UNDERSÖKNING – VARFÖR RASAR TAK UNDER SNÖRIKA VINTRAR?

UNDERSÖKNING – VARFÖR RASAR

TAK UNDER SNÖRIKA VINTRAR?

BJÖRN STRÖMGREN

Samhällsbyggnad, högskoleexamen 2018

Luleå tekniska universitet

Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser

UNDERSÖKNING – VARFÖR RASAR TAK

UNDER SNÖRIKA VINTRAR?

FÖRFATTARE: BJÖRN STRÖMGREN

i

Förord

Detta arbete är gjort som en avslutande del i den tvååriga utbildningen samhällsbyggnad på Luleå tekniska universitet. Efter en vinter med ett antal takras och en verksamhetsförlagd utbildning på Ramböll - huskonstruktion föll sig valet av ämne på mitt examensarbete ganska naturligt.

Det har varit både utmanande och lärorikt att fördjupa sig inom konstruktionsteknik, konstruktionsregler och vem som bär ansvar när en konstruktion rasar.

Jag vill tacka alla på Ramböll i Luleå som ställt upp och svarat på frågor och stöttat mig i mitt arbete.

Jag vill även tacka min handledare på LTU, Kerstin Pousette för värdefulla råd och tips.

Luleå, Maj 2018 Björn Strömgren

ii

Sammanfattning

Detta examensarbete undersöker orsaken till att tak rasar under snörika vintrar, är det på grund av mycket snö? Under åren har vi i Sverige haft olika metoder och olika namn på de sammanställda krav och föreskrifter som rör konstruktion och byggande. Kungliga

byggnadsstyrelsen gav 1947 ut den första, ”Byggnadsstyrelsens anvisningar till

byggnadsstadgan” som fick beteckningen BABS 46. Sedan dess har ett antal uppdateringar getts ut, den senaste år 2011, då EKS (europeisk konstruktionsstandard) kom ut och det är den som nu är gällande.

I dessa standarder har det skett förändringar av bl.a. hur lastkombinationer utförs och hur snölaster beräknas i förhållande till formfaktorer som finns. Grunderna för beräkning av snölaster beror på var i landet man befinner sig dvs. i vilken snözon. Det beror också på exponering, konstruktion och på den geometriska utformningen.

De vanligaste takkonstruktionerna är trä, stål och plåt. Det finns olika för- och nackdelar med de olika materialen. Konstruktioner som har stor spännvidd och samtidigt är slanka räknas som riskkonstruktioner eftersom dessa är överrepresenterade när det kommer till takras.

Fyra olika tak som rasat i Luleå behandlas i denna undersökning för att visa varför det är viktigt att ha en handlingsplan eller snöskottningsplan när det blir snörika vintrar. Mycket snö i kombination med slanka konstruktioner, stora spännvidder och eftersatt underhåll är de största orsakerna till att tak rasar.

iii

Teckenförklaring

α Vinkeln i grader

qd Dimensionerande lasten

d Säkerhetsfaktor som beror av hur stor konsekvensen blir vid ett ev. ras

gk Lastens egentyngd

0,1,2 Lastkombinationsfaktorer

qk Karakteristiska laster

s karakteristiskt värde för snölast på tak

sk snölastens grundvärde på mark, som varierar med snözonen

i dimensionslös formfaktor som beror av takets geometriska utformning Ce är en exponeringsfaktor som beror på hur vindutsatt konstruktionen är, sätts normalt till 1,0.

Ct är en termisk koefficient som beror av värmeflödet genom taket, sätts normalt till 1,0

Innehåll

Inledning ... 1

1.1 Bakgrund ... 1

1.2 Syfte ... 1

1.3 Avgränsningar ... 1

1.4 Frågeställning ... 1

Metod ... 2

Krav – Boverket/EKS ... 3

3.1 BABS till EKS ... 3

3.2 Dimensionering för snölast nu och då ... 4

Gränstillstånd ... 7

4.1 Brottgränstillstånd ... 7

4.2 Bruksgränstillstånd ... 7

Snölaster ... 8

5.1 Allmänt ... 8

5.2 Snödjup 2018 ... 8

5.3 Formel och för snölaster ... 8

5.4 Beräkningsexempel ... 9

Takkonstruktioner ... 11

6.1 Stål ... 11

6.2 Trä ... 12

6.3 Bärplåt TRP (Trapets profilerad plåt) ... 14

Takras 2018 ... 15

7.1 LTU Biblioteket ... 15

7.2 Parkeringsgarage ... 16

7.3 Scania verkstad ... 17

7.4 Förråd kårhusvägen ... 18

Ansvar ... 19

Slutsats och Diskussion ... 20

Fortsatt arbete ... 21

Referenser ... 22

Bilagor ... 23

Bilaga 1 Snödjup våren 2018 ... 23

Bilaga 2 Snödjup, medelvärde ... 24

Inledning

1.1 Bakgrund

Snö kan orsaka stora skador på byggnader, speciellt på våren. När temperaturen på våren stiger kan snö absorbera fukt och därigenom få en ökad densitet vilket kan leda till en kraftig viktökning. Denna viktökning kan leda till att takkonstruktioner skadas eller till och med rasar. Denna snörika vinter 2018 har lett till att ett antal tak har rasat in troligen på grund av stora snömassor på taken. Det har rasat allt ifrån mindre skärmtak till stora

ladugårdsbyggnader och butikstak. Med denna bakgrund blev valet av ämne till mitt

examensarbete givet, jag vill undersöka hur det kommer sig att tak rasar och arbeta fram en lösning på problemet.

