Södra skolan – en jämförelse av stommaterial
En ekonomisk och tidsmässig jämförelse av yttervägg och mellanbjälklag av prefabricerad betong med KL-trä
An economical and temporal comparison of exterior wall and intermediate joists of prefabricated concrete with CLT
Nawid Habibi Mahdi Nouri
Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap Högskoleingenjörsprogrammet i Byggteknik 22,5 hp
Karim Najar
Examinator: Asaad Almssad Vt 2020
i
Sammanfattning
Tid och ekonomi är viktiga frågor vid byggnation som de flesta företag fokuserar på och försöker att ha så mycket vinst som möjligt samt slutföra ett byggprojekt på så kort tid som möjligt. I Grums har kommunen bestämt att bygga en ny skolbyggnad på ett avstånd av 1,5 Km från Grums Centrum. I studien kommer två olika stommaterial med liknande egenskaper att jämföras ur tid och ekonomiperspektiv. De stommaterial som kommer att jämföras i den här studien är prefabricerat betongelement och korslimmat trä (KL-trä). Syftet med denna jämförelse är att komma fram till det mest fördelaktigt material både tidsmässigt och ekonomiskt.
Peab AB ska utföra byggnation av skolan, där Klara arkitekt har gjort förstudie och tagit fram ett förslag för en skolbyggnad med åtta klassrum och lokaler för fyra fritidsavdelningar. Skolbyggnaden kommer att uppföras med massivträstomme där byggnadens BTA är cirka 2900 m2.
Vid byggnation av en skola ställs höga krav vad gäller ljud och brand. Dessa egenskaper bör tas hänsyn till vid dimensioneringsskede. Egenskaper för vartdera materialet skiljer sig. Där korslimmat trä är ett material som har låg egentyngd, det är lätt att arbeta med, har bra hållfasthet, har goda egenskaper när det gäller brand och fukt. Å andra sidan betong är ett material som har lång livslängd och är hållbart på lång sikt.
Betong är bra på att tåla fukt och möglar inte, är brandsäkert, är ljuddämpande och är återvinningsbart material.
Metoden som har använts för att komma fram till resultatet var Bidcon för att uppföra en kalkyl på kostnaden, Power projekt för att se hur lång tid det tar att bygga med respektive material, VIP för att få samma U-värde i betongstomme som i KL-trästomme och dessutom gjordes lastnedräkning och dimensionering av prefabricerad betongstommen för att kontrollera att den valda dimensionen håller.
Dimensionering för KL-trästommen har gjorts av företaget.
Resultatet av denna studie visar att ur ett ekonomiperspektiv blir den prefabricerade betongstommen det bästa alternativet. På samma sätt när dessa två stommaterial har jämförts tidsmässigt, då visade resultatet även här att prefabricerat betongelement är det bästa alternativet vid val av material ur tidsperspektiv då det går fort att bygga södra skolan med till skillnad från KL-trä.
ii
Abstract
Time and finances are important issues in construction that most companies focus on and try to have as much profit as possible while completing a construction project in as short a time as possible. In Grums, the municipality has decided to build a new school building 1.5 Km from Grums Centrum. In the study, two different frame materials with similar properties will be compared from a time and economics perspective. The frame materials that will be compared in this study are prefabricated concrete elements and cross-glued wood, KL wood. The purpose of this comparison is to arrive at the most advantageous material both in terms of time and money.
Peab AB will carry out construction of the school, there Klara architect did a feasibility study and developed proposals for a school building with eight classrooms and premises for four leisure departments. The school building is built with a solid wooden frame, the building's BTA is approximately 2900 m2.
When building a school, high demands are placed on sound and fire and these properties should be considered at the dimensioning stage. Properties of each material differ. Where cross-glued wood is a material that has low specific gravity, is easy to work with, has good strength, has good properties when it comes to fire and moisture.
On the other hand, concrete is a material that has a long service life and is durable in the long run. Concrete is good at withstanding moisture and does not mold, is fireproof, is sound-absorbing and is a recyclable material.
The method that has been used to arrive at the result was Bidcon to compile a cost estimate, Power project to see how long it takes to build with each material, VIP to get the same U-value in the concrete frame as in KL- wooden frame and in addition, load counting and dimensioning of the prefabricated concrete frame was done to check that the selected dimension holds. Dimensioning for the KL wooden frame has been done by the company. The company has used computer programs to find out that the selected dimensions hold.
The results of this study show that from an economic perspective, the prefabricated concrete frame will be cheaper. The concrete frame also gave the shortest construction time. On the other hand, when these two frame materials have been compared in terms of time, which frame material takes the shortest time to build the school with. Then the results showed that here too prefabricated concrete element was the best alternative when choosing materials from a time perspective.
iii
Innehållsförteckning
1. Inledning ... 1
1.1 Syfte.……….4
1.2 Mål………..……….4
1.3 Problemformulering ………4
1.4 Avgränsning ………..………….4
2. Teori………....5
2.1 Byggtid………..……….5
2.2 Ekonomi……….………..6
2.3 Klimatbelastning....….….………..7
2.4 Leveransproblem....….….………...8
2.5 Väderskydd…..………….….……….…..9
2.6 Arbetsmoment…...………..………10
2.7 Montering av prefabricerade betongelement………..………12
2.8 Montering av KL-trä………..………14
2.9 Optimering av tidsplan………..………..18
2.10 Produktionsplanering……….………..….19
3. Södra Skolan………..……….…21
3.1 Byggnadskrav………...22
3.2 Konstruktionslösningar KL-trä ………..….….25
4. Metod ... 29
4.1 Lastnedräkning………29
4.2 Dimensionering av betongstomme………30
4.3 Konstruktionslösningar prefab betong………..………..31
4.4 VIP Energi……….………..33
4.5 Ekonomi………..………..34
4.6 Tidsplan………..35
5. Resultat/analys ... 38
5.1 Dimensionering…………..………38
5.2 Tidsplan………….……….…38
5.3 Kostnadsplan………39
6. Diskussion ... 40
7. Slutsats ... 43
8. Tackord ... 44
9. Referenser ... 45
10. Bilagor ... 51
1
1. Inledning
I dagsläget klimat är en viktig fråga i hela världen och därför även i byggbranschen skall tas hänsyn till miljön. Men tidigare studier kring klimatfrågan vid val av stommaterial har gjorts och resultatet påpekar att utsläpp av koldioxid är dubbelt så mycket hos prefabricerat betongelement tillskillnad från KL-trästomme (Erlandsson, Malmqvist, Francart och Kellner, 2018).
Den här studien fokuserar mer på tid och prisskillnad hos respektive material, eftersom för beställaren och företag är tid och ekonomi en viktig faktor. Därav val av stommaterial blir svårt för de flesta företag och beställaren.
Trots att miljöfrågan har väckt fler intressen kring byggnation men för de flesta sätter tid och ekonomin ramarna för vilka material som skall användas.
Med tiden byggs det fler och fler byggnader på grund av bostadsbrist. Valet av stomme utgör den centrala delen av ett byggprojekt och står för 25 procent av den totala byggkostnaden (Jansson & Jumlin, 2019). Därför är det en viktig faktor som alla byggföretag tänker kring i vartenda projekt, att bygga lönsamt ur ett ekonomiskt perspektiv. Ekonomin påverkas av byggmaterial som används som exempel i detta fall prefabricerad betong eller massivträ samt den byggmetod som väljs och utföras. Vid byggmetoden så kan man sänka kostnaderna genom att förbättra sig och minska enhetstiderna som används vid varje byggmetod. Med detta menas att vid användning av betong som stommaterial vid byggnation så kan man även använda sig av prefabricerade betongelement, vilket medför sänkning av enhetstider som i sin tur bidrar till lägre byggnationskostnader (Hilding och Skoogh, 2009).
