Massivträbyggnation i Karlstad

(1)

Karlstads universitet 651 88 Karlstad Tfn 054-700 10 00 Fax 054-700 14 60 Information@kau.se www.kau.se Fakulteten för Teknik- och Naturvetenskap

Olle Bywall & Paul Saad

Massivträbyggnation i Karlstad

Fokus på flervånings bostadshus

Solid wood construction in Karlstad Focused on multistory housing

Examensarbete

Högskoleingenjör i Byggteknik

Datum/Termin: 12-06-04 Handledare: Asaad Almssad Examinator: Malin Olin

(2)

1

Sammanfattning

Karlstads kommun beslutade 2011 att anta en träbyggnadsstrategi för ökat träbyggande i Karlstad.

Detta följdes upp av medverkan i det nationella projektet Trästad 2012, ett projekt som syftar till att sprida kunskap och intresse kring träbyggande. Projektet finansieras av EU tillsammans med alla deltagande parter och bistår medlemsstäder och -län med hjälp och referensprojekt. Vad som gör frågan än mer aktuell är att staden Karlstad har ambitionen att växa i befolkning. En del i detta är att kunna erbjuda attraktivt boende till nya invånare. Nya områden växer fram och långt gångna planer finns på att vidga staden ytterligare mot Vänern. Med en situation som denna är det ett ypperligt läge att prägla byggnationen och se till att stadens utveckling sker på ett hållbart sätt.

De som styr över vad som byggs i Karlstad är främst kommunen, lokala entreprenörer, allmännyttiga bostadsbolag och övriga fastighetsägare. Gemensamt för dessa är att vad de bygger både styrs och begränsas av kunskap och kostnad. Efter kontakt med flera aktörer blev det tydligt att stor

försiktighet råder inför denna nya teknik. Då det tidigare inte genomförts något massivträprojekt i Karlstad är det naturligt att kunskap och rutin saknas kring massivträbyggnation.

Detta projekt drogs igång med målet att fylla en del av denna kunskapslucka. Med flera utförda projekt på andra håll i landet torde både erfarenhet och referensprojekt finnas att använda sig av.

Med utgångspunkten att kunskapsbrist och försiktighet är vad som i någon form hindrar

träbyggandet i Karlstad, fokuserades mer på att visa HUR man bygger i massivträ. Vidare var det av största betydelse att utreda hur det kostnadsmässigt kunde mäta sig med exempelvis betong.

Metoden för utredningen var att dimensionera en befintlig byggnad uppförd i betong för alternativt utförande i massivträ. Med hjälp av data från Peabs projekt Barkassen 15 och Martinsons byggsystem för massivträbyggnation samt området Hyttkammaren i Falun togs ett förslag fram för hur man bygger motsvarande byggnad i massivträ. Förslaget omfattar dimensionerade vägg- och bjälklagstyper med anslutningsdetaljer och beskrivning för hur exempelvis installationer utförs.

Lösningarna är beprövade och visar på ett fungerande system för industriellt byggande i massivträ.

Slutligen följer en alternativ kostnadskalkyl för ett stomsystem i massivträ, som jämförs med den ursprungliga.

Det är uppenbart att tekniken finns för att bygga flervåningshus med stomme i massivträ. Det har byggts parkeringshus med samma byggsystem och projekteras bland annat ett 20-våningshus i Skellefteå. Den potentiella marknaden är enorm, men än saknas underlag i form av ekonomiska och praktiska studier för att övertyga fler byggherrar om att satsa på massivträ. Byggmetoder med hög prefabriceringsgrad gör att produktionen egentligen inte behöver skilja särskilt mycket mot exempelvis de med prefabricerad betong. De stora skillnaderna ligger istället i ett lättare material som är skonsammare mot både den globala miljön och den på arbetsplatsen. Denna rapport kommer förhoppningsvis att framhäva detta.

(3)

2

Abstract

Karlstad´s municipality decided in 2011 to adopt a wooden building strategy, hoping to increase wood construction in Karlstad. This was followed by participation in the national project Trästad 2012, a project that aims to spread knowledge and interest in wood construction. Funded by the EU, together with all participants, it assists member cities and counties with both expertise in wood and reference projects.

What makes the issue even more relevant is that the city of Karlstad has the ambition to grow in population. Part of this is to provide attractive accommodation for new residents. New areas are emerging and advanced plans exist to expand the town further towards Vänern. A situation like this is an excellent position to shape the building and ensure that urban development takes place in a sustainable manner.

Those who have control over what is built in Karlstad is mainly the municipality, local contractors, public housing and other property owners. What these operators build is both based on and limited by knowledge and cost. After contacting several actors, it became clear that great care is faced with this new technology. Since Karlstad has not seen any projects in solid wood, it is natural that knowledge and routine is missing around solid wood.

This project was launched with the aim to fill some of this knowledge gap. With several projects carried out elsewhere in Sweden, both experience and reference projects ought to be available to use. On the assumption that lack of knowledge and care is what prevents wood construction in Karlstad, focus was on showing HOW to build in solid wood. Furthermore, it was of great importance to investigate how the cost could compete with materials such as concrete.

The method of investigation was to dimension an existing building constructed in concrete for an alternative material, solid wood. Using data from Peab’s project Barkassen 15 and Martinsons system for solid wood constructions along with Hyttkammaren in Falun a proposal for how to build the corresponding structure of solid wood was produced. The proposal includes dimensioned wall and floor types with connection details and descriptions such as how to perform installations. The solutions are tested and show a functional system of industrial construction in solid wood. Finally, the cost for an alternative frame system made of solid wood i estimated, which is compared with the original.

It is obvious that the technology exists to build multi-storey buildings with a frame in solid wood.

Even a car park has been built using the same system, and a 20-storey building in Skellefteå is under planning work. The potential market is huge, but still lacking in terms of economic and practical studies to convince more developers to invest in solid wood. Construction methods with a high degree of prefabrication make production not so different to, for example, those with precast concrete. The main difference, instead, is a lighter material that is easier on both the global and the workplace environment. In this report we hope to highlight this.

(4)

3

Förord

Intresset för detta projekt väcktes genom Karlstads Kommuns medverkan i projektet Trästad 2012.

Samtal med Måns Hallén, Karlstads stadsarkitekt, inspirerade oss och fick oss att vilja gräva djupare i frågan om massivträ. Genom detta lyckades vi skapa ett kontaktnät med bland andra Peab AB, Fristad Bygg och Karlstads Kommun.

Ett stort tack vill vi rikta till Måns för alla trevliga samtal och vägledande rådgivning. Våra handledare på Karlstads Universitet; Asaad Almssad & Malin Olin; har varit till stor hjälp under hela projektet.

Vi vill även tacka Niklas Hedström och Thomas Hultman på Peab Karlstad för all hjälp med att hitta ett bra studieobjekt; Monsieur Pierre Landel m.fl. vid Fristad Bygg i Borås för trevligt bemötande och hjälp med teknik och kostnadsberäkningar; Ingrid Forssell på Kopparstaden AB för underlag från referensprojektet Hyttkammaren; Thomas Staflund på Martinsons för hjälp med kostnadsunderlag;

Maria Frisk och Klas Jansson som ställde upp att bli intervjuade i frågan.

Med hopp om spännande läsning,

Olle Bywall Paul Saad

(5)

4

Innehållsförteckning

1. Inledning ... 6

1.1 Problemformulering ... 7

1.2 Syfte ... 7

1.3 Mål ... 7

2. Förstudie: Massivträ i Karlstad ... 8

2.1 Varför byggs inte i massivträ i Karlstad? ... 8

2.1.1 Kommunens struktur och roll ... 8

2.1.2 Analys ... 12

3. Avgränsningar ... 13

4. Bakgrund ... 14

4.1 Hållbart byggande ... 14

4.2 Massivträbyggnation ... 14

4.2.1 Historia ... 14

4.2.2 Modern byggteknik ... 15

4.2.3 Byggsystem ... 16

5. Metod ... 28

5.1 Studieobjekt, Barkassen 15 ... 28

5.1.1 Referensprojekt ... 29

5.1.2 Strategi ... 29

5.1.3 Bjälklagsdimensionering ... 30

5.1.4 Lastberäkningar ... 31

5.1.5 Väggdimensionering ... 31

5.1.6 Teknisk jämförelse ... 33

5.1.7 Kostnadskalkylering ... 36

6. Resultat ... 38

6.1.1 Dimensionering ... 38

6.1.2 Stomsystemsbeskrivning ... 40

6.1.3 Kostnad ... 41

(6)

5

7. Diskussion ... 42

7.1.1 Tekniskt utförande ... 42

7.1.2 Kostnad ... 42

8. Slutsats ... 43

8.1 Massivträ i Karlstad ... 43

8.2.1 Teknisk utförande ... 43

8.2.2 Kostnad ... 43

8.3 Helhetsbedömning ... 43

9. Källhänvisningar ... 444

10. Bilagor ... 455

inspiration inspiration inspiration inspiration

Murray Grove, UK (KLH)

Färdigställdes i London 2009. Ett 9 våningar högt bostadshus med massivträstomme. Restes på 7 veckor.

