Nio våningar av massivträ
Dimensionering och lastnedräkning av en stomkonstruktion med hjälp av Revit och Robot Structural Analaysis
Nine floors of cross laminated timber
Dimensioning and load countdown of a framework construction using Revit and Robot Structural Analaysis
Amanda Sundkvist Laura Josephsen
Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap
Högskoleingenjörsprogrammet i byggteknik, inriktning husbyggnad 22,5 hp
Kenny Pettersson Asaad Al- Mssad
i Sammanfattning
Det finns ett regeringsuppdrag som syftar till att öka kunskapen om trä som
byggnadsmaterial. Trä är ett förnyelsebart material som lagrar koldioxid och vid rivning kan energi återvinnas. Detta gör att trä är ett bra alternativ som byggnadsmaterial då det har en liten klimatpåverkan. Med den rådande bostadsbristen i delar av landet bör kunskapen om byggandet av flerbostadshus i trä öka. Det finns stora möjligheter att bygga högt med massivträelement, däremot saknas kunskap och vana om hur det bör gå tillväga.
Denna rapport berör ett flerbostadshus i centrala Karlstad, Hattmakaren, som är nio våningar högt. Genom att konstruera detta hus i massivträ är syftet med detta arbete att visa hur vanliga mjukvaror kan användas till att konstruera en massivträstomme.
Programmen som används är Revit och Robot Structural Analysis. Dessa två kan användas i ett BIM-samarbete för att skapa en översiktlig bild av både konstruktionen och lasterna som uppkommer. Arbetet kommer att utföras genom en lastnedräkning, både för hand och med hjälp av databeräkningar.
Resultatet från handberäkningarna skiljer sig med 74 kN jämfört med resultatet från Robot Structural Analysis. Skillnaden beror troligtvis på hur avrundningar görs olika. Resultatet visar att det är möjligt att göra en lastnedräkning av en massivträstomme i Robot Structural Analysis i kombination med Revit. Detta trots att materialet inte finns tillgängligt som förval i programmen.
Abstract
There is a government commission that aims to increase awareness of wood as a building material. Wood is a renewable material that stores carbon dioxide and after demolition the material can be used as a source of energy. This means that wood is a good option as a building material, owing to its low carbon footprint. With the current housing shortage in parts of the country, knowledge of the construction of apartment buildings of wood should increase. There are great possibilities to build high buildings with cross laminated timber, however, there is a lack of knowledge and experience how it should be executed.
This report concerns a nine floor apartment building in central Karlstad, Hattmakaren. The purpose of this work is to show how ordinary software can be used to construct a
framework of cross laminated timber, this by constructing Hattmakaren of cross laminated timber. The programs used are Revit and Robot Structural Analysis. These two can be used in a BIM collaboration to create a general picture of both the construction and the loads that arise. Work will be performed by a load countdown, both by hand and using data
calculations.
The result from hand calculations differ by 74 kN compared to the results of Robot Structural Analysis. The difference is probably due to the rounding of figures. The result shows that it is possible to make a load countdown of a frame made from cross laminated timber in Robot Structural Analysis in combination with Revit. This despite the fact that the material is not available as a standard choice in neither one of the programs.
iii
Innehållsförteckning
1. INLEDNING ... 1
1.1 Bakgrund ... 1
1.2 Syfte ... 2
1.3 Mål ... 2
1.4 Frågeställning ... 2
2. TEORI ... 3
2.1 Trä ... 3
2.2 Autodesk Revit ... 3
2.3 Autodesk Robot Structure Analysis ... 3
3. METOD ... 5
3.1 Avgränsningar ... 5
3.2 Handberäkningar ... 5
3.2.1 Innehåll ... 5
3.2.2 Lastnedräkning ... 6
3.2.3 Brottgränstillstånd ... 10
3.2.4 Bruksgränstillstånd ... 10
3.3 Revit ... 10
3.4 Robot Structure Analysis ... 11
4. DIMENSIONERINGSSTRATEGI ... 13
4.1 Beräkningsförutsättningar ... 13
4.2 Karakteristiska laster ... 13
4.2.2 Karaktäristiska värden ... 13
4.2.3 Vindlast ... 13
4.2.4 Snölast ... 15
4.2.5 Nyttig last ... 15
4.2.6 Egentyngd ... 16
4.3 Brottgränstillstånd ... 17
4.3.1 Lastnedräkning ... 17
4.3.2 Böjmomentkapacitet ... 17
4.3.3 Tvärkraftskapacitet ... 17
4.3.4 Brand ... 17
4.4.3 Stabilitet ... 18
4.4 Bruksgränstillstånd ... 18
4.4.1 Deformation i bruksgränstillstånd ... 18
4.4.2 Akustik ... 18
5. RESULTAT ... 20
5.1 Handberäkningar ... 20
5.2 Robot Structure Analysis ... 21
5.3 Hattmakaren ... 22
6 DISKUSSION ... 23
6.1 Utvärdering av resultat ... 23
6.2 Metodval ... 23
6.3 Sammanfattning för vidare studier ... 24
6.4 Hållbar utveckling ... 24
SLUTSATS ... 26
TACKORD ... 27
REFERENSLISTA ... 28 BILAGA 1: HANDBERÄKNINGAR
BILAGA 2: TEKNISK GODKJENNING
BILAGA 3: SKÄRMAVBILD FRÅN ”MATERIAL BROWSER”, REVIT.
1. Inledning
1.1 Bakgrund
Jorden står inför stora klimatförändringar och jordens befolkning ökar hela tiden. I takt med detta ökar även användningen av jordens resurser vilket resulterar i att många resurser blir bristvaror. Att utnyttja olika platsers förutsättningar och att använda sig av förnyelsebara råvaror kommer att bli allt viktigare i framtiden (Bokalders & Block 2014).
Idag ligger mycket fokus på att skapa byggnader som är energisnåla och klimateffektiva.
Något som däremot inte är lika omdiskuterat är klimatpåverkan från själva byggprocessen, från utvinning av material till den färdiga byggnaden. (IVA 2014). En studie av Sveriges byggindustrier har gjorts på ett energieffektivt flerbostadshus i betong där hela husets klimatpåverkan och energianvändning har beräknats. Resultatet visade att det är lika stor klimatpåverkan i uppförandet av byggnaden som det är från byggnadens energianvändning under 50 år. Det största bidraget till byggprocessens klimatpåverkan kommer från
produktionen av byggmaterial. (Liljenström et al. 2015).
Trä är ett byggmaterial som lagrar koldioxid. Därför skulle ett höghus byggt med trästomme ge en positiv klimatpåverkan, då stora mängder trä används. I jämförelse med mer
traditionella byggmaterial för höghus, så som stål och betong, blir klimatpåverkan av ett höghus byggt i trä avsevärt mindre (Sveriges träbyggnadskansli 2016). Efter att trästommen har tjänat klart sitt syfte kan den energi som använts återvinnas, den energi som då utvinns är vanligen större än den energi som krävdes för att producera huset (Träguiden 2003a). Trä är en förnyelsebar resurs som det finns gott om i Sverige och som det krävs lite energi för att förädla (Träguiden 2003b). Om hus byggs av trä i kombination med ett hållbart skogsbruk går det att skapa koldioxidneutrala bostäder enligt Erik Serrano, professor i träbyggnadsteknik vid Linnéuniversitetet och i byggnadsmekanik vid Lunds universitet. Det är då sett över hela byggnadens livslängd, byggande, brukande och återvinning. (Liljebäck 2014).