Examensarbetet är grundad på litteraturstudier, dataverktyg och beräkningar. Utifrån beräkningarna har hållfastheten för betong som stommaterial genomförts och med hjälp av dataverktyg så har tid och kostnad för betong tagits fram. Däremot hållfasthet, tid och kostnad för KL-trä har tagits fram av Peab AB
Sedan tidigare när trä har använts som stommaterial så har det använts vid små byggnationer eftersom trä inte har så bra bärförmåga och inte klarar av lika stora byggnader som betong. Men nu på senare tid har man utvecklad detta och man har kommit på nya tekniker som gör att trä ökar sin bärförmåga vid byggnader som KL-trästomme (Olsson, 2017).
2
Trä är ett material som är lätt att arbeta med, den har låg egentyngd, hög hållfasthet, lätt att transportera, och har bra isoleringsförmåga (Isaksson, Mårtensson, &
Thelandersson, 2017).
Figur 1. KL-träskivor (Martinsons, u.å.).
Den nya tekniken är att flera träskivor limmas ihop med vartannat lager vinkelrätt mot det föregående korsvis som bildar massivträ. Både materialets uppbyggnad och tillverkning ger möjlighet att skivan kan limmas och omformas till olika former och storlekar. Med den höga hållfasthet och styvhet egenskap kan KL-träskivor konkurrera med andra stommaterial som är vanlig inom byggbranschen för flervåningshus.
Bärförmågan hos KL-träskivor möjliggör att bygga stora byggnader med flera våningar som klarar av höga laster (Gustafsson, 2017).
Korslimmat trä anses som en väl bearbetbar träprodukt som är lämplig och anpassbar för många olika konstruktioner till exempel småhus, skolor, förskolor och flervåningshus.
Det ökande antal byggnader av trä och de globala ekologiska hållbarhetsfrågorna har gjort att efterfrågan på KL-trä har ökat både nationellt och internationellt med 15 % per år och anses fortsätta på samma takt fram till 2025 (Grand View Research, 2017).
Betong har sedan länge använts som stommaterial vid byggnationer samt att prefabricering av det kom under miljonprogrammet på 1960-talet. Anledningen med prefabricering av betongelement är att sänka byggtider som medför i sin tur lägre totalkostnader.
Med prefabricerade betongelement blir det minimering av spill och svinn samt att det är lättare att demontera prefabricerad betong jämfört med platsgjuten betong (Deumic & Hedin, 2010).
3
Användning av prefabricerad betong har blivit allt mer vanligare. Under 2014 byggdes ungefär 40 procent av alla flerbostadshus i Sverige med prefabricerade betongelement.
Anledningen till att det använts allt mer prefabricerade betongelement är att det krävs kortare ledtider på byggarbetsplatsen samt gjutningen sker i anpassade klimat som ger möjligheten till standardisering. Under projekteringsstadiet för prefabricerade betongelement ställs stora krav på samordning och planering då tillverkningen sker utanför byggarbetsplatsen samt den ska hålla sig inom toleransramarna (Abetong, u.å.a).
Med utveckling och framsteg av arkitektur byggs fler och fler byggnader med prefabricerad betong för att ersätta traditionell gjuten betong på plats. Prefabricerad betong jämfört med den traditionella platsgjuten betong har egenskaper som kortare byggtid och kan återvinnas. Den återvunnen krossade betong används som fyllnadsmaterial i vägkonstruktion. Det finns två typer av krossade betong. Rest eller spillbetong och rivningsbetong som innehåller rester av värmeisolering skumplast, elinstallationer och brandskydd. Därför är det viktigt att ha koll vart materialet ska användas. I ett samhälle där framsteg inom byggbranschen sker kontinuerlig och bostadspriset ökar ständigt, därför är det viktigt att byggnader ska byggas med hög kvalité, kortare tid och lägre pris. För att uppnå dessa krav bör företaget utvärdera vilken byggmetod som tillämpas (Jiao & Li, 2018).
4
1.1 Syfte
Syftet med arbetet är att jämföra två olika byggmaterial i detta fall prefabricerad betong och KL-trä vid byggandet av yttervägg och mellanbjälklag och se hur dessa byggmaterial påverkar tidsplanen samt kostnaden. Med tanke på att ha samma egenskaper som exempelvis fukt, hållfasthet och U-värde för båda konstruktions typerna. Dessutom genom detta arbete ge en direkt bild till byggbranschen om vilken byggmetod som är bäst ur tids- och kostnadsperspektiv och hur dessa byggmetoder förhåller sig till varandra.
1.2 Mål
Målet med arbetet är att komma fram till dem mest lönsamma byggmetoden för Södra skolan i Grums utifrån tids- och ekonomiperspektiv för både yttervägg och mellanbjälklag.
1.3 Problemformulering
1. Hur mycket skiljer sig kostnaderna vid byggandet av yttervägg samt mellanbjälklag med prefabricerad betong jämfört med KL-trä?
2. Hur påverkas tidsplanen och byggtiden vid användning av respektive byggmaterial?
1.4 Avgränsning
Examensarbetet är avgränsat till att jämföra tid och pris för mellanbjälklag och ytterväggskonstruktionen för Södra skolan. De båda alternativ som jämförs ska uppfylla samma krav enligt BBR avseende U-värde, hållfasthet och fuktkrav.
Arbetsplatsens omkostnader i form av arbetsledning med platschef, maskiner, bodar och tillfällig försörjning av arbetsplatsen påverkas av byggtiden samt ökar vid en eventuell försening av bygget. Utöver detta tillkommer arbetskostnader dvs.
timkostnader för arbetarna inklusive de sociala kostnaderna som semesterersättning, försäkringar och arbetsgivaravgifter. Yrkesarbetarnas arbetstid kan jämföras med hur väl projektorganisationen samt produktionsledning och produktionsplanering fungerar.
5
2. Teori
2.1 Byggtid
Byggtiden är det tid det tar för att bygga en konstruktion. Byggtiden är en faktor som är väldigt viktigt att tas hänsyn till vid val av stomme och för utförandet av ett byggprojekt. Vanligtvis bestäms byggtiden enligt överenskommelse mellan entreprenör och beställare i form av start och sluttid för ett projekt. Byggtiden är en viktig faktor vid byggnation där entreprenörer konkurrera när det gäller korta byggtid.
Denna konkurrens leder till att byggtiden påverkar alla som deltar i byggprocessen.
(Hulten och Nilsson, 2016)
Det stommaterial som väljs och bygga med har en stor påverkan på hur byggtiden kommer och se ut. I vissa projekt blir byggtiden betydligt kortare jämfört med andra.
När byggtiden blir kortare så fås en lägre arbetsplatsomkostnad, det vill säga hyrning av verktyg, maskiner och även liknande saker minskas i antal dagar. Val av Prefab påverkar arbetsplatsomkostnader i form av arbetsledning, arbetsledare, platschef, bodar, maskiner, den tillfälliga försörjning av arbetsplatsen och även påverkar hyresgäster då inflytning sker tidigare.
Med val av prefabricerad betong, så sker produktionen av elementen i industrin istället för byggarbetsplatsen. Produktionen på byggarbetsplatsen i princip blir montering av elementen och hur montering går till samt vilka delar ingår vid montaget kommer längre fram i studien. De färdiga elementen bidrar till ökad produktivitet, mindre byggtid och minskade arbetskraft dessutom bidrar detta till att arbetsflödet fås bättre för prefabricerade element för att elementet inte kräver torktid. Däremot dålig hantering av väderskydd så kan det leda till fuktproblem vilket är en viktig punkt och måste skötas. En annan fördel med prefabricerade massivbjälklag och håldäck är att det inte behövs säkerhetstämp och lång torktid på den våning som ligger under. Därav hindras inte andra aktiviteter i konstruktion med prefabricerade element. Däremot om det uppstår någon projekteringsfel i produktionen så tar det längre tid både att rätta till det samt att beställda elementen inte passar med det önskade elementen för prefabricerade konstruktioner (Altun & Utriainen, 2013).
KL-trä limmas ihop i fabrik som tillägnar sig hög prefabriceringsgrad. Massiva Träet väger inte väldigt mycket och detta bidrar till lätt lyft och att montaget blir lättare.
