Trädörrars formändring under klimatpåverkan

9 0 1 1 0 6 5

iiMPip®iEir

Martin Gustafsson

Trädörrars formändring

under klimatpåverkan

Trätek

Martin Gustafsson

TRÄDÖRRARS FORMÄNDRING UNDER KLIMATPÅVERKAN

TräteknikCentrum, Rapport P 9011065

Nyckelord

behaviour

climatic conditions

computer program

dimensional stability

distortion

elasticity

mechanical properties

paper honeycomb cores

physical properties

solid core doors

wood-based doors

Rapporter från Trätek — Institutet för träteknisk forskning — är kompletta sammanställningar av forskningsresultat eller översikter, utvecklingar och studier. Publicerade rapporter betecknas med I eller P och numreras tillsammans med alla ut-gåvor från Trätek i löpande följd.

Citat tillätes om källan anges.

Reports issued by the Swedish Institute for Wood Technology Research comprise complete accounts for research results, or summaries, surveys and

studies. Published reports bear the designation I or P and are numbered in consecutive order together with all the other publications from the Institute. Extracts from the text may be reproduced provided the source is acknowledged.

Trätek — Institutet för träteknisk forskning — be-tjänar de fem industrigrenarna sågverk, trämanu-faktur (snickeri-, trähus-, möbel- och övrig trä-bearbetande industri), träfiberskivor, spånskivor och plywood. Ett avtal om forskning och utveck-ling mellan industrin och Nutek utgör grunden för verksamheten som utförs med egna, samverkande och externa resurser. Trätek har forskningsenhe-ter, förutom i Stockholm, även i Jönköping och Skellefteå.

The Swedish Institute for Wood Technology Re-search serves the five branches of the industry: sawmills, manufacturing (joinery, wooden hous-es, furniture and other woodworking plants), f ibre board, particle board and plywood. A research and development agreement between the industry and the Swedish National Board for Industrial and Technical Development forms the basis for the Institute's activities. The Institute utilises its own resources as well as those of its collaborators and other outside bodies. Apart from Stockholm, re-search units are also located in Jönköping and Skellefteå.

I N N E H Å L L

Sid

SAMMANFATTNING 3

BAKGRUND 3

KLIMATBETINGELSER 3

PLANHET OCH DIMENSIONSSTABILITET HOS DÖRRBLAD .. 3

DÖRRBLADETS KONSTRUKTION 4

MATERIAL I DÖRRBLAD - EGENSKAPER 4

Temperaturbetingade rörelser 4

Fuktbetingade rörelser .4

Elasticitet 5

FORMÄNDRING HOS TRÄPROFILER 6

Krökning 6

Kupning 7

SKIVMATERIALETS FORMÄNDRING 7

Planhet ^

Temperatur- och fuktbetingade rörelser 7

DÖRRBLADETS FORMÄNDRING 8

Massivdörren 8

Ramverksdörren 8

Ytbärande dörren 9

"Kombinationsdörren" 9

Diffusionsspärrens betydelse 9

BERÄKNING MED HJÄLP AV DATOR 9

Beräkningsförutsättningar 10

Ingångsvärden 10

S A M M A N F A T T N I N G

När ett dörrblad utsätts för kiimatväxlingar kommer det att formändras beroende på hur det är uppbyggt och på hur de ingående delamas form förändras.

I rapporten redovisas hur temperatur och fuktighet vari-erar under året, hur dörrbladets delar påverkas av dessa varia-tioner och hur de olika delarna samverkar.

Med kännedom om delamas egenskaper och samverkan, kan dörrbladets karakteristiska egenskaper förutses och dörr-konstruktionens formändring beräknas.

För att underiätta beräkningsarbetet har ett beräknings-program tagits fram. Det presenteras relativt utföriigt.

K L I M A T B E T I N G E L S E R

Dörrbladet och karmen påverkas av klimatet på dörrens båda sidor. Dörrbladets ytskikt, som ofta har en avgörande in-verkan på planheten, kommer alt anta en temperatur som ej väsentligt avviker från lufttemperaturen i omgivningen, eller som bestäms av ytans kulör och solstrålningens inten-sitet. Ytskiktens fuktkvot bestäms i huvudsak av omgiv-ningens relativa fuktighet och temperaturskillnaden mellan dörrens yta och omgivande luft.

Typisk utetemperatur samt relativ fuktighet utomhus och inomhus under året visas i figur 1. Ju lägre temperatur utomhus, desto lägre blir relativa fuktigheten inomhus i uppvärmda lokaler. I norra Sverige är temperaturerna utom-hus och relativa fuktigheten inomutom-hus i allmänhet lägre än i södra Sverige.