Idag byggs det inte många flerbostadshus av trä. En anledning till detta är förbudet mot att bygga hus med trästommar högre än två våningar som infördes 1874. Denna lag upphävdes dock 1994 och det har sedan dess varit tillåtet att bygga högt i trä. (Fastighetstidningen 2012). Att det trots allt inte byggs så många höghus i trä beror på tradition och vana. År 2013 fick regeringen i uppdrag att utveckla det industriella träbyggandet. Målet med detta var att trä skulle ses som ett självklart alternativ i allt byggande samt att 30 % av alla nya byggnader skulle ha trästomme inom 10- 15 år. (Sveriges träbyggnadskansli 2015). Regeringsuppdraget syftar till att öka kunskapen om trä som byggnadsmaterial och få fler kommuner att börja bygga med trä.
I Karlstad kommun råder det stor bostadsbrist (Hyresgästföreningen 2015). Under 2015 byggdes det ca 500 nya lägenheter, dock är detta inte tillräckligt eftersom det flyttar in cirka 700 personer varje år till kommunen (Wik 2014). Staden förtätas och för att utnyttja marken i de centrala delarna byggs det höga flerbostadshus. Ett miljövänligt alternativ skulle vara att
projekt syftade till att öka träbyggnationen i landet och i Karlstad kommun antogs en strategi för ökat träbyggande. (Skogsindustrierna 2011).
För att öka användningen av massivträ till flerbostadshus krävs att det finns utvecklad kunskap om det. I dagsläget är ett arbetssätt som kallas BIM
(byggnadsinformationsmodellering) på framfart. Grundtanken med detta arbetssätt är att så mycket information som möjligt ska finnas samlad i en och samma modell. För att materialet massivträ ska passa in i detta arbetssätt krävs det att information om dess egenskaper finns i programvarorna som används. Därför är det viktigt att mjukvaror är anpassade till att arbeta med materialet massivträ, likaväl som de är anpassade till de mer vanliga byggmaterialen som betong, stål och lösvirke. Två vanligt förekommande program inom BIM-processen är modelleringsprogrammet Revit och beräkningsprogrammet Robot Structural Analysis.
Denna rapport berör ett flerbostadshus i centrala Karlstad, Hattmakaren. Huset är nio våningar högt och konstruerat av betong. För att bidra med kunskap om både beräkningar och ett BIM-samarbete mellan Revit och Robot Structural Analysis ska en konstruktion av massivträ utformas.
1.2 Syfte
Det finns ett regeringsuppdrag som syftar till att öka kunskapen för träbyggnader. Trots detta väljs i dagsläget många förslag till trästommar bort, delvis på grund av ovana och kunskapsbrist. Avsikten med detta arbete är att visa om vanliga hjälpmedel, så som Revit och Robot Structural Analysis, kan användas när en massivträstomme för ett hus av
Hattmakarens karaktär ska konstrueras.
1.3 Mål
Målet med arbetet är att utifrån beräkningar undersöka hur Hattmakaren, ett nio våningar högt flerbostadshus i betong, ska konstrueras med massivträstomme. Det ska tydligt framgå om en lastnedräkning av en stomkonstruktion i massivträ kan utföras i Robot Structural Analysis i kombination med Revit. Den konstruerade massivträstommen ska utformas på ett sådant sätt att de ursprungliga planlösningarna förändras så lite som möjligt. Det ska även framgå vilka skillnader som Hattmakarens stomme får när det konstrueras i massivträ.
1.4 Frågeställning
Kan Robot Structural Analysis användas i samarbete med Revit till att genomföra en lastnedräkning för en stomme av massivträ?
Hur ska Hattmakarens stomme utformas om den konstrueras i massivträ? Vilka och hur stora blir eventuella kompromisser på Hattmakarens utformning?
2. Teori
2.1 Trä
Idag ökar byggandet av flerbostadshus med trästomme men det finns många förutfattade meningar. En stor anledning som bidrar till att folk är negativa mot höghus med trästomme är ovana. Det finns inte lika mycket dokumenterad erfarenhet om rutiner, hur arbetet ska gå tillväga eller vad som kan gå fel. Argumentet som oftast dyker upp är att brandrisken är en övervägande faktor till varför andra material väljs framför trä. Trä brinner mycket jämnt och kontrollerat, det rasar heller inte på ett oförutsägbart sätt. Det brinner även långsamt på grund av den förkolnade ytan som bildar ett skydd för träet innanför. För att bärförmågan ska hålla en viss tid under en brand så dimensioneras stommen efter hur stor del av träet som inte har förkolnats. (Martinsons 2004).
Fokus i detta arbete kommer att ligga på element som är tillverkade av massivträ. Massivträ tillverkas i Sverige av virke från den svenska skogen, vilket gör det till ett närproducerat alternativ (Martinsons u.å.a). Transporterna som krävs för byggmaterialet minskar och därmed minskar även en del av utsläppen. Elementen består av korslimmat virke vilket bidrar till att de är svårantändliga (Ekobyggportalen u.å.a). Det är alltså stor skillnad på hur gamla hus av lösvirke brinner jämfört med nya hus av massivträ. De brandkrav som idag ställs på flerbostadshus kan uppnås med massivträ utan att de behöver kläs med skyddande material som exempelvis gips (Martinsons u.å.a). Andra mer praktiska fördelar med att bygga med massivträ är att de färdigbyggda lätta elementen gör byggtiderna korta. Väntetid för att fukt ska torkas ur konstruktionen försvinner, vilket även det kan leda till en avsevärt snabbare byggtid. (Ekobyggportalen u.å.b).
2.2 Autodesk Revit
Revit är en programvara som är BIM-baserad. Det är ett CAD-program som används för att rita och konstruera modeller och ritningar i både 2D och 3D. (Autodesk u.å.a). I programmet kan man välja att se konstruktionen från olika vyer eller sektioner. Det är uppbyggt på ett sådant sätt att om konstruktionen ändras i en av vyerna så sker denna ändring överallt. Vid projektstart ska en mall väljas, genom att välja en svensk mall kommer programmet att följa svenska standarder. För att arbeta med materialet massivträ måste ett nytt material skapas manuellt. Det går även att förändra ett befintligt materials karaktär så att det stämmer överens med massivträets hållfasthetsegenskaper. Programmet kan integrera med Robot Structural Analysis för att göra konstruktionsanalys (Autodesk u.å.b).
2.3 Autodesk Robot Structural Analysis
Robot Structural Analysis är ett FEM-program som används inom BIM-processer. FEM (Finita elementmetoden) innebär att ett program kan ge en approximativ lösning till partiella
konstruktioner och laster importerats från Revit för att jämföra med det som räknats fram i handberäkningarna.