Dessutom kräver inte byggnation med KL-trä torktid, eftersom elementet monteras in direkt men det ställs krav på väder vid montage och måste skyddas under produktionens gång. Dålig hantering av väderskydd gör att träet utsätts för nederbörd vilket bidrar till ökad byggtid och dessutom kan leda till fuktskador och mögelbildning (Gustafsson, 2017).
6
2.2 Ekonomi
Projektkostnad innebär den totala kostnaden för hela projektet från idé till färdig byggnad. I projekteringskostnaden ingår alla dessa kostnader så som markkostnaden, byggherrekostnaden, kapitalkostnaden och byggkostnaden. Projektkostnaden delas upp i två kategorier, produktionskostnad och övriga kostnader.
Produktionskostnad innebär kostnad för byggprocessens alla aktiviteter fram tills byggnad tas i bruk. I produktionskostnad ingår entreprenadkostnad, byggherrekostnad, kapitalkostnad, mervärdesskatt och byggkostnad (Jansson &
Jumlin, 2019).
Mervärdesskatt är en typ av skatt som måste betalas på de flesta arbeten som är med vid byggandet av en byggnad. Vid köp av själva fastigheten så behövs inte betala mervärdesskatt. Det beror på lite vad man bygger, för exempel vid byggnation av industri så kan beställaren lyfta av mervärdesskatten, medan man inte kan vid byggnation av bostäder.
Markkostnaden är den summa pengar som behövs för att skaffa sig marken.
Kapitalkostnad är den kostnad som betyder att finansiera hela projektet fram tills att en försäljning blir möjligt eller att man får tillbaka summor pengar i form av hyror när hyresgästerna har flyttat in sig. När det handlar om denna typ av kostnad så brukar det oftast vara lån ifrån bank eller så kan det även vara från egen budget. Om det i så fall är ett lån ifrån bank så brukar det vanligtvis vara en avgift på 0,5 till 1 procent. Denna avgift kommer att beräknas oavsett om lånet används eller inte och anledningen till detta är att banken fortfarande måste vara redo att utbetala pengar och ha pengar i banken (Björk &
Karlsson, 2012).
Byggkostnaden omfattar alla direkta kostnader på byggarbetsplatsen som en byggentreprenör har för att genomföra en komplett byggnation av byggnaden enligt ritningar och beskrivningar såsom hissar, arkitekt, plåtarbeten med mera. I byggkostnaden räknas inte kostnaden för byggherren och mervärdesskatten.
Den typ av kostnad som vi räknar med i detta projekt är byggkostnaden och det innebär att vi tar hänsyn till just hur mycket det kommer att kosta att bygga alla ytterväggar och bjälklag med denna area.
Figur 2. Visar vad byggkostnaden består av (Bostadsbyggande kostnadsfördelning, 2017)
7
2.3 Klimatbelastning
Klimat och hållbarhet gällande betong och dess påverkan på miljön är samhällets och dess invånare viktig fråga, och anses som modern tidens största utmaning. Betong med dess tunga och värmetröga egenskaper har hög inbyggd kapacitet för att lagra överskottsvärme som sedan kan användas vid underskott eller kyla, detta leder till att energibehovet minskas och ger mindre miljöpåverkan (Abudaff, 2018).
Användning av betongstomme inomhus ger ett stabilt inomhusklimat som inte innehåller utfasningsämnen eller andra farliga ämnen som är farlig för hälsa och miljö.
Byggnader av betong har väldigt långa livslängder, mer än 100 år. Dess livslängd beror inte på materialets livslängd, utan på byggnadens utformning utifrån brukarens behov.
Den största andel av koldioxidutsläppen i byggnation med betong kommer från tillverkning av cement. Däremot tar betong under hela sin livslängd upp koldioxid från atmosfären som är mycket mer än det som släpps ut vid tillverkning (Svenska miljöinstitutet, 2013). Dessutom bidrar betongens värmelagnings egenskap till minskade energiförbrukning som krävs för att värma upp huset under bruksskedet som i sin tur leder till minskade koldioxidutsläpp (Svenska miljöinstitutet, 2013).
Det genomsnittliga utsläppet av koldioxid vid byggnation av betong är 270 kg per m3 medan för byggnation med KL-trä är 60 kg per m3(Andersson, 2019).
Transport av färdigt betongelement släpper också ut stora mängder av koldioxid. Där miljöpåverkan i form av transport utsläpp är beroende av det sträcka som materialet transporteras till. Miljöpåverkan med prefabricerade betongelement har varit högre för att en del leverantörer som erbjuder lägre pris befinner sig på längre transportsträcka.
För att minska koldioxidutsläpp och andra växthusgaser i Sverige och andra delar av världen pågår en intensiv utveckling gällande betongbranschen så att minimera utsläppet på många olika sätt. Till exempel byta ut en viss del av cementen med andra restmaterial från de olika industri och mängd av fossila bränslen som används vid tillverkning av cement skall bytas med annan bränslen såsom biomassa (Jound & Chouhan, 2009).
Miljöbetong anses vara världens mest producerande material, och används i byggbranschen i stor skala. (Husain & Husain, 2011). Därför är det väldigt viktigt att producera betong med mindre skada för miljön. För att producera betong krävs det mycket energi, där energin går till cement samt betongtillverkning. Den största miljöbelastningen sker vid cementtillverkning, den mängd energi som krävs beräknats 4000 till 5000 kWh, denna process släpper 700 till 800 kg koldioxid per cementton (CBI Nytt). Totalt 5% av de globala utsläppen av koldioxid utgörs av cement, där hälften kommer från kalksten och hälften från bränslet.
8
Mindre användning av portlandcement leder till mer miljövänligt byggmaterial. Det kan göras på olika sätt, till exempel genom att använda sig av mer modifierat cement, denna cementtyp består inte av ren cementklinker utan den är en blandning av annat material. Exempel på detta är byggcement som är en blandning med 10 till 15 % kalkstenmjöl.
2.4 Leveransproblem
Med prefabricerat betongelement så krävs det också bra planering gällande leveranser.
Eftersom materialet är prefabricerat så gäller det att leverera den i rätt tid, då den ska monteras. Med detta görs jobbet enklare och avlastningen sker enkelt och direkt från lastbil till monteringsplats och det behövs inte väntetid samt att inga utrymmen tas i onödan. Detta leder till att tidsparning vid produktion samt minskar risk för olyckor då antalet lyft per element blir mindre (Altun & Utriainen, 2013).
Leveransplanering är väldigt viktigt i byggbranschen. En bra leveransplanering i tidigt skede ger kortare byggtid och mindre störningar på byggarbetsplatsen. Syftet med en bra leveransplanering är att det ska bli så lite mellanlagring som möjligt av elementen.
Vid packning av elementen på lastbilar krävs det en specifik planerad ordning, för att elementen sedan lätt ska kunna lyftas från lastbilen direkt till den specifika monteringsplatsen.
Det finns begränsningar vid byggnation med prefabricerade byggnad.
Begränsningarna är stark kopplade till konjunktursvängningar i samhället. Eftersom vid hög konjunktur blir efterfrågan stor och leder till långa leveranstider. Det är tydligt att ju längre leveranstiden blir desto blir större begränsningar vid byggnation med prefabricerade element.
Detta problem är beroende av konjunktursvängningarna i samhället. När det är hög konjunktur då sätter de flesta byggprojekt igång samtidigt, detta gör att leveransen kan dröja uppemot ett år. Det entreprenörer som har tillräckligt många yrkesarbetare skall inte satsa på prefabricerade element vid högkonjunktur. Dessutom höga konjunkturer leder till ökade priser från Prefab leverantörens sida. Där långa transporter är en av nackdelarna för Prefab industrin samt det inte kommer att bli lönsamt projekt om elementen ska transporteras från långa sträckor. De långa sträckorna ger även större miljöbelastning (Danielsson & Robertsson, 2008).
För att lösa dessa begränsningar behövs det fler Prefab leverantörer på marknaden. En ökad leverantör skapar mer konkurrens mellan leverantörerna och detta leder till lägre priser samt problem med leveranstider och transport löses.