(7)

6

1. Inledning

1994 gick Sverige med i EU och landet började ta del av den europeiska utvecklingen inom

träbyggande. 120 års förbud mot att bygga högre än två våningar i trä hävdes i mitten av 1990-talet, byggreglerna som förbjöd byggande av flervåningshus i trä försvann och dagens Boverkets Byggregler sätter inga krav på materialval i byggnadens stomme.

2002 togs ett regeringsbeslut om att ta fram en nationell strategi för att främja användandet av trä inom byggsektorn. Grundvisionen i denna strategi var:

”Om 10-15 år ska trä vara ett själklart alternativ i allt byggande i Sverige – och på sikt i hela Europa.”

(Näringsdepartementet, Mer trä i byggandet 2004)

Flera nationella projekt har startats med målet att öka andelen träbyggnation. Ett av dessa är Trästad 2012, som syftar till att främja träbyggnation i landet. Regioner, kommuner, enskilda städer och bolag kan ansluta sig och delta i detta projekt. Medverkande parter kan utbyta kunskap och arbetsmodeller med varandra, och på så vis utveckla trä och träbyggande som ett hållbart och attraktivt alternativ till befintliga byggsystem. Trästad 2012 är en fortsättning och utveckling av Nationella träbyggnadsstrategin, som med liknande mål arbetat för ökat träbyggande mellan 2005 och 2008.

Karlstads kommun deltar i Trästad 2012 och ur Kommunledningskontorets beslut i frågan kan vi läsa:

”En satsning på träbyggande är i linje med Karlstads miljöengagemang. I kommunens strategiska plan uttrycks ambitionen att andelen nybyggnation i massivträ ska öka.” (Johansson 2011)

Det uttrycks även tydliga och specifika mål för vad man önskar att uppnå under den treårsperiod projektet pågår. Bland annat uttrycks en ambition att åstadkomma ett bostadshus, en idrottshall eller motsvarande samt en skola/förskola byggda i trä. (Johansson 2011)

Trots att Karlstads kommun deltar i och delfinansierar Trästad 2012 har ännu inget av ovanstående mål uppnåtts. Planer finns dock på att bygga en förskola i trä strax utanför Karlstad. Jämfört med många andra kommuner ligger Karlstad långt efter. Vad beror det på?

(8)

7

1.1 Problemformulering

Karlstad kallar sig för skogshuvudstaden och är med i Trästad 2012, ett nationellt projekt för att främja träbyggande. Trots detta byggs få flerbostadshus i trä.

Det finns nya och spännande material, såsom massivträ, som ännu inte nått Karlstad.

Vad är det som hindrar utvecklingen? Hur ser intresset ut i kommunens olika instanser och hos lokala entreprenörer?

Vilken makt har kommunen över vad som byggs? Hur och i vilken mån kan de styra?

Finns det några planerade projekt?

Vilka skillnader innebär det rent praktiskt att bygga i massivträ gentemot exempelvis betong? Går det att uppföra samma typer av byggnader? Vilka fördelar har en stomme i massivträ jämfört med en i betong? Hur kan massivträ mäta sig med exempelvis betong kostnadsmässigt?

1.2 Syfte

Detta arbete syftar till att visa på metoder för industrialiserat byggande med massivträ, med fokus på flervånings bostadshus. Vidare vill vi sprida intresse och kunskap om utvecklingen av moderna träkonstruktioner och trä som byggmaterial. Med detta vill vi upplysa och informera den lokala marknaden om möjligheten att bygga i massivträ, som en del i förändringen mot ett mer hållbart byggande.

1.3 Mål

Utreda vad det är som hindrar träbyggnation i Karlstad och samtidigt utveckla ett konkret förslag på utförandet av en byggnad i massivträ. Slutligen hoppas vi på gensvar hos branschen, förhoppningsvis både kommun och lokala bolag.

Målet med förslaget är inte att det ska behandla alla detaljer fullständigt, utan mer vara intresseväckande och ge en tydlig bild av HUR byggande med massivträ går till.

(9)

8

2. Förstudie: Massivträ i Karlstad 2.1 Varför byggs inte i massivträ i Karlstad?

Syftet med följande förstudie är att måla upp en bild av problematiken kring att få till ett ökat träbyggande i Karlstad. Genom kontakt med Karlstads kommun och lokala bolag skapas en samlad tolkning av vad det är som hindrar träbyggnation i Karlstad. Personliga möten och intervjuer kommer att ligga till grund för utredningen av frågan. Resultatet kommer att styra fokus och avgränsningar för studieobjektet.

2.1.1 Kommunens struktur och roll

Kommunen är en stor byggherre och förvaltare och kan påverka vad som byggs och hur det byggs inom Karlstads kommun. Kommunen kan arbeta på flera nivåer från kommunfullmäktige till styrelse och nämnder samt verkställande förvaltningar och bolag.

Kommunens omfattning och kvalitet på ett byggande kan uppnås genom kontinuitet från plan till produktion. I tidigt planskedet kan kommunens stadsbyggnadsenhet undersöka möjligheter till träbyggande och anpassa planens innehåll enligt det. Planens ändamål följs upp i mark- och exploateringsavtal samt i nybyggnationsprojekt i teknik- och fastighetsenhetens regi. (Johansson 2011)

Kommunen kan anvisa sina bolag att undersöka möjligheter till träbyggande i varje nytt projekt och bolagen ska öka och utveckla sin kompetens om träbyggande. (Johansson 2011)

Planer, markanvisningar och exploaterings avtal ska nyttjas för att hitta ett samarbete mellan byggherrarna och entreprenörerna som vill bygga i trä. (Johansson 2011)

(10)

9 Kommunfullmäktige (KF)

Kommunfullmäktige är den högsta beslutande församlig på lokal nivå. Kommunfullmäktige fattar alla viktiga

principbeslut, exempelvis vilka nämnder ska finnas, mål för olika verksamhet, kommunens budget och

kommunalskattens storlek. (Karlstads Kommun 2010) Kommunstyrelse (KS)

Kommunstyrelse är kommunens högsta verkställande, ledande och samordnade församling. Kommunstyrelse bereder samt verkställer de ärenden som

kommunfullmäktige avgör. (Karlstads Kommun 2010) Stadsbyggnadsnämnden (SBN)

Stadsbyggnadsnämnden styr stadsbyggnadsförvaltningens (SBF) arbete, förvaltningen verkställer nämndens beslut.

Verksamhetsområden som rör stadsbyggnadsnämnden är plan- och bygg, lantmäteri, trafik planering, trafiksäkerhet och karlstadsbuss verksamhet. (Karlstads Kommun 2010) Teknik- och fastighetsnämnden (TFN)

Nämnden ansvarar för utveckling, förvaltning och drift av kommunens mark, byggnader och anläggningar och företräder kommunen som fastighetsägare. Nämnden styr teknik- och fastighetsförvaltningens (TFF) arbete, som i sin tur verkställer nämndens beslut. (Karlstads Kommun 2010)

KF

SBN

SBF

TFN

TFF

KS

Utredning

Skogshuvudstaden Karlstad har en uttalad ambition att växa. Tillväxten ska ske på ett sätt som är ekonomiskt, socialt, estetiskt och miljömässigt hållbart. En grundläggande förutsättning för denna ambition är att Karlstad kan tillhandahålla bostäder för ett växande invånarantal. Det är därför speciellt viktigt att nybyggnation sker på ett hållbart sätt, både ekonomiskt och miljömässigt. En stor del av ansvaret för detta ligger hos Karlstads Kommun. Vilken inställning har kommunens olika instanser i frågan?

Intervjuer har gjorts med inblandade parter, för att försöka måla upp en helhetsbild av var problemet tycks ligga.