B A K G R U N D

För att en dörr skall vara tät och fungera väl, måste den be-hålla sin planhet även när klimatet på dess båda sidor vari-erar. Springorna mellan karm och dörrblad skall vara till-räckliga, men ej för stora, så att dörren ej kärvar, men så att tärningarnas arbetsområde räcker till.

Såväl karm som dörrblad formförändras under klimatets inverkan. Dörrbladets formförändring beror oftast på temp-eratur- och fuktbetingade rörelser i dörrmaterialet och på dörrbladets konstruktiva uppbyggnad. Karmens formföränd-ring är i regel betydligt mindre än dörrbladets, beroende främst på att dörrbladets tjocklek är mindre än karmdjupet men också på att karmen är fastsatt i väggen.

Om karm och dörrblad formförändras lika, följs åt, vid klimatförändringarna, kan dörren fungera väl även när dörren buktar eller skevar något. Att dörrbladet har en liten avvik-else från planhet eller rätvinklighct vid monteringen, saknar ofta betydelse för dörrens funktion om karmen monteras så att den passar till dörrbladet.

I svensk standard SS 817303 (för innerdörrar) och SS 817304 (för ytterdörrar) föreskrivs största tillåma avvikelse från planhel och rätvinklighct för dörrblad /1,2/. I de flesta fall krävs att avvikelsen för dörrar till uppvärmda uu^ymmen inte överstiger 4 mm vid mätning i laboratorium och vid slutbesiktning.

Figur 1. Normal temperatur och luftfuktighet utomhus i Mellansverige under året

P L A N H E T O C H D I M E N S I O N S S T A B I L I T E T HOS D Ö R R B L A D

Avvikelse från planhet kan vara buktighet (krokighet) eller skevhet. Krokigheten hos dörrbladets kantlinjer mäts enligt SS 817322. 20 mm från dörrbladets kanter/3/. Med skev-ning menas enligt samma standard hur mycket ett av dörr-bladeis hörn avviker från ett plan som går genom de tre övriga hörnen, figur 2.

Figur 2. Skevning hos dörrblad enligt SS 817322.

När klimatet på dörrens båda sidor förändras lika, påverkas endast dörrbladets bredd och höjd, om dörrbladet är symmet-riskt.

D Ö R R B L A D E T S K O N S T R U K T I O N

Dörrblad kan ur konstruktiv synpunkt hänföras till någon av de tre typer som visas i figur 3.

i

n

Ytbärande dörr

Plankdörren eller massivdörren är den äldsta typen. Den be-står ursprungligen av ett antiil plankor eller bräder som är hopfogade med tvärslåar till ett dörrblad. Plankstommen kan vara beklädd med bräder, panelad. Plankdörrcns planhet beror på de enskilda plankomas formbeständighet och på hur de är sammanfogade.

En modern variant av massivdörr är den ljud- eller branddörr som har en stomme av trästavar, lameller, klädd med exempelvis uäfiberskivor.

Ramverksdörren består av en ram med fyllningar. Fyll-ningarna kan vara utformade som speglar som är infogade i ramen eller som skivor som hängs utanpå. Ramverks-dörrens egenskaper beror i huvudsak på ramens uppbyggnad och materialegenskaper.

Den ytbiirande dörren, sandwichdörren eller släta dörren, består av två ytskivor som är stelt förbundna med varandra över ett distansmaterial som kan överföra skjuvkrafter. Distansmaterialet kan vara ett klent ramverk eller ett styvt cellmaterial. Den ytbärande dörrens egenskaper beror på yt-skivomas egenskaper.

En modem ytterdörr är oftast utförd med ytbärande dörr-blad. Ramverket har i allmänhet liten inverkan på styvhet och formbeständighet. Ylskivorna är i allmänhet ej så kraftiga att plankdörrens egenskaper dominerar.

M A T E R I A L I D Ö R R B L A D - EGENSKAPER Förutom u^ä och träbaseradc skivor används i ytterdörrar även metall som stabiliserande och luftljudreducerande plåtinlägg i ytskivoma, som rammaterial eller förstärkning vid lås och gångjärn. Plastlaminat används som beklädnad. Fibermaterial används som förstärkning av ytskivoma.

När temperatur och/eller fuktighet ändras uppstår form-förändringar hos dörrbladet. De olika materialens

tempera-tur- och fuktbetingade rörelser bestämmer storleken på formförändringarna. Vid kombination av olika material har de olika materialens elasticitet betydelse.