9
2.5 Väderskydd
Gällande väderskydd för prefabricerade betongelement så är inte materialet lika känsligt som KL-trä vid regn eftersom hållfastheten för betong har uppnåtts i fabriken innan den levereras till byggarbetsplatsen men det kan fortfarande uppstå fuktproblem vid montering och det är bra att man planerar i god tid och är beredd vid regn.
Byggandet av KL-träbyggnader görs under året och att massiva trä inte är känsliga vid låga temperaturer, men vid byggnation skall tas hänsyn till högt fukttillstånd. Det krävs bra planering för avvattning eller uttorkning av fuktiga ytor.
För att fuktkrav på material ska uppfyllas krävs regelbundna egenkontroll med hänsyn till levererade och monterade byggnadsprodukter. Vid transportskydds KL-träelement med emballage för att materialet skall skyddas mot nederbörd, smuts, solstrålning och markfukt under transport (Altun & Utriainen, 2013, Bohlin & Lindroth, 2012).
Väderskydd har sedan tidigare använts och funnits länge. Detta används vid om och tillbyggnad av hus. Byggnationen pågår oftast under en längre tidsperiod och man har detta för att slippa oönskade väder som kan både skada material samt orsaka problem som exempel stoppa byggnationen.
Numera har det blivit alltmer vanligare med användning av väderskydd i de flesta byggprojekt och den största anledningen är att förebygga mögel och fuktproblem.
Takväderskyddet som lyft av och på är en sorts väderskydd som lyfts på byggnaden varje dag i slutet av arbetsdagen och lyfts av vid dagens början. Denna typ av väderskydd kan bestå antingen av temporärt dukförsett tak eller själva husets blivande tak. Mobila takväderskydd är ett flyttbart väderskydd som går att flytta i horisontell led och denna typ av väderskydd består av plastpaneler eller duk. Klättrande väderskydd liknar mobila takväderskydd fast med tillgång till flyttning i höjdled också. Fasta takväderskydd har man på balkar som bildar en takkonstruktion med hjälp av duk eller hårda skivor. Fasadväderskydd på ställning består även av hårda skivor eller duk.
Montaget sker på befintlig byggnadsställning och kan kompletteras med ett takväderskydd. Fristående hallar är ett heltäckande väderskydd som liknar ett stort tält. Det finns lite nackdelar med väderskydd. Den största nackdelen är att väderskydd ställningen tar upp så mycket laster vid regn, snö och vind så att detta medför stora laster på vissa ställen som i sin tur resulterar att hela väderskydd ställningen kollapsar och rasar på byggnaden. En annan nackdel är att ställningen tar plats och är iväg för vissa arbetsmoment. Det är även tidskrävande att monter vissa typer av väderskydd (Deleskog & Svantorp, 2017).
10
2.6 Arbetsmoment
För att en byggnad ska bli färdig krävs flera arbetsmoment som måste utföras.
Markarbeten som innebär schaktning, dränering, grävning för avlopp och vatten och pålning. Husunderbyggnad är all arbeten som görs under byggnaden exempelvis armering. Sedan har man montering av stomme där man monterar ytterväggar, dörrar och fönster samt fixa till med skorsten. Därefter kommer yttertaket, fasader, stomkompletteringar, invändiga ytskikt exempelvis golv och tak. Installationsarbeten måste också utföras där man tar hand om el, VVS och ventilation. De sista arbetsmomenten som blir kvar är gemensamma och sammansatta arbeten där man exempelvis tillsammans tar hand om köksleveranser och andra transporter för slutmontage. (Friblick, 2009)
Figur 3. Redogör arbetsmoment processen
11
Vid byggandet av en byggnad så finns det flera olika arbetsmoment som kräver olika mycket tid att utföra beroende på arbetsmomentet. Ett av dessa arbetsmoment i byggnader med KL-trä stomme är infästningar som kan utföras på olika sätt. Sedan val av fästdon och förband kan variera. Skarvning och upplag görs på olika sätt beroende på hur väggar och golv blir uppbyggda. CNC-bearbetning gör att infästningar mot väggar och balkar görs på ett bra sätt med noggrannhet.
Fästdon och förband väljs utifrån storleken på drag- och tvärkrafter samt hur upplagsförhållandet set ut. Det finns olika typer på förband, till exempel skruv- och spikningsplåt. Det finns även en annan typ av förband som heter spikplåt vinkel och används mellan väggskivor och bjälklagsplattor.
Figur 4. Visar hur en vertikal skarvning ser ut.
För byggnation av Södra skolan med KL-trä när upplag ska göras på väggar så görs det vanligtvis på KL-trä väggskivan och därefter fästs med passande beslag. Det brukar vanligtvis finnas ursparningar på KL-trä väggelementen för upplag av balkar och detta görs ut av CNC-sågning. Skarvning av väggar görs både vertikalt och horisontellt. När det är horisontella skarvningar på väggar så ska skarvningen dimensioneras utifrån momentöverföringar så att den klarar av detta.
Figur 4 visar hur en vertikal skarvning ser ut mellan väggelement samt bjälklagselement (Renström & Töttrup, 2018).
12
2.7 Montering av prefabricerade betongelement
För montering av prefabricerade betongelement krävs en monteringsplan som innehåller tillvägagångssätt för montering av elementen till exempel en tydlig metod för hur arbetet ska ske och säkerställning av stabilitet. Montering av prefabricerade betongelementen bör ske i ordning samtidigt skall leveransen också ske i ordning.
Material som behövs för att montera väggar och bjälklag är lyftok för att lyfta elementen på ett enkelt och säkert sätt. För förankringen krävs i vissa fall dubb i så fall elementen ska ha förborrade håll.
Figur 5. Mobilkran vid monteringsskede (byggai, u.å.).
Vid byggnation av byggnader med flera våningar är det bra att använda stationära kranar. Vanligtvis används mobila kranar. Det viktigaste är kranarnas kapacitet och deras underlags bärighet med hänsyn till vikten av element. Prefabricerade betongelement väger mellan två till tio ton. Sedan är det viktigt att marken där kranen placeras har en bra bärighetsförmåga och även hur mobilkranen skall kunna komma fram att säkerheten runt bli påverkad. Dessutom krävs en provisorisk väg med ett bra
13
Figur 7. Element lyfts på plats (byggai, u.å.).
Figur 6. Cirkelmarkeringar är riktningsanvisning för väggen (byggai, u.å.).
underlag. Vid svåråtkomlig arbetsplats blir höga kostnader till skillnad från en arbetsplats där det är lättåtkomlig och det finns tillräcklig plats för material och utrusning (Islamovic, 2013).
Montering börjas enligt den befintliga monteringsplanen på byggarbetsplatsen.
Väggen träs över armeringssticken. Det är fördelaktigt att beställa stegplan där alla stegar är måttsatta för att förhindra krockar mellan stegar i vägg och armeringsstick.
Därefter ska väggstag fästas i de ingjutna hylsorna och i stagfoten. Stag ska monteras med väggen hängande i kranen. Sedan ska staget fästas i bjälklaget.
(Islamovic, 2013).
Figur 8. Hjälp av pallningsbrickor (byggai, u.å.).
14
Figur 9. Montering av prefabricerade betongvägg (byggai, u.å.).
Fin justeringen av vägg ska ske när samtliga element har monterats och lossats från kranen. Det är viktigt att ta hänsyn till det eftersom lossningstiden minskas. Enligt montageritningen ska skarvnätt träs ner i väggskarvar innan gjutning. Slutligen demontering av stag sker efter att bjälklag monterats och väggen har fått tillräcklig hållfasthet.
Figur 10. Färdig, kranen kan släppas (byggai, u.å.).
Montage av HDF
För att montera HDF-plattan behövs kran, den vanligaste typen är mobila kran, stämp och tvingar. HDF montering sker enligt montageritning. I montageritning skall finnas markeringar för montageriktningen. Markeringar finns även i varje håldäck och dessa markeringar ska överstämma med märkningar som finns på montageritningar.