3. Metod
3.1 Avgränsningar
Arbetet baseras på de förutsättningar som råder vid platsen där Hattmakaren uppförs.
Betydande förutsättningar är grunden som är platsgjuten i betong samt den högsta tillåtna byggnadshöjden enligt kommunens detaljplan som är 26 m. Fokus ligger på att dimensionera och konstruera stommen i massivträ, i beräkningarna tas inte hål i väggar, energi eller
fuktförhållanden med. Det tas ingen hänsyn till de ekonomiska förutsättningarna.
3.2 Handberäkningar
3.2.1 Innehåll
Vid handberäkningarna har ritningar från referensbyggnaden använts för mått på byggnadens olika element. Dessa ritningar är ritade av Mondo för HSB och föreställer Hattmakaren. Referensbyggnaden är ett U-format hus med olika nockhöjd på olika delar.
Handberäkningarna har endast utgått ifrån den mittersta delen av huset eftersom den högsta delen av byggnaden är där, denna del är markerad med röda streck i figur 1.
Figur 1. Visar referensbyggnadens U-form samt vilken del som handberäkningarna berör.
Spännvidderna som bjälklaget i Hattmakaren har är ca 11,4 m. För att denna spännvidd ska vara möjlig att uppnå med massivträelement (från Martinsons sortiment) krävs det ett extra stöd på mitten av bjälklagen, i detta fall i form av en limträbalk. Vid dimensionering har
A1
A-21
A2
A-21
C
A-23
C
A-23
E
A-24
E
A-24
D1
A-24
KLK SOV
WC
U/M F
K ST G G G G L
VARDAGSRUM EL BAD/TVÄTT
PASSAGE
TT TM G L
BAD/TVÄTT KM
K/F ST
G G KH
F U/M
G G G G
KLK SOV
TRAPPHUS D
SOV G
L G G
L TT TM
G
KLK HALL
WC-D
KÖK/VARDAGSRUM PASSAGE
SOV
SOV G
BAD/TVÄTT
EL EL
TRAPPHUS C BAD/TVÄTT
SOV STK/F
HALL KÖK/VARDAGSRUM
LL GGG EL KM
BAD/TVÄTT SOV
SOV
KLK/WC KM
GGG
HKF
G G L EL
L
VARDAGSRUM KÖK
HALL
SOV BAD/TVÄTT
G K/F
ST LGG H
EL TM TT
KÖK/VARDAGSRUM
HALL
WC SOV
BAD/TVÄTT SOV
SOV
TT TM
HKF EL
KLK
G GHALL SOV KÖK/VARDAGSRUM BAD/TVÄTT
KLK/WC
SOV SOV
KM G G G G G
F K H G ST G
VARDAGSRUM
KÖK HALL
EL L
SOV
ALKOV BAD/TVÄTT
KM G G G H K F
EL KLK
HISS D
HISS C
HISS B
HISS A
TRAPPHUS A
TRAPPHUS B
L G DM
DM
DM DM
DM
DM G
G
A1402 - 108,4m² A1401 - 79,0m²
A1403 - 65,7m²
B1403 - 102,8m² B1401 - 51,1m²
B1402 - 78,0m²
C1403 - 49,7m²
D1402 - 79,4m² D1401 - 123,4m²
C1402 - 103,7m²
C1401 - 92,6m²
INGLASAD BALKONG
KÖK/VARDAGSRUM
SOV
SOV
BAD/TVÄTT SOV
VARDAGSRUM WC
KÖK
HALL KLK
KLK HALL
SOV BAD/TVÄTT
WC
SOV SOV
KÖK HALL
VARDAGSRUM
KLK H K F
L G DM
G
G G
L
HKF TT
TM TM
TT
DM
SOV
SOV
HALL
B1
A-22
B2
A-22
D2
A-24
INGLASAD BALKONG
INGLASAD BALKONG INGLASAD BALKONG
INGLASAD BALKONG INGLASAD BALKONG INGLASAD
BALKONG INGLASAD
BALKONG
INGLASAD BALKONG INGLASAD
BALKONG INGLASAD
BALKONG
DM
DM
ST GGGGGEL
EL
DM
PASSAGE
HALL
BET ÄNDRINGEN AVSER DATUM SIGN
UPPDRAG.NR RITAD/KONSTR AV UPPDRAGSLEDARE DATUM
SKALA NUMMER BET
A3A1 ANSVARIG
Magasin 2 Löfbergskajen 652 24 KARLSTAD 054-22 22 80 karlstad@mondo.se
2014-02-11 16:24:28C:\Users\DanP\Documents\04-691C_Kv Sköldpaddan 6_DanP.rvt
Karlstads Kommun
NYBYGGNAD
1:100 A-06
BYGGLOVSHANDLING Kv Sköldpaddan 6
2014-02-12
04-691C ML DAP
PLAN 6 1:200
DAP
10m01m5
stabilitetskontroll. Karakteristiska laster beräknas enligt Boverkets rekommendationer.
Egentyngder beräknas för de olika konstruktionsdelarna enligt Rehnström & Rehnström (2014a). Tungheten för de olika massivträ-elementen har hämtats från Martinsons
produktinformation (Martinsons u.å.b) och för övriga material har tungheterna hämtats från boken Byggkonstruktion enligt Eurokoderna (Rehnström & Rehnström 2014a). Se bilaga 1 för utförliga beräkningar.
3.2.2 Lastnedräkning
Lastnedräkningen har gjorts i fyra kritiska delar av huset där de största lasterna bedöms hamna. På översta planet har en innervägg och två ytterväggar förflyttats för att de bärande väggarna ska hamna över varandra, detta görs för att lasterna ska ledas rakt ner i byggnaden utan onödiga omvägar. De nya placeringarna för väggarna som förflyttats visas med hjälp av de röda linjerna i figur 2.
Figur 2. Plan 9. De röda strecken visar de förflyttade väggarnas nya placering.
I de fyra delar av huset där de största lasterna antas hamna görs en lastnedräkning. En punkt börjar alltså från det översta våningsplanet och beräknas nedåt i byggnaden till
bottenplanet. Tre av punkterna tas från högsta delen av huset, vilket är på våning nio, och den fjärde punkten tas där en snöficka antas hamna som har sin start vid våning 6. Figur 3-5 föreställer ritningarna från HSB och visar vart de olika punkterna är genom markering i form av en röd ring.
Punkt 1 tas i en yttervägg från översta våningen där takbalkarna leder ner snölasten från taket, se figur 3.
Figur 3. Översta planet av huset där punkt 1 är tagen. Visar även hur de tre väggarna som
förflyttats har blivit placerade.
PUNKT 1
Punkt 2 tas i mitten av huset vid en innervägg där limträbalken mellan bjälklagen hamnar och leder ner dess laster, se figur 4.
Figur 4. Plan 8-7 av huset. Punkt 2 är tagen från plan 9 men bilden visar plan 8-7 för att tydliggöra vilken innervägg som använts vid beräkningarna.