1.2 Syfte

Mitt syfte med dessa undersökningar är att undersöka varför tak rasar och hur det går att förebygga att ras inträffar. Min ambition är att undersöka och lära mig så mycket som möjligt om för- och nackdelar med olika konstruktioner och vad jag själv ska tänka på i mitt framtida yrke.

1.3 Avgränsningar

Jag har inte tagit hänsyn till några ekonomiska aspekter som rör material eller

tillvägagångssätt. Jag har endast undersökt ras som inträffat i Luleå. De beräkningar som är gjorda är endast exempelberäkningar.

1.4 Frågeställning

De frågor jag söker svaren till:

 Vad orsakar takras, är det stora snömängder?

 Vilka konstruktioner är mest utsatta?

 Vilka förebyggande åtgärder finns?

 Var ligger ansvaret?

Metod

Genom litteraturstudier av tidigare gjorda undersökningar från bland annat SP-Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, faktaböcker och pågående utredningar har jag gjort en

sammanställning för att komma fram till vad som orsakat att tak rasar och sätt att förhindra dem. Jag har läst relevanta artiklar från dagstidningar som beskriver de olika rasen och har tagit ut det mest relevanta i bilder och text som tillför något till min rapport.

Konstruktionsregler från 1946 fram till idag 2018 har undersökts och jämförts. Vid

sammanställning av rapporten har jag utgått ifrån att försök knyta samman dåtid, nutid och framtid.

Krav – Boverket/EKS

3.1 BABS till EKS

Under årens lopp har de allmänna råden, föreskrifterna och anvisningarna ändrats med hänsyn till att beräkningsmetoder utvecklats och ny statistik har inhämtats. Kungliga

byggnadsstyrelsen gav år 1947 ut den första BABS (Byggnadsstyrelsens anvisningar till byggnadsstadgan) som fick beteckningen BABS 46. BABS 46 var gällande fram till 1 april 1950. Därefter tog BABS 50 vid och tio år senare även BABS 60 som gällde fram till 1968.

Efter BABS kom Svensk byggnorm (SBN) med denna ändring ville planverket, som var deras namn på den tiden, samordna alla råd, föreskrifter och anvisning som rör husbyggande på ett och samma ställe. De ville även att föreskrifterna skulle utformas som funktionskrav.

SBN slutade gälla 1989, då tog boverkets nybyggnadsregler (BFS) över. BFS bestod av allmänna råd och föreskrifter. Nybyggnadsreglerna slutade gälla när Boverkets

konstruktionsregler (BKR) och boverkets byggregler (BBR) trädde i kraft 1994.

Skillnaden mellan BKR och BBR är att BBR består av funktionskrav, vilket betyder att en föreskriven funktion ska uppfyllas men detta kan ske på olika sätt, BKR som idag inte är gällande, bestod mer av råd och allmänna föreskrifter på hur något ska utföras. Idag gäller fortfarande BBR men BKR ersattes av Europeisk konstruktionsstandard (EKS) den 1 januari 2011.

EKS är en nationell tillämpning för Sverige som grundar sig på Eurokoder. Dessa koder utgör tillsammans de regler som gäller för verifiering av bärförmåga, stadga och beständighet.

Eurokoder är ett sätt att på den internationella byggmarknaden sammanställa alla länders beräkningsmetoder och krav på byggnadsverk för att få en mer gemensam syn och likvärdiga krav på konstruktioner som uppförs.

3.2 Dimensionering för snölast nu och då

De första kraven för snölaster kopplat till konstruktion enligt BABS 46 såg ut på följande vis:

Figur 1 - BABS 46

Dessa krav uppdaterades i och med BABS 50 och 60 gavs ut, dock inte i någon större omfattning. I BABS 60 har punkt fyra har tagits bort och det har lagts till en antagen volymvikt för snö som då var 400 kg/m³. Den dimensioneringsmetod för snölaster som

användes fram till 1972 utgick ifrån vad de i normen benämnde vanliga laster. Där ingick bl.a.

även jordtryck, vattentryck och enstakapunktlast på tak (SBN 1967 sid 47).

Från 1972 fram till 1988 angavs snölasten både med vanligt- och exceptionellt värde vilket betyder att om taklutningen var mindre eller lika med 30 grader räknades snölasten med vanligt värde och om det fanns omständigheter som var ogynnsamma för taket gjordes beräkningar med det exceptionella värdet. Snöansamlingar eller snöfickor som det också kallas är ett exempel när det exceptionella värdet ska beräknas. Detta betyder att tidigare normer för snölast inte tar i beaktning att osymmetrisk snölast kan uppstå på låglutande tak.

