träkonstruktioner finns det vissa svårigheter som behöver beaktas för att uppnå uppsatta ljudkrav. KL-träkonstruktioner behöver någon form av ljudisolering för att uppnå ställda minimikrav, speciellt för stegljudsisolering. Även för hybridkonstruktionen behövs ljudisolering i viss mån för att uppnå minimikraven..

(5) ABSTRACT CLT (cross laminated timber) is a building material that has increased in its demand and opportunities in the construction industry in recent years but is not to this day used to its full potential. Wood has undeniable environmental benefits compared to concrete and steel are a fact today. The intention of the report is to provide a basis and facilitate the construction of the CLT constructions and hybrid construction. Through a comparative analysis between CLT construction and hybrid construction, the advantages and disadvantages regarding moisture, fire and sound properties must be identified. An investigation is carried out based on the possibility of achieving higher sound classes, minimum requirements for BBR and a design to meet fire technical class REI60. The theory of the report is based on a literature study. The sources that laid the foundation for the literature study consist of scientific articles, reports, non-fiction, and degree projects. The wood-based hybrid construction is designed with cast concrete on a CLT board in the floor resting on load bearing CLT walls. The CLT construction is designed entirely in CLT, both loadbearing walls and floors. Both constructions are relatively sensitive to moisture as concrete and wood are porous materials. When designing the hybrid construction, there is a risk of moisture-related movements that can result in cracks and fissures that impair acoustic properties. Wood is an organic material that can be infested with rot and mold, this can destroy the wood structure and be bad for human health. The hybrid construction has better fire properties then CLT. CLT is a flammable material, despite this, the fire properties are predictable. This means that CLT can be used as a material in large constructions. Concrete and woodwork together in an efficient manner during a fire and the individual properties of the materials are utilized to its advantage, which results in high fire requirements. Regarding sound properties of CLT constructions, there are certain difficulties that need to be considered to achieve set sound requirements. CLT constructions need some form of sound insulation to achieve minimum requirements, especially against step sound insulation. For the hybrid construction, some sound insulation is needed to achieve minimum requirements.. iii.

(6) Innehållsförteckning SAMMANFATTNING ...................................................................................................................................... ii ABSTRACT..................................................................................................................................................... iii FÖRORD......................................................................................................................................................... 7 Förkortningar och Begreppsförklaring .......................................................................................................... 8 1 INLEDNING ............................................................................................................................................... 10 1.1 Bakgrund ........................................................................................................................................... 10 1.2 Problembeskrivning .......................................................................................................................... 11 1.3 Syfte .................................................................................................................................................. 12 1.4 Mål .................................................................................................................................................... 12 1.5 Frågeställningar................................................................................................................................. 12 1.6 Avgränsningar ................................................................................................................................... 12 2 METOD ..................................................................................................................................................... 13 2.1 Litteraturstudie ................................................................................................................................. 13 2.2 Jämförelseanalys ............................................................................................................................... 13 2.3 Kritik av metod .................................................................................................................................. 13 3. TEORI ....................................................................................................................................................... 14 3.1 Materialbeskrivning: Trä ................................................................................................................... 14 3.1.1 Bakgrund och virkesutnyttjande ................................................................................................ 14 3.1.2 Uppbyggnad och struktur .......................................................................................................... 14 3.1.3 Generella egenskaper ................................................................................................................ 16 3.1.4 Träets hållfasthet ....................................................................................................................... 17 3.2 Materialbeskrivning: Betong............................................................................................................. 19 3.2.1 Betongens hållfasthet ................................................................................................................ 19 3.3 Stomsystem....................................................................................................................................... 20 3.3.1 KL-träkonstruktion ..................................................................................................................... 20 3.3.1.1 Hållfasthet ........................................................................................................................... 21 3.3.2 Träbaserad hybridkonstruktion ................................................................................................. 22 3.3.2.1 Fördelar med träbaserad hybridkonstruktion .................................................................... 22 3.3.2.2 Utformning av hybridkonstruktion ..................................................................................... 22 3.4 Fukt ................................................................................................................................................... 23 3.4.1 Fukt KL-trä .................................................................................................................................. 23.

(7) 3.4.3 Fukt betong ................................................................................................................................ 25 3.4.2 Fukt hybridkonstruktion ............................................................................................................ 25 3.5 Brand ................................................................................................................................................. 26 3.5.1 Brand KL-träkonstruktioner ....................................................................................................... 29 3.5.2 Brand betong ............................................................................................................................. 30 3.5.3 Brand hybridkonstruktioner....................................................................................................... 30 3.6 Ljud .................................................................................................................................................... 31 3.6.1 Luftljudsisolering: ....................................................................................................................... 31 3.6.2 Stegljud: ..................................................................................................................................... 31 3.6.3 Flanktransmission: ..................................................................................................................... 31 3.6.4 Installationer/vibrationer:.......................................................................................................... 32 3.6.5 Ljud KL-trä .................................................................................................................................. 33 3.6.6 Ljud betong ................................................................................................................................ 35 3.6.7 Ljud hybridkonstruktioner ......................................................................................................... 35 3.7 Teknisk kravställning ......................................................................................................................... 36 3.7.1 Fukt ............................................................................................................................................ 36 3.7.2 Brand .......................................................................................................................................... 37 3.7.3 Ljud............................................................................................................................................. 37 3.8 Tekniska konstruktionslösningar .......................................................................................................... 37 3.8.1 Fukt ................................................................................................................................................ 38 3.8.2 Brand .............................................................................................................................................. 38 3.8.3 Ljud................................................................................................................................................. 39 4. RESULTAT ................................................................................................................................................ 40 4.1 Fukt ................................................................................................................................................... 40 4.2 Brand ................................................................................................................................................. 40 4.3 Ljud .................................................................................................................................................... 40 5. ANALYSDISKUSSION ................................................................................................................................ 42 5.1 Fukt ................................................................................................................................................... 42 5.2 Brand ................................................................................................................................................. 42 5.3 Ljud .................................................................................................................................................... 42 6. SLUTSATSER ............................................................................................................................................ 44 6.1 Kritik av arbetet................................................................................................................................. 45 6.2 Förslag till fortsatt utveckling ........................................................................................................... 45 5.

(8) Referenser ................................................................................................................................................... 47. 6.

(9) FÖRORD Detta arbete har utgjort den avslutande delen av utbildningen Högskoleingenjör inom byggnadsteknik vid Linköpings Tekniska Högskola. Arbetet har fortlöpt över en 10-veckorsperiod, vilket omfattar 16 högskolepoäng. Vi vill passa på tacka vår handledare Madjid Taghizadeh för hjälp med att styra arbetet i rätt riktning, även Christian Thaning för din tid och värdefulla feedback. Vi vill även tacka våra sambos Olivia Fahlroth och Jessie Westerberg för allt stöd genom denna process. Sist men inte minst vill vi rikta ett stort tack till alla lärare, examinatorer och klasskamrater runt Högskoleingenjör i byggnadsteknik för dessa tre lärorika och roliga år.. Norrköping, Maj 2021 Jacob Thaning, Richard Persson. 7.