Temperaturbetingade r ö r e l s e r

Alla material har en större eller mindre temperaturbetingad rörelse (temperaturutvidgning). Med få undantag sker en ut-vidgning när temperaturen stiger och en motsvarande sammandragning när den sjunker. Temperatutvidgningen för några material som används vid tillverkning av dörrar visas i figur 4. 4oi Jo 20 T » A / / T R A X » l ^ S S T A L R O S T * . L O C L A S K t o U -» • . I T T M I M I O M F i o e e - F i O e R S T X L A Ä M e i l A D

Figur 4. Temperatumtvidgning hos olika material.

Träets temperaturutvidgningskoefficient i fibremas riktning är ca 4xlO'^/K , oberoende av träels densitet. I langentiell riktning (längs årsringarna) är utvidgningen ca 81 x densiteten x 10"^/K och i radiell riktning ca 56 x densiteten X 10-6/K /4/. Det innebär en temperaturutvidgning med ca 0,2 mm/m i längdrikmingen när temperaturen höjs med 50° och en breddökning som är ungefär 10 gånger så stor.

Temperatumtvidgningen hos armerad plast beror framför allt på armeringsmaterialets styvhet och andel i kompo-siten. Dörrens kulör påverkar ytans temperatur och därmed formförändring. Dörrar i mörka kulörer värms upp kraftigt i solen och får därmed högre yttemperatur och större avvik-else från planhet än dörrar i ljusa färger.

Fuktbetingade r ö r e l s e r

Trä sväller och krymper när fuktkvoten ökar och minskar. Metaller däremot saknar fuktbetingade rörelser. Men även andra material än trä, t ex plastlam inat och latexfärg, har fuktbetingade rörelser.

Ytbehandlingar med stort diffusionsmotsiånd fördröjer eller hindrar fuktutbytet med omgivningen och dämpar därmed också de fuktbetingade rörelserna.

Trä är ett hygroskopiskt material som anpassar sin fuktighet till omgivningen. Träets fukikvot är förhållandet mellan fuktens vikt och iräsubstansens vikt. Jämviktsfukt-kvoten, dvs den fuktkvot som är i jämvikt med omgivning-ens relativa fuktighet visas i figur 5. För träslag med hög halt av extraktivämnen, t ex vissa tropiska träslag, kan jämvikisfuktkvoten vara lägre.

FUKTKVCrr % •2.5

•2.0 4 o € , 0 e o 1 0 0 %

Figur 5. Jämviktsfuktkvol vid olika temperatur och luft-fuktighet, 151

Anpassningen av fuktkvoien till omgivningen tar lid. Ju större (viki)mängd u-ä med en given exponerad yta som skall fuktas upp eller torkas ut, desto längre tid behövs. Fuktupptagningen och -avgivningen går snabbare j u större skillnaden är mellan uäcts fuktkvot och den jämviktsfukt-kvot som svarar mot den relativa fuktigheten i omgiv-ningen.

Träet har en fuktbetingad rörelse (fukuitvidgning). Det innebär alt det sväller respektive krymper när fuktigheten ändras. Fuktutvidgningen är olika i olika riktningar. Förhållandet mellan svallning/krympning i langenliell, radiell och längslcd är normalt ca 20:10:1. Rörelsen i längs-Icd är så liten au den ofta inte behöver beaktas. Ändå är det oftast just den som är orsak till att dörrblad form förändras.

Fuktutvidgningen är också olika för olika Uäslag. I figur 6 visas dess storlek i de tre huvudriktningarna samt densiteten för några träslag /6, 7, 8/.

För varje procents ändring av fuktkvoten är krymp-ningen eller svallkrymp-ningen ca 3 - 5 % av den totala enligt det mellersta diagrammet i figur 6. Träslagen är ordnade efter densitet. Som allmän regel gäller att tunga uäslag har större fuktutvidgning än lätta träslag. Diagrammet visar dock att teak och akacia har mindre fuktutvidgning än man skulle kunna vänta sig och att teak har en ganska stor och akacia en mycket liten utvidgning i längsled.

Förhållandet mellan rörelsen i tangentiell och i radiell riktning, svällningsanisotropin, har betydelse för hur ett tvärsnitt formförändras. Normalt är anisotropin ca 2, men den kan vara så liten som 1,2. Skillnaden i tangentiell och radiell riktning visar sig exempelvis genom att ylbräder kupar sig när fuktkvoten ändras.

Träslagen är mer eller mindre följsamma mot omgiv-ningens fuktighet. Teak och iroko är exempel på träslag som endast långsamt anpassar sig till omgivningens fukt-ighet. Detta har stor betydelse i praktiken.