Montering av HDF sker oftast direkt utan mellan lagring. Men innan att montering ska ske bör HDF:en kontrolleras så att inga skador uppstår i samband med transporten till
15
arbetsplats. Innan att börja med montaget av HDF-platten, så ska underlaget sopas helt rent. Sedan precis innan HDF-elementen skall läggas ner ska säkerhetslänkar tas av så att det inte ska ske några skador på faskanten av elementet. Först läggs elementen ner till två tredjedelar av elementets vikt, sedan justeras elementet med spett i sidvis i båda riktningar för att släppa problem i längdriktningen. Därefter lyfts saxar med handkraft ut av spåret i elementet då är montering av HDF plattan klar. Det är viktigt att kontrollera HDF- elementen så att den ska rättas i under eller överkant innan fog justeringen.
Upplag
En HDF platta ska ha minsta upplängslängd 80mm på 195-290 mm tjocka håldäck.
HD/F-plattan skall, om ej annat anges, normalt ska ha en upplagslängd av minst 80mm. Upplagets struktur bör vara jämn och att det inte ska komma några vallar.
Figur 11. Anslutning vägg (Trä guiden 2019) Figur 12. Visar kombination av HDF med prefabricerad betong väggar (Skandinaviska Byggelement AB 2019)
Bilden visar hur en HDF bjälklag ligger upplagd på bärande vägg.Teoretisk skall installationen dras längs med kanalerna i HDF plattor för att integrera bjälklaget.
Kanalerna ger möjligheten att leda ventilationsluft i byggnaden. Dessutom kan håltagningar urspårningar göras i plattorna (Islamovic, 2013).
Utjämning av uppböjningar
Ojämnheten på upplaget ska utjämnas. Vid stora justering kring ojämnhet bör ansvarig konstruktör informeras. Där ojämna uppböjningar leder till fogsprång.
Fogsprång får inte överstiga det angivna måttet normalt mellan 8 till 15 mm, annars dessa skillnader i uppböjningen utjämnas med hjälp av domkraft. Denna utjämning kan ske genom att pressa undersidan av elementet upp till rätt nivå i förhållande till den intilliggande elementets underkanter. Om uppressningen inte räcker till då den element som har störst uppböjning utjämnas med belastning på översidan. Det kan komma situationer där det inte är tillåtet att pressa från under sidan på grund av utrymmet under plattan. Då krävs det speciell fogutjämningspress, som placeras
16
ovanifrån i fog-rummet mellan intilliggande HDF plattor. Det kvarvarande justering får ske efter att fogbruket hårdnat (Anes Zec & Nermin Ceman, 2017).
Fogning och fogbruk
Fogbruket bör vara av betong C25/30 eller annat krav som kan uppkomma enligt konstruktionshandlingarna. Det ska tas hänsyn till konsistensen så att bruket ska fylla ut fog utrymmet, och att det inte ska vara så löst att det rinner genom fogen. Bruket ska komprimeras genom puddling eller plattjärn. Det fogbruket som runnit genom fogen ska rensas från undersidan innan det hårdnat. Överskottsbruket på översidan skall tas hand om innan det hårdnat vid vidare ytbehandling (Anes Zec & Nermin Ceman, 2017).
2.8 Montering av KL-trä
För att montera KL-trä först och främst krävs det en bra monteringsplan och detta ska göras gemensam av konstruktören och leverantören. I planen ska vikt, strävning vid montage av väggar och montageordning ingå. Vikt på varje element är olika beroende av olika typ av trä och antal lager av brädor. KL-trä är tillverkade av gran och dess vikt är 470 g/m3 och av lärk 590 kg/m3.
Vilket av material som ska lyftas är viktigt vid val av lyftmedel som skall väljs vid monteringen. Om materialet är lätt används minikran eller lyfts för hand. Att inte används stora lyftmedel underlättar åtkomligheten till byggarbetsplatsen och att det inte behövs alltid att ha provisoriska vägar samt stora ytor att röra sig på.
Korslimmat trä levereras just-in time, men i vissa fall kan lagras. Då är det viktigt att ha koll hur elementen ska skyddas under monteringstiden. Vanligtvis bygger man tält runt hela byggnaden, det kan kosta mer men anses mer hållbart (Khoshdel & Kader, 2016). Det finns andra sätt också att skydda bygget vid oväder såsom att bygga provisoriskt tak, men det är inte så vanligt.
Figur 13. Montering av tält för väderskydd.
17
Väggelement och bjälklag lyfts med hjälp av speciella lyftok och öglor.
Infästningspunkterna för bjälklag görs med hjälp av skruv och lastfördelande brickor.
För att detta ska anses som säkrast. Lyftredskapet är utformad med att alla laster är statisk bestämda, på så sätt blir det jämn fördelat i alla infästningspunkter. Vid infästningen används kranens slingor eller stroppar av stålvajer eller textil. Det finns en nackdel med skruv eftersom ytan kommer att påverkas om det ska vara synliga så behövs det lagningar. Dessutom hålen skall fyllas för att klara ljudkrav, brand och täthet.
För väggar används stroppar som av trä som kan tas bort på ett enkelt sätt efter montaget. Oftast finns det fyra eller två lyftpunkter för väggar och det beror på form och vikt av väggar (Gustafsson, 2017).
Vid montering av vägar och bjälklag som är gjorda av KL-trä används skruvar, spika, limtränitar, bultar och vinkeljärn. Det behövs ingen avancerade verktyg vid montage av CLT.
Figur 14. Tydliggör infästning av KL-träväggar i Södra skolan.
Stomstabiliseringen är extra viktigt för byggnader som är högre än två våningar, eftersom lasterna kommer vara större. För att få ett stabiliserade system i väggarna och bjälklagen krävs det olika typer av infästningar, förankringar och förband.
Förbanden har för uppgift att hålla byggnaden samt överföra både vertikala och horisontella laster. För att kompensera de långtidsdeformationerna bör förankringen göras med viss spänning. Monteringen av förankringen ska ske våningsvis i samband med stommens uppbyggnad.
Ju mer på höjden en byggnad växer desto mer tappar förankringarna sin förspänning på grund av de vertikala sättningarna. Egen kontroll skall göras när alla våningar är på
18
plats för att se förankringar är tillräckligt spända så att de inte sitter löst. Vid glapp av förankringar måste de efterdras. Det finns en stor nackdel när stommar monteras eftersom det inte finns möjlighet att ha skyddsräcke vid montage av stommen. Men arbetarna kan använda sig av livlinor för att skydda sig. Om väderskydd saknas så finns det temporärt skydd av konstruktion med presenningar eller ett annat temporärt regnskydd vid oväder som kan användas (Gustafsson, 2017).
2.9 Optimering av tidsplan
För att optimera tidsplanen krävs det att fördela en lämplig resurs till varje aktivitet med jämnt flödande produktion. Vilket leder till att vissa aktiviteter blir långsammare än andra. För att en kontinuerlig produktion ska ske är det viktigt att aktiviteten ska uppföras på effektivt sätt, som gör att det blir tidsbuffert mellan aktiviteterna.
Produktionstakten är avgörande för att minska tidsbufferten med detta menas att om produktionstakten ändras då i stort blir tempon på förekommande och efterkommande aktivitet samma. Till exempel om en aktivitet C har lägre tempo alltså går långsamt, bör ökas antal hantverkare i C för att få samma tempo som aktivitet B vilket leder till minskat projekttid (Mohammad, 2014).
För att tidsplanen skall optimeras bör följande punkter tillämpas.
• För att förändra produktionstakten skall resurser ändras. Vanligaste sättet att ändra resurser är att öka antalet av medarbetare på samma plats eller på annan genom att dela upp aktiviteten. För att genomföra bra visualisering av tidsplan och lämpliga förutsättningar för planering ska antas att alla arbetare arbetar på samma plats.
• Att uppdela aktuella aktiviteter så att vissa aktiviteter slutförs snabbare än föregående. Detta kan leda till problem då aktiviteten tvingas att vara
kontinuerlig samt i sin tur leder till startdatum för de första platserna orsaker ökat tidsbuffert som räknas som slöseri av tid i projektet.