A2
A-21
C
A-23
C
A-23
E
A-24
E
A-24
D1
A-24
D1
A-24
HISS B
TRAPPHUS B PASSAGE BAD/TVÄTT SOV
SOV
KLK/WC KM
G G G
H K F
G G
L EL
L
VARDAGSRUM KÖK
HALL
SOV
BAD/TVÄTT
G
K/F
ST L G G H
EL TM TT
KÖK/VARDAGSRUM
HALL
WC SOV
BAD/TVÄTT
SOV SOV
TT
TM
H K F EL
KLK
G G
HALL
SOV KÖK/VARDAGSRUM
L G DM
DM
DM
G
G
B1603 - 102,8m² B1601 - 51,1m²
B1602 - 78,0m²
A-22
B2
A-22
D2
A-24
INGLASAD BALKONG
INGLASAD BALKONG
INGLASAD BALKONG
BET ÄNDRINGEN AVSER DATUM SIGN
UPPDRAG.NR RITAD/KONSTR AV UPPDRAGSLEDARE
DATUM
SKALA NUMMER BET
A3A1
ANSVARIG
Magasin 2 Löfbergskajen 652 24 KARLSTAD 054-22 22 80 karlstad@mondo.se
2014-02-11 16:24:45C:\Users\DanP\Documents\04-691C_Kv Sköldpaddan 6_DanP.rvt
Karlstads Kommun
NYBYGGNAD
1:100 A-08
BYGGLOVSHANDLING Kv Sköldpaddan 6
2014-02-12
04-691C ML DAP
PLAN 8 1:200
DAP
10m01m5
PUNKT 2
Punkt 3 tas i en punkt där de tre översta våningarna är ytterväggar och de 6 nedre är innerväggar, se figur 5. Punkt 4 tas i en yttervägg från våning 6 där takbalkarna leder ner laster från en eventuell snöficka, se figur 5.
Figur 5. Punkt 3 är tagen från plan 9 men visar här övergången mellan ytter- och innervägg på plan 6. Punkt 4 är tagen från plan 6 i en yttervägg som tar upp lasten från en snöficka.
C
A-23
C
A-23
E
A-24
D1
A-24
KLK SOV
WC
U/M F
K
ST G G G G L
VARDAGSRUM EL BAD/TVÄTT
PASSAGE
TT TM G L
BAD/TVÄTT KM
K/F ST
G G K H
F U/M
G G G G
KLK
SOV
TRAPPHUS D
SOV
G
L G G
L TT TM
G
KLK
HALL
WC-D
KÖK/VARDAGSRUM PASSAGE
SOV
SOV G
BAD/TVÄTT
EL EL
TRAPPHUS C BAD/TVÄTT
SOV STK/F
HALL KÖK/VARDAGSRUM
LL G G G EL
KM
BAD/TVÄTT SOV
SOV
KLK/WC KM
G G G
H K F
G G
L EL
L
VARDAGSRUM KÖK
HALL
SOV
BAD/TVÄTT
G
K/F
ST L G G H
EL TM TT
KÖK/VARDAGSRUM
HALL
WC SOV
BAD/TVÄTT
SOV SOV
TT
TM
H K F EL
KLK
G G HALL
SOV KÖK/VARDAGSRUM
BAD/TVÄTT
KLK/WC
SOV SOV
KM G
G G G G
F K H G
ST G
VARDAGSRUM
KÖK HALL
EL
L SOV
ALKOV BAD/TVÄTT
KM
G G G H K F
EL
KLK
HISS D
HISS C
HISS B
HISS A
TRAPPHUS A
TRAPPHUS B
L G DM
DM
DM DM
DM
DM G
G A1403 - 65,7m²
B1401 - 51,1m² B1402 - 78,0m²
C1403 - 49,7m²
D1402 - 79,4m² D1401 - 123,4m²
C1402 - 103,7m²
C1401 - 92,6m²
INGLASAD BALKONG
KÖK/VARDAGSRUM
SOV
SOV
BAD/TVÄTT SOV
VARDAGSRUM WC
KÖK
HALL KLK
KLK HALL
SOV
BAD/TVÄTT
WC
SOV SOV
KÖK HALL
VARDAGSRUM
KLK H
K F
L G DM
G
G G
L
H K F TT
TM TM
TT
DM
SOV
SOV
HALL
A-22
D2
A-24
INGLASAD BALKONG
INGLASAD BALKONG
INGLASAD BALKONG
INGLASAD BALKONG INGLASAD BALKONG INGLASAD
BALKONG INGLASAD
BALKONG
INGLASAD BALKONG INGLASAD
BALKONG INGLASAD
BALKONG
DM
DM
ST G G G
G G EL
EL
DM
PASSAGE
HALL
BET ÄNDRINGEN AVSER DATUM SIGN
UPPDRAG.NR RITAD/KONSTR AV UPPDRAGSLEDARE
DATUM ANSVARIG
Magasin 2 Löfbergskajen 652 24 KARLSTAD 054-22 22 80 karlstad@mondo.se
C:\Users\DanP\Documents\04-691C_Kv Sköldpaddan 6_DanP.rvt
Karlstads Kommun
BYGGLOVSHANDLING Kv Sköldpaddan 6
04-691C ML DAP
10m5
PUNKT 3
PUNKT 4
3.2.3 Brottgränstillstånd
Kontrollerna som utförs i brottgränstillstånd på olika konstruktionsdelar är
böjmomentskapacitet, tvärkraftskapacitet samt brand. Knäckning på väggarna kontrolleras i lastnedräkningen. Även byggnadens stomstabilitet kontrolleras genom en
stjälpningsberäkning, enligt EQU som innebär förlorad stabilitet hos bärverket.
Glidningskontrollen som annars ingår har inte gjorts då det förutsätts att den befintliga grunden klarar av detta.
3.2.4 Bruksgränstillstånd
Kontroll för att undvika obehagliga svängningar utförs på byggnadens bjälklag samt limträbalken under bjälklagen. Kontrollen består av en sviktkontroll samt en
nedböjningskontroll. Akustik och vibrationer beräknas inte. Uppbyggnaden av undertak, väggar och golv antas uppfylla ljudkraven som ställs av Boverket. Vibrationerna måste ligga över 10 Hz, vilket massivträelementen från Martinsons gör (Martinsons u.å.c).
3.3 Revit
Stommen modelleras enligt dimensionerna från handberäkningarna vid den mest kritiska punkten, punkt två som ligger där limträbalken har sitt upplag på innerväggen, där alla nio våningar är identiska. Elementen ritas som ”Structure elements”, detta krävs för att de ska följa med i exporten till Robot Structural Analysis. De massiva väggkonstruktionerna ritas som 1,2 m breda pelare som står intill varandra och bjälklagen ritas som 1,2 m breda balkar.
Genom att rita pelare och balkar som är placerade intill varandra skapas en stomme som är bärande överallt. För att skapa de rätta hållfasthetsegenskaperna som massivträ har
förändras det valda materialet, i detta fall ”Glulam”, till ett ortotropiskt material med E- och G-moduler som stämmer med den valda dimensionen på väggar och bjälklag. Värdena hämtas från Teknisk godkjenning (Sintec byggforsk 2011), se bilaga 2. Poission´s-talet ändras till 0,3 som är värdet för KL-trä (Ljunggren 2015).