(10) Förkortningar och Begreppsförklaring Trakeid – Vattenledande cell i växters ved (xylem) Anisotrop – Fysikaliska egenskaper varierar beroende på riktning PBL – Plan- och bygglagen PBF – Plan- och byggförordningen BBR – Boverkets byggregler KL-trä (svenska: Korslaminerat trä, engelska: CLT- Cross laminated timber) – Ett byggnadsmaterial som utgörs av konstruktionsvirke som korsvis limmats ihop i minst tre lager, materialet består alltid av ojämnt antal lager lameller. Pyrolyszon – Tunt skikt mellan förkolnat virke och virke som bibehållit normal temperatur och tekniska egenskaper under ett brandförlopp. Alkalinitet – Mått på vattens förmåga att neutralisera syror, förmåga att tåla tillskott av vätejoner utan att pH-värde sänks. vct – Vattencementtal. Bestämmer cementpastans egenskaper och anger förhållandet mellan vatten och cement. Beräkningsmässigt motsvarar vct-talet kvoten: W = Mängden blandningsvatten [kg, kg/m3, l/m3], C = Mängden cement [kg, kg/m3]. 𝑣𝑐𝑡 =. Porositet – Ett materials egenskap att vara försett med håligheter. Benämns beräkningsmässigt: 𝑃=. Vp=Porvolym [m3], V=Volym [m3]. [%],. Densitet (även kallat skrymdensitet) – Förhållandet mellan ett materials totala massa och totala volym: m= Massa [kg], V= Volym [m3]. [kg/m3] ,. 𝜌=. Fuktkvot (FK), u – Förhållandet mellan fukten (vatten) i ett material och mängden torrt material. Beräkningsmässigt definieras fuktkvoten enligt: 𝑢=. (. ö. ). × 100 = 𝑓𝑢𝑘𝑡𝑘𝑣𝑜𝑡 𝑖 %. (Om enheten [kg] efterfrågas tas ”x 100” bort från ekvationen). 8.

(11) 9.

(12) 1 INLEDNING I detta kapitel behandlas bakgrund, problembeskrivning, syfte, mål, frågeställningar och avgränsningar.. 1.1 Bakgrund Sveriges landareal består till cirka 70 % skog och skogsarealen ökar kontinuerligt varje år med cirka 3 miljarder skogskubikmeter (md m3 sk). I Sverige avverkas årligen cirka 90 miljoner skogskubikmeter (mn m3 sk) varav nettoavverkningen uppgår till 75 miljoner kubikmeter fast mått under bark (mn m3 fub) (Svenskt Trä, 2013). Av de 75 mn m3 fub så går 47% trävaror som nyttjas till bostadsproduktion, vilket i mängd uppgår till cirka 15,9 mn m3 fub, där endast 12,5% nyttjas i svenska byggindustrin och resterande exporteras (Näringslivsdepartementet, 2004) Materialet trä kan i Sverige både anses som en lokal och förnyelsebar resurs. Trä är därför ett bra byggmaterial som kan bidra till att byggbranschen når klimatmålet om nettonollutsläpp år 2045 (Naturvårdsverket, 2020). Att bygga flerbostadshus med trä som stomelement är idag fullt möjligt men återkommande frågetecken i byggbranschen kring träets tekniska egenskaper vad gäller fukt, brand och ljud håller tillbaka nyttjandet av trä som byggmaterial. Enligt Gustafsson, et al. (2012) finns dock redan idag goda tekniska lösningar som gör att de krav som boverket (BBR) ställer kan uppfyllas, även för träkonstruktion av flerbostadshus. ” Trä som byggnadsmaterial har obestridliga miljömässiga fördelar jämfört med betong och stål, men utnyttjas ändå långt ifrån fullt ut inom byggandet. Särskilt när det gäller större bärande konstruktioner” (Wålinder & Crocetti, 2018, p. 8). Nya tekniker med korslimmat trä erbjuder nu ett större produktutbud och därför bör fler beakta trä som tänkbart byggnadsmaterial även vid uppförande av flervåningshus. Antalet nybyggda lägenheter i flervåningshus med stomme av trä har ökat under många år men betong dominerar fortfarande beståndet (TMF, 2019). I takt med en rad investeringar i KL-träproducerande fabriker har möjligheterna till att nyttja lokalt producerat KL-trä som stommaterial i flerbostadshus ökat. Med Martinsons nya anläggning i Västerbotten, som togs i bruk 2017 så finns där en potentiell produktionskapacitet på upp till 70 000m3 (Martinsons, u.d). KL-trä har i och med detta fått större konkurrenskraft och är idag en konkurrent till betong- och stålkonstruktioner (Falk, 2016). Investeringar i KL-trä skulle på sikt kunna leda till att Sverige kan bli självförsörjande på KL-trä, vilket skulle reducera behovet av importerat KL-trä, vilket i sin tur skulle bidra till minskade utsläpp inom byggbranschen i Sverige. I samband med Sveriges inträde i EU skedde år 1994 en ändring av byggnadsregler från materialbestämmelser till funktionsbestämmelser. I tidigare gällande materialbestämmelser låg fokus på att var och ett av de ingående materialen i en konstruktion skulle uppfylla de gällande krav (till exempel brandkrav) som ställdes. Byggnadsverk i trä fick utifrån materialbestämmelserna (brandkrav) inte överstiga två våningar. Funktionsbestämmelserna flyttade i stället fokus från krav på det enskilda materialets egenskaper till krav efter den funktion konstruktionen var ämnad uppfylla. Genom dessa förändringar av byggreglerna gavs möjligheter att använda sig av träbaserade byggnadsmaterial i hus högre än två våningar (Svenskt Trä, 2013).. 10.

(13) Möjligheterna att bygga med KL-trä har ökat i och med nya KL-träfabriker och ökad kunskap om materialet men utnyttjas inte till sin fulla potential. Genom att kombinera materialen trä och betong i en samverkan utnyttjas de enskilda materialens positiva egenskaper och ger synergier för ett resurseffektivt byggnadsmaterial. Stomsystem med trä i fokus blir sannolikt vanligare i den framtida byggbranschen eftersom de tekniska, ekonomiska och miljömässiga fördelarna hos trä, som synliggörs i dagens värderingar och framhålls i regelverk är väl värda att utnyttja i en framtida mer hållbar byggbransch (Svenskt Trä, 2013). De finns också ett kulturhistoriskt värde i att återuppta och återskapa byggandet med trä som primärt stommaterial, det historiskt mest dominerande byggnadsmaterialet i Sverige genom århundradena.. 1.2 Problembeskrivning Träbaserade byggnadsverk uppförda efter 1994 klassificeras vanligen inom segmentet ”modernt träbyggande”, som kännetecknas genom bredare användning av prefabricerade byggnadselement, högre grad av digitaliserade hjälpmedel, mer ingående planering under projekteringsfasen och som en följd av det ovanstående en reducerad byggtid i jämförelse med träbaserade byggnadsverk uppförda innan 1994. Segmentet ”modernt träbyggande” utgör också en tydlig skiljelinje mellan träbyggnationer uppförda innan 1994 vilka vilade på materialbestämmelser som ramverk och träbyggnationer uppförda efter 1994 som utgår från funktionsbestämmelser. (Svenskt Trä, 2013) Sedan materialbestämmelserna ändrades till funktionsbestämmelser har också tekniska framsteg inom digitalisering implementerats och påskyndat utvecklingen. De tekniska och digitala framstegen har ytterligare bidragit till att särskilja det moderna träbyggandet från det traditionella träbyggandet. Således vilar inte det “moderna träbyggandet” på de tidigare byggnadstraditioner som funnits i Sverige och utifrån detta finns inte några tidigare referensobjekt att blicka mot gällande tekniska standarder, byggnadshöjd och dylikt. (Svenskt Trä, 2013) Bristen på referensobjekt kan dock vägas upp av möjligheterna som det nya regelverket, i form av funktionsbestämmelser, ger till skillnad mot tidigare materialbestämmelser som till exempel begränsat byggnadshöjden för byggnadsverk i trä till två våningar. I samverkan med att byggbranschen i stort genomgår en utvecklingsprocess vad gäller allt från digitaliseringshjälpmedel, automatisering, produktutveckling samt ett tätare samarbete inom EU med standardiserade och gemensamma beräkningsmetoder skapas stora möjligheter att utveckla byggandet med trä som primärt stommaterial även för byggnadsverk högre än två våningar. (Svenskt Trä, 2013) Tidigare examensarbeten har visat på stora skillnader i klimatpåverkan mellan trä- och betongstommar. Exempel på detta är Östberg, (2020) som jämfört tre olika stomsystem vid uppförandet av ett vårdboende inom detaljplanerat område där en av frågeställningarna syftade till att undersöka de olika stomalternativens respektive klimatavtryck. De tre olika stomsystemen som studerades var trä-, betong- och hybridstomme (väggar av KL-trä, och samverkansbjälklag av KL-trä och betong) Resultatet visade att de träbaserade stomsystemen var bättre alternativ än betongstommen sett ur klimatsynpunkt (Östberg, 2020). Det som dock inte jämförs i examensarbetet är skillnader mellan stomsystemen gällande tekniska aspekter som fukt, brand och ljud. I ett annat examensarbete utför Olsson, (2020) en teknisk jämförelseanalys med fokus på fukt, brand och ljud för stomsystemen massiv trästomme (KL-trä) och betongstomme. I arbetet framställs betongstommen som ett bättre alternativ i alla kategorier. Värt att nämna är att studien jämför en massivträstomme och en betongstomme vilket lämnar utrymme för vidare 11.