Skillnaden mellan olika individer av samma uäslag kan också vara stor. Snedfibrighet och förekomst av ungved och reaktionsved (exempelvis tjurved) har stor betydelse. Tvär-snitt som innehåller ungved, från stammens miu, kan krökas kraftigt därför att ungvcdcn har stora fuktbclingade rörelser i längsled. •too So4 R n C i C C P e R C « A K F U R U T E A K CiOKd I A V C A C l A i2 0,5; T E N K : . B O K

Q

Figur 6. Densitet samt fuktbctingade rörelser (fuktutvidgning) hos olika Uäslag.

Egenskaperna hos träbaserade skivor beror, förutom på skivomas uppbyggnad, även på det ingående trämaterialet Stor fuktutvidgning hos materialet resulterar i stora rörelser hos skivorna. Fibcrorienteringen avgör rörelsens storlek i olika riktningar.

Skivans väderbeständighet beror främst på limmets kvalitet.

E l a s t i c i t e t

Ett materials elasticitetsmodul, E-modul, är förhållandet mellan spänning och töjning i materialet. Hög E-modul anger att det behövs hög spänning för att uppnå en given formändring. För ett material med lägre E-modul uppnås samma formändring vid en lägre spänning.

Mellan maierialskikt som tvingas samverka, uppstår spänningar när de olika skikten vill röra sig på olika sätt. Det gäller exempelvis i plywood, som är uppbyggd av flera skikt med olika temperatur- och fuktbetingade rörelser.

E-modulen för några material visas i figur 7.

4cxai —• rf a J D

a

T R A // ABH. Al_0- » U A S - ST^O.

Wiou-P L A s r M i t s i i o n t'laera p i s e v c

Figur 7. E-modul för olika material. _20.000

• \ g : o o o -i Q O £ i o o 0 0 \ - S o o o < - I Ui S D O D^r^iSiT-iTT- v c ^ / w

Figur 8. E-moduIen för barr- och lövu-ä vid olika densitet. Träets E-modul är starkt beroende av densiteten. Figur 8 visar sambandet mellan E-modul och densitet vid 12 % fuktkvot, beräknat enligt /6/. Spridningen är dock stor, även mellan olika exemplar av samma träslag.

E-modulen är olika i de olika rikmingama i träet. För U"äslag med låg densitet är E-modulen i radiell rikming endast några procent av den i fiberriktningen. I tangentiell rikming är den lägre än i radiell riktning. För tunga träslag kan E-modulen i tvärrikiningen överstiga 10 % av modulen i fiberrikmingen.

Vid små påkänningar är de flesta material elastiska, dvs formändringen återgår när belasmingen upphör. Den form-ändring som eventuellt kvarstår brukar benämnas plastisk.

Trä är eU reologiskt material, vilket innebär att de mekaniska egenskaperna påverkas av belasmingens varakt-ighet Formändringen är delvis elastisk, delvis tidsberoende (viskoelastisk) och delvis kvarstående (viskös). De formänd-ringar som uppstår beror på komplicerade och delvis ej kart-lagda samband mellan påkänningens nivå, varaktighet och växlingar, temperatur samt fuktighet.

Trä som utsätts för hög spänning under lång tid får en fortskridande formändring. Skenbart är E-modulen lägre vid långtidsbelastning. Effekten av belastningens varaktighet och kHmatet enligt "Nybyggnadsregler" framgår av fig 9.

Aaooo 5000 3 I 1D (O- 10- 10' 1 0 ' 10 T I M 0 . f a o 1 0 0 A « ( 3 0 0 / ^

Figur 9. E-modul enligt "Nybyggnadsregler". /9/

Träets E-modul påverkas i hög grad av temperatur och fukt-kvot. E-modulen i fiberriktningen ökar respektive minskar med ca 1 - 2 % för varje procents minskning respektive ökning av fuktkvoten (inom området 6-20 % fuktkvot). Vinkelrätt mot fiberriktningen är minskningen ungefär dubbelt så stor. En höjning av temperaturen resulterar i en sänkning av E-modulen och omvänt.

Beroende på de stora variationerna i elasticitet är beräk-ningar av deformationer i konstruktioner (t ex dörrblad) av trä, särskilt i kombination med andra material, svåra att genomföra med önskvärd noggrannhet. Beräkningarna kan dock belysa hur materialval och konstruktion påverkar egenskaperna.

F O R M Ä N D R I N G HOS T R Ä P R O F I L E R K r ö k n i n g

Träprofilen kröker sig när kanterna förlängs eller förkortas olika när fuktkvoten ändras. Krökningen hos en 2 m lång U-äregel, vid 5 % fukikvotsskillnad mellan kanterna framgår av figur 10. Diagrammet är baserat på en längdförändring av 0,007 - 0,01 % per procents fuktkvotsförändring.