Detta görs i större utsträckning med dagens formfaktorer.

1980 kompletterades den beskrivande texten för snölaster med en zonkarta (se figur 2 och 3) och dessa kartor utgick i början ifrån Sveriges kommungränser. Senare har kartorna utformats efter den snölast i kN/m² det sannolikt faller inom en viss zon med en återkomsttid på 50 år.

Man räknar således inte längre i kg/m² utan i kN/m² vilket ger att tidigare 150kg/m² blir ungefär 1,5kN/m².

Vid lastkombinationer under den här tiden gjordes inga reduktioner för en lasts maximala påverkan. För den byggnadsdel som skulle dimensioneras beräknades snittkrafter fram och omsattes till spänningar, dessa spänningar uttrycktes i kraft per areaenhet. Spänningarna i byggnadsdelen jämfördes sedan med materialets tillåtna påkänning som föreskrivits.

Sannolikheten att t ex. maximal snölast och maximal vindlast ska påverka en konstruktion samtidigt är väldigt liten. När lastkombinationer beräknas idag väljer man en last som

huvudlast och de andra lasterna beräknas med ett reducerat värde. Detta kallas partialkoefficientmetoden. Denna metod var möjlig att tillämpa redan 1979. Med

partialkoefficientmetoden tas hänsyn till osäkerheterna vid dimensionering med hjälp av en teoretiskt framräknad sannolikhet att ett brott i en konstruktion kommer att ske.

När partialkoefficientmetoden tillämpas, finns i Eurokod 0, definieras olika lastkombinationer som går efter vissa regler. Där skiljer man på permanenta- G och variabla laster Q. Där görs även en klar skillnad på brottgränstillstånd och bruksgränstillstånd.

Figur 2 - Snözoner, Svensk byggnorm 1980

Figur 3 - Snözoner, EKS

Snözoner delades länge in efter kommungränser, efterhand insåg man att dessa snözoner inte stämde överens med verkligheten.

Det var då man började göra snözonskartor utefter

snödjupsmätningar som inträffar vart 50:e år. Detta gav upphov till snözonskartan. Exempel här till vänster(figur 2).

Den senaste snözonskartan är uppdaterad med något

noggrannare indelning. Som vi kan se på figur 4 finns ett antal mindre zoner med ett förhöjt värde från 3- till 3,5kN/m². Större delen av fjälltrakterna har även där värdena på den karakteristiska snölast på mark höjts.

Gränstillstånd

4.1 Brottgränstillstånd

Det finns fyra typer av brottgränstillstånd: FAT som är utmattningsbrott, GEO är brott undergrund, EQU är när stabiliteten hos ett bärverk ska utvärderas och STR som är vanligast vid dimensionering beräknar inre brott eller deformation av bärverket. Här kommer endast STR att tas upp. Vid verifiering ska den dimensionerade lasteffekten 𝐸_𝑑 vara ≤ den dimensionerade bärförmågan 𝑅_𝑑. Vid beräkning av lastkombinationer i STR bör två fall undersökas för att se vilket som blir det dimensionerade last värdet 𝑞_𝑑:

STR-A (ogynnsam)

𝑞_𝑑 = 𝛾_𝑑(1,35𝑔_𝑘+ 1,5𝜓₀𝑄_𝑘) (1)

STR-B (ogynnsam)

𝑞_𝑑 = 𝛾_𝑑(1,2𝑔_𝑘+ 1,5𝑄_𝑘) (2)

4.2 Bruksgränstillstånd

För bärande konstruktioner definieras bruksgränstillståndet som oacceptabel funktion under normal användning. Enligt Eurokod och EKS beräknas tre olika lastkombinationer i

bruksgränstillståndet:

 Karakteristisk – Används vid dimensionering mot permanent skada på bärverket.

Beräknas med

𝑞_𝑑 = 1,0𝑔_𝑘+ 1,0𝑞_𝑘+ ψ₀𝑞_𝑘 (3)

 Frekvent – Ska användas vid dimensionering mot tillfällig olägenhet.

𝑞_𝑑 = 1,0𝑔_𝑘+ 𝜓₁𝑞_𝑘+ 𝜓₂𝑞_𝑘 (4)

 Kvasipermanent – Används vid beräkning av långtids laster.

𝑞_𝑑 = 1,0𝑔_𝑘+ 𝜓₂𝑞_𝑘 (5)

qd – Dimensionerande lasten

d – Säkerhetsfaktor som beror av hur stor konsekvensen blir vid ett ev. ras gk – Lastens egentyngd

0,1,2 -Lastkombinationsfaktorer qk – Karakteristiska laster

Snölaster

5.1 Allmänt

En snölast beräknas utifrån snödjup och dess volymvikt. Snö är en variabel last, vilket betyder att den varierar beroende på var i landet du befinner dig och med tiden. Detta har gjort att ett grundvärde (sk) har tagits fram, det är ett värde som beräknas återkomma vart 50:e år.