(14) studier där jämförelse mellan massiv KL-trästomme och en hybridkonstruktion kan studeras med fokus på fukt-, brand-, och ljudtekniska aspekter. I examensarbetet skrivet av Augustsson & Jamel (2019) har författarna i laboratoriemiljö byggt upp fyra olika samverkansbjälklag och undersökt dess fuktpåverkan. Syftet var att undersöka om tätskikt mellan trä och betong var nödvändigt sett ur fuktsynpunkt. Utifrån författarnas tolkningar av ett utkast till Eurokoderna gällande samverkansbjälklag (Eurokoderna för samverkansbjälklag planeras vara klara under 2021) så fastslår författarna att samverkansbjälklag utan tätskikt nätt och jämnt uppfyller kraven. Arbetet är väl genomfört och omfattar fuktpåverkan i samverkansbjälklag vilket kan komma till hjälp som referens i detta examensarbete.. 1.3 Syfte Studien genomförs med syftet att förse byggbranschen med information gällande fukt- brandoch ljudaspekter i träkonstruktionerna KL-trä och hybridkonstruktion. Studien ska underlätta valet av byggmaterial och främja nyttjandet av trä som primärt stommaterial, särskilt storskaligt byggande av flerbostadshus.. 1.4 Mål Målet med studien är att undersöka hur stomsystem i KL-trä och träbaserad hybridkonstruktion skiljer sig åt fukt-, brandoch ljudmässigt, samt hur de valda stomsystemen bör utformas för att uppnå gällande funktionskrav avseende brand och fukt för ett flerbostadshus som tillhör Br1(byggnadsklass 1) och Vk3(verksamhetsklass 3). Samt undersöka om möjligheter finns att uppnå högre ljudklass än de minimikrav (ljudklass C) som ställs enligt BBR och SS 25267 för stomsystemen KL-träkonstruktion och träbaserad hybridkonstruktion. 1.5 Frågeställningar För att uppfylla examensarbetets mål och syfte så har tre frågeställningar formulerats: Hur skiljer sig de valda stomsystemen KL-träkonstruktion och träbaserad hybridkonstruktion från varandra avseende fukt-, brand-, och ljudtekniska egenskaper? 1.. 2. Hur bör de valda stomsystemen utformas för att uppnå gällande funktionskrav avseende. brand och fukt för ett flerbostadshus som tillhör Br1(byggnadsklass 1), Vk3(verksamhetsklass 3)?. 3. Finns det möjlighet att uppnå en högre ljudklass för ett flerbostadshus (Br1, Vk3) än de. minimikrav som ställs enligt BBR (Ljudklass C)?. 1.6 Avgränsningar Den tekniska jämförelsen gällande fukt, brand och ljud beaktar endast de bärande delarna, bjälklag och yttervägg. Hybridkonstruktionen är utformad med KL-trä i bärande yttervägg samt KL-trä och betong sammanfogade med skjuvförbindare i bjälklag. KLträkonstruktionen är utformad helt i KL-trä, både bjälklag och väggar. För att besvara den andra frågeställning bestäms funktionskraven utifrån ett flerbostadshus tillhörande Br1 (byggnadsklass 1) och Vk3 (verksamhetsklass 3). 12.

(15) 2 METOD I detta avsnitt beskrivs de metoder som nyttjats i arbetet.. 2.1 Litteraturstudie De primära källorna som lagt grunden för litteraturstudien har främst utgjorts av vetenskapliga artiklar, rapporter, facklitteratur och examensarbeten. I litteraturstudien nyttjades sökning i databaser (så som UniSearch och Google Scholar), litteratur från LIU:s bibliotek och kedjesökning frekvent. Kedjesökning kan beskrivas som att en ursprunglig källa hänvisar till en andra källa som i sin tur kan hänvisa till en tredje källa, på så vis kan en relevant källa ange fler intressanta källor inom relaterat område. Med litteraturstudien som grundsten har författarna inhämtat tillräcklig mängd, relevant och korrekt information och utifrån analys av insamlade teoretiska data besvarat arbetets frågeställningar.. 2.2 Jämförelseanalys Utifrån informationen som inhämtats och beskrivits i teoriavsnittet gavs tillräckligt med underlag för en korrekt jämförelseanalys av stomsystemen. Genom att analysera egenskaperna för de ingående materialen i de olika stomsystemen har skillnader och likheter mellan stomsystemen identifierats. Utifrån analysen har frågeställningarna besvarats på ett tillfredsställande sätt.. 2.3 Kritik av metod Studien omfattar en teknisk jämförelseanalys av två separata stomsystem med avseende på fukt-, brandoch ljudtekniska egenskaper. Analysen är baserad på en litteraturstudie. Litteraturen inom området är relativt omfattande och vi bedömer att vi använt tillräckligt underlag för att säkerställa att studiens resultat är sanna och riktiga. Sett till examensarbetets generaliserbarhet bör studien kunna vara till nytta i länder som har liknande mängd brukbar skogsmark som Sverige och eftersom klimatfrågan berör alla oavsett vart i världen vi är kan studien bli relevant i ett internationellt perspektiv.. 13.