8 2 •2 =0 Of

\

_A

Figur 10. Krökning per 2 m vid 5 % fuklkvotsskillnad. K u p n i n g

Kupningen hos en bräda kan bero på skillnad i fuktkvot på brädans båda sidor. Den beror dock i regel på alt fuktutvidg-ningen är olika i radiell och i tangentiell led och därmed på årsringamas riktning i brädans tvärsnitt

Kupningen hos ett tvärsnitt kan beräknas enligt figur 11.

Pi = tangentiell krympning Pr = radiell krympning B = brcdd

T = tjocklek

R = avstånd till centrum cl> = centrumvinkel (radianer) A = kupningen

Figur 11. Kupning hos U"äprofil. /lO/

S K I V M A T E R I A L E T S F O R M Ä N D R I N G Planhet

Skivomas planhet påverkas av utvidgningen hos de olika skikten. En förutsättning för att skivan skall bibehålla sin planhet vid fuktkvotsförändringar är att skivan är symmet-riskt uppbyggd. Del innebär exempelvis all plywood är uppbyggd av lika faner som anbringas parvis lika på var sin sida om kärnan. Om de symmetriskt anbringade faneren har olika fiberriktning kommer skivan all bli skev vid fukl-kvoisförändring. Om det ena fanerei är skuret snett i förhåll-ande till fiberriktningen (dvs innehåller en viss förhåll-andel "tvärträ"), kommer skivan att bukta.

Den skevning eller bukming som den enskilda skivan får vid fuktkvotsförändringar påverkar endasl obetydligt hela dörrbladets planheL När skivan är limmad till en stomme med tillräcklig hållfasthet kan den därför ha en uppbyggnad som ej är symmetrisk. För dörrbladels planhet har hela skivans temperatur- och fukiulvidgning i skivans plan en avgörande betydelse.

Temperatur- och fuktbetingade rörelser

Temperaiurulvidgningen hos skivmaterial, som är upp-byggda av skikt med olika egenskaper, bestäms av de olika delarnas temperalurbetingade rörelser, tjocklek (area) och elasiiciielsmodul.

Den sammansatta skivans temperaturutvidgning ei blir /6/:

e i = I a i i E j ti / S Ei-tj

där aii = temperaturutvidgningskoefficienten Ej = elasticiletsmodulen

ti = tjockleken hos skikt nr i

Skivans krympning eller svällning Eh när fuktkvolen ändras blir på motsvarande sätt:

eh = I a h i E i . t i / Z E i . t i

där tthi = fuktutvidgningskoefficienten hos skikt nr i

De skikt som har stor andel av arean, eller hög E-modul, kommer att ha del största inflytandet på egenskaperna.

I figur 12 och 13 visas hur en plywoodskivas tempera-tur- och fuktutvidgning påverkas av de olika fanerskikiens andel av skivtjockleken i de båda huvudrikmingama, samt av en inlimmad aluminiumplåt med olika tjocklek.

En stålplåt har 3 gånger så stor dämpande effekt på skivans svällning och krympning som en lika tjock alu-miniumplåt, därför alt E-modulen är 3 gånger så hög. Samtidigt är stålplåtens tempcraturutvidgning endasl hälften så stor som aluminiumplåtens.

o -20

0(6 Oc^^OC^^j. O O.Z 0,4 0,6 0,8 1,0

7 0 0 0 0 f-rfit 0Ct-'23,<fl0

Figur 12. Temperaturutvidgning hos plywood med plåLskikt av olika tjocklek, är plåtens andel av skiv-ans tjocklek. o g ^ I K T HR ^ 7. 3 ^ S Q. 0 . 0 1 3

V

\

\

Figur 13. Fuktutvidgning hos plywood med plålskikt av olika tjocklek.

D Ö R R B L A D E T S F O R M Ä N D R I N G

I ett dörrblad, som utsätts för oliksidigt eller varierande klimat, kommer dörrens olika skikt att få olika temperatur och fuktkvot. Därvid sväller eller krymper skikten mer eller mindre och dörrbladet formförändras.