Figur 6. Skärmavbild från ”Material Browser” där hållfasthetsvärdena samt Poission´s-talet ändras till gällande
värden. För större bild se bilaga 3.
Nyttig last, egentyngd, snölast och vindlast placeras ut som ”Hosted line load” på vardera pelare och balk, se figur 7. Vindlasten belastar endast en kortsida och placeras på de pelare som drabbas. Limträbalkens egentyngd placeras ut som en ”Hosted line load” till skillnad från handberäkningarna där den räknats in i egentyngden för bjälklaget. Detta görs för att programmet lättare ska förstå att upplagskraften hamnar vid innerväggarna. Tre olika lastkombinationer läggs in i ”Load Combinations”;
§ Nyttig last som huvudlast, snölast & vindlast som bilast
§ Snölast som huvudlast, nyttig last & vindlast som bilast
§ Vindlast som huvudlast, snölast & nyttig last som bilast.
Den färdiga filen exporteras till Robot Structural Analysis som en smxx- fil.
Figur 7. Bilden visar ett plan där laster har lagts ut som ”Hosted Line Load” på pelarna och balkarna.
3.4 Robot Structural Analysis
När filen från Revit exporteras följer alla laster och lastkombinationer som lagts in med.
Genom att välja ”Combinations” i Robot Structural Analysis räknar programmet själv ut vilken lastkombination som ger den största lasten. Resultatet fås fram under fliken ”Global Extremes” och under fliken ”Maps on Bars” lokaliseras punkten där den största lasten hamnar genom färgkodning, se figur 8.
Figur 8. Bilden visar, genom färgkodning, hur resultatet av lastfördelningen ser ut.
Rött är största lasten, därefter avtar lasten med färgerna blått, grönt och gult är minsta lasten.
4. Dimensioneringsstrategi
4.1 Beräkningsförutsättningar
§ Byggnaden är belägen i Karlstad
§ Platt tak
§ Klimatklass I
§ Medellångtidslast
§ Säkerhetsklass 2
§ Terrängtyp IV
§ Snözon 2,5
§ Egenfrekvens för massivträbjälklag > 10 Hz (Martinsons u.å.c)
§ Byggnadsbrandklass 1. R90 används eftersom byggnaden är mer än åtta våningar.
Antar sprinklers och brandceller.
§ Uppbyggnad av väggar och golv antas till rimliga värden, se kap. 4.2.6 Egentyngder.
§ Antar att den nuvarande grunden håller för glidningskontroll.
4.2 Karakteristiska laster
4.2.2 Karaktäristiska värden
Lastreduktionsfaktorer och hållfasthetsvärden för limträ hämtas från Byggkonstruktion enligt eurokoderna (Rehnström & Rehnström 2014a). Hållfasthetsegenskaper för de olika massivträ-elementen hämtas från Teknisk godkjenning (Sintec byggforsk 2011), se bilaga 2.
4.2.3 Vindlast
Det karakteristiska värdet för vindlast, wei, bestäms enligt formel 1 (Rehnström & Rehnström 2014a). För utförliga beräkningar se bilaga 1.
𝑤!" = 𝑞! 𝑧!" ×𝑐!"# (1)
Det karakteristiska hastighetstrycket, qp (zei) beror på byggnadens höjd,
referensvindhastighet samt terrängtyp. Se figur 9. Referensvindhastigheten beror på vart i landet byggnaden är belägen, detta värde tas från Boverkets karta över
referensvindhastighet. Se figur 10. Byggnaden är 26 m hög, ligger i Karlstad med terrängtyp IV och en referensvindhastighet på 23 m/s.
Figur 9. Tabell för beräkning av det karakteristiska hastighetstrycket qp. Beror på referensvindhastighet, byggnadshöjd samt terrängtyp (Boverket 2016).
Figur 10. Karta över referensvindhastighet (Boverket 2016).
Formfaktorn, cpei, för byggnaden fås genom att addera formfaktorn för utvändig respektive invändig vindlast, värden hämtas från Byggkonstruktion enligt eurokoderna (Rehnström &
Rehnström 2014a). Det alternativet som ger det största värdet används sedan i formel 1.
4.2.4 Snölast
Det karakteristiska värdet för snölast, s, bestäms enligt formel 2 (Rehnström & Rehnström 2014a). För utförliga beräkningar se bilaga 1.
𝑠 = 𝜇×𝑐!×𝑐!×𝑠! (2)
Formfaktorn μ beror på takets utformning och risk för snöanhopning. Byggnadens tak är platt vilket ger μ=0,8. Exponeringsfaktorn ce beror på omgivande topografi och är i
normalfallet 1,0. Den termiska koefficienten ct beror på energiförluster genom taket och är i normalfallet 1,0. Det karakteristiska värdet sk beror på i vilken snözon som byggnaden är placerad. (Rehnström & Rehnström 2014a). Karlstad ligger i snözon 2,5 vilket ger ett karakteristiskt värde på sk=2,5 kN/m2, se figur 11.
Figur 11. Karta över snözoner (Boverket 2016).
4.2.5 Nyttig last
4.2.6 Egentyngd
Dimensioner och värden för KL-skivornas tunghet till väggar och bjälklag hämtas från Martinsons konstruktionsfakta om massivträ (Martinsons u.å.b). Den totala egentyngden beräknas genom att anta uppbyggnaden av väggar och bjälklag. Taket antas vara ett lätt tak med egentyngden 0,4 kN/m2 (Träguiden 2014). Egentyngden för balkonger antas vara 0,5 kN/m2 där värdet hämtats från en principlösning på Träguiden (2003c). Resterande värden för tunghet har hämtats från Byggkonstruktion enligt eurokoderna (Rehnström & Rehnström 2014a). För utförliga beräkningar se bilaga 1.
I egentyngden för golvet ingår en 259 mm tjock KL-skiva, 44 mm tjock spånskiva, 45×95 mm reglar med s-avstånd 300 mm och 45 mm isolering. Samt egentyngden för en limträbalk med måtten 450×630 mm. Egentyngden för golvet bestäms enligt formel 3.
𝒈𝒌,𝒈𝒐𝒍𝒗= 𝒈𝒌,𝒃𝒋ä𝒍𝒌𝒍𝒂𝒈+ 𝒈𝒌,𝒔𝒑å𝒏𝒔𝒌𝒊𝒗𝒂+ 𝒈𝒌,𝒓𝒆𝒈𝒍𝒂𝒓!𝒊𝒔𝒐𝒍𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈+ 𝒈𝒌,𝒍𝒊𝒎𝒕𝒓ä𝒃𝒂𝒍𝒌 (3)
𝑔!,!"ä!"!#$ = 𝑔!"ä!"!#$×9,81 𝑔!,!"å!"#$%& = 𝛾!"å!"#$%&×𝑡!"å!"#$%&
𝑔!,!"#$%!!!"#$%&!'( = 𝛾!"#"$×ℎ!"#"$×𝑏!"#"$× 1
𝑐𝑐 + (𝛾!"#!"#$%&× 𝑐𝑐 −𝑏!"#"$
𝑐𝑐 ) 𝑔!,!"#$%ä!"#$ = 𝛾!"ä× 1
𝑐𝑐!"#$%ä!"#$×ℎ!"#$%ä!"#$×𝑏!"#$%ä!"#$
Egentyngden för ytterväggen består av en 170 mm tjock KL-skiva, 22 mm tjock träpanel, 45×95 mm reglar med 45 mm isolering mellan. Samt ytterligare 205 mm isolering.