(16) 3. TEORI I denna del av rapporten presenteras de teoretiska förutsättningar som ligger till grund för examensarbetet. För materialen som behandlas ges en teoretisk bakgrund samt redogörelser för dess tillämpningsområden. Vidare beskrivs tekniska aspekter som fukt, brand och ljud både generellt och mer ingående materialspecifikt.. 3.1 Materialbeskrivning: Trä I detta avsnitt presenteras fakta kring byggmaterialet trä.. 3.1.1 Bakgrund och virkesutnyttjande Sveriges virkesförråd uppgick år 2015 till cirka 3 miljarder skogskubikmeter, där fördelningen 2015 var uppskattningsvis 80% barrträd och 20% lövträd (Svenskt Trä, 2021a). Processen att förädla skog till brukbart material startar när trädet är moget för avverkning. Mognadsprocessen sker i olika steg och den sammanlagda tiden från plantering till avverkning är cirka 80 år beroende på trädart (Svenskt Trä, 2013). I samband med avverkning delas oftast träet upp i kategorier efter användningsområden. Trädstammen kapas ofta upp direkt i skogen och indelas i kategorierna:    . Rotstock Mellanstock Toppstock Grenar och topp (även kallat GROT). Utifrån dessa huvudkategorier kan virket fördelas till de kärnverksamheter som brukar skogens resurser; bioenergiindustrin använder cirka 10%, sågverksindustrin tillvaratar cirka 45% och massaindustrin förädlar 45% av skogsbranschens produktion (Svenskt Trä, 2013). I detta arbete riktas fokus mot de 45% som förädlas av sågverksindustrin. Den svenska sågverksindustrin producerar årligen cirka 18,5 miljoner kubikmeter sågade trävaror (Svenskt Trä, 2021b).. 3.1.2 Uppbyggnad och struktur Trä är strukturellt uppbyggt av cellulosa, hemicellulosa och lignin och dessa tre är trädets organiska byggstenar. Träet delas in i kärna, splint och bark, där kärnan består av märg och ved. Kärnans ved antar mörkare färg hos vissa träslag, som till exempel furu. Hos andra träslag går kärnveden och splintveden inte att urskilja, enligt Figur 1 illustreras skillnaderna i kärnveden mellan furu och gran. Kärnveden utvecklas först när trädet når en ålder av cirka 30 år. Det som skiljer kärnved från splintved är dess oförmåga att ta upp och transportera näring och vatten i trädet. Kärnveden deltar i princip inte i transporten av näring och vatten som trädet hämtar från kronan och rötterna (Burström & Nilvér, 2018).. 14.

(17) Figur 1: Illustration av trädstammens kärna för furu och gran. Hämtad från (Träguiden, 2015a) Utanför trädets kärna växer splintveden som består av vår- och sommarved, uppbyggnaden illustreras enligt Figur 2. Skillnaden mellan vår- och sommarved är storleken på cellerna och tjockleken på väggarna som bildas. Under våren ökar vedens möjligheter att tillgodogöra sig näring från bland annat smältvatten vilket innebär att vårveden växer i snabb takt. Under sommarmånaderna är det torrare i marken och detta leder till att sommarveden i mindre utsträckning har tillgång till näring än vårveden, den växer således i långsammare takt men utvecklar ved med ett mer robust uttryck (Burström & Nilvér, 2018). Trädets yttersta lager består av ytterbark, innerbark och kambium. Kambium är ett skikt som finns mellan innerbarken och splintveden och det är i kambium som trädets tillväxt sker genom celldelning där vissa celler bildar bark och andra bildar ved. Näringstransporten i barrträd sker till största delen genom längsgående celler, så kallade trakeider och via märgstrålar som delar näring radiellt inåt i trädet (Burström & Nilvér, 2018).. Figur 2: Illustrationen visar trädstammens uppbyggnad, näringsupptag och vätskeströmning. Hämtad från (Träguiden, 2015a). 15.

(18) 3.1.3 Generella egenskaper Allt trä är uppbyggt av cellulosa, hemicellulosa och lignin. Uppbyggnaden skiljer sig mycket lite mellan olika träslag och detta medför att variationen i kompaktdensitet skiljer sig obetydligt mellan olika träslag. Kompaktdensiteten sätts till 1560 kg/m3 oberoende av träslag. Trä har däremot en hög porositet vilket resulterar i att de flesta träsorters skrymdensitet sällan överstiger 700 kg/m3. (Burström & Nilvér, 2018) Vanligtvis brukar densiteten för trä beräknas på två olika sätt beroende på situation och vad som eftersöks: [. å å. 𝜌 =. ] [. ]. [kg/m3]. (1). [kg/m3]. (2). Eller 𝜌 =. å %. [ [. ] ]. Densiteten har stor betydelse för många av träets egenskaper däribland: Hållfasthet Elasticitetsmodul Krympning/svällning Hårdhet Ekvation 2 används oftast och beräknas vanligen med en fuktkvot vald till 12%. Huvudsaklig anledning till att 12% fuktkvot vanligen tillämpas är att vid denna fuktkvot kan ett trästycke bibehålla sin geometriska form (Burström & Nilvér, 2018). Således kan deformationer som kupning, flatböjning, skevning eller att virket kroknar undvikas (Esping, et al., 2005), dessa deformationer/formförändringar illustreras nedan enligt Figur 3.. Kupighet. Skevhet. Kantkrokighet. Flatböjning Figur 3: Illustration av vanliga typer av formförändring för virke. Hämtad från (Träguiden, 2017b) 16.

(19) Det finns tre målfuktkvoter som är bestämda enligt SS-EN 14298 och som beskriver tillåtna variationer i medelfuktkvoten för virke, redovisas nedan i Tabell 1. Tabell 1: Tillåten variation av medelfuktkvot i virke baserat på virkets användningsområden, enligt SS-EN 14298. Hämtad från (Svenskt Trä, u.å.-a) Målfuktkvot Tillåten variation av virkespartiets [%] medelfuktkvot [%] 8 7-9. Användningsområden. 12. 10,5 - 13,5. 16. 13,5 - 18. Synliga beklädnader, lister samt undergolv i uppvärmda lokaler Virke och limträ för inbyggnad samt utvändiga panelbrädor. Golvbrädor inomhus i uppvärmda lokaler. Vidare redogörelser för fuktbetingade rörelser i träbaserade material specificeras utifrån examensarbetets huvudämne som omfattar KL-trä och finns att läsa i avsnitt 3.4.1 – Fukt KLträ.. 3.1.4 Träets hållfasthet Trä som material är anisotropt, det vill säga att träets egenskaper är olika beroende på belastad riktning, huvudriktningarna finns illustrerade enligt Figur 4. De anistropa egenskaperna medför även att träets hållfasthet skiljer sig beroende på riktning som belastningen angriper (Burström & Nilvér, 2018). Hållfastheten är som störst i virket parallellt dess fiberriktning, oberoende typ av belastning (tryck-, drag- eller böjkrafter). Detta ter sig naturligt med avseende på träets uppbyggnadsstruktur (Esping, et al., 2005). Enligt tabell 2 nedan redovisas hållfasthetsvärden hos furu och gran, värt att notera är att dessa hållfasthetsvärden är fastställda utifrån laboratorietestning av kuber av felfritt virke med en fuktkvot om cirka 12%. Vid användning av virke i byggnationer bör hållfastheten reduceras till cirka 2/3 av den hållfasthet som anges nedan enligt Tabell 2, detta med anledning av virkets anisotropa struktur och stora spridning från träd till träd (Träguiden, 2021). Beaktning bör även tas till att virke påverkas olika vid kort- och långtidslast där mätningar visat att långtidsbelastat virke antar 40% lägre hållfasthet än korttidsbelastat (Burström & Nilvér, 2018).. 17.