Figur 1. Kommunens organisation

(11)

10 2.1.1.1 Intervjuer

Maria Frisk (mp), Kommunalråd (KS) och ordförande i Stadsbyggnadsnämnden (SBN) Maria uttrycker en positiv inställning till att det byggs mer i trä.

Hon har själv aktivt verkat för framtagning av en kommunal träbyggnadspolicy, i syfte att få lite bättre fart på

träbyggnationen i Karlstad. Enligt hennes uppfattning möjliggör industriellt träbyggande en snabbare och billigare produktion utan att kvalitén på slutresultatet försämras. Hon ser samtidigt trä som ett naturligt materialval eftersom Karlstad, som hon uttrycker det; ”är huvudstad i ett skogslän”.

Genomslagskraften för projektet Trästad 2012 anser hon varit ljummen. Hon sitter själv med i trästadsutskottet och mer än träbyggnadspolicyn har det än så länge inte resulterat i. Planer verkar finnas på att bygga bland annat skolor och förskolor i trä, detta tack vare att flera politiker och tjänstemän på kommunen, genom just trästadsprojektet, fått upp ögonen för träbyggande.

Hon säger samtidigt att det inom kommunen fortfarande är ganska trögt. Trots att kommunens uttalade strategi ledde till flera intressenter till träbyggande, säger hon ändå att det lokala intresset är svalt.

Med insikten om att det är långa beslutsprocesser i

byggbranschen, vill hon ge det lite mer tid innan hon utvärderar projektet. I nya projekt hoppas hon på att få se fler trähus i Karlstad och som ordförande i Stadsbyggnadsnämnden kommer hon att göra vad hon kan för att detta ska hända.

Vidare tror hon att det är tradition och trygghet som hindrar träbyggandet i Karlstad. Man har byggt med betong sedan länge och vet därför precis hur det fungerar. Det finns en skepticism mot

träbyggande som hon tror kommer ta lång tid att övervinna. (Frisk 2012)²

KF

SBN

SBF

TFN

TFF

KS

Figur 2. Kommunens organisation, KS

(12)

11 Klas Jansson, Stadsbyggnadsdirektör och förvaltningschef (SBF)

Klas är positiv till att trä med ”ny” teknik kan konkurrera med konventionella material även vid byggandet av flervåningshus. Han anser att viljan att bygga i trä finns hos många inom kommunen, och den nya träbyggnadsstrategin är ett steg i rätt riktning. Att det trots ett uttryckt intresse inte byggs i trä tror Klas kan bero på att det råder kunskapsbrist hos många. Ambitionen finns, men det saknas både en handlingsplan och kunskap för att genomföra den.

Träbyggnadsprojekt i kommunal regi tror han är ett bra sätt att leda utvecklingen av träbyggande i Karlstad. Samtidigt tror han att ett ökat träbyggande skulle gynna Karlstads varumärke, någonting man sett på andra orter i Sverige. Många intresserar sig för träbyggande och orter som erbjuder referensobjekt är populära för studiebesök och lockar besökare från hela världen.

Trots att det ännu inte byggts massivträhus i Karlstad ser Klas positivt på att kommunen har möjlighet att påverka vad som byggs. I teorin menar han att det är enkelt att styra, både genom planer och egna bolag. Att praktiskt kunna påverka val av stommaterial är mer invecklat och kräver att det finns en handlingsplan för hur man ska gå till väga. En förutsättning är en god dialog mellan beslutande organ, nämnder, förvaltningar och lokala bolag. (Jansson 2012)⁵

KF

SBN

SBF

TFN

TFF

KS

Figur 3. Kommunens organisation, SBN/SBF

(13)

12 Niklas Hedström, Arbetschef Peab Sverige AB

Peab är en av de nationellt och lokalt ledande byggentreprenörerna. Niklas förklarar att Peab har stort intresse för tekniken kring massivträbyggnation. Samtidigt är de väl medvetna om kommunens uttalade ambition att öka andelen träbyggande. Vidare påpekar han att kommunen trots en uttalad ambition, inte tycks ha någon klar bild av vad det konkret är de vill bygga. Av denna anledning är det svårt för Peab och andra entreprenörer att komma med bra förslag och anbud på alternativt utförande.

Oavsett om kunden är Karlstads Kommun eller en privat beställare, är det förfrågningsunderlaget som styr slutresultatet. Han berättar att det är marknaden som styr vad de bygger. De har ännu inte startat några projekt med massivträ som stommaterial, men de skickar med bilaga ”Träbyggnad”

tillsammans med anbud vid lämpliga projekt.

Niklas bekräftar att de iakttar stor försiktighet inför ett första projekt med massivträteknik. Få utredningar och jämförelser har gjorts av Peab själva. Underlag i form av tids- och

kostnadsjämförelser och detaljerade metoder för installationer och anslutningar är en förutsättning.

(Hedström 2012)

2.1.2 Analys

En träbyggnadsstrategi har tagits fram för att främja träbyggande i Karlstad. Detta har i sin tur inte resulterat i några konkreta träbyggnadsprojekt, men planer och ambitioner finns på att bygga bostäder, skolor och idrottshallar i trä. Intresset för träbyggande tycks vara stort hos kommunala politiker och tjänstemän. Även lokala entreprenörer uttrycker stor nyfikenhet för tekniken.

Brist på kunskap respektive erfarenhet hos kommunen och entreprenörer, i kombination med brist på referensobjekt gör att försiktigheten är stor. Lokala entreprenörer har byggt i betong under årtionden och är förmodligen oroliga för att en förändring är kostsam. Det är förståeligt att man iakttar stor försiktighet, men samtidigt är känslan att många skulle kunna göra mycket mer. På många andra håll i Sverige har träbyggandet tagit ordentlig fart och på vissa orter är massivträ det dominerande stommaterialet. Det bevisar att träbyggandet är konkurrenskraftigt och det är

förvånande att lokala entreprenörer inte uppmärksammat detta mer. Det finns gott om information om massivträteknik, och med många referensobjekt borde underlag för ett första massivträprojekt i Karlstad finnas. Att lokala entreprenörer, såsom Peab, nu öppnat för tekniken är positivt.

Kommunens teoretiska makt att påverka vad som byggs är stor och tydlig. Hur de praktiska planerna ser ut är oklart. Det tycks saknas verktyg för att verkställa politiska beslut. En förutsättning för att en förändring inom byggsektorn ska ske är tydliga riktlinjer för vad man vill åstadkomma, men

framförallt hur. Efter kontakt med bland annat Klas Jansson, stadsbyggnadsdirektör i Karlstads Kommun, förstod vi att det saknats en konkret handlingsplan för ökat träbyggande i Karlstad.

Positivt för träbyggnadsstrategin är att den inte är tidsbunden, och att arbetet för en förändring kan fortsätta. Att det inte verkar vara någon som ansvarar för att detta händer, tyder på att förändringen kommer att dröja.

(14)

13

3. Avgränsningar

För att komma fram till ett konkret resultat och det önskade målet har ett antal avgränsningar gjorts inom ramen för arbetet.

Arbetet går ut på att ta fram ett förslag på alternativt utförande av ett befintligt flerbostadshus i betong. Med alternativt stommaterial menas massivträ. Eftersom det är mycket som skiljer sig mellan betong- och träbyggnation, ligger fokus i detta arbete på de viktigaste och största skillnaderna mellan dessa två byggmetoder. Arbetet avgränsas enligt följande:

• Byggnadstyp: Flervånings bostadshus, över 5 våningar

• Alternativ byggteknik: Massivträteknik, enligt Martinsons byggsystem

• Konventionell byggteknik: Betongkonstruktion

• Enbart stomkonstruktionen och kostnaden för denna kommer att jämföras Avgränsningar för stomdimensionering i studieobjekt:

• Vägg- och bjälklagsdimensionering i brottgränstillstånd enligt eurokoderna

• Beskrivning av hur stabiliseringskontroll av flervåningshus genomförs

• Jämförande av olika stomdelar avseende konstruktion (betong kontra massivträ)

• Exempel på utförande av anslutningar och installationer Avgränsningar för stomkalkylering

• Kostnad för stomkonstruktion avseende arbete och material

• Enbart bärande konstruktionsdelar (ytter- och innerväggar samt bjälklag)

(15)

14

4. Bakgrund 4.1 Hållbart byggande

Konsten att tillgodose vår generations behov utan att äventyra kommande generationers. Grunden till detta ligger i att så stor mån som möjligt använda sig av förnyelsebara råvaror och material, samtidigt som man minskar förbrukningen av fossila bränslen och andra ändliga resurser. Detta i kombination med hushållning med resurser och sunda materialval ger ett mer hållbart byggande.