Egentyngden för ytterväggen bestäms enligt formel 4.
𝒈𝒌,𝒚𝒕𝒕𝒆𝒓𝒗ä𝒈𝒈= 𝒈𝒌,𝒗ä𝒈𝒈+ 𝒈𝒌,𝒇𝒂𝒔𝒂𝒅+ 𝒈𝒌,𝒓𝒆𝒈𝒍𝒂𝒓!𝒊𝒔𝒐𝒍𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈+ 𝒈𝒌,𝒊𝒔𝒐𝒍𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈 (4)
𝑔!,!ä!! = 𝑔!ä!!×9,81
𝑔!,!"#"$ = 𝛾!"ä×𝑡!"#"$
𝑔!,!"#$%!!!"#$%&!'( = 𝛾!"ä× 1
𝑐𝑐×ℎ!"#$%!×𝑏!"#$%! + (𝛾!"#$%&!'(× 𝑐𝑐 −𝑏!"#$%!
𝑐𝑐 ) 𝑔!,!"#$%&!'( = 𝛾!"#$%&!'(×𝑡!"#$%&!'(
Egentyngden för innerväggen består av en 246 mm tjock KL-skiva, 240 mm isolering, 45x140 mm reglar samt 4 stycken 13 mm gipsskivor och bestäms enligt formel 5.
𝒈𝒌,𝒊𝒏𝒏𝒆𝒓𝒗ä𝒈𝒈= 𝒈𝒌,𝒗ä𝒈𝒈+ 𝒈𝒌,𝒓𝒆𝒈𝒍𝒂𝒓!𝒊𝒔𝒐𝒍𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈+ 𝒈𝒌,𝒊𝒔𝒐𝒍𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈+ 𝒈𝒌,𝒈𝒊𝒑𝒔 (5)
𝑔!,!ä!! = 𝑔!ä!!×9,81
𝑔!,!"#$%!!!"#$%&!'( = !"ä× 1
𝑐𝑐×𝑏!"#"$×ℎ!"#"$ + !"#$%&!'(×𝑐𝑐 − 𝑏!"#"$
𝑐𝑐
𝑔!,!"#$%&!'( = 𝛾!"#$%&!'(×𝑡!"#$%&!'!
𝑔!,!"#$ = 𝑛!"#$×𝑡!"#$× !"#$
Egentyngden för taket består av tunghet för lätt tak samt limträbalkar med måtten 210×540 mm med s-avståndet 1200 mm. Isolering fyller upp utrymmet mellan balkarna. Egentyngden bestäms enligt formel 6.
𝒈𝒌,𝒕𝒂𝒌 = 𝒈𝒌,𝒍ä𝒕𝒕 𝒕𝒂𝒌×𝒈𝒌,𝒃𝒂𝒍𝒌!𝒊𝒔𝒐𝒍𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈 (6) 𝑔!,!"#$!!"#$%&!'( = 𝛾!"ä× 1
𝑐𝑐×ℎ!"#$×𝑏!"#$ + (𝛾!"#$%&!'(× 𝑐𝑐 −𝑏!"#$
𝑐𝑐 )
4.3 Brottgränstillstånd
4.3.1 Lastnedräkning
Kontroll i brottgränstillstånd på grund av brott i konstruktionen sker med hjälp av en
lastnedräkning med olika dimensionerande lastkombinationer, enligt formel 7 (Rehnström &
Rehnström 2014b). För utförliga beräkningar se bilaga 1.
!!"
!!"+!!!"
!"< 1,0 (7)
De olika lasterna som kombineras i kontrollen är egentyngd, snölast, vindlast och nyttig last med hjälp av ekvationerna 8 och 9 (Rehnström & Rehnström 2014a).
𝑄!" = 1,35𝛾!𝐺!+ 1,5𝛾!𝜓!,!𝑄!,!+ 1,5𝛾!𝛴!!!𝜓!,!𝑄!,! (8) 𝑄!" = 0,89×1,35𝛾!𝐺!+ 1,5𝛾!𝑄!,!+ 1,5𝛾!𝛴!!!𝜓!,!𝑄!,! (9)
4.3.2 Böjmomentkapacitet
Bjälklaget och limträbalken kontrolleras för ett tvärsnitts momentkapacitet vid böjning utan vippningsrisk enligt formel 10 (Rehnström & Rehnström 2014b). För utförliga beräkningar se bilaga 1.
𝑀!" ≤ 𝑀!" = 𝑓!"𝑊 (10)
4.3.3 Tvärkraftskapacitet
Bjälklaget och limträbalken kontrolleras så att dess tvärkraftskapacitet inte överskrider den dimensionerande skjuvhållfastheten. Tvärkraftskapaciteten beräknas utifrån det massiva bjälklagets tvärsnitt. Den beräknade skjuvpåkänningen jämförs med den dimensionerande skjuvhållfastheten, enligt formel 11. (Rehnström & Rehnström 2014b). Värden specifika för massivträ hämtas från Teknisk godkjenning (Sintec byggforsk 2011), se bilaga 2. För utförliga beräkningar se bilaga 1.
𝜏!"# = 1,5×!!!"
!"!≤ 𝑓!" (11)
ska kunna bära en dimensionerande olyckslast, formel 13. Kontrollen sker enligt formel 14.
(Rehnström & Rehnström 2014b). För utförliga beräkningar se bilaga 1.
𝑑!" = 𝛽!𝑡 + 𝑑! (12)
𝑄!" = 𝐺!+ 𝐴!+ 𝜓!,!𝑄!,!+ 𝛴!!!𝜓!,!𝑄!,! (13) 𝑀!" ≤ 𝑀!",!"#$ (14)
Beräkningar utförs på träets bärförmåga (R) eftersom kraven på täthet (E) och isolering (I) lättare uppfylls. Bärförmåga kommer därför bli dimensionerande. (Martinsons 2006).
Ytterväggar antas vara brandutsatta enbart från en sida medan bjälklag och bärande innerväggar antas vara utsatta från två sidor. Vid beräkningar av takbalkar antas de vara utsatta för brand från fyra sidor.
4.4.3 Stabilitet
Stabilitetsberäkningarna består av beräkningar av snedställning och stjälpning.
Beräkningarna utförs enligt EQU. Egentyngden för byggnaden är destabiliserande.
(Martinsons 2006). För utförliga beräkningar se bilaga 1.