(20) Tabell 2: tabellen redogör hållfasthetsvärden för de vanligast förekommande virkessorterna, angivet i MPa (N/mm2). Hämtad från (Svenskt Trä, u.å.-b) Virkessort Furu Furu (reducerad hållfasthet) Gran Gran (reducerad hållfasthet). Tryckhållfasthet (ǁ, parallellt fiberriktningen) 46 MPa 30,7 MPa. Tryckhållfasthet (⊥ vinkelrätt fiberriktningen) 7,5 MPa 5 MPa. Draghållfasthet (ǁ, parallellt fiberriktningen) 104 MPa 69,3 MPa. Böjhållfasthet (⊥ vinkelrätt fiberriktningen) 3 MPa 2 MPa. Böjhållfasthet (ǁ, parallellt fiberriktningen) 87 MPa 58 MPa. 40 MPa 26,7 MPa. 6 MPa 4 MPa. 90 MPa 60 MPa. 2,5 MPa 1,67 MPa. 75 MPa 50 MPa. Figur 4: Figuren illustrerar olika spänningsriktningar i en trädstam. hämtad från (Träguiden, 2017a) Virke delas in i olika klasser beroende på hållfasthet. Sorteringen kan göras antingen visuellt eller maskinellt. De hållfasthetsklasser som förekommer enligt SS 2300120 för konstruktionsvirke redovisas nedan enligt Tabell 3. Vid visuell sortering kontrolleras synbara deformationer i virket som till exempel kvistar, snedfibrighet, mikrobiell påväxt, sprickbildning och hål. Visuellt sorterat virke sorteras enligt T0-T3 vilket omfattar hållfasthetsklasserna C14, C18, C24 och C30, detta illustreras enligt Tabell 3. Maskinell sortering sker vanligtvis genom att ett virkesprov går igenom en mätning av dess elasticitetsmodul som kan bestämmas genom så kallad ”knackning” i virkets ände. Maskinellt sorterat virke förekommer i hållfasthetsklasserna C16-C50 och illustreras enligt Tabell 3. (Burström & Nilvér, 2018). Tabell 3: Förekommande hållfasthetsklasser för sågat virke, enligt SS 230120. Hämtad från (Svenskt Trä, 2013) Hållfasthetsklass: C14 C16 C18 C20 C22 C24 C27 C30 C35 C40 Visuell Sortering T0 T1 T2 T3 Maskinell sortering C16 C18 C20 C22 C24 C27 C30 C35 C40. 18. C45. C50. C45. C50.

(21) Vid produktion av KL-trä används konstruktionsvirke av hållfasthetsklasserna C14-C30, vilket innebär att virke som sorteras visuellt och virke som sorteras maskinellt båda kan nyttjas inom KL-träproduktion.. 3.2 Materialbeskrivning: Betong Betong är idag det vanligaste byggnadsmaterialet i världen. Betongens sammansättning är en blandning av sand/grus, vatten och cement (Swedish Concrete Association, u.å). Utöver de huvudsakliga beståndsdelarna i betong är det även vanligt förekommande att tillsätta olika typer av tillsatsmedel, för att påverka betongens egenskaper och anpassa den efter önskad funktion. Tillsatsmedlen brukar indelas i olika klasser beroende av tillsatsmedlets effekt på betongen: Flyttillsatsmedel och vattenreducerande tillsatsmedel: Reducerar vattenhalten. Luftporsbildande tillsatsmedel: Gör betongen mer frostbeständig. Accelererande tillsatsmedel: Förkortar bindetiden eller påskyndar hållfasthetstillväxten. Retarderande tillsatsmedel: Fördröjer tillstyvnande och tidpunkten när hållfasthetstillväxten börjar. Den viktigaste beståndsdelen i betong är cement och den kan produceras från olika material, vanligast förekommande huvudråvara är dock kalksten. Cement är ett så kallat hydrauliskt bindemedel, vilket innebär att genom reaktion med vatten hårdnar cementen och blir efteråt beständig mot vatten. Cement tillsammans med vatten fungerar som ett bindemedel och binder ihop sand/grus och kallas för cementpasta. Egenskaper hos cementpastan bestäms mestadels av måttförhållandena mellan cement och vatten, även kallat vattencementtal (vct). Högre andel vatten resulterar i mer lättarbetad betong men nedsatt tryckhållfasthet (Burström & Nilvér, 2018). Betong har en rad olika användningsområden, betongens höga hållfasthet ger upphov till att man idag kan producera exempelvis stora och långa broar, skyskrapor och tunnlar (Swedish Concrete Association, u.å).. 3.2.1 Betongens hållfasthet När man talar om hållfasthet och betong menar man vanligen betongens tryckhållfasthet, vilket är den egenskap som utmärker betongen. Betongens tekniska egenskaper varierar beroende på typ av betong och sammansättning, vanligt förekommande värden och egenskaper för betong redovisas enligt Tabell 4. Tabell 4: Betongegenskaper och värden som egenskaperna vanligen spänner emellan. Hämtad från (Betongindustri, u.å) Egenskap: Densitet Tryckhållfasthet Draghållfasthet Elasticitetsmodul. Beteckning: 𝜌 𝑓 𝑓 𝐸. 19. Värde: 2300 – 2400 [Kg/m3] 10 – 130 [Mpa] 1 – 10 [MPa] 20 – 50 [Gpa].

(22) Utifrån betongens tekniska egenskaper ter det sig tydligt att betong visar högst hållfasthet när den är belastad av tryckkraft och visar avsevärt mycket lägre hållfasthet mot dragkrafter. Betongens låga hållfasthet mot dragkrafter är en av de anledningar som medför att betong behöver kombineras med armering för att uppnå erforderlig hållfasthet även i drag.. 3.3 Stomsystem Detta avsnitt innehåller redogörelser för de stomsystem som rapporten avser undersöka.. 3.3.1 KL-träkonstruktion Korslimmat trä (KL-trä) är den svenska översättningen för den engelska benämningen cross laminated timber (CLT). KL-trä utformas av korsvis placerade samt limmade brädor eller plankor. Antal skikt varierar vanligen mellan tre och sju där tre skikt är den minst vanliga förekomsten, dock förekommer större skikttjocklekar än sju hos vissa tillverkare. Exempel på KL-träs uppbyggnadsstruktur illustreras enligt Figur 5. Vid tillverkning av KL-trä används som tidigare nämnt i avsnitt 3.1.4 träets hållfasthet konstruktionsvirke med hållfasthetsklasser mellan C14 - C30. Elementen kan utformas i dimensioner med längder upp emot 30 meter och höjder upp till 4,8 meter. (Svenskt Trä, 2017a). Figur 5: Illustration över uppbyggnaden av KL-trä. Hämtad från (Svenskt Trä, 2017a) Tillämpningsområden för sammansatta byggnadselement av KL-trä är många och kan nyttjas i hela byggnadsstommen (Martinsons, u.d). KL-trä är i relation till sin låga vikt ett både tåligt och tvärstyvt material. Den har en hög prefabriceringsgrad vilket ger detta möjligheter till stora spännvidder, tidseffektivt montage samtidigt som KL-träväggar bidrar till gott inomhusklimat (Martinsons, u.d). Utformningen av element kan måttanpassas efter önskemål och håltagning för genomföringar kan göras redan i fabrik, till och med krökta geometrier kan idag beställas. Detta tillsammans med KL-träs höga bärförmåga i förhållande till sin vikt ger den många användningsområden. Idag används vanligtvis KL-trä till väggar, bjälklag och tak i allt från små till stora konstruktioner (Svenskt Trä, 2017a). Ett exempel som belyser den potential som KL-trä har är världens just nu högsta träbyggnad, utformad i just KL-trä. Den är 85,4 meter hög med 18 våningar och ligger i Norge.. 20.