Byggsektorn, även kallad 40 % - sektorn, står nationellt för ungefär 40 % av allt material och all energi. Med så stor andel av marknaden är förändringar här av yttersta betydelse och har stor genomslagskraft. Att byggnaderna står kvar i flera decennier innebär ett stort ansvar, både ekologiskt och ekonomiskt. Man talar om att uppförandet av en byggnad endast utgör 20 % av den totala energiåtgången och 10 % av kostnaden, räknat på att byggnaden står i 50 år. (Bokalders 2009) Val av material är således komplext, och hänsyn bör tas till materialens kemiska påverkan på hälsa och miljö, dess resursförbrukning och miljöbelastning vid framställning och under brukstid. Med en sammanvägd bedömning av dessa faktorer kan man avgöra om ett material är mer eller mindre lämpligt för användning i aktuellt projekt. Till hjälp för den som skall bygga finns exempelvis Sunda Hus Miljödatabas, med samlade bedömningar och klassificeringar av de flesta byggvaror. Kriterierna man använder sig av är bland annat tagna ur REACH, ett internationellt regelverk som syftar till att minska användandet av särskilt skadliga kemikalier och varor. (Bokalders 2009)

Vidare är det givetvis en samlad bedömning av vad som är miljömässigt och ekonomiskt hållbart som avgör vilka alternativ som är rimliga. Bättre och sundare alternativa material kommer förmodligen alltid finnas att tillgå. Hur mycket det får kosta? Hur stor merkostnad är aktörerna beredda att betala för miljön?

4.2 Massivträbyggnation

4.2.1 Historia

Metoden att producera flerbostadshus är i stort sett oförändrad sedan lång tid tillbaka. Metoden kallas för platsbygge och går ut på att grund och stomproduktion, installationer samt

ytskiktsproduktion sker på byggarbetsplatsen. (Näringsdepartementet, Mer trä i byggandet 2004) Traditionen har delvis ändrats och prefabriceringen av stomkonstruktioner introducerades under åren. Syftet med prefabriceringen var att öka den industriella produktionen och få igång en rationell byggprocess för att minska behovet av arbetskraft och materialåtgång. Denna förvandling av

byggindustrin ledde till kortare byggtid och lägre produktionskostnader. (Näringsdepartementet, Mer trä i byggandet 2004)

(16)

15 Under det så kallade ”Miljonprogrammet” på 1960-talet byggdes flerbostadshus med betongstomme och det statliga bostadssubventionssystemet vid denna tidpunkt gynnade utvecklingen av

betongbyggandet. Kunskapen och kompetensen om att bygga i betong ökade och de företag som föddes under denna period bygger i princip med samma metoder och material än idag Betong som stommaterial dominerar, i konkurrens med lättbetong och stål, dagens flervåningsbostadsbyggande.

På 1990-talet ändrades normerna så att trä som stommaterial kunde användas i byggnader som är högre än två våningar. Upp till åttavåningshus produceras numera av trä som stommaterial.

Idag skapas det en tekniskt och arkitektoniskt kunskap om höga trähus. Träkonstruktioner ger unika förutsättningar för både den arkitektoniska utformningen och den effektiva planlösningen.

(TräGuiden 2012)

Trä är världens enda förnyelsebar byggmaterial som kommer att dominerar byggkonstruktion framöver. Trä som byggmaterial har unika egenskaper som inga andra material har, samt användning av trä som byggmaterial minskar förbrukning av naturens ändliga resurser såsom berg, naturgrus och olja. (träbyggnadskansli 2011)

Skogen är för Sverige vad oljan är för Norge, den svenska skogen producerar var trettionde sekund stomme för ett femvåningshus. Detta beror på den stora tillväxten i den svenska skogen.

Byggsektor står för negativa miljöpåverkan och genom ett ökat byggande med bärande konstruktioner i trä minskas denna påverkan. (träbyggnadskansli 2011)

4.2.2 Modern byggteknik

Träbyggnadsteknik är det mest moderna som finns på marknaden idag. En rad olika byggnadstyper byggs i trä, allt från flervåningsbostadshus till idrottshallar och broar. Det finns inga begränsningar för vad som kan byggas med den moderna tekniken. (träbyggnadskansli 2011)

Den moderna träbyggnadstekniken är inte en materialfråga, utan en systemfråga som skapar nya byggmöjligheter och bidrar till förbättring och effektivisering av konventionella byggmetoder.

Skillnaderna är uppenbara i jämförelse mellan de moderna och de gamla byggmetoderna:

(träbyggnadskansli 2011)

• Med träbyggsystem kortas byggtiderna med 70 procent och personal styrkan dras ner med 50 procent.

• Träbyggsystem byggs industriellt, vilket betyder att byggarbetsplats avskaffas och ersätts med en montageplats.

Figur 4. Montageplats med rationellt byggande.

Foto: KLH Scandinavia

(17)

16

• Med träbyggsystem används industriell precision, bygga i torr och kvalitetssäkrande fabriksmiljö. Byggproduktion inomhus leder till färre fel och skador samt lägre byggkostnader.

• Med träbyggsystem minskas koldioxidutsläppen med 90 procent under byggskedet. Det är lätt att energiutvinna materialet vid avveckling. Detta gör att

träbyggnation bidrar till ett hållbart byggande.

• Med träbyggsystem tillämpas bygge på sämre grund tack vore

materialets låga vikt i kombination

med dess bärförmåga. Detta gör att bostäder kan utföras på platser som tidigare inte varit tänkbara.

• Med träbyggsystem går det att bygga om och förbättra miljonprogramsbyggnader från 60- och 70- talet.

Tekniken tillämpar på byggnation med två upp till fyra våningar på ett befintligt sexvåningshus. Trä som bygg material är lätt och starkt vilket gör att inga

förstärkningar behöver göras i den underliggande konstruktionen.

4.2.3 Byggsystem

De två mest använda systemen för trästomme i flerbostadshus är lättbyggnadsteknik och massivträteknik.

4.2.3.1 Lättbyggnadsteknik

De byggkomponenter som används i lättbyggnadsteknik är reglar och bjälklag, alternativt

sammansatta profiler som I-balkar, fackverk och limträ. Dessa kompletteras med isoleringsmaterial, skivmaterial och membran för lufttäthet och fuktskydd.

Lättbyggnadsteknik kan användas för platsbyggeri, öppna eller slutna planelement och volymelementhus. (TräGuiden 2012)

Figur 5. Industrialisering i säker arbetsmiljö.

Foto: KLH Scandinavia

Figur 6. Påbyggnad av 3 våningar i trä.

Foto: Träguiden

(18)

17 Massivträteknik (KL-trä)

Korslimmat massiv trä består av korsvis träbrädor som limmats ihop i skikt under högt tryck till stora massiva träelement, en flerskikts massivträskiva består av två yttre skikt med parallella fiberriktningar och åtminstone ett inre skikt med vinkelrätt fiberriktningen mot yttre skikten.

De korslagda skikten skapar en formstabil byggkomponent och ger skivan hög bärförmåga i förhållande till sin egen vikt, samt vällningen och att krypningen förhindras till ett minimum. Stora och stabila element i KL-trä bidrar till rationellt och effektivt

montage, samt förkortar byggtiden. (Martinsons 2012)

Lätt att montera

KL- skivor i trä har låg vikt som ger transport- och

montagefördelar, vilket innebär att det blir enklare att lyfta elementen och ger möjlighet till en mindre byggkran. Materialets låga vikt skapar mindre belastningen på grunden vilket ger fördelar vid exempelvis byggnation på sämre markförhållanden och påbyggnader. Massivträstomme medför något minskat behov av betong och armering i grundkonstruktionen i jämförelse med motsvarande stomme i betong.

Rationella skarvtyper ger snabbt montage och materialet kan bearbetas med traditionella handverktyg. (Martinsons 2012)

Figur 7. Korslimmade träskivor.

Foto: Martinsons

Figur 8. Snabbt och rationellt byggande.

Källa: Martinsons

(19)

18 4.2.3.2 Noggrannhet, säkerhet och smidighet

KL- trä tillverkas i en kvalitetssäker fabriksmiljö och CNC- behandling ger stor precision vid tillkapning.