4.4 Bruksgränstillstånd
4.4.1 Deformation i bruksgränstillstånd
Kontroll av nedböjning för bjälklaget och limträbalken utförs genom två olika kontroller. En sviktkontroll där hänsyn tas till ett plattbjälklag med bredden 1,2 m. Svikten får inte
överstiga 1,5 mm enligt formel 15 (Rehnström & Rehnström 2014b). För utförliga beräkningar se bilaga 1.
𝑢 =!"!"!!! ≤ 1,5 (15)
Den andra kontrollen tar hänsyn till bjälklaget som en helhet där nedböjningen inte får överstiga L/600 (Martinsons 2006) enligt formel 16. (Rehnström & Rehnström 2014b).
𝑢!"# < !""! (16)
𝑢!"# = 𝑢!"#,!+ 𝑢!"#,!,!+ 𝛴!!!𝑢!"#,!,!
𝑄!" = 𝐺!+ 𝜓!,!𝑄!,!+ 𝛴!!!𝜓!,!𝑄!,!
4.4.2 Akustik
För ljudnivåskillnaden mellan två bostäder gäller att den lägenhetsskiljande byggnadsdelen klarar av att stoppa luftljud. Kravet är att minst 52 dB stoppas. Stegljudsnivån får inte överskrida 56 dB. (Boverket 2007). Ett massivträbjälklag med tjockleken 190 mm med ett fribärande undertak av dubbla gipsskivor och 190 mm mineralull klarar av Boverkets krav för både stegljud och luftljud (Träguiden 2003d). Bjälklag som är tjockare än 190 mm och
väggelement som är 3,5 m höga antas ha möjlighet att uppnå Boverkets krav på minst 52 dB genom uppbyggnad av golv samt undertak. Detta samtidigt som takhöjden inte blir mindre än standard, 2,4 m. En reglad innervägg med 240 mm isolering och 2x13 mm gips på vardera sidan stoppar 53 dB och en 200 mm tjock massivträskiva stoppar 42 dB (Träguiden
2003e),(Martinsons u.å.d). Utifrån dessa två fakta antas det att ljudkraven kan uppnås med
hjälp av en uppbyggnad av en innervägg på vardera sidan om massivträskivan. Infästningar och anslutningar bör utföras enligt kontrollerade konstruktionslösningar för att ljud och vibrationer inte ska vandra via dessa (Martinsons u.å.d). Det antas att installationerna ligger i ett undertaksutrymme för att undvika installationsljud (Martinsons 2006). Vid
dimensionering av bjälklag och väggar har det tagits hänsyn till en extra egentyngd som uppbyggnaden av dessa kan medföra.
5. Resultat
5.1 Handberäkningar
5.1.1 Dimensioner
Utifrån de kontroller som gjorts har dimensioner för ytterväggar, innerväggar, bjälklag, balk till bjälklag och takbalkar valts. Resultaten visas i tabell 1 och 2 nedan.
Tabell 1. Resultat från handberäkningarna av dimensioner på massivträ-element.
MASSIVTRÄ
YTTERVÄGG INNERVÄGG BJÄLKLAG
Längd [m] 3,5 3,5 5,7
Bredd [m] 1,2 1,2 1,2
Tjocklek [mm] 170 246 259
Tabell 2. Resultat från handberäkningarna av dimensioner på limträ-element.
LIMTRÄ
TAKBALK BALK BJÄLKLAG
Längd [m] 11,4 9,9
Bredd [mm] 201 495
Höjd [mm] 540 630
5.1.2 Lastnedräkning
Av de fyra punkter som kontrollerats gav punkt 2 den största lasten. Punkten är belägen i mitten av huset där limträbalken vilar på en innervägg, se figur 12. Den maximala lasten är i bottenvåningens väggelement. Lastfallet kommer från lastkombination B2a (formel 9) med nyttig last som huvudlast och snö som bilast. Kraften uppgår till 2079 kN.
Figur 12. Punkt 2 där den största lasten hamnar.
5.2 Robot Structural Analysis
Resultatet visar att det, med hjälp av Revit och Robot Structural Analysis, är möjligt att utföra en lastnedräkning av en massivträstomme. Beräkningarna som gjorts i Robot
Structural Analysis gav en maximal kraft på 2005 kN i bottenvåningens väggelement och med lastkombination B2a (formel 9), samma lastkombination som för handberäkningarna.
Figur 13. Färgkodningen visar vart största lasterna hamnar. Rött är det största värdet och gult det minsta.
5.3 Hattmakaren
Konstruktionen av massivträ är 31,5 m hög, vilket är 5,5 m högre än referensbyggnaden. På våning nio har en innervägg och två ytterväggar flyttats och därmed skapas en ny
planlösning, se figur 14. Arean blir då cirka 60 m2 större än vad den är i referensbyggnaden.
De resterande våningarna, 1- 8, har samma uppbyggnad som referensbyggnaden.
Figur 14. Plan 9. De röda strecken visar de förflyttade väggarnas nya placering.
6 Diskussion
6.1 Utvärdering av resultat
De fyra punkter som valdes ut i byggnaden ansågs vara kritiska punkter där lasterna antogs bli störst. Därför kontrollerades dessa punkter i en lastnedräkning. De tre första punkterna togs från den översta våningen men med olika förutsättningar. En yttervägg där snölasten leds ner från takbalkarna, en innervägg där limträbalken har sin infästning samt en punkt där både ytter- och innerväggar förekommer och limträbalkens infästning finns. Den fjärde punkten togs från våning sex. Denna ansåg vi var intressant att kontrollera eftersom det bildas en snöficka där som gör att snölasten blir större än på det övriga taket. Resultatet från handberäkningarna visade att den största lasten hamnade i punkt två, vilket var ganska väntat. Då denna punkt var den mest kritiska valde vi att rita upp den i Revit för att sedan utföra beräkningar i Robot Structural Analysis på just punkt två. Eftersom hela huset byggs av lika stora element så anser vi att det räcker att göra beräkningar på den värsta punkten, punkt 2, då dimensionerna även kommer att hålla för lasterna i punkt 1,3 och 4.
Handberäkningarna och resultatet från Robot Structural Analysis skiljer sig åt med 74 kN, där resultatet från handberäkningarna är det större värdet. Det kan bero på att vi i
handberäkningarna avrundar uppåt och att avrundningarna till viss del skett allt eftersom vi räknat.
För att bygga Hattmakaren med stomme av massivträ gjordes vissa förändringar, delvis för att det skulle vara möjligt att konstruera huset men också för att underlätta beräkningarna något. På våning nio blev det en större area med en ny planlösning. Byggnadshöjden blev 5,5 meter högre än referensbyggnaden. Detta berodde på att det krävdes en limträbalk, med relativt stora dimensioner, som fungerade som ett extra stöd för bjälklagen som annars inte klarade den stora spännvidden. För att hålla sig inom kraven för hur högt huset får vara skulle det krävas att två våningar togs bort. Planlösningen påverkades däremot inte särskilt mycket, möjligtvis blev arean något mindre. Detta beror på att ytterväggarna har mindre dimensioner än innan samtidigt som innerväggarna har större dimensioner. Däremot har vi inte räknat på den exakta tjocklek som vägguppbyggnaden skulle innebära, vilket gör det svårt att säga den exakta skillnaden. Eftersom två våningar skulle försvinna om Hattmakaren hade byggts med massivträstomme så är tyvärr inte massivträ ett särskilt bra alternativ i detta fall. Två våningar ger en förlust på alldeles för många lägenheter för att det skulle vara försvarbart. Däremot hade det kunnat se annorlunda ut om massivträ hade varit ett
alternativ redan vid projekteringen av huset. Detta skulle möjliggöra lite annorlunda planlösning och placering av bärande innerväggar vilket i sin tur kunnat minska den stora spännvidden som bjälklagen nu har. Hade denna spännvidd inte varit så stor så hade inte heller limträbalken behövts vilket i sin tur skulle minska byggnadens totala höjd.