(23) 3.3.1.1 Hållfasthet Hållfasthetsegenskaper kopplade till KL-trä är av förklarliga skäl snarlika med andra träbaserade stommaterial. Nedan enligt Tabell 5 redovisas karakteristiska hållfasthetsvärden för två sorters KL-träskivor (med ingående virke i C24 samt kombinerad C30 i bärriktning och C14 i längsgående riktning). Hållfasthetsvärden för betong som visas enligt Tabell 4 kan användas som referenspunkt för att sätta de värden som redovisas i Tabell 4 i perspektiv. För att underlätta navigering och förståelse för innehållet i Tabell 5 illustreras enligt Figur 6 de huvudriktningar och belastningsriktningar som värdena i Tabell 5 är beräknade enligt.. Figur 6: Illustration över huvudaxlar och huvudriktningar. Hämtad från (Svenskt Trä, 2017a, p. 40). Tabell 5: Karakteristiska hållfasthetsvärden, elasticitetsmodul och densitet för KL-träskivor sammansatta av olika klassificering konstruktionsvirke (C24 och C30 kombinerad med C14). Hämtad från: (Svenskt Trä, 2017a, p. 38) Egenskaper: Böjhållfasthet Draghållfasthet i skivans plan Draghållfasthet vinkelrätt skivans plan Tryckhållfasthet i skivans plan Tryckhållfasthet vinkelrätt skivans plan Elasticitetsmodul, medelvärde Densitet Densitet medelvärde. Beteckning: 𝑓 𝑓,. , ,. ;𝑓 , , ; 𝑓, , ,. , ,. ; 𝑓,. , ,. ; 𝑓,. , ,. 𝑓,. 𝑓,. 𝑓,. 𝐸. , ,. , , ,. 𝜌 𝜌. , ,. , ,. , ,. KL-träskivor (enbart C24) 24 MPa / 24 MPa 14,5 MPa / 14,5 MPa 0,4 MPa / 0,4 MPa. KL-träskivor med C30(huvudriktning) och C14 (tvärs huvudriktning) 30 MPa / 14 MPa 19 MPa / 7,2 MPa. 21 MPa / 21 MPa. 24 MPa / 16 MPa. 2,5 MPa. 2,7 MPa. 11 000 MPa. 12 000 MPa / 7 000 MPa. 350 Kg/m3 420 Kg/m3. Ca 350 Kg/m3 Ca 420 Kg/m3. 0,4 MPa / 0,4 MPa. Vidare i denna rapport följer redogörelser av de egenskaper som KL-trä innehar avseende fukt (kap 3.4.1), brand (kap 3.5.1) och ljud (kap 3.6.1).. 21.

(24) 3.3.2 Träbaserad hybridkonstruktion De allra flesta byggnader är vanligen konstruerade och uppbyggda av fler än ett material, specifikt i bärande delar av en byggnadsstomme. Ett vanligt exempel på detta är samverkande betong- och stålkonstruktioner. Det finns flera fördelar med betong-stålsamverkan jämfört med renodlade betong- eller stålkonstruktioner, när dessa två material försätts i samverkan tillvaratas betongens goda tryckhållfasthet och stålets goda draghållfasthet. Definitionsmässigt kan denna typ av konstruktion kallas hybridkonstruktion, eftersom den innehåller fler än ett material. Hybridkonstruktioner kan utformas på en mängd olika sätt men för att få en effektiv hybridkonstruktion bör varje materials främsta egenskaper beaktas och konstruktionen skall utformas till dess fördelar. 3.3.2.1 Fördelar med träbaserad hybridkonstruktion Det finns flera fördelar med att använda sig av trä och betong i en samverkan jämfört med en renodlad trä- eller betongkonstruktion. Trä har en jämförelsevis låg massa, för bjälklag i höga byggnader kan detta vara ett problem. Med hjälp av betongens egenskaper uppnår samverkanskonstruktionen en bättre böjstyvhet eftersom betong har en betydligt högre elasticitetsmodul jämfört med trä. Detta möjliggör större spännvidder eftersom nedböjningen blir mindre. När människor förflyttar sig på ett bjälklag sätts det i svängning. Svikt, vibrationer och akustik kopplas till svängning och är ofördelaktiga faktorer för högre byggnader utformade i trä. Detta beror primärt på träets låga massa. Betong som anses vara ett tungt bjälklag är svårt att sätta i svängning och kan därför vara till stor hjälp. (Wålinder & Crocetti, 2018) En effektiv konstruktion med trä och betong i samverkan nyttjas betongens höga tryckhållfasthet och träets höga draghållfasthet på ett optimalt sätt (Svenskt Trä, 2017a). I jämförelse med en betong- och stålkonstruktion kan en träbaserad hybridkonstruktion sänka byggnadens totala klimatavtryck avsevärt då trä står för den största andel material som brukas i konstruktionen.. 3.3.2.2 Utformning av hybridkonstruktion Ett samverkansbjälklag är utformad i två delar, betong i det övre skiktet och KL-trä i det underliggande. För att sammanfoga trä- och betongdelen kan en form av skjuvförbindare nyttjas, den medför en ökad böjstyvhet till konstruktionen. Skjuvförbindarens uppgift är att överföra krafter mellan trä- och betongdel. Skillnader i samverkansgrad spelar stor roll för konstruktionens slutliga hållfasthet, spänningsdiagram mellan olika samverkansgrader illustreras enligt Figur 7. Det är svårt att uppnå fullständig samverkan som innebär att överföring av krafterna ger upphov till försumbar glidning. Man kan anta att det sammansatta bjälklaget har en samverkansgrad om ungefär 70 till 85 procent (Svenskt Trä, 2017a).. 22.

(25) Figur 7: Figur till vänster visar en konceptuell bild av hur ett samverkansbjälklag är utformat. Figur till höger illustrerar ett töjningsdiagram för ett samverkansbjälklag för olika grader av samverkan i konstruktionen. Hämtad från (Svenskt Trä, 2017a, p. 93). 3.4 Fukt Fukt är vatten i antingen gas-, vätske- eller fast fas. Materialegenskaper avseende fukt beror på porositet, porstorleksfördelning, struktur och kemisk uppbyggnad (Nevander & Elmarsson, 2006). Fukt är den vanligaste orsaken till byggnadsskador. Det finns många olika fuktkällor under en byggnads livstid, både i och kring den. Regn, fukt i utomhusluften, fuktproduktion inomhus och markfukt är exempel på viktiga faktorer som behöver beaktas för att säkerställa byggnadens livslängd (Burström & Nilvér, 2018). Regler gällande fukt styrs av Plan- och bygglagen (PBL), Plan- och byggförordningen (PBF) samt Boverkets byggregler (BBR) (Boverket, 2017a).. 3.4.1 Fukt KL-trä För att ge en grund till de vidare redogörelserna av specifika fuktrörelser som förknippas med materialet KL-trä inleds följande avsnitt med en redogörelse av de fuktrörelser som materialet trä påverkas av. Detta av den till synes triviala anledningen att KL-trä är ett sammansatt material bestående av två komponenter: konstruktionsvirke och lim. Allt trä innehåller fukt, nyligen avverkat trä har vanligtvis en fuktkvot om ungefär 30% i kärnan och uppemot 150% i splintveden. Träet är vid avverkning inte vattenmättat utan fukthalten kan stiga ytterligare genom så kallad vattenlagring (Burström & Nilvér, 2018). Genom torkning av träet avgår det fria vattnet som finns i dess cellhålrum, när detta vatten avgått nås träets fibermättnadspunkt. Fibermättat trä har en fukthalt om cirka 23 - 30%. Trä kan uppta fukt tangentiellt, radiellt och i dess fiberriktning, störst upptagning sker i tangentiell riktning följt av radiell riktning och avsevärt mindre i dess fiberriktning (Burström & Nilvér, 2018). Ett problem som måste beaktas vid nyttjande av träbaserade material, likt KL-trä är angrepp av svampar och bakterier. En del mikroorganismer som bryter ned organiskt material fungerar som ”städare”. De bryter ner dött organiskt material i naturen som exempel. trä. Detta är en del av naturens kretslopp (Burström & Nilvér, 2018). När människan använder trä som till exempel konstruktionsvirke är avsikten att ta material ut ur det kretsloppet, det är därmed viktigt att virke som är avsett att användas i byggnadsverk inte överstiger vissa fuktkvotsvärden. 23.