Materialet kräver ingen torktid vilket gör att ytskikt kan monteras direkt efter montage. Den massiva konstruktionen har bra brandmotstånd och med sina fuktbuffrande egenskaper bidrar den till ett bra inomhusklimat. (Martinsons 2012)

4.2.3.3 Buffring av värme och fukt

Ett hus med stomme av massivträ har kapacitet och förmåga att lagra både värme och fukt. Denna förmåga jämnar ut innetemperaturen och resultatet blir en klimatskärm som är mindre känslig för svängningar i utomhustemperatur. Massivträet gör det på ett sätt som motsvarande hus med lättstomme inte gör och betydligt snabbare än motsvarande hus med betongstomme.

Husets energibehov reduceras eftersom det krävs mindre energi för att ”parera” mot

temperatursvängningar, vilket ger jämnare inomhusklimat under vintern och svalare hus under sommaren.

Trä är ett hygroskopiskt material som även har god förmåga gällande utjämning av fuktvariationer i inomhusluften. För att utnyttja denna förmåga bör konstruktionen ha stora utsatta ytor mot rummen och behandlas med diffusionsöppna färger. Massivträ kan till en viss del även påverka koncentration av andra ämnen i luften t.ex. rök och andra odörer. (Fristadsbygg 2012)

4.2.3.4 Snabba fakta

• Enkla och flexibla lösningar vad gäller byggkoncept, stil och arkitektur.

• Stora element med hög prefabriceringsgrad.

• Enkel placering av ledningar (i installationsskikt eller i massivträskivan via håltagning).

• Torra byggmaterial.

• Ren byggarbetsplats utan byggdamm.

• Träytor synliggörs på ett smakfullt sätt.

• Kan kombineras med andra material i estetiskt attraktiva lösningar. (Martinsons 2012) 4.2.3.5 Stomsystem

Här redovisas exempel på konstruktioner av väggelement och bjälklag, samt anslutningar mellan dessa.

4.2.3.5.1 Väggelement

Konstruktionen av en vägg i massivträ varierar allt ifrån en vägg av enbart massivträ till en vägg med kompletterande material såsom isolering, fasadmaterial och dörrar. Väggelementens tjocklek, bredd och höjd begränsas av hanterbarhet, transport och lyftkapacitet. Ur transportsynpunkt bör elements inte överstiga 3,6 meter i höjdled och 12 m i längsled. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

(20)

19 Tjockleken av massivträväggens bärande del ligger endast mellan 60 mm och 120 mm, vilket orsakar försvagningar i sidled hos långa och våningshöga element, vid detta fall kan utanpåliggande reglar medföras för att förstärka och styva upp elementen. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

Tabell 1. Väggdimensioner Källa: Martinsons

Väggtyp Tjocklek (mm) Vikt (kg/m²)

MB57 (3 skikt) 57 26

MB75 (3 skikt) 75 33

MB85 (3 skikt) 85 39

MB95 (5 skikt) 95 43

4.2.3.5.2 Bjälklagselement

Det finns två olika typer av bjälklagselement; plattbjälklag och kassettbjälklag.

Plattbjälklag

Ett plattbjälklag består av korslimmade brädskikt, alltid udda till antalet. Detta för att få en starkare riktning och därigenom undvika oönskade deformationer i elementen.

Tjockleken varierar mellan 95 och 150mm, med 5 brädskikt. (Martinsons, Massivträhandboken 2006) Elementen tillverkas med olika prefabriceringsgrad och kan i stor utsträckning sammanfogas på fabrik, men även på monteringsplatsen. Med godkända metoder för sammanfogning med limning och spik-/skruvförband kan

både stora tvär- och skjuvkrafter tas upp i fogarna. Resultatet blir en hel vägg som tack vare hållfast sammanfogning kan utnyttja egenskaperna och bärigheten hos en skiva.

Bjälklagen kan kompletteras med övergolv och undertak, eller lämnas med synlig stomme.

(Martinsons, Massivträhandboken 2006) Kassettbjälklag

Det som skiljer kassettbjälklag från plattbjälklag är att ett kassettbjälklag ger utrymme för isolering och installationer i konstruktionen. Konstruktionen består av ett plattbjälklag som i underkant kompletterats med.

(Martinsons, Massivträhandboken 2006)

Figur 9. Plattbjälklag Källa: Martinsons

Figur 10. Kassettbjälklag Källa: Martinsons

(21)

20 4.2.3.5.3 Anslutningar

Anslutningar uppstår mellan olika komponenter, där väggarna är huvudkomponenter som har anslutningar mot grund, vägg, bjälklag och tak. I följande text redovisas exempel på dessa anslutningar.

Vägg mot grund

Mot betongplattan monteras en styrlist och i väggens nedre del utförs urfräsning för styrlisten.

Väggen placeras över styrlisten och fästes med träskruvar. För att undvika otätheter i konstruktionen bör samtliga ytor mellan massivträvägg och betong utrustas med tätningar. (Martinsons,

Massivträhandboken 2006)

I normala fall föreligger de högsta lyft- och tvärkrafterna i anslutningen mellan massivväggen och betongplattan. För att uppfylla kraven på bärförmåga och täthet, bör betongplattan gjutas med små måttoleranser, vilket också leder till effektivare montagearbete. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

Vägg mot vägg

Vanligtvis tillverkas elementen med 1,2 m i bredd, men kan sammanfogas upp till 9 meter långa eller tre våningar höga väggelement. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

Två fogningsmetoder kan användas för att foga ihop två väggelement.

Den ena metoden sker på byggarbetsplatsen och går ut på att väggelementen fogas med hjälp av skruvförband. Skruvförbandet består av skruvar med minsta centrumavstånd av 40 mm, och en plywoodremsa.

Figur 11. Yttervägg i massivträ mot grund Källa: Massivträhandboken 2006

Figur 12. Lägenhetsskiljande vägg mot grund Källa: Massivträhandboken 2006

Figur 13. Fog med skruvförband mellan väggelement

Källa: Massivträhandboken 2006

(22)

21 I den andra metoden sammanfogas elementen med spikplåt, fogningen sker på fabriken. Spikplåten består av plåt med utstansade tänder som pressas fast i elementen. En lös fjäder som sitter mellan elementen, tar upp tvärkrafter. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

Vägg mot plattbjälklag

De höga ljudisoleringskraven för bostadshus gör att anslutningen mellan bjälklag och vägg skall utformas på ett särskilt sätt, så att ljudöverföring från bjälklag via anslutningen till vägg i underliggande lägenhet begränsas och minskas till godkända nivåer. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

Den vertikala ljudöverföringen genom bjälklaget kan minskas genom ett fribärande undertak. En spärr mot flanktransmission monteras vid den underliggande massivträväggens överkant . Det fribärande undertak består av lättbalkar och ljudabsorberande mineralull. Montering av undertak sker med fördel före bjälklagsplattan och ställs på list vid väggens övre del. (Martinsons,

Massivträhandboken 2006)

Figur 14. Fog med spikplåt och träfjäder Källa: Massivträhandboken 2006

Figur 115. Yttervägg mot plattbjälklag

Källa: Massivträhandboken 2006 Figur 16. Skiljande vägg mot plattbjälklag Källa: Massivträhandboken 2006

(23)

22

Vägg mot kassettbjälklag

Utformningen av anslutningen mellan kassettbjälklag och vägg är densamma som anslutningen mellan plattbjälklag och vägg. Monteringen är ungefär på samma sätt, det enda skillnaden är utformningen av bjälklaget. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

Detaljritningar

Figur 17. Bärande innervägg mot kassettbjälklag Källa: Massivträhandboken 2006

Figur 18. Detaljskiss på anslutningen mellan lägenhetsskiljande vägg och betongplatta Källa: Massivträhandboken 2006

Figur 19. Detaljskiss på anslutning mellan massivträvägg och kassettbjälklag

(24)

23

Figur 20. Installationer i ett plattbjälklag

Figur 21. Installationer i ett kassettbjälklag

4.2.3.5.4 Installationer

En stor fördel med betong är att installationer kan gjutas in i väggar och bjälklag. Motsvarande installationer i horisontal- och vertikalled kan byggas in och osynliggöras även i

massivträkonstruktioner. Med en genomtänkt konstruktion sker med enkelhet all rördragning utan ljudspridning. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

För bästa resultat, avseende tid, kostnad och utförande, är det viktigt med samordning och väl planerade system för installationer. Beroende på vilken typ av bjälklag som används tillämpas olika installationsmetoder/ -system:

Vid plattbjälklag hängs vanligen installationer i bjälklaget och döljs sedan av ett fribärande undertak. Med denna metod fås stor frihet i horisontella rördragningar. Då plattbjälklag ofta kompletteras med reglar i underkant för att skapa utrymme för isolering, skapas även kanaler för installationer. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

Använder man sig av ett kassettbjälklag bildas naturliga kanaler för rördragning mellan liven i ”kassetten”. Detta innebär att

installationer med fördel sker i ett kassettbjälklags bärriktning, då håltagningar i dessa liv försvagar konstruktionen. En alternativ metod vid installationer vinkelrätt mot bärriktningen är ett placera dessa mellan bjälklag och undertak, alternativt i undertaket. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

En styrka hos system med hög prefabriceringsgrad är att en stor del av arbetet kan utföras före det att elementen anländer till byggarbetsplatsen (montageplatsen). För att kunna utnyttja denna potential till fullo krävs detaljerad planering av installationer av el och vvs. Vid exempelvis

elinstallationer kan med fördel spår fräsas upp i element redan på fabrik, vilket underlättar montaget betydligt. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

Fördelar med massivträ, avseende installationer:

• Hög bearbetbarhet. Infästning av installationer är betydligt lättare att göra i massivträ än i konventionella stomsystem, vilket medför kostnadsbesparingar och förbättrad arbetsmiljö.

• Håltagningar och slitsar är enkla att utföra med borrning eller sågning med motorsåg.

• Håltagningar utförs med lätthet på plats, vilket ger större handlingsfrihet i projekteringen.

Detta är någonting som kan vara till stor fördel vid korta och pressade byggtider.

(25)

24 4.2.3.5.5 Stabilisering

Stomstabilitet innebär stommens förmåga att motstå horisontella laster. För massivträstommar påverkas denna förmåga också av vertikala laster. Byggsystemets utformning påverkas av stabiliseringen, det är därför viktigt att i tidigt skede bestämma hur de horisontella lasterna skall föras ner till grunden via väggar och bjälklag

I följande stycke beskrivs stabiliteseringmetoder och kontroller som bör göras vid byggnation av flervåningshus med massivträstomme.

Lastberäkningar

Byggnaden utsetts för vertikala och horisontella laster. De vertikala lasterna skapas av byggdelars egentyngd, nyttiglast, snölast och vindlast på tak. Horisontell last består av vindlast på väggarna och snedställning på grund av vertikala lasten. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

Kontroll mot stjälpning och glidning

Den horisontella lasten skapar horisontella och vertikala grundreaktioner vilket kräver att byggnaden i sin helhet måste kontrolleras både för stjälpning och för glidning.

Stjälpningskontroll genomförs för att säkerställa att byggnadens egentyngd är tillräcklig för att motverka det stjälpande moment som skapas av den horisontella lasten, eller om det finns behov av förankring av betongplattan ner i grunden.

Vid kontroll mot glidning bör den skjuvspänning som överförs mellan undergrund och grundplatta inte överstiga jordens skjuvhållfasthet. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

Figur 22. Exempelskiss på kontroll mot stjälpning

(26)

25 Stabilisering genom skivverkan

För att säkerställa att den horisontala lasten förs ner till grunden måste samtliga komponenter som ingår i det stabiliserande systemet dimensioneras för denna last.

Byggnaden stabiliseras med skivverkan där vindlasten överförs till bjälklagen via väggarna på lovart- och läsidan, därefter överförs lasten via bjälklagskivorna till stabiliserande väggskivor.

(Martinsons, Massivträhandboken 2006)

Horisontella förankringar

För att lastöverföringen via bjälklag och väggar ska vara möjlig måste knutpunkterna mellan dessa byggdelar dimensioneras för den horisontella kraften. I de flesta fall används ett mekanisk förband mellan de

stabiliserande byggdelarna för att säkerställa tillräcklig skjuvkapacitet och motståndskraft mot fortskridande ras. Vid upplagda bjälklag bör infästning mellan bjälklag och ovanpåliggande vägg dimensioneras för en skjuvkraft som motsvarar den horisontella lasten i väggen. Infästningen mellan bjälklag och underliggande vägg dimensioneras för den horisontella lasten som uppstår av skjuvkraften från den ovanpåligganden vägg och den horisontella kraft som bjälklaget överför till den underliggande väggen. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

Figur 23. Exempelskiss på lastöverföring via skivverkan Källa: Massivträhandboken 2006

Figur 24. Exempelskiss för lastfördelning på respektive bjälklag, vägg och grund Källa: Massivträhandboken 2006

Figur 25. Överföring av horisontella krafter mellan yttervägg- och bjälklagsskivor Källa: Massivträhandboken 2006

(27)

26 Vertikala förankringar

När en horisontal last överförs till en stabiliserande vägg via ett bjälklag uppstår ett stjälpande moment som ger upphov till både horisontella och vertikala reaktionskrafter i väggens underkant.

Väggens skjuvkapacitet räcker inte i detta fall för att förhindra lyft från underlaget, detta kan säkerställas genom en förankring eller genom att belasta väggen med tillräcklig tyngd för att motverka lyftkraften. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

Vid flervåningsbyggnader ökar horisontalkraften neråt i byggnaden och samtliga vertikala

reaktionskrafterna måste föras ned till grunden, vilket ger ett behov av en förankring som kan leda förankringskrafterna ned till undergrunden. Vid våningsgräns i ett flervåningshus ska förankringen sammanbinda ovanpåliggande vägg med underliggande vägg via bjälklaget med skruvförband.

Figur 26. Kraftjämvikt för stabiliserande vägg Källa: Massivträhandboken 2006

Figur 27. Stabiliserande vägg med öppning Källa: Massivträhandboken 2006

Figur 28. Exempelskiss på sammanbundna ovan- och underliggande vägg

Figur 29. Kraftjämvikt avseende vertikala krafter i flervåningshus

(28)

27 Kontroll av tryckkrafter

Skjuvning och rotation uppstår i väggskivan på grund av den horisontella lasten, vilket ger behov av förankring i underliggande konstruktion i väggens ena ände. Väggens andra ände utsatts för en lika stor tryckkraft för att uppfylla jämvikten. De vertikala lasterna såsom egentyngd, nyttiglast och snölast minskar behovet av förankring på lyftsidan.

Det finns risk att tryckkrafterna blir mycket stora vilket kan leda till att tryckhållfasthen i anslutande detaljer överskrids. Av denna anledning är en kontroll av tryckkapaciteten i knutpunkter ett måste.

(Martinsons, Massivträhandboken 2006) Kontroll mot fortskridande ras

Kontroll mot fortskridande ras går ut på att det sammansatta stomsystemet dimensioneras så att enskilda element kan slås ut utan att detta försvagar stommen och leder till rasfall. Vid en sådan dimensionering kontrolleras både byggnadens totalstabilitet och sammanhållning. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

Kontroll mot horisontella deformationer

Vid byggnation med massivträstomme måste hänsyn tas till både deformationer i enskilda byggelement och deformationer i förband dem emellan. Eftersom massivträ är ett styvt material kommer de största deformationerna att uppstå i fogar mellan element. En översiktlig kontroll av de horisontella deformationerna i brukgränstillstånd kan göras om styvhet för både element och förband är tillgängliga. (Martinsons, Massivträhandboken 2006)

(29)

28

5. Metod

Det är tydligt att det råder stor ovisshet och försiktighet kring användandet av nya metoder och moderna material. Att använda trä som stommaterial är inget nytt men få byggherrar och entreprenörer satsar på det. Teoretiskt underlag finns för att motivera träbyggande, men brist på kunskap, referensprojekt och mer konkreta projektkostnader gör det svårt för byggherrar att släppa mer konventionella byggmetoder för byggande i trä. För att underlätta denna övergång krävs ytterligare studier kring just detta.

5.1 Studieobjekt, Barkassen 15

Det objekt som jämförs i studien är Barkassen 15 i Karlstad. Ytterväggspartier har pelarstomme i stål medan inre bärande väggar och bjälklag är utförda i betong. Byggnaden har måtten 15 x 53 meter och sträcker sig fem våningar över marken. Byggnaden är grundlagd på stödpålar av betong.

Entreprenören som uppförde byggnaden är Peab AB.