6.2 Metodval
Eftersom massivträ är en relativt ny produkt så finns materialet inte som förval i Revit. Det
bärande, därför ritades istället hela stommen in som breda pelare och bjälkar vilket var osmidigt i jämförelse med att rita vanliga väggar och golv.
Exporten från Revit till Robot Structural Analysis är smidig och det är enkelt att kontrollera sin konstruktion under arbetets gång. Detta gjorde att vi kunde kontrollera konstruktionen i ett tidigt skede för att se om modellen var korrekt modellerad. Arbetar man med båda programmen parallellt så kan en mycket översiktlig modell arbetas fram, som är användbar inom BIM-processer. Eftersom vi med hjälp av handberäkningarna hade fått fram ett resultat för samma punkt som vi hade valt att rita och räkna på så visste vi ungefär vilken siffra vi ville uppnå i resultatet. Detta gjorde arbetet mycket lättare för oss eftersom vi då visste när ett felaktigt resultat beräknats fram och vi drog då slutsatsen att vi på ett eller annat sätt konstruerat fel utefter massivträets förutsättningar. Genom att gå tillbaka och göra
ändringar i Revit och sedan skicka på nytt kunde vi jobba oss fram till en korrekt konstruktion där lasterna fördes nedåt mot grunden.
Till en början var det svårt att veta hur vi skulle rita massivträelementen i Revit. Vi fick prova flera olika sätt innan vi kom fram till att breda pelare och balkar var det som fungerade bäst i sambandet med Robot Structural Analysis. Många gånger fick vi felaktiga resultat i Robot och var tvungna att gå tillbaka till Revit för att leta eventuella fel. Vårt metodval att göra
handberäkningar på de fyra punkter vi trodde var kritiska var mycket tidskrävande men också väldigt användbart. Eftersom vi inte var säkra på hur vi skulle arbeta i
dataprogrammen för att erhålla massivträets egenskaper så har det varit väldigt nyttigt att ha ett handberäknat resultat att jämföra med. Det gjorde att vi kunde se när vi hade gjort ett fel och då gå tillbaka och göra om.
6.3 Sammanfattning för vidare studier
I detta arbete har vissa antaganden gjorts gällande akustik och brand. Det har visats att det går att lösa ljudkraven, men inget vidare arbete angående hur en faktisk lösning skulle se ut har gjorts. Möjligheter för vidare studier inom detta område kan visa hur det på olika sätt går att uppnå ljudkraven. Dimensionering efter brandkraven har uppnåtts genom att anta att ingen typ av brandskydd finns. Genom att arbeta med olika typer av skydd skulle
dimensionerna på väggar, balkar och bjälklag eventuellt se annorlunda ut. Även detta område skulle vara intressant att föra vidare studier på.
6.4 Hållbar utveckling
Byggbranschen måste förbättra sig och ta begreppet hållbar utveckling på allvar. Det spelar ingen roll att man kan bygga noll-energihus eller andra klimatsmarta varianter när själva byggprocessen kräver lika mycket energi som den färdiga byggnaden gör under 50 år. Detta är långt ifrån hållbart. Alltför mycket fokus ligger på den färdiga byggnaden men själva byggprocessen är minst lika viktig att fokusera på. Den största boven i byggprocessens klimatpåverkan kommer från framställningen av de byggmaterial som används. Om då detta är det största problemet, varför ligger inte fokus här? Om det finns alternativ som är bättre och kan göra skillnad varför används inte de i större utsträckning?
Trä är ett byggnadsmaterial som har liten klimatpåverkan och materialet kan lagra koldioxid.
Materialet kan återvinnas och efter rivning kan det omhändertas på ett sådant sätt att energi kan utvinnas. Den energi som utvinns vid rivning ger oftast större utvinning än vad som krävdes för att producera byggnaden från början. Det är fullt möjligt att bygga koldioxidneutrala bostäder med trä och då sett ur hela byggnadens livslängd, alltså från byggstart till rivning av huset. Många andra material sägs vara miljösmarta alternativ men då räknas inte en viktig detalj med, nämligen att se hur själva framställningen av materialet påverkar miljön. En annan fördel med trä är att det är det enda byggmaterialet som är helt förnyelsebart. Det är även ett material som det finns gott om i Sverige, man använder platsens förutsättningar vilket ger ett hållbart resultat i längden.
För att byggbranschen på riktigt ska kunna vara med och säga att de jobbar för hållbar utveckling måste alla delar i processen vara medräknade. Det är bra att de färdiga byggnaderna idag kräver mindre energi än vad de gjorde för 10 år sedan men resten av processen måste också följa samma utveckling. Ett steg i rätt riktning är att börja ta
materialvalen på större allvar genom att göra aktiva val som kan förbättra och göra skillnad för miljön.
Slutsats
Detta examensarbete visar, hur det med hjälp av Revit och Robot Structural Analysis, är möjligt att konstruera en massivträstomme till ett nio våningar högt hus. Det är fullt möjligt att utföra en lastnedräkning av en massivträstomme i kombination mellan dessa program.
Resultatet skiljer sig något åt mellan Robot Structural Analysis och handberäkningarna, men handberäkningarna är på den säkra sidan i jämförelse med dataprogrammets beräkningar.
För att massivträ ska användas i större utsträckning krävs det att materialet blir tillgängligt i mjukvarorna som används. Denna rapport visar att det går att använda sig av Revit och Robot Structural Analysis för att göra en lastnedräkning av en massivträstomme trots att materialet inte finns tillgängligt som förval.
Den slutliga massivträstommen består av element som är 1,2 m breda. För att kunna uppnå de stora spännvidder som krävs på bjälklagen behövs en limträbalk som ett extra stöd.
Limträbalken är 630 mm hög och detta bidrar till att byggnadshöjden med massivträstomme blir högre än referensbyggnadens höjd med betongstomme. För att Hattmakaren inte skall överstiga den tillåtna byggnadshöjden enligt detaljplanen så krävs det att byggnaden blir två våningar lägre än referensbyggnaden. Detta bidrar till färre lägenheter i huset. Däremot är det ingen nämnvärd skillnad i planlösningarna i jämförelse med referensbyggnadens.
Tackord
Vi vill tacka vår handledare vid Karlstads Universitet; Kenny Pettersson, vår handledare vid WSP; Monica Lundqvist samt Viktor Rönnblom, WSP.