Snölasten kan uttryckas som kraft per horisontell ytenhet och kan variera från 1kN/m² i södra Sverige upp till 5,5kN/m² i norr. När det kommer till vilket värde på snölasten som ska väljas vid lastberäkningar är Sverige uppdelat i olika så kallade snözoner, vilket berättar vilken snölast som ska räknas med beroende på var i Sverige konstruktionen ska byggas(se figur3).

Snö har olika densitet beroende av vilken snötyp det är. Tabell 1 visar tydligt att snö väger som mest på våren under avsmältning.

Tabell 1 - Densitet hos snö, SS-EN 1991-1-3 Snölast

Snötyp Densitet - kg/m³

Mycket fluffig nysnö <30

Nyfallen torr nysnö 30-100

Våt nysnö 100-200

Vindpackad snö 200

Packad senvintersnö 200-300

Vårsnö under avsmältningens slutskede 400

5.2 Snödjup 2018

Det som går att utläsa ifrån snödjupsdata i bilaga 1 och 2 som är hämtade från SMHI är att snödjupet under vintern 2017-2018 har varit över det normala. Det normala medelsnödjupet är mätningar gjorda över en 30-års period och den senaste mätningen gjordes mellan 1961-1990.

Medelsnödjupet i Luleå är 70 cm som en vårdag kan väga 𝜌 = 400 → 400 ∗ 0,7𝑚 = 280𝑘𝑔/𝑚² vilket motsvarar 2,8kN/m². Från slutet av januari till slutet av april 2018 var snödjupet över medelvärdet med ett maxdjup på nästan 1 meter dvs. 30cm över det normala.

Detta gjorde att 1 meter vårsnö vägde 400 ∗ 1,0 = 400𝑘𝑔/𝑚² vilket motsvarar 4,0kN/m². 5.3 Formel och för snölaster

Det karakteristiska värdet s, snölast på tak beräknas enligt följande formel:

𝑠 = 𝜇_𝑖𝐶_𝑒𝐶_𝑡𝑠_𝑘 (6) s karakteristiskt värde för snölast på tak

sk snölastens grundvärde på mark, som varierar med snözonen

i dimensionslös formfaktor som beror av takets geometriska utformning Ce är en exponeringsfaktor som beror på hur vindutsatt konstruktionen är, sätts normalt till 1,0.

Figur 4 - Diagram för formfaktorer på tak

Ct är en termisk koefficient som beror av värmeflödet genom taket, sätts normalt till 1,0

5.4 Beräkningsexempel

Här redovisas ett beräkningsexempel av dimensionerande lastfall för ett symmetriskt sadeltak i Luleå med en lutning  = 30 i ett område med normal topografi. Säkerhetsklass 3 gäller dvs. där konsekvenserna vid ett ev. brott blir stora. Detta ger säkerhetsfaktorn d = 1,0.

𝑠_𝑘 = 𝜇_𝑖𝐶_𝑒𝐶_𝑡𝑠 Luleå ligger i snözon (s) 3 = 3,0 kN/m²

Normal topografi Ce = 1,0 Normalt tak Ct = 1,0

1 = Vänster sida, läses ur ovanstående diagram till 0,8. Eftersom takets lutning α är 30

4 = Höger sida, läses ur ovanstående diagram till 0,87. Det högre värdet beror på snödrift och lokala vindförhållanden kring taket. Lovartsidan får ett lägre värde.

 sk1 = 0,8*1,0*1,0*3,0 = 2,4kN/m²

 sk2 = 0,87*1,0*1,0*3,0 = 2,61kN/m² Lasten på taket blir då

 sk1,tak = 2,4*cos² 30=1,8kN/m²

 sk2,tak = 2,61*cos² 30=1,96kN/m²

gk,tak = gk*cos = gk,tak

gk,tak = 0,7*cos 30= 0,606

Tabell 2 - Värden för  - faktorer, SS-EN 1991-1-3 Snölast

Snölast 0 1 2

𝑆_𝑘 ≥ 3𝑘𝑁/𝑚² 0,8 0,6 0,2

2,0 ≤ 𝑆𝑘 ≤ 3,0𝑘𝑁/𝑚² 0,7 0,4 0,2

1,0 ≤ 𝑆_𝑘 ≤ 2,0𝑘𝑁/𝑚² 0,6 0,3 0,1

STR-A (ogynnsam)

𝑞_𝑑 = 𝛾_𝑑(1,35𝑔_𝑘+ 1,5𝜓₀𝑠_𝑘) (1)

 𝑞_{𝑑,ℎö𝑔𝑒𝑟} = 1,0(1,35 ∗ 0,606 + 1,5 ∗ 0,8 ∗ 1,96) = 3,19𝑘𝑁/𝑚²

𝑞_{𝑑,𝑣ä𝑛𝑠𝑡𝑒𝑟} = 1,0(1,35 ∗ 0,606 + 1,5 ∗ 0,8 ∗ 1,8) = 2,98𝑘𝑁/𝑚² STR-B (ogynnsam)

𝑞_𝑑 = 𝛾_𝑑(1,2𝑔_𝑘+ 1,5𝑠_𝑘) (2)

𝑞_{𝑑,ℎö𝑔𝑒𝑟} = 1,0(1,2 ∗ 0,606 + 1,5 ∗ 1,96) = 3,7𝑘𝑁/𝑚²

𝑞_{𝑑,𝑣ä𝑛𝑠𝑡𝑒𝑟} = 1,0(1,2 ∗ 0,606 + 1,5 ∗ 1,8) = 3,43𝑘𝑁/𝑚² Dimensionerade lastfall blir

STR-B 3,7𝑘𝑁/𝑚² för höger takhalva 3,43𝑘𝑁/𝑚² för vänster takhalva

På detta sätt kan man bestämma en dimensionerande snölast i brottgränstillståndet för en takkonstruktion.