Figur 30. Barkassen 15 (Inre Hamn, Karlstad) Källa: Peab AB

(30)

29

Figur 32. Hyttkammaren (Falun) Foto: KLH Scandinavia

5.1.1 Referensprojekt

Två befintliga byggnader i massivträ kommer att fungera som referensprojekt. Två olika företag stod för både produktion och leverans av stomsystem, vilket resulterat i två olika byggmetoder.

Torghörnet i Östervåla är byggt med stomsystem i massivträ levererat av Martinsons, medan stommaterialet till Hyttkammaren i Falun är levererat av KLH Scandinavia.

5.1.2 Strategi

Studien i detta arbete går ut på att jämföra utförande, tidsåtgång och kostnad för att uppföra en stomme för en byggnad i betong respektive trä. Underlag för denna jämförelse hämtas från Barkassen 15 och alternativt utförande samt kostnad beräknas med hjälp av Martinsons.

Vad som styr kostnaden för en stomme i massivträ är typ av byggmetod, mängdåtgång samt produktionstid. För att ta fram dessa faktorer ligger utgångspunkten i att mäta upp avstånd och spännvidder i ritningar på befintlig byggnad i betong. Tekniska lösningar avseende stabilisering, dimensionering, anslutningar samt installationer hämtas från Martinsons, Massivträhandboken 2006 och referensprojekt Hyttkammaren, Falun.

Följande arbetsmetodik kommer att följas:

1. Bjälklagsdimensionering 2. Lastberäkningar

3. Väggdimensionering 4. Teknisk jämförelse 5. Identifiera skillnaderna 6. Kostnadskalkylering

Figur 31. Torghörnet (Östervåla) Foto: Martinsons

(31)

30 5.1.3 Bjälklagsdimensionering

Konstruktioner av massivträ dimensioneras för bruksgränstillstånd, detta för att de kritiska

momenten ligger i att klara kraven för nedböjning, ljud och brandsäkerhet snarare än bärighet. Detta gör att bärigheten sällan blir något bekymmer, och att hållfastheten ofta endast utnyttjas till 50 %.

Detta ger i sin tur en robust byggnad som kan stå under lång tid, trots att materialet åldras och förlorar viss styrka med tiden.

Bestämning av dimension utförs genom att konstruktionskrav först fastställs, avseende exempelvis maximal nedböjning och egenfrekvens, och dimensionerande laster. Vidare dimensioneras bjälklagen med hjälp av diagram och tabeller med värden framräknade enligt eurokoderna:

Tabell 2. Erforderlig konstruktionshöjd beroende på spännvidd och krav Källa: Massivträhandboken 2006

Mått för maximal spännvid hämtas ifrån K- ritning i stomplan 1 för studieobjekt:

Figur 33. Stomplan för Barkassen 15 Ritning: Peab AB

(32)

31 Egenvikt för vald bjälklagskonstruktion hämtas ur Tabell 3.

5.1.4 Lastberäkningar

Egentyngder, nyttiglast, snölast och vindlast beräknas enligt eurokoderna med hjälp av

”Träkonstruktion, formler och tabeller 2010” (Börje Rehnström & Carina Rehnström).

För detaljerad beräkningsstrategi och utförande beräkningar se bilaga 1.

5.1.5 Väggdimensionering

Med bestämda dimensionerande lastvärden för nyttig-, snö- och vindlast samt egentyngd kan väggar dimensioneras. Dimensionerande laster börjar från taket och neråt, lasterna beräknas enligt följande uppsättning:

qed= 1,35γd gk + 1,5γdΨ0,1qk,1 + 1,5γd∑i>1Ψ0,iqk,i (B1a) qed=0,85* 1,35γd gk + 1,5γdqk,1 + 1,5γd∑i>1Ψ0,iqk,i (B2a) Där qed=dimensionerande last.

γd= 1,0 (säkerhetsfaktor 3).

gk=egentyngd.

Ψ_0,1= reduktionsfaktor för huvudlast.

qk,1= huvudlast.

Ψ0,i= reduktionsfaktor för bilast.

qk,i= bilast.

Tre olika lastfall uppstår:

1. Snölast som huvudlast, där nyttig- och vindlast är bilaster.

2. Nyttiglast som huvudlast, där snö- och vindlast är bilaster.

3. Vindlast som huvudlast, där snö- och nyttiglast är bilaster.

Tabell 3. Egenvikt och höjd för kassettbjälklag Källa: Massivträhandboken 2006

(33)

32 Dimensionerande lasteffekt beräknas enligt följande uppsättning:

Fcd= (qed*l)/2 + Fcd + gk, vägg

där

l = belastad längd.

q_ed= största dimensionerande last.

Fcd, dimensionerande lasteffekt.

gk, yttervägg= dimensionerande egentyngd för ovanförliggande vägg.

En väggkonstruktion med likartade egenskaper väljs. Konstruktionen i Figur 33 användes av

Martinsons vid byggnationen av Torghörnet. Liksom väggkonstruktionen för Barkassen 15 innehåller den 170+45mm isolering. Dimension på bärande massivträ ändras enligt dimensionerande beräkning i bilaga 1.

Figur 34. Yttervägg konstruktion för barkassen 15 Källa: Peab AB

Figur 35. Yttervägg konstruktion för Torghörnet Källa: Martinsons

(34)

33 Genom kombination och nedräkning av lasterna plan för plan kan summerade laster användas för att dimensionera väggkonstruktionen. Precis som för bjälklag finns diagram som underlättar valet av dimension. Varje dimensionstjocklek har sitt eget diagram där elementhöjd och storlek på horisontell belastning ger ett maximalt vertikalt belastningsvärde:

Figur 36. Dimensionerande bärförmåga för vägg MB57 (exempel) Källa: Massivträhandboken 2006

För fullständig dimensioneringsstrategi och utförligt redovisade beräkningar, se bilaga 1.

5.1.6 Teknisk jämförelse

Med olika stommaterial och egenskaper följer skillnader i tekniskt utförande. För att visa de största skillnaderna följer en samling stomdetaljer från Barkassen 15 respektive referensprojekten

Hyttkammaren och Torghörnet. De stomdetaljer som kommer att uppmärksammas är bjälklag, väggar, anslutningar och totalhöjder.

5.1.6.1 Bjälklag

På grund av olikheter i tekniskt utförande och krav avseende installationer samt olika ljudisolerande och bärande egenskaper skiljer sig dimensioner för massivträ- mot betongbjälklag. Det är främst kraven för ljudisolering som kräver tjockare massivträbjälklag.

Figur 38. Sektion av mellanbjälklag i massivträ (507mm)

Källa: Martinsons Figur 37. Sektion av mellanbjälklag i

betong (240mm) Källa: Peab AB

(35)

34 5.1.6.2 Väggar

Ytterväggarna i Barkassen 15, se figur 39, har bärande stålpelare som är infällda i det isolerande skiktet vilket ger en mindre total väggtjocklek än en konstruktion med motsvarande isolerande egenskaper i massivträ, se figur 40.

5.1.6.3 Anslutningar

Nedan följer exempel på anslutningar hämtade från projekten Barkassen 15 och Hyttkammaren.

Sektionerna från Hyttkammaren, figur 42 & figur 44, visar fungerande konstruktioner som används vid byggnation av flervåningshus i massivträ.

Figur 39. Sektion av yttervägg med bärande stålpelare (281mm) Källa: Peab AB

Figur 40. Sektion av yttervägg med bärande massivträelement (350mm) Källa: Martinsons

Figur 41. Sektion av anslutning mellan stålpelare och betongplatta

Källa: Peab AB

Figur 42. Sektion av anslutning mellan bärande yttervägg i massivträ och betongplatta

Källa: Kopparstaden AB (Hyttkammaren)

(36)

35 5.1.6.4 Totalhöjder

Materialens egenskaper gör att dimensioner skiljer och totalhöjder för byggnader likaså. Att det i massivträkonstruktioner krävs ett fribärande undertak som ”stjäl” rumshöjd ger upphov till högre väggar för att behålla samma rumshöjd. Detta i kombination med tjockare bärande bjälklag resulterar i en högre byggnad.