• Splittring sker genom att dela aktiviteten och den bör ske: när det inte är möjligt att öka resurser på grund av omständigheter, och om ökning av arbetarna inte är möjligt i samma plats då kommande plats skall vara
tillgänglig för produktion samt aktiviteten kan delas upp (Mohammad, 2014).
För att optimera tidplanen vid byggnation med betongstommen i Södra skolan har hänsyn till ovan nämnda punkter tagits.
För att det inte ska orsakas störningar vid byggnation i södra skolan så tre arbetare har antagits under hela byggnation. Dessutom för att få ett likvärdigt resultat kan vi inte ändra resurser eftersom Peab har bestämt att det ska vara tre arbetare som ska utföra montage av KL-trä väggar och mellanbjälklaget. Utförandet av montaget är tänkt att avsluta först montering av ytterväggar innan andra aktiviteter påbörjas, för att få bra jämförelse har även planerats för betongstomme på samma sätt.
19
För att optimera tidplanen i detta projekt har vi även tänkt att minska störningar så mycket som möjligt, har valt en lämplig konstruktionslösning för ytterväggar och mellan bjälklaget samt utföra en bra planering.
2.10 Produktionsplanering
Produktionsplanering är en viktig punkt och påverkar kostnader för utförande. En god produktionsplanering medför mindre utgifter som måste betalas. Med detta menas att kostnader för exempelvis bodar, el, inhyrda utrustning och verktyg i produktionslinan samt kostnader för material sänks som vanligtvis brukar uppgå till stora summor pengar. En god produktionsplanering visar även ett bra ledarskap. (Persson & Öman, 2016).
Om ett projekt är planerat väl så blir det ett vinstgivande projekt. Det gäller och tänka till innan och efter varje steg. Men det mesta handlar om att ha rätta leveranser vid rätta tidpunkter så att man undviker slöseri med tid och material som i sin tur styr kostnader. För att det ska kunna ske så måste en väl fungerande kommunikation pågå via projektets produktionsplanering där tid och plats nämns tydligt (Friblick, 2009).
I Södra Skolans byggprojekt så hade platschef och arbetsledare i Peab planerat noga så att leveranser gjordes i rätt tid och var på plats i god tid. Enligt platschefen så kunde de även öka takten med materielleveransen men de utgick efter planeringen som de hade gjort tidigare och ville inte lagra i onödan.
Tidsplanen är den viktigaste faktorn anser många och för att ha en bra och välfungerande produktionsplanering inom byggprojektet så måste mera arbete sättas på utveckling av tidsplanen. En annan sak som ger ökad produktionsplanering är att höja medarbetarnas kompetens inom planering och på så sätt blir det säkerställning inom att den kunskapen finns hos arbetarna som praktisk stödjer plastlednings arbete (Friblick, 2009).
Beställaren har också en stor påverkan i produktionsplanering, eftersom det medför konsekvenser om ifall beställaren hävdar ändringar och detta betyder att kommunikation behöver förbättras med beställaren för en god produktionsplanering.
En annan sak är att även om de sägs att yrkesarbetarna och underentreprenörer är med i planeringen för byggproduktionen, men det saknas ändå viljan och engagemang bland dem. Hög engagemangsgrad för att bidra något positivt till planering av byggproduktion av alla deltagande i projektet medför automatiskt en förbättring i planeringen. (Friblick, 2009)
Det vi har tänkt i vår studie gällande produktionsplanering var mest fokusering kring huvudplaneringen som handlar om de stora faktorerna som krävs för att byggnationen ska försättas kontinuerligt med minskade hinder på grund av maskiner, material och personal.
20
Produktionsplaneringen går ut på att först analysera, hur fungerar det med resurser som är valda att ha och med detta menas maskiner, material och personal. Sedan görs en kontroll om hur det har gått och vilka faktorer som har påverkat och skapat hinder för att byggnationen ska gå framåt.
Därefter förbättrar man de områden som har orsakat hinder. Om det har vart ifrån saknade maskiner eller skadat material i byggplatsen efter leveransen. Dessa saker noteras och åtgärdas tidigast samt att detta förbättras vid kommande tillfälle. Man kan även genom dessa kontroller minska onödiga beställningar på maskiner och material.
21
3. Södra Skolan
Södra skolan ligger 1,5 Km från Grums centrum. Södra skolan är dimensionerad för 350 elever från förskoleklass till årskurs 3. Kommunen har beslutat att riva den gamla skolan som är i dåligt skick främst p.g.a. grundförhållanden dessutom klarar den inte av dagens krav. Byggnaden är tänkt att byggas i anslutning till övriga byggnader på området. Byggstart för projektet var mars 2019 och beräknas vara färdig till hösten 2020.
Figuren 15. Situationsplan för södra skolan där den gråfärgade byggnaden rivs och den gula området skall byggas (Peab 2019).
I företagets uppdrag ingår även en ny trafiklösning vid skolan. Skolan är cirka 2600 m2 BTA och är tänkt att byggas med trästomme, KL-trä som levereras direkt från Stora Enso i Grums. Byggnaden förses med kyla och på taket installeras solceller.
Målet med detta projekt är att vara en unik och modern skola med bästa förutsättningar i tiden. För att projektet skall vara kostnadseffektiv på lång sikt, är det viktigt att göra bra materialval som är både bra utifrån miljö och hållbarhet samt att det blir vackert.
Figur 16. Vy på södra skolan efter att projektet är avslutat (Grums kommun 2019).
22
Den nya skolbyggnaden för förskola- årskurs 3 består av 8 klassrum och lokaler för fyra fritidsavdelningar se bilaga 1 för ritningar. Byggnad blir två våningar som
innehåller administrativa lokaler och elevhälsa för en tydlig bild av planen se bilaga 1 (Grums Kommun, 2019).
3.1 Byggnads krav
Ljud är en viktig del vid byggandet av en byggnad speciellt i detta fall en skola. Montage och materialval är viktiga delar som måste utföras på rätt sätt för att få så bra ljudegenskaper som möjligt. Det finns några förslag som är bra att utföra gällande ljud för att vara extra säker på att ljudkraven uppfylls för olika byggnader. Dessa förslag är att gjuta betong på bjälklagsplattor eller lägga skikt med gipsskivor alternativt ha undertak (Gustafsson, 2017).
Det finns 4 olika akustiska parametrar gällande ljud. Dessa är ljud från installationer inomhus, ljudisolering för utsidan, luftljudsisolering och stegljudsisolering.
Luftljud är det ljud som uppstår när någon pratar och stegljud är ljudet som uppstår på grund av när någon slår mot golvet. Det finns 4 olika ljudklasser som börjar på A och slutar på D. Här nedan kommer lite förklaring för de olika ljudklasserna (Miljöbyggnad 3.0, 2017).
Förklaring:
A - Denna beteckning används vid ett område där det är mycket högljudd.
B - Används vid utrymmen och verksamheter med bättre ljudmiljö.
C - Minimikraven i Boverkets byggregler BBR.
D - Låg ljudstandard samt att detta används när ljudklass C medför orimliga konsekvenser. För användning av denna ljudklass krävs godkännande av lokala myndigheter.
Undervisningsrum och andra lokaler i Södra skolan i Grums hamnar bland de byggnader som får ett ljudklass C enligt Boverkets byggregler.
Den högsta standardiserade luftljudsnivå för undervisningslokaler för ljudklass C ligger på 44 dB och med detta menas utrymmen för gemensam undervisning.
Samma sak för stegljudsnivå ligger den högsta standardiserade värdet på 60 dB för ljudklass C för utrymmen för gemensam undervisning (Träguiden, 2017c).
Ljudnivåerna i vissa lektionssalar kan bli högre än andra salarna och då måste åtgärder utföras för ljudreduktion. Några förslag på ljudreduktion är att ha tät konstruktion och även man kan kolla ventilationen så att ljudet inte sprids via detta.