Takkonstruktioner

6.1 Stål

Takkonstruktioner i stål hittar man oftast i större hallbyggnader. Det handlar då oftast om fackverk med stora spännvidder på ända upp till ca 70 meter. Ett fackverk tar i teorin endast tryck och drag i stängerna dvs. det förekommer inget böjmoment som stängerna inte klarar av.

Figur 5 - MAKU sadelfackverk. Taget från: http://www.maku.se/default.asp?ID=sadelfackverk&sLang=sv-se

Ett fackverk består av ett ramverk som utgör de yttre konturerna i fackverket, en överarm och en underarm. De stänger som kopplar samman ramverket kallas livstänger och knutpunkter kallas de punkter där ram- och livstänger möts. De vanligaste fackverken är följande:

 Sadelfackverk (se figur 5)

 Parallellfackverk

 Omvänt sadelfackverk

 Nockfackverk

 Primärfackverk

Ett stålfackverk kan bestå av stänger med varm- och kallvalsat stål. Av de stålfackverk som tillverkas idag är de varmvalsade stålet det vanligaste. Dagens fackverk består oftast av dubbla vinkeljärn i över- och underram, som livstänger används oftast en U-profil. U-profilen kan bytas ut till exempelvis ett KKR-rör (kallformad kvadratisk hål profil) om konstruktionen kräver en högre kapacitet. Detta kan ge fackverket en tålighet mot variation av t .ex. ojämnt utbredda snölaster eftersom att det bildas en överkapacitet i de dragna varmvalsade

livstängerna, i och vid mitten på fackverket. Stålets kvalitet är en annan viktig faktor när det kommer till balkar eller fackverks hållbarhet.

För stål anges övresträckgränsen (se figur 6) som stålets kapacitet i spänning dvs. stålets karakteristiska hållfasthet i MPa. (megapascal).

Figur 7 - Ramverkstakstol, (www.edu.fi) Figur 6 - Arbetskurva för varm- respektive kallbearbetat stål (Byggkonstruktion 2017)

Exempel på vanliga stålkvaliteter idag är s235 s275, s355 och s420. Där s står för konstruktionsstål och siffrorna står för den övresträckgränsen i MPa.

6.2 Trä

Trä är av tradition ett väl använt material i takkonstruktioner, det används till allt ifrån villor till större idrottshallar. Takkonstruktioner där limträ ingår återfinns oftast i offentliga lokaler eller hallar där det finns ett högre krav på konstruktionen i form av att kunna ta högre laster och klara av större spännvidder. I villor utförs ofta takkonstruktionen i form av takstolar, som tillverkas av konstruktionsvirke med lägsta hållfasthetsvärden i böjning fmk C24. Trätakstolar förtillverkas idag oftast i fabrik under kontrollerade former. Takstolar tillverkas i olika utföranden beroende på användningsområde, till de vanligaste takstolarna hör:

 Uppstolpad takstol

 W- fackverk

 Ramverkstakstol (se figur7)

 Svensk takstol

En fackverkstakstol i trä innebär att varje knutpunkt belastas med en tryckande och en dragande kraft i diagonalerna som binder ihop över- och underramen. De problem som kan uppstå vid dessa konstruktioner är att diagonalerna inte är stagade mot knäckning i vek riktning vilket gör att de tryckta diagonalerna knäcker ut vid för stor belastning. När det handlar om spikplåtsförbundna trätakstolar som tillverkades och monterades innan införandet av Eurokod 5 har man inte tagit hänsyn till förskjutningar mellan spikplåt och trä vid

nedböjning. Detta kan innebära att för låglutandetak med en lutning av 14^◦ eller mindre har man underskattat nedböjningen vilket kan leda till feldimensionering av takkonstruktion.

Trä är ett material som även används i större konstruktioner så som sporthallar där behovet av större spännvidder finns. Vid konstruktioner med större spännvidd är en bågformad

konstruktion mer effektiv och att föredra men oftast väljer man att bygga i form av en ram som då oftast får en grövre dimension (Svenskt trä, 2018). Trä är ett anisotropt material vilket betyder att materialet har olika egenskaper i olika riktningar av träfibrerna. Om vi tänker oss trä som en bunt sammanfogade sugrör då är det enklare att förstå att hållfastheten varierar beroende på om sugrören belastas parallellt med- eller vinkelrät mot bunten sugrör.