Med kännedom om den fukt- eller temperaturbetingade längdförändringen hos olika skikt och skiktens läge i dörr-bladet kan bukmingen beräknas. För en ytbärande dörr med avståndet mellan ytskivornas mitt = d, höjden = h och skillnaden i längdändring mellan de båda ytskivoma = e, blir den fria bukmingen.

y = h2 • e / 8 • d

d = avstånd mellan ytskivornas mitt

h = höjden

e = skillnad i längdändring mellan dörrens båda ytskivor

Figur 14. Bukming vid längdförändring hos ytskikten. Buktningen är således proportionell mot kvadraten på höjden (eller bredden) och omvänt proportionell mot tjock-leken. Det innebär att utbuktningen i horisontalled på ett dörrblad med bredden = 0,4 • höjden är endast = 0,16 • ut-buktningen i höjdled, om ytskivoma har samma temperamr-och fuktbetingade rörelser i båda rikmingama.

När klimatförändringen är densamma på båda sidorna av dörrbladet (exempelvis innerdörrar), kommer dörrbladet aU bukta eller skeva endast om dörrbladet inte är symmeuiskt. Kravet på symmetri gäller såväl uppbyggnaden som materi-alets egenskaper.

Även eu symmeu^iskt dörrblads dimensioner kommer att förändras vid liksidig temperatur- eller fuktutvidgning. Massivdörren

Ovanstående formel kan användas även för beräkning av krökningen hos ett massivt dörrblad med tjockleken = d och med rätlinjig temperatur- och fuktkvotsfördelning.

Massivdörren används numera i allmänhet endast där klimatskillnadema på dörrbladets båda sidor är små.

Ramverksdörren

Den renodlade ramverksdörrens egenskaper bestäms enbart av ramverket. Krökning och skcvning hos ramdelarna resulterar i krökning och skevning hos hela dörrbladet. Genom lamellimning av ramdelama minskas risken för skevning. Vid lamellimning med lim fogarna parallellt med

dörrbladet ställs dock myckel höga krav på au lamellerna skall ha samma fuktutvidgning och au de olika lamellemas fuktkvoi skall vara densamma vid limningen (jfr figur 10). Annars är risken för krökning mycket stor.

Planheten hos dörrar med ramverk av stål eller alumini-um påverkas inte av fuktvariationer. Temperaturskillnader mellan dörrbladets båda sidor leder inte till krökning efter-som temperaturskillnaderna inom profilerna är små. Vid sammansatta och samverkande tvärsnitt med bruten köld-brygga är värmegenomgången mindre, temperaturskillnad-erna större och därmed också profiltemperaturskillnad-ernas krökning.

Ytbärande dörren

När dörrens ytskivor föriängs eller förkortas olika på de båda sidorna, buktar dörrbladet åt ena eller andra hållet. Om längdändringen på båda skivorna är lika stor i alla rikmingar kommer dörrbladet au få formen av en sfärisk yta. Om längden ändras bara i en riktning, kommer bladet att få en cylindrisk form. Om de största respektive minsta längdför-ändringama ligger sneu i förhållande till varandra får det till följd att dörrbladet blir skevt. Det kan exempelvis inuäffa när fibcrrikmingen i plywoodens faner är sned.

Eu vanligt sätt au minska buktningen till följd av svällning och krympning är au lägga in aluminium- eller stålplåau- i ytskivoma. Därigenom minskas dörrbladets fukt-känslighet men samtidigt ökar temperaturfukt-känsligheten. "Kombinationsdörren"

Dörrbladet hos den s k kombinationsdörren är oftast ett mellanting mellan den ytbärande dörren och ramverksdörren. Dörrbladet med kraftig ram och tunna ytskikt får egenskap-erna från ramen, medan bladet med tjocka ytskikt och klen ram får sina egenskaper från ytskivoma.

Med utgångspunkt från de olika delamas styvhet och ut-vidgning vid temperatur- och fuktförändringar kan man bilda sig en uppfattning om "kombinationsdörrens" egenskap-er.Den del som har den största styvheten kommer att ha det största infiytandet på egenskaperna. Respektive egenskap "viktas" efter sin styvhet, dvs E-modul x Uöghetsmoment.

I figur 15 visas uöghetsmomentct I och relativa styv-heten ET hos några dörrbladskomponenter.

Av figuren framgår bl a att skivor av 4 mm plywood ger betydligt större styvhet än skivor av 3,2 mm uäfiber-skiva som i sin tur ger ungefär samma styvhet som ett normalt ramuä.

Inlägg av plåt har stor inverkan på styvheten medan plalLstål i dörrbladets kant eller aluminiumfolie endast har liten uppsiyvande effekt.

DORRKOflPONENT 2,5 • L 5 3.2 t r a -f i o e r s k l v a ramtra HHX70 —Il Diat 0.5 a l Dl3t Q.n Stal 258 320 lOC 50 ^0 f o l i e 0.05 a l g l a s f i b e r 200 g/m^ k o l f i b e r 200 g/m^ s t a i r o r 30x30x3 s t a l o r o f l l U a0x')0x2 RELATIV STYVHET ExI 3.1 1.3 1.2 3.5 8.4 0.35 0.6 10 :3 L

j = 4

Figur 15. Relativ böjstyvhet hos olika komponenter i dörrblad.