(26) Förutsättningarna att svampar eller bakterier ska trivas är lämplig temperatur samt tillräckligt fuktinnehåll och i många fall krävs även syre. Den lättaste förutsättningen för att eliminera mikrobiell nedbrytning av trä är att minska fukthalten. Det finns ett stort antal svamparter som orsakar angrepp. De brukar delas in i två olika huvudgrupper, missfärgande svampar och rötsvampar. Missfärgande svampar bryter inte ned träet och lever ofta på utsidan av träet och medför inte nedsatt hållfasthet. Ett exempel på en missfärgad svamp är olika typer av mögel. Mögel har ofta en otrevlig doft och kan orsaka allergiliknande reaktioner. Detta kan bli ett problem i inomhusmiljö men ses som en estetisk fråga om mögel sitter på utsidan av fasaden. (Burström & Nilvér, 2018) Rötsvampar kallas gruppen av arter som bryter ned vedceller och de kan medföra försämrad beständighet, minskad hållfasthet och ökad deformation. Det är svårt att ange exakt fuktkvotsvärden för tillväxt av mögel- och rötsvampar eftersom olika arter har olika krav på sin livsmiljö. Det finns beslutade riktvärden för fuktkvot (Fk) och relativ fuktighet (RF) som värderar riskerna för att röta eller mögeltillväxt (Nevander & Elmarsson, 2006). Dessa redovisas nedan enligt Tabell 6. Tabell 6: Illustrerar risker för mögel och röta vid olika fuktkvoter och relativa fuktigheter. Hämtad från: (Nevander & Elmarsson, 2006, p. 292). Röta Mögel. Fk [%] RF [%] Fk [%] RF [%]. Risk Ingen <16 <75 <15 <70. Liten - Måttlig 16 – 25 75 – 95 15 – 20 70 – 85. Stor > 25 > 95 > 20 > 85. Vid tillverkning av KL-trä används brädor eller plankor med en fuktkvot om 6 % till 15 %, målfuktkvoten är ofta 12%. Krympning och svällning är mindre hos KL-trä än massiv trä och storleksförändringen kan påverkas med antal skivor och skiktens tjocklek (Träguiden, 2017a). När KL-träelementet är utplacerat på tilltänkt omgivning kommer dess fuktkvot att bli densamma som omgivningens relativa fuktighet (RF). Det är då viktigt att fuktkvotsskillnaderna är så identiska som möjligt för att minimera virkets krympning eller svällning när den når jämnviktsfuktkvot med omgivningen (Esping, et al., 2005). Krympning och svällning uppgår i skivans plan till mellan 0,016 % och 0,023 % per procent ändring av fuktkvot (Svenskt Trä, 2017a). Dessa förändringar kan ge upphov till skador. Krympning kan orsaka sprickor i material och springor mellan byggnadsdelar. Svällning kan ge upphov till uppbuckling av golv, samt göra det svårt att stänga och öppna fönster och dörrar (Burström & Nilvér, 2018).. 24.

(27) 3.4.3 Fukt betong Det fuktproblem som finns rörande betong är uttorkning av byggfukt vid byggskedet samt motstånd mot fuktpåverkan under byggnadens drifttid (Svensk Betong, u.å.-a). Uttorkning av byggfukt vid byggskedet: Vattencementtalet (vct) är den parameter som bäst beskriver en betongs fuktaspekter. I normal betong binds en del av vattnet kemiskt i cementen, resten ska torka bort och detta kallas byggfukt. Högpresterande betong har ett lågt vct och innebär att allt vatten ska bindas kemiskt i betongen och ingen byggfukt förekommer då (Nevander & Elmarsson, 2006). När cementen kommer i kontakt med vatten bildas en kemisk reaktion och värme frigörs. När betongen sedan hårdnar är den känslig för uttorkning då risk för sprickbildning finns (Burström & Nilvér, 2018). Byggfukt ökar risken för mögelbildning under byggskedet. Om stommen är helt utformad i betong är risken för detta minimal. Detta på grund av att betong har en hög alkalinitet, som medför att mögel inte trivs på materialet, samt att det finns lite organiskt material i bygget (Swedish Concrete Association, u.å).. Motstånd mot fuktpåverkan under byggnadens drifttid: Betong är ett material med relativt lågt porositet- och porstorleksfördelningstal. Detta ger betong bra beständighet mot fukt. Porerna i betong är jämförelsevis små, vilket resulterar i tämligen långsam kapillärsugning och ångdiffusion. (Nevander & Elmarsson, 2006). De porer som finns i betong blir lätt vattenfyllda vid konstruktioner utomhus. När vattnet fryser till is ökar den sin volym med 9% och betong utsätts då för stora spänningar. Spänningarna kan orsaka allvarliga skador. Denna risk ökar när fuktbelastningen ökar. Frostspänningarna är vanligast i till exempel balkonger och parkeringsdäck då det ständigt utsätts för fukt.. 3.4.2 Fukt hybridkonstruktion I examensarbetet skrivet av Augustsson & Jamel (2019) utfördes en laboration och simulering hur en hybridkonstruktion med komponenterna KL-trä och betong påverkas av fukt. Både i och under byggskedet. Deras arbete ligger som riktlinje för denna del. När två olika material vistas i direkt kontakt eller i samma utrymme uppstår ett fuktutbyte tills dess att en fuktjämnvikt är uppnådd. Vid jämvikt är fukttransporten stoppad och blir stationär (Burström & Nilvér, 2018). KL-träskivan blir utsatt för fukt då en våt betong pågjuts direkt ovanpå den. Detta medför en viss risk för fuktrelaterade problem. I byggskedet: Krympning behöver inte tas i någon större beaktning än redan gällande Eurokoder. Med hänsyn till mikrobiell påväxt behöver inte tätskikt användas, detta på grund av det basiska pH-värdet i betong som överförs till KL-trä via vatten och förhindrar mikrobiell tillväxt. Augustsson & Jamel, (2019) anser dock att ett tätskikt kan vara nödvändigt med avseende på de fuktbetingade rörelserna. Problematiken med de fuktbetingade rörelserna är huvudsakligen påverkan på byggnadens lufttäthet och akustiska egenskaper i anslutning mellan bjälklagen och väggar. 25.

(28) Under byggskedet: Långsiktigt är krympning något som kan vara ett problem. Augustsson & Jamel, (2019) anser dock att krympning inte påverkas utöver Eurokoderna. Däremot bör byggnadens användningsområde beaktas och hur detta under tid kan påverka fuktigheten i träet (Augustsson & Jamel, 2019).. 3.5 Brand Efter många stora bränder under året 1888, bland annat i Sundsvall, togs beslut om ett förbud mot att bygga hus i trä högre än två våningar för att förhindra framtida husbränder. Detta förbud avskaffades år 1994 i samband med Sveriges inträdande i EU. Mellan åren 1888 och 1994 byggdes inga trähus högre än två våningar och således genererades ingen ny kunskap som skulle vara till nytta för dagens byggnation av träkonstruktioner. Byggmaterial reagerar olika under ett brandförlopp och detta är något som behöver beaktas vid projektering. Vid en brand kan temperaturer stiga till omkring 1000 grader Celsius, atomer och molekyler i materialen får då ökad rörelseenergi vilket medför att materialen genomgår en strukturell förändring och till följd detta kan dess initiala egenskaper förändras (Burström & Nilvér, 2018).. För att bestämma erforderligt brandskydd för byggnader delas de in i byggnadsklasser (Br) och en eller flera verksamhetsklasser (Vk), utifrån dessa kan vidare krav enligt BBR säkerställas, som exempel eventuell brandcellsindelning, sprinklersystem och utrymningsvägar (Fallqvist, et al., 2020). Det finns fyra olika byggnadsklasser som illustreras i Figur 8, indelningen avgörs av dess skyddsbehov. De byggnadsklasser som finns definierade enligt Boverket (2020) är:    . Br0 – Byggnader med mycket stort skyddsbehov Br1 – Byggnader med stort skyddsbehov Br2 – Byggnader med måttligt skyddsbehov Br3 – Byggnader med litet skyddsbehov. Val av byggnadsklass görs mot troliga brandförlopp, möjliga konsekvenser av en brand och byggnadens komplexitet (Träguiden, 2015b).. Figur 8: Illustrerande exempel över byggnadstyper klassificerade enligt byggnadsklasser Br0 – Br3. Hämtad från (Träguiden, 2015b). 26.