Limträ består av minst fyra brädor som i samma fiberriktning sammanfogas med lim till en samverkande enhet. Mångsidigheten gör limträ till ett av de mest användbara

konstruktionsmaterialen vilket leder till många möjliga användningsområden.

Limträkonstruktioner är mycket säkra om dimensionering och en väl utförd montering genomförs. För att uppnå en hög kvalitet hos materialet måste så väl interna och externa kontroller ske kontinuerligt. Tillverkaren bör också ha ett väl dokumenterat system för kvalitetssäkring som är godkänt av ett specifikt certifieringsorgan. I Skandinavien finns ett väletablerat och välfungerande kvalitetssystem vilket har bidragit till att brott i en

limträkonstruktion på grund av bristande kvalitet eller materialfel är sällsynta (SP, 2011).

De generellt vanligaste orsakerna till att en limträkonstruktion havererar är, enligt SP rapporten från 2011, fel som görs vid montering av konstruktionen. Några exempel på detta kan vara:

 Urtag i balk ände – Detta ska undvikas eftersom bärförmågan minskar på grund av sprickanvisningar som skapar dragspänningar ute vid upplagen. Det finns sätt att förstärka ett urtag, genom skruvarmering med självborrande eller inlimmade skruvar.

 För kort upplagslängd för lutande balkar – Snabb uttorkning vid exponerat ändträ kan ge upphov till torrsprickor vilket ger en anvisningsverkan

(spänningskoncentrationsfaktor) och detta ökar spänningen vinkelrät fiberriktningen i träet och detta kan i sin tur leda till större sprickor. Ett upplag för hela balkändan är att föredra.

 Håltagning – Att göra hål i en konstruktion rubbar kraftflödet, intill hålet uppstår drag- och skjuvspänningar som med hjälpa av torrsprickor kring hållet kan försämra

bärförmågan marginellt. Hål som är större än 40 % av balkhöjden ska undvikas. Finns krav på större genomföringar av t ex. ventilationsrör bör en annan konstruktion väljas istället. Med en fackverksbalk kan kanske problemet lösas. Måste hål göras i en befintlig balk kan alternativet var att förstärka runt hålet med skruvarmering eller någon typ av korslimmat trä.

 Undermålig utformning av förband – I anslutning mellan primär- och sekundärbalk kan det om träet krymper skapas ett mellanrum till upplaget vilket innebär att skruvarna får ta skjuvkrafterna som uppstår. Är inte skruvarna dimensionerade för detta kan brott uppstå.

6.3 Bärplåt TRP (Trapets profilerad plåt)

Bärplåt eller självbärande plåt som den också kallas klarar stora spännvidder, upp mot 12 m.

En självbärande plåt är uppbyggd som flera sammankopplade I-balkar med fläns och liv och på grund av detta blir det ett starkt material. Bärplåten har i förhållande till sin vikt en hög bärförmåga. Egenvikten är endast 11kg/m² vilket gör bärplåten till ett relativt lätthanterligt material vid jämförelse med t ex. ett stålfackverk.

Enligt SP:s rapport från 2011 har självbärande plåt som varit direkt upplagd på primärbärverket varit inblandade i ett flertal ras, dock har ingen generell orsak kunnat

konstateras. Beroende på takplåtens uppläggningssätt påverkar detta hur taket beter sig vid så kallad överpåverkan. Det finns olika uppläggningssätt

 Enkelfacksuppläggning – Här begränsas eventuell skada till ett fack, dock sämre kapacitet mot överpåverkan.

 Tvåfacksuppläggning – Bättre kapacitet mot överpåverkan och ev. skada begränsas till två fack.

 Flerfacksuppläggning (kontinuerlig) – Ger en högre kapacitet mot överpåverkan än tvåfacks uppläggning dessutom en jämnare fördelning av upplagskrafterna.

 Gerbersystem – Detta system fungerar i princip som en flerfacksuppläggning där flera fack ingår. En skillnad är att skarvarna placeras på sidan om takbalkarna, detta för att kunna optimera takplåten i avseende på fält- och stödmoment. Genom att placera skarvarna i momentnollpunkten utnyttjas dessa som leder och vid längre spännvidder utnyttjas plåten maximalt. Denna metod är materialbesparande under förutsättning att taket har en jämt utbredd last. Tak med gerbersystem är nämligen väldigt känslig för lastvariationer där ett mindre haveri i ett fack kan leda till total kollaps för hela taket.

Figur 8 - Självbärande plåt, https://www.ruukki.com/swe/b2b/produkter/bärande-profilerad-plåt/

Takras 2018

Vintern 2017/2018 inträffade många fall där tak rasade in. Här är några av de takras som inträffade:

Tabell 3 - Takras 2018, Luleå

VAD KONSTRUKTION NÄR VAR

LTU-Biblioteket Primärbärverk i stål + takelement

2018-04 Luleå

Parkeringshus Stålfackverk 2018-03 Luleå

Scania, storheden Gerbersystem 2018-04 Luleå

Förråd, kårhusvägen Trätakstolar 2018-03 Luleå

7.1 LTU Biblioteket

Taket till biblioteket på LTU består av ett primärbärverk av stål med en spännvidd av

ca.11,5m. På primärbärverket ligger takelement/takkassetter som är uppbyggda av plåtprofiler för stabilitet och en isolerande kärna av lättviktsmaterial, vilket gör kassetterna lätta.