Förutom detta krav som ställs enligt boverkets byggregler så har vissa åtgärder utförts för ljudreduktion i Södra Skolan så som mellanbjälklaget kompletterats med betonggjutning samt att lättvägg på distans har byggts både för ljudet och att dra installationer (Storaenso, 2017).
23
Här nedan finns tabeller för lägsta och högsta rekommenderade luftljudsisolering respektive stegljudsisolering.
Tabell 1. Lägsta rekommenderade värde på luftljudsisolering (Boverkets byggregler, 2002).
Tabell 2. Högsta rekommenderade värde på stegljudsisolering (Boverkets byggregler, 2002).
Tabell 1 visar den lägsta rekommenderade värdet på luftljudsisolering.
Med luftljudsisolering menas förmågan för en byggnadsdel eller sammansatt konstruktion för att reducera luftburet ljud mellan två olika utrymmen. Reduktionstal är mätetalet och beteckningen är R.
Tabell 2 anger den högsta rekommenderade värdet på stegljudsisolering och själva ordet stegljudsisolering står för förmågan för reducering av ljud som uppstår på grund av steg mot byggnadens golv (Bullerskydd i bostäder och lokaler, 2008).
Den nya byggnaden Södra Skolan är i två våningsplan plus ett vindsplan. Byggnaden innehåller 12 klassrum med separata grupprum, bibliotek, elevhälsa, kapprum och personalutrymmen se bilaga 1. I byggnaden får maximalt cirka 400 personer samtidigt vistas. Byggnaden dimensioneras enligt reglerna för verksamhetsklass 2A och byggnadsklass Br2. Utrymningsvägarna finns med i brandskyddsritningar.
Den närmaste utrymningsväg ska inte vara längre än 30 m gångavstånd.
Skolbyggnaden utförs med en klass på REI 30, vilket betyder att konstruktionen ska vara tätt, hålla sin bärighet samt ett temperaturkrav under minst 30 minuter så att brand inte sprids vidare till andra delar av konstruktionen (BBR, 2015).
24
En viktig faktor som de flesta tänker kring innan användning av trä som stommaterial är brandkraven. Eftersom trä är mer känsligare mot brand jämfört med andra stommaterial.
Gällande brand så har en stenullsskiva som antändningsskydd på undersidan av bjälklagen använts i Södra Skolan. Alla synliga delar har även brandlackats. I Södra Skolan så har byggnaden dimensionerats utifrån brand och dessa valda dimensioner uppfyller brandkravet vilket i detta är REI 30 för byggnaden som är tänkt att stå emot brand i minst 30 minuter (Träguiden, 2017b).
Tabell 3. visar olika brandklasser i olika byggdelar för Södra skolan (Peab 2019)
Mindre byggnadsdelar där omslutningsarea understiger 20 % av anslutande tak eller vägg, till exempel dörrblad, dörr och fönsterkarmar samt tak-och golvlister och balkar, utförs med ytskikt i lägst klass D-s2,d0.
Material med lägre klass än D-s2,d0 kommer att skyddas så att motsvarande brandskydd som ytskikt i klass D-s2,d0 uppnås. Dessutom följande punkter kommer att tas hänsyn till vid montering av de olika byggdelar.
För att få ett bättre skydd mot brand ska KL-bjälklag skyddas från undersidan med stenull eller gips samt väggar och tak skall bekläs med gips.
Ytterväggar ska utformas med fasadbeklädnad i lägst klass D-s2,d2 så att brandspridning längs fasadytan begränsas och att krav enligt tabell ovan uppfyllas (Peab AB, 2019).
Fukt är en viktig punkt som måste tas hänsyn till och utföras på rätt sätt speciellt i KL- träbyggnader. Eftersom detta kan lätt leda till röta och mögel som grundar sig till att trä är ett organiskt material. Konstruktionens livslängd, hållfasthet och inomhus klimatet blir sämre när byggnaden utsätts för röta och mögel (Strandberg, 2016).
Ett plus hos KL-trä gällande fukt är att KL-trä har fuktbuffrande egenskaper och detta betyder att massivträ kan samla in sig fukt och när fuktigheten i luften minskar avger den (Afshar & Alaoui, 2016). För att undvika fuktproblem vid byggnation av Södra skolan med KL-trä så har Peab monterat stommen under maj-augusti för att få
25
uttorkning om det blir nedfuktat. Sen har dem skyddat ändträ mot nederbörd, men ändå tillåtit luft. Det är viktigt att inte stänga in någon fukt. De har omedelbart förseglats skarvar med åldersbeständig tejp. All synlig missfärgning har slipats eller blekts bort. Kontinuerliga fuktmätningar har utförts. De delade även upp montaget i flera delar och försökte få på yttertaket så snabbt som möjligt på varje del.
3.2 Konstruktionslösningar KL-trä Yttervägg
En yttervägg har en viktig roll i en stomme och det är att bära vertikala laster som kommer från mellanbjälklaget som ligger på den. Uppbyggnaden av KL-trästomme är på följande sätt som visas i bilden nedan. De ingående skikterna för KL-trä ytterväggen skiljer sig med prefabricerad betong ytterväggen, men de har samma U-värde. KL- träskivorna ligger i ytterväggen som första skiktet sett insidan ifrån. Därefter kommer isoleringen med reglar. Sedan kommer liggande spikläkt som hjälper till med ventilationen och efter det sätts en stående träpanel (Träguiden, 2017d).
Figur 17. KL-träväggs konstruktion som utförs i Södra skolan.
Yttervägg:
120 CLT
120+145 ISOVERSKIVA
290 ISOVER PLUS + REGEL 28x70 SPIKLÄKT (LIGGANDE) 21 SPONTAD TRÄPANEL
26
Mellanbjälklag
Mellanbjälklaget i Södra Skolan Grums är uppbyggd på följande ordning. Först kommer ett skikt med stenullsskiva på undersidan av mellanbjälklaget och därefter kommer själva KL-trä skiktet och ovanpå det gjuts det betong. Det är så att vid användning av KL-trä som stomme så blir det lite svårt och uppnå ljudkraven hos bjälklaget och detta är på grund av den låga vikten och styvheten hos trä. Det finns lite olika förslag på att dämpa ljudet. En metod som även Peab AB har använt sig ut av är gjutning av ett lager betong på KL-trä skivorna som gör att det hjälper till med ljuddämpningen. För just brandsäkerheten så har de ett krav på REI30 som är uppfyllt och då är det använt en 20 mm stenullsskiva på undersidan av mellanbjälklaget som skyddar mot brand (Träguiden, 2017e).
Figur 18. Visar mellanbjälklagets konstruktion.
Resultat av tidskalkylering som hade tagits fram av Peab AB för KL-trästomme visas i tabell 3. Den totala antal dagar för ytterväggarna blev 83 dagar och för bjälklaget 57 dagar. Sammanlagt för båda byggdelarna i detta fall ytterväggar och bjälklag så hamnar den totala byggtiden på 112 dagar. Då byggnationen sker så att först alla väggar skall monteras sedan ska man börja med bjälklaget.
Tabell 4. Visar tidsplan av KL-trästommen.
Resultatet för kostnadsplanen för KL-trästommen utförts av Peab som finns med här i tabellen 5. I tabellen har värdet för arbete för yttervägg respektive bjälklag räknats fram i h/m2 och även materialkostnaden för dessa har räknats fram samt den totala kostnaden med både arbete och materialkostnad har beräknats i kr/m2. Den
Mellanbjälklag:
110 BETONGGJUTNING 200 CLT-SKIVA
20 STENULLSSKIVA
27
sammanlagda summa pengar som behövs och bygga för både ytterväggar samt bjälklagen i Södra Skolan i Grums blir 9,2 miljoner kronor.
Tabell 5. Visar materialkostnad i kr/m2och enhetstiden i h/m2 för KL-trästommen.
Ytterst få väggar har synligt trä på två sidor. Detta var med tanke på brand och ljud. På de flesta ställen har Peab byggt en lättvägg på distans för att trygga detta och även för att kunna dra installationer. Bjälklagen har en stenullsskiva på undersidan som antändningsskydd. På förskoladelen har även alla synliga delar brandlackats.