(29) Utöver byggnadsklassen ska även utrymmen i byggnaden klassificeras med avseende på verksamhet. Dessa kallas verksamhetsklasser (Vk) och delas in i Vk1 till Vk6. Det kan finnas en eller flera verksamhetsklasser i en byggnad och de faktorer som avgör verksamhetsklassen är:    . Om personer kan förväntas ha kännedom om byggnaden Om personer kan förväntas vara vakna Om personer kan förväntas utrymma på egen hand Om det finns stor risk för brand. Utifrån ovan nämnda faktorer tilldelas byggnaden dess verksamhetsklass. Nedan redovisas verksamhetsklasserna 1 - 6 samt de verksamhetsområden som faller inom varje verksamhetsklass. Information hämtad från (Fallqvist, et al., 2020). Vk1 – Industri, kontor med mera: Omfattar byggnader med utrymmen där de personer som vistas förväntas ha god lokalkännedom samtidigt som de förväntas kunna sätta sig i säkerhet och förväntas vara vakna. Vk2 – Samlingslokaler: Omfattar samlingslokaler och andra lokaler där de personer som vistas inte förväntas ha god lokalkännedom, som dock förväntas kunna sätta sig själva i säkerhet samt förväntas vara vakna. Uppdelad i A-C:   . 2A: <150 personer. Exempel: Skola, butik, vårdcentral 2B: >150 personer. Exempel: Biografer, aula, sporthall 2C: >150 personer och alkoholservering. Exempel: Nattklubb, större pub. Vk3 - Bostäder: Omfattar bostäder där personer som vistas förväntas ha god lokalkännedom, har förutsättningar att själva sätta sig i säkerhet men kan inte förväntas vara vakna. Uppdelas i 3A och 3B där 3B omfattar gemensamhetsboenden som exempel ett vårdboende och 3A omfattar övriga bostäder. Vk4 – Hotell med mera: Omfattar utrymmen där personer som vistas inte förväntas ha god lokalkännedom, som dock förväntas kunna sätta sig själva i säkerhet men som inte kan förväntas vara vakna. Vk5 – Vårdmiljöer med mera: Omfattar utrymmen där personer som vistas förväntas sakna förutsättningar att försätta sig själva i säkerhet. Dessa utrymmen delas upp i A-D och omfattar:    . 5A – verksamhet som bedrivs under dagtid 5B – verksamhet för behovsprövade särskilda boenden 5C – lokaler för hälsa- och sjukvård 5D - lokaler avsedda för personer som hålls inlåsta. 27.

(30) Vk6 – Brandfarlig verksamhet: Omfattar lokaler med stora risker för uppkomst av brand eller lokaler där brand förväntas spridas snabbt och i stor skala. Ytskikt kan användas för att hindra eller fördröja övertändning och rökbildningar. Det placeras på de yttre delarna av konstruktionen och är det första materialet som ska bli exponerad för brand. En europeisk klassindelning som visas i Tabell 7 avgör materialens förmåga att stå emot brand på olika aspekter med A1 som bästa material och F som sämst. Tabell 7: Europeiska ytskiktsklasser enligt SS-EN 13501-1. Hämtad från (Träguiden, 2017c) Brandklass A1 A2 B C D E F. Rökklass s1 - s3 s1 - s3 s1 - s3 s1 - s3 -. Droppklass d0 – d2 d0 – d2 d0 – d2 d0 – d2 -. Exempel på produkter Sten, betong Gipsskivor, mineralull Brandskyddat trä Tapeter på gipsskivor Trä, limträ Vissa plaster Vissa plaster. Stomme och byggnadsdelar ska uppfylla brandtekniska funktioner gällande bärförmåga (R), integritet (E) och isolering (I) som visas i Figur 9. Ett tidskrav sätts för att upprätthålla funktionernas egenskaper under brandförloppet. Till exempel REI 60 som innebär att byggnaden ska upprätthålla bärförmåga, integritet och isolering i minst 60 minuter (TräGuiden, 2015c).. Figur 9: Illustration över brandtekniska funktioner R (bärförmåga), E (integritet/täthet) och I (isolering). Hämtad från (TräGuiden, 2015c) De krav som ställs gällande brandskydd ska projekteras, utformas och verifieras genom förenklad eller analytisk dimensionering. Förenklad dimensionering innebär att byggherren uppfyller föreskrifterna som gäller enligt Boverkets byggregler, BBR. Analytisk dimensionering innebär att byggherren uppfyller föreskrifter på annat vis. Detta kan säkerställas genom en kvalitativ bedömning, scenarioanalys eller kvantitativ riskanalys (Svenskt Trä, 2017a).. 28.

(31) 3.5.1 Brand KL-träkonstruktioner KL-träets egenskaper mot brand är goda och förutsägbara. Detta beror på att inträngningshastigheten är konstant och låg. Den ligger vanligtvis mellan 0,6 – 1,1 mm per minut. Vid brand bildas ett kolskikt som skyddar det inre delarna av KL-trä mot värme. Mellan kolskiktet och det opåverkade KL-träet bildas ett skikt kallat pyrolyszon, vilket visas enligt figur 10 (Svenskt Trä, 2017a). Den låga inträngningshastigheten beror dels på träets låga värmeledningsförmåga och att trä vanligtvis innehåller vatten. När vattnet avdunstar från träet vid brand åtgår energi som sänker temperaturen i och kring träet. Under förbränningen blidas även gaser i materialet som tränger undan syra och förebygger brandförloppet (Burström & Nilvér, 2018). KL-trä kan användas som stommaterial där kraven för brand är höga, även då det är ett material som brinner. Ett exempel på detta är bostadshus med 4 våningar och uppåt (Martinsons, u.å). Det finns ett antal metoder för att höja en byggnads brandklass. Brandskyddsimpregnerat eller brandskyddsbehandlat trä kan ge bättre skydd mot brand. När trä brandskyddsimpregneras målas ytan med kemikalier som fördröjer förbränningen. Vid brandskyddsbehandling läggs ett färglager på träet som sväller vid brand och förlänger tiden till träets antändning (Svenskt Trä, 2013). Trä kan även kläs in i gips för ett bättre brandmotstånd (Martinsons, u.d). Sprinklersystem är en teknik som kan användas som ett alternativ vid brandteknisk dimensionering (Svenskt Trä, 2015). Trä är ett material som brinner och antändningstemperaturen ligger på 250 till 280 grader Celsius. När trä utsätts för temperaturer strax över 100 grader Celsius under en längre tid torkar det ut. Om detta händer träet ökar den sin absorption av gaser och vid fortsatt uppvärmning absorberas mer syre. Syresättningen blir större med ökad värme vilket gör träet antändligt vid lägre temperaturer. Detta kan ske i närhet till dåligt isolerade skorstenar (Burström & Nilvér, 2018).. 29.

No results found