Diffusionsspärrens betydelse

Diffusionsspärrens främsta uppgift är att hindra fuktvand-ringen från områden med högre till områden med lägre vattenånguyck. Vid konstruktioner som inte är lufttäta hindrar diffusionsspärren även fuktkonvektion.

Dörrar brukar utföras med dif fusionsspärr på ut- och in-sidan för au hindra fukt från omgivningen att komma in i dörrbladct. Eu plåtinlägg fungerar som dif fusionsspärr för-utom att det minskar formförändringarna till följd av de fuktbctingade rörelserna i uämaterialet.

Fukt som finns inne i dörrbladet, mellan diffusions-spärrama, kommer alt vandra mellan de båda sidorna när temperaturen varierar. Fukten "dras" mot den kalla sidan. Trä mellan spärrarna tar upp eller avger fukt, sväller eller krymper och orsakar krökning hos dörrbladet.

En uäskiva som är innesluten mellan två diffusionstäta skikt har konstant fuktkvot och kommer därför inte aU svälla eller krympa till följd av fukikvoisförändringar.

BERÄKNING M E D HJÄLP AV D A T O R

För au underlätta beräkning har ett program för Macintosh-dalor tagits fram. Figur 16 och 17 visar exempel på beräkningsresultat. En kurvskala visar dörrbladels krökning som funktion av uleluftens temperatur och fuktighet.

1 o

R E L A T I V F U K T I G H E T U T E ( V . )

Figur 16. Fuktkänsligt dörrblad.

R E L A T I V F U K T I G H E T U T E < V . )

Figur 17. Tempcralurkänsligt dörrblad.

Diagrammet får ett karakteristiskt utseende som beror på dörrbladeis uppbyggnad. En brant kurvskara som i figur 16 visar att dörrbladets krökning ökar snabbt med fuktigheten vilket är kännetecknande för ett dörrblad med ytskiva enbart av trä. Diagrammet i figur 17 avser ett dörrblad som är tempcralurkänsligt, med stort avstånd mellan kurvorna för de olika temperaturerna. Det är karakteristiskt för ett dörr-blad med en aluminiumplåt i dörrdörr-bladets yiterskikt.

Hög fuktighet i dörrbladeis utsida förekommer sannolik-ast vid låga temperaturer medan hög temperatur på dörrens utsida förekommer vid låg fuktighet. De sannolikaste kom-binationerna av fuktighet och temperatur ligger inom det

skuggade området i diagrammen. Tillfälligt kan dock större avvikelser förekomma.

Mycket höga yttemperaturer förekommer endast vid mörka ytskikt och solexponering.

Förhöjd temj)eratur sänker fuktkvoten. Hur snabbt den anpassas till temperatur och fuktighet beror bl a på cäskikt-ets tjocklek, på ytbehandlingen och på placeringen av en diffusionsspärr.

Beräkningsförutsättningar

För beräkningen gäller följande antaganden: 1. Dörrbladet kan bukta fritt.

2. De olika skikten i ytskivoma antas koncentrerade till skivomas mitt.

3. Samma fuktkvot och samma temperatur gäller i hela ytskivan.

4. Fuktkvoten i ramträet är densamma i hela ramen. 5. E-modulen förändras ej med fuktkvot, temperatur

eller tid. Ingångsvärden

Ingångsvärden för beräkningen matas in på beräknings-blankettens övre del (figur 18).

1. Dörrbladets höjd (mm) 2. Dörrbladeis brödd (mm)

3. Bredd på regeln vid den vertikala kanten (mm) 4. Temperatur (°C) på sida A (utsidan). 5 olika värden 5. Temperatur (°C) på sida B (insidan)

6. Relativ fuktighet RF (%) på sida A. Förvalda värden: 10, 30, 50, 70 och 90 % RF

7. Relativ fuktighet på sida B (% RF)

8. Tjocklek, E-modul, värme- och fuktutvidgning för de olika skikten. Skikt nr 1-3 avser sida A, Skikt nr 4-6 avser sida B. Skikt nr 7 avser dörrens mitt-skikt, stommen.

Eftersom de olika skikten i ytskivoma tänks koncentrerade till skivans mitt, spelar ordningen mellan skikten ingen roll för beräkningen. För plywood, som innehåller flera skikt med samma fiberriktning, läggs de skikt som har samma egenskaper ihop till ett.