Kassetterna hakar i varandra med hjälp av en z-profil som är monterad längs ena sidan på kassetten vilket gör taket mer stabilt. Kassetterna har en spännvidd ca.8 meter.

Orsaken till att taket gett vika är troligtvis dels på grund av den stora mängden snö som fallit och att taken inte skottats tillräckligt. Vid kassetterna som gett vika är taket uppbyggt som en trappa i flera nivåer vilket kan gett upphov till snöfickor. En snöficka ger en överpåverkan på taket vilket kan ha lett till kollapsen av takkassetterna. Ett annat scenario kan vara att vid skottning av taket har man skottat snö uppifrån högsta delen ner till lägsta delen vilket gjort att det skapats stora snöansamlingar vilket ledde till att taket kollapsade.

Figur 9 - LTU, bibliotek. Bild: LTU, tagen från http://www.nsd.se/nyheter/lulea/takras-hotar-biblioteket- nm4806729.aspx

7.2 Parkeringsgarage

För parkeringshuset på Björkskatan i Luleå rasade taket in den 21:a mars 2018. Taket byggdes för ca 40 år sedan och består av en stålfackverkskonstruktion med en spännvidd på ca 15m.

Det här fackverket är uppbyggt av en över- och en underram bestående av L-järn samt runda diagonaler. Det ovanliga med detta fackverk är just diagonalerna eftersom runda diagonaler ger en betydligt mindre svetsbar yta jämfört med en profil som ligger an platt mot över- och underramen. Idag används U-profiler alt. KKR profiler som diagonaler.

Trolig orsak till ras är även i det här fallet stora snömängder i kombination med att man inte skottat tillräckligt. Taket har belastats och avlastats under många är och detta i samband med små svetsar och stor snömängd kan ha lett till att taket rasat.

Figur 10 - Garage, Björkskatan. Bild: David Carr 2018-03-21, Norrbottenskuriren

7.3 Scania verkstad

Det här taket som återfinns på Storheden i Luleå rasade in när det skottades. Lyckligtvis skadades ingen människa. Taket är uppbyggt av självbärande plåt på ett primärbärverk med greberskarvar, som beskrivits tidigare är detta system väldigt känslig för ojämna laster.

Den troliga orsaken är förutom snömängden att de som skottat inte haft- eller fått kunskap om vilken sorts tak de ska skotta och därigenom skapat en ojämn fördelning av laster vilket i sin tur har lett till att taket kollapsat.

Figur 11 - Scania, Storheden. Bild från https://www.svt.se/nyheter/lokalt/norrbotten/stort-takras-pa-scania

Figur 13 - Kårhusvägen Bild: Egen 2018-05 Figur 3 - Kårhusvägen Bild: Egen 2018-05

Figur 14 - Kårhusvägen Bild: Egen 2018-05

7.4 Förråd kårhusvägen

Förrådets takkonstruktion på kårhusvägen består av ett pulpettak vilket är ett tak med lutning åt ett håll. Taket är uppbyggt av trätakstolar med en speciell utformning. Dels som ett

fackverk och dels uppstolpad.

Det som har hänt är att spikplåtarna i knutpunkterna har släppt vilket har gjort att taket har säckat ihop och detta är troligtvis på grund av stora snölaster. Enligt byggkonstruktion (2017) tar man ofta inte hänsyn till ett förbands eftergivlighet vid dimensionering av snittkrafter i takstolar. Detta innebär att man överskattar dimensionerade krafter i takstolar och

underskattar de krafter förbanden i takstolarna ska klara av.

Det kan vara en förklaring till att förbanden har gett efter och konstruktionen kollapsat. Detta har troligen pågått under en längre tid, alltså att konstruktionen lastats på och av under flera år.

Ansvar

När det kommer till fastigheter då är det enligt MSB(Myndigheten för samhällsskydd och beredskap, 2018) fastighetsägaren som är ansvarig för underhåll och ansvarig att byggnaden håller hela sin avsedda livstid. Ägaren är också ansvarig för att utföra de underhållsåtgärder som krävs för att fastigheten ska vara säker att vistas i. Det kan vara att se till att bevakning och bedömning av när takskottning bör utföras för att förhindra att taket på fastigheten rasar.

Om det förekommer brister i en byggnad som äventyrar säkerheten för de som befinner sig i fastigheten kan kommunens byggnadsnämnd med stöd av kap.10§16 i PBL (plan och bygglagen) förbjuda användandet av byggnaden.

Om fastighetsägaren delegerar ansvaret vidare till ett snöskottningsföretag ska detta göras med ett skriftligt avtal som beskriver tydligt och juridiskt korrekt var ansvaret för bevakning, bedömning och utförande ligger.