Ytterväggarna har isolerats utifrån och vindsbjälklaget har lösullats för att få ett bra U- värde. Efter att projektet avslutades kontaktade vi företaget Peab för att se om det beräknade tids resultat stämmer i verkligheten. Platschefen påstår att det är väldigt svårt att ta fram en konkret siffra. Eftersom de hade två leveranser per vecka och att de kunde utöka det till tre leveranser per vecka utan att det hade blivit tidspressat.
Här nedan visas några bilder på väggmontaget som vi hade tagit vid studiebesök hos Peab AB.
Figur 19. Figuren visar montering av ytterväggar i Södra skolan.
28
Figur 20. Figuren visar montering av ytterväggar i Södra skolan
29
4. Metod
För att få en bred förståelse och en helhetsbild av de jämförande stommaterialen har först litteraturstudie gjorts. Sedan olika dataverktyg som senare i metoden tas upp separat har använts för att genomföra kalkylering för totala kostnader och tid som krävs för att montera färdig yttervägg och mellanbjälklag av betong.
Medan Peab AB har erbjudit färdigt tidsplan och total kostnad för montage av KL- trä ytterväggar och mellanbjälklag som är tänkt att bygga Södra skolan med.
Beräkningarna som har gjorts för betongstomme, vad gäller kostnad, tid och hållfasthet grundar sig på den befintliga KL-trästomme som Södra skolan skall byggas med.
Litteraturstudie
För att komma fram till ett bra resultat har arbetet delats i olika faser. I första skede genomfördes en litteraturstudie om KL-trä och prefabricerad betong.
Litteraturstudien är genomförd för att ha grundlig koll på båda stommaterialens egenskaper samt de krav som ställs på dem. De inhämtade litteraturen består av böcker från bibliotek, rapporter och artiklar från internet såsom gamla examensarbeten och vetenskapliga artiklar. Vid dimensionering så utförs även en lastnedräkning.
Sökmotorer som har använts är google scholar, one search och sedan själva google.
Val av stommaterial
För att bygga Södra skolan i Grums har beställaren bestämt att byggnationen ska ske med KL- trä. För att också kunna ha ett likvärdigt alternativ att jämför med tas ett alternativ förslag på stommaterial för att bygga. Denna studie genomförs för att se vilket stomme material är bäst för att bygg en yttervägg och mellan bjälklag vad gäller kostnad och tid och även ge en helhetsbild av vartdera materialet.
4.1 Lastnedräkning
Lastnedräkningen utförs för att sedan dimensionera de bärande byggdelar av byggnad som för lasterna ner. Lastnedräkningen börjar vid taket och försätter neråt våning för våning och avslutas vid grundkonstruktionen se bilaga 7. Väggarna i översta våning belastas av takkonstruktionens egentyngd och snölasten. För utföra dimensionering av betongstomme används fackverksanalogi för väggskivor enligt Eurokoder. Eurokod 2 saknar metoden för fackverksanalogi därav används Boverkets handbok om betongkonstruktioner i denna studie
30
4.2 Dimensionering av betongstomme
Resultatet av dimensionering för KL-träskolan som ska byggas i Grums fås färdig från företaget Peab. Däremot dimensionering för prefabricerad betong genomfördes i denna studie och finns med i bilagor.
För mellan bjälklaget används ett program som har fått namnet håldäck direkt och är en beräkningsguide som grundar sig på eurokoderna se bilaga 8. För att få den dimensionen som passar just den byggnaden krävs det att mata in rätt spännvidd och laster för byggnaden. För att beräkningsprogrammet skall fungera på bästa sättet samarbetar Svensk Betong och Strusoft (Svensk Betong, u.å.a).
4.3 Konstruktionslösningar prefab betong
Betong är ett material som har hög hållfasthet och densitet. Därför är det ett bra material vid byggnation av olika typer av byggnader. Flervåningshus utsätts för stora vindlaster och lasten verkar i sidled, eftersom betongstomme väger mycket så byggnaden förhindras och påverkas av vindlaster. Vid byggande av byggnader med stomme som har en låg vikt så behövs det utföra åtgärder som förankring för stabilisering av byggnaden som hjälper till och arbetar emot vindlasten. I detta fall när det är betong med hög vikt så behövs det inte förankring (Betong, 2018).
Betong är ett oorganiskt material därför utgör den ett bra skydd mot fukt och dess höga alkaliska egenskap hindrar materialet från fruktbildning. Fuktensegenskapen hos betong avgörs av betongens struktur av porsystem. Mögel problem kan uppkomma om fuktkänsliga byggmaterial kommer i kontakt med fuktig betong. Därför är det viktigt att ha koll på betongens fuktnivå. Det är många faktorer som bestämmer ljudisolering för en byggnad. Dessa faktorer är bland annat rummens höjd, bredd och längd, mellanväggarnas konstruktion, val av stomme, byggnadens djup och längd, konstruktion av mellanbjälklaget, golvbeläggning, typ av dörrar och fönster och fasad utformning och utförande. (Svensk Betong, u.å.b).
Eftersom betong är ett hårt material så saknar ljudabsorberande förmåga till exempel stegljud sprids via mellanbjälklag. För att förhindra detta ljudspridningen i mellanbjälklaget för Södra skolan så ska komplettera mellanbjälklaget med en golvbeläggning som uppfyller högre krav som ställs för högre ljudklassningar. Gällande brand så har betong goda egenskaper eftersom betong har hög motståndskraft mot brand. Brandsäkerheten hos betongbyggnader är höga, för att betong är ett av de material som inte brinner och smälter. Hållfastheten hos betong försämrar sig vid temperaturer över 450 C, annars vid lägre temperaturer har materialet sin hållfasthet och de goda egenskaperna gällande brand. (Svensk betong, 2018).
31
Yttervägg
För att bygga en yttervägg med prefabricerade betong finns olika typer att välja mellan men de vanligaste är massivelement, sandwichelement och skalvägg. Där massivelement består av armerad betong, denna vägtyp kan användas som bärande mellanväggar eller inre del av en yttervägg som kompletteras med isolering och fasadskiva. Sandwichväggar används som ytterväggar och består av tre huvudskikt med en inre bärande skiva, ett isoleringsskikt och en ytter skiva av betong. Vid val av sandwichvägg minskas byggtiden eftersom isoleringen är färdigmonterad i väggen (Nilsson, 2012).
Figur 21. Visar väggens uppbyggnad med dess ingående material som klarar ett U-värde på 0,12W/m2K.
För att en yttervägg skall kunna klara egenskaper och krav som ställs för en yttervägg till exempel lågt U-värdet, skall vara fuktsäker och stå emot brand, bör väggen innehålla flera skikt. För att uppnå dessa egenskaper krävs det ett tjock lager av isolering och fasadskivor som skyddar mot vind och regn. För att ventilera bort oönskad fukt i en yttervägg behövs luftspalt, därav har luftspalten en viktig funktion i ytterväggar (Strandberg, 2016)
Installation av isolering skiljer sig i betongkonstruktion jämfört med en vanlig träregelstomme (Ajeel & Karlsson, 2019). Om installationen av isolering i betongstomme sker på samma sätt som trä-stomme skapar det problem därför behövs det speciella isolerhållare för isoleringen i betong. Sedan isoleringen täcks med vindskydd därefter krävs spikläkt dels för att skapa luftspalt och att underlätta fasad infästning. Därefter fasaden fästs på spikläkt (Paroc, 2020a).
32
Mellanbjälklag
Vid uppbyggandet av mellanbjälklag hos prefabricerad betong så finns det ett flertal av typer, en av de vanligaste typerna är håldäck bestående av betongelement som har längsgående cirkulära hål genom hela plattan. Hålet bidrar till att materialet blir mer effektivt och att minskar egentyngden på bjälklaget. Håldäckelmenten är förspända och kan uppnå spännvidder upp till 17 m, modulbredden är vanligtvis 1,2 meter men det finns möjligheten att beställa önskade bredd. Denna mellanbjälklag