Tabell 4. Förhållandet mellan bjälklagstjocklek och vägghöjd med krav på rumshöjd (2420mm)

Bjälklagstjocklek Rumshöjd Vägghöjd Totalhöjd

Massivträ 507mm 2420mm 2581mm 15900mm

Betong 240mm 2420mm 2420mm 14830mm

Figur 43. Sektion av anslutning mellan stålpelare och mellanbjälklag i betong Källa: Peab AB

Figur 44. Sektion av anslutning mellan bärande yttervägg i massivträ och mellanbjälklag i massivträ

Källa: Kopparstaden AB (Hyttkammaren)

Figur 46. Sektion av Torghörnet Källa: Martinsons

Figur 45. Sektion av Barkassen 15 Källa: Peab AB

(37)

36 5.1.7 Kostnadskalkylering

5.1.7.1 Strategi

Budgeterad kostnad för projekt Barkassen 15 jämförs med beräknad kostnad i alternativt utförande.

Data för Barkassen 15 hämtas ur nettokalkyl i bilaga 2 och kostnad för alternativt utförande beräknas med hjälp av Martinsons samt Fristad Bygg.

Martinsons är Sveriges största producent av limträ och en av nordens största leverantörer av stomme i massivträ. Fristad Bygg är ett byggföretag som arbetar med allt från projektering fram till färdig byggnad. De har bred kunskap och erfarenhet inom massivträbyggnation från både stora och små projekt.

Vad som ingår i jämförelsen är kostnad för bärande stomdelar(bärande väggar och bjälklag), exklusive grundkonstruktion och platta på mark. Samtliga kostnader är uppskattade med hjälp av riktpriser och ungefärliga enhetstider.

Vid beräkning av väggareor tas hänsyn till endast bärande väggar. Bärande väggar uppstår av ytter väggar samt lägenhetsskiljande väggar, enligt figur 18. Väggareor antas vara desamma för samtliga plan.

5.1.7.2 Indata Martinsons:

Kostnad för material beräknas med ett ungefärligt snittpris per m² BOA:

Materialkostnad = 5500-6500 kr/m²

Antagen materialkostnad är ett medelvärde = 6000 kr

Fristad Bygg:

Enhetstider för stommontering (Räknat på arbetslag med 5 personer) Enhetstid = 0,2 h/m² massivträ (oavsett vägg eller bjälklag)

Arbetskostnad = 300 kr/h

Antaget timpris exkl. moms.

Peab AB:

Dessa jämförs med kostnader från nettokalkylen för Barkassen 15:

Kostnad enligt nettokalkyl = 16213619 kr (exkl. maskiner, projektering, arvode mm.) 25 % pålägg för maskiner, projektering mm.

10 % pålägg för arvode.

I totalsumma för Barkassen 15 består av material-, arbets-, UE- och omkostnader för hela betongstommen. Även kostnad för

grundkonstruktioner och platta på mark ingår. Se bilaga 2.

Totalkostnaden reduceras till endast summan av de delar som ska jämföras.

Totalsumma, stomme för Barkassen 15 = (Kostnad enligt nettokalkyl – Grundkonstruktion – Platta på mark - Merkostnader) * 1,25 * 1,10

(38)

37 Byggnadsdata för Barkassen 15:

BOA:

Plan 1-4 = 832 m²/plan Plan 5 = 633 m²

Areor är uppmätta i planritningar för Barkassen 15. Se bilaga 3.

Längd = 16,6 m Bredd = 52,4 m Planhöjd = 2,581 m

Totalt antal bärande väggar långsida = 4 (2 ytterväggar och 2 innerväggar) Totalt antal bärande väggar kortsida = 12 (2 ytterväggar och 10 innerväggar) 5.1.7.3 Beräkning

Barkassen 15:

Kostnad enligt nettokalkyl = 16213619 kr Kostnad för grundkonstruktioner = 598600 kr Kostnad för platta på mark = 969280 kr Diverse merkostnader = 2097000 kr

Totalsumma, stomme för Barkassen 15 = (Kostnad enligt nettokalkyl – Grundkonstruktioner – Platta på mark - Merkostnader) * 1,25 * 1,10 = (16213619 – 598600 – 969280 – 2097000) * 1,25 * 1,10 = 17254516 kr

Alternativt utförande:

Materialkostnad

Beräkning av total BOA för barkassen 15:

Total BOA = Plan 1 + Plan 2 + Plan 3 + Plan 4 + Plan 5 = 4 * 832 + 633 = 3961 m²

Total materialkostnad = Total BOA * Materialkostnad enl. Martinsons = 3961 * 6000 = 23766000 kr Arbetskostnad

Beräkning av total area massivträ för alternativt utförande av Barkassen 15:

Bjälklagsarea = Total BOA = 3961 m²

Summan av arean för mellanbjälklag + tak är densamma som för Total BOA.

Total väggarea långsida = Antal bärande väggar * Höjd * Längd = 4 * 12,9 * 52,4 = 2704 m² Total väggarea kortsida = Antal bärande väggar * Höjd * Bredd = 12 * 12,9 * 16,6 = 2570 m² Väggarea = Total väggarea långsida + Total väggarea kortsida = 2704 + 2570 = 5274 m² Total area = Bjälklagsarea + Väggarea = 3961 + 5274 = 9235 m²

Total arbetstid (Räknat på arbetslag med 10 personer) = Total area * enhetstid = 9235 * 0,1 = 924 h Totalt antal arbetsdagar = Total arbetstid / arbetstid per dag

= 924 / 8 = 115 arbetsdagar

Totalt antal arbetsveckor = 115 / 5 = 23 veckor.

Total arbetskostnad = Totalt antal arbetstimmar * Arbetskostnad * Antal arbetare = 924 * 300 * 10

= 2772000 kr Totalkostnad

Totalkostnad, stomme för Massivträ = Total materialkostnad + Total arbetskostnad = 23766000 + 2772000 = 26538000 kr

(39)

38

Figur 49. Sektionsritning Barkassen 15 med markerat bjälklag

Källa: Peab AB

6. Resultat

6.1 Studieobjekt, Barkassen 15

Här redovisas dimensionerings- och kostnadsresultat samt en stombeskrivning.

6.1.1 Dimensionering

Bjälklag:

Med hjälp av planritning i figur 45 bestäms maximal spännvidd och ur tabell 2 utläses lämplig dimension för mellanbjälklag i massivträ. Med utgångspunkten att behålla samma planlösning och spännvidder från Barkassen 15 krävs ett kassettbjälklag. MBK5 väljs, se figur 46.

Figur 47. Planritning för Barkassen 15 med bärriktning och maximal spännvidd för mellanbjälklag i massivträ Källa: Peab AB

Figur 48. Mellanbjälklag MBK5 med fribärande undertak Källa: Martinsons

(40)

39

inspiration inspiration inspiration inspiration

Figur 50. Påbyggnad av bostadshus med massivträ Foto: Martinsons

Kvarteret Plogen

Massivträ är stommaterialet som användes för påbyggnad i tre våningar på två 1960-talshus.

Limträ och massiv träelement vägde en tredjedel av motsvarande stål och

betongkonstruktion, därför krävdes ingen förstärkning av grunden. Påbyggnaden skedde med massivträbjälklag och limträstomme. Trapphus, hisschakt, tak och balkonger byggdes i trä.

Martinsons ansvarade för hela processen, från dimensioneringsberäkningar till monteringen.

(41)

40 Väggar:

Enligt utförda beräkningar i bilaga 1 dimensioneras väggarna enligt följande:

• Plan 1-2: 73 mm massivträ yttervägg + kompletterande väggdelar.

• Plan 3-5 : 57 mm massivträ yttervägg + kompletterande väggdelar.

6.1.2 Stomsystemsbeskrivning

• Kassettbjälklag av MBK5 (507mm inkl. undertak) parallellt med långsida, upplagda på bärande ytter- och innerväggar, med egenvikt 95kg/m². Bjälklagen levereras som element med bredden 1202mm och sammanfogas på byggplatsen.

• Bärande ytterväggar av 57 mm massivträ (MB57) i plan 3-5 och 73 mm massivträ (MB73) i plan 1-2. Limmade element med bredd 1,2 m sammanfogas med plywoodremsa. Se figur 13.

• Lägenhetsskiljande väggar är de enda bärande innerväggar och består av 2*57 mm i plan 3-5 och 2*73 i plan 1-2. Se figur 18.

• Icke bärande innerväggar av 57 mm massivträ.

• Med en vägghöjd av 2581mm behålls den ursprungliga rumshöjden (2420mm).

• Total byggnadshöjd blir 15900mm istället för tidigare 14830mm.

Figur 52. Vald bärande yttervägg i massivträ (plan 1-2) Källa: Martinsons

Figur 51. Sektionsritning Barkassen 15 med markerad bärande yttervägg Källa: Peab AB