Slutsats och Diskussion

Vintern 2017-2018 var en snörik vinter med snödjup över det normala vilket har lett till att takkonstruktioner och hela byggnader kollapsat. Har detta endast berott på de stora

snömängderna? Jag vill hävda att det är en kombination av flera faktorer som orsakat dessa takras. En stor del av alla tak som rasar de rasar mellan februari till april och anledningen till detta är att snöns densitet då är som högst. Detta i kombination med att taken inte har skottats nog ofta eller på fel sätt har gjort att konstruktionerna inte klarar de påfrestningar som snön ger.

I början av mitt arbete var tanken att jag skulle komma fram till ett förstärkningsförslag för en eller några takkonstruktioner. Men under arbetets gång har jag kommit till insikten att det i första hand inte är konstruktionen eller hur man dimensionerar som är problemet eftersom de dimensioneringsregler som finns idag har utvecklats och blivit tillförlitliga och beprövade metoder. Det gör att en förstärkning inte är en lösning på problemet anser jag.

Istället för att investera i kostsamma och tidskrävande förstärkningar av konstruktioner som idag eventuellt inte klarar vintrar med extrema snömängder anser jag att ett förebyggande arbete är att föredra. Detta kan ske genom att fastighetsägarna har väl inarbetade rutiner och täta kontroller, exempelvis varje år när det kommer till att kontrollera hållbarhet och

beständighet av sina fastigheter. Då bör speciellt fastighetsägare till äldre byggnader och äldre låglutande takkonstruktioner med större spännvidder vara väl förberedd vid stora snömängder eftersom beräkningar med tidigare formfaktorer inte tagit hänsyn till ojämna snölaster i samma utsträckning. På det här sättet får fastighetsägaren i god tid en bild av skicket på sin fastighet och kan utifrån det arbeta fram en handlingsplan för om det eventuellt kommer stora mängder snö och is.

Handlingsplanen bör då innehålla en snöskottningsplan. Den ska beskriva byggnaden bland annat utifrån ålder, konstruktion och beräknad snölastkapacitet. En snöskottningsplan ska även beskriva hur taket ska skottas, på det här sättet skulle raset på Scanias lokaler på Storheden kunnat undvikas.

En slutsats jag dragit utifrån detta arbete är att slanka konstruktioner med långa spännvidder innebär en risk och kräver ett stort ansvar och många kontroller. Men även att dessa

fastigheter har en väl uppdaterad snöskottningsplan eftersom de som skottar taket då får rätt kunskap och rätt förutsättningar att göra ett bra och säkert arbete.

Fortsatt arbete

Förslag på fortsatt arbete är att vidare utreda hur en snöskottningsplan kan hjälpa fastighetsägare undvika att deras tak rasar på grund av snö eller att taken skottats på ett felaktigt sätt.

Referenser

Boverket. (Januari 2016). Boverkets konstruktionsregler, EKS 10. Karlskrona, Sverige.

Boverket. (den 1 Maj 2018). Boverket. Hämtat från Boverket, byggande, konstruktionsregler:

http://www.boverket.se/sv/byggande/regler-for-byggande/om-boverkets- konstruktionsregler-eks/

Carl-Johan Johansson, Camilla Lidgren, Christer Nilsson, Roberto Crocetti. (2011). Takras vintrarna 2009/2010 och 2010/2011. Borås: SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut.

HEDSTRÖM, E. (2017). STÅLFACKVERK I HALLBYGGNADER. Västerås: Mälardalens Högskola.

Myndigheten för samhällsskydd och beredskap. (den 22 Maj 2018). MSB. Hämtat från MSB.se: https://www.msb.se/sv/Om-MSB/Nyheter-och-

press/Nyheter/Nyhetsarkiv/Nyhetsarkiv-2010/Lagar-och-ansvar-vid-risk-for-takras/

SIS Swedish standard institute. (Oktober 2005). Eurokod 1-3. SS-EN 1991-1-3. Stockholm:

SIS Förlag AB.

SMHI. (den 14 Maj 2018). SMHI. Hämtat från SMHI - Snö: https://opendata-download- metobs.smhi.se/explore/?parameter=6

Statensplanverk. (1975). Svensk byggnorm. Stockholm: Liberförlag.

Swedish Standards Institute. (oktober 2005). Eurokoder, SS-EN 1991-1-3. Stockholm, Sverige: SIS Förlag AB.

Svenskt trä. (den 5 Maj 2018). Svenskt trä, använd trä. Hämtat från Större bärverk av trä:

https://www.svenskttra.se/anvand-tra/byggande/olika-trakonstruktioner/storre- barverk-av-tra/

Tord Isaksson, A. M. (2017). Byggkonstruktion Upplaga 3:1. Lund: Studentlitteratur AB.

Bilagor

Bilaga 1 Snödjup våren 2018

Figur 15 - Data hämtad från SMHI 2018

Figur 16 - Data hämtad från SMHI 2018

Figur 17 - Normalvärde år 1961-1990. Bild från SMHI.se, 2018

Bilaga 2 Snödjup, medelvärde