Normala värden på fuktutvidgningen framgår av figur 4. E-modulen framgår av figur 7-9.

Ingångsvärde för fuktutvidgningen är träets krympning från vått till torrt tillstånd (jfr figur 6). Det har antagits att svällning/krympning i % per % fuktkvot är = 1/30 av den totala krympningen.

Om värdet för svällning/krympning i % per % fuklkvot är känt, används detta värde x 30 som ingångsvärde.

Förhållandet mellan relativ fuktighet RF i % och fukt-kvot antas vara enligt en för trä normal sorptionskurva vid rumstemperatur, figur 19.

11

Beieclaung E-igPKl Sign 63,00 S k i k t Tjocklek Enodul Vätmt. u t v n-10«-6 Fukt. utv t / % 1 4,00 ISOOO •) 0,10 2 2,00 500 35 3,00 3 0,50 70000 23 4 4,00 10000 4 0,10 s 2,00 500 35 3,00 g 0,50 10000 23 50,00 0,10 Dörtbl«<i«c» hfljd

DOrrbladtcs bredd Itm) Stland* r*g«l bredd/sid ( i Tamparacjr pA i l d a I (*C) Fuktighet p4 »Ida 9 (»Ml Datua Signatur B«tacknl.-ig Relativ f u k t i g h e t p* sida A I r 10 - 90 t ?os. wlrden inneblr a t t d ö r r b l a d e t buktar enl-f i g u r e n . Buktning Ralatlv f u k t i g h e t sida A (M^> hofnm: Tvctmtjm Pro|Tiiii Ab Figur 18. Beräkningsblankctt. o 10 Figur 19. Sorptionskurva 90 100 R F / . R E F E R E N S E R

/ I / Svensk Standard SS 817303. utgåva 1 1987. Dörrar - Innerdörrar - Klassindelning och fordringar. /2/ Svensk Standard SS 817304. utgåva 1 1987.

Dörrar - Ytterdörrar - Klassindelning och fordringar. /3/ Svensk Standard SS 817322, utgåva 1 1979.

Dörrar - Provning - Planhel hos dörrblad. /4/ Kellogg, R. M ; Physical Properties of Wood.

Hämtat från Wangaard; Wood: Ils Structure and Properties. Forest Products Laboratory. 1981. 75/ Stamm. A. J; Wood and Cellulose Science. The

Ronald Press Company. New York. 1964. 76/ Forest Products Laboratory; Wood Handbook:

Wood as an Engineering Material. Agric. Handb. 72. U.S. Department of Agriculture. 1987. 777 Kollmann. F; Technologic des Holzes und der

Holzwerksloffe. Springer Veriag. 1982.

787 Willeimer, H ; Schwab, E; Holz-AuBenverwendung im Hochbau. Vcrlagsanstall Alexander Koch. Stuttgart. 1986.

797 Boverkets Nybyggnadsregler EFS 1988:18. Allmänna föriaget AB. Stockholm. 1989. 7107 Bodig, J; Moisture Effects on Structural Use of

Wood. Hämtat från Meyer & Kellogg; Structural use of wood in adverse environments.Van Nostrand Reinhold Company. 1982.

7117 Brolin. H; Formslabilitel hos ytterdörrar vid klimatpåverkan. SP-rappon 1981-06. 7127 Brolin. H ; Gustafsson. M ; Dörrar och fönster i

naturiigt klimat. SP rapport 1988:4. 7137 Muller. R; Hauseingangstiiren aus Holz.

Bauverlag Wiesbaden. 1988.

7147 Nevander. L E; Elmarsson B; Fukthandbok. AB Svensk Byggtjänst. Stockholm. 1981. 7157 Newman, C. J; Distorsion of external doors.

BRE, Princes Risborough.

7167 Schmicd, J; Sieberath, U; Höhere Anfordemngen bei Hausturen. Holz- und Möbelindusuie 6/89. DRW-Veriag, Stuttgart. 1989.

Detta digitala dokument skapades med anslag från

Stiftelsen Nils och Dorthi

Troédssons forskningsfond

Trätek

I N S T I T U T F . T FOR T R A T E K N I S K F O R S K N I N G

Box 5609, 114 86 STOCKHOLM Besöksadress: Drottning Kristinas väg 67 Telefon: 08-14 53 00

Telefax: 08-11 61 88 Huvudenhet med kansli

Åsenvägen 9, 553 31 J Ö N K Ö P I N G Telefon: 036-12 60 41 Telefax: 036-16 87 98 Skeria 2, 931 87 SKELLEFTEÅ Besöksadress: Bockholmsvägen 18 Telefon: 0910-652 00 Telefax: 0910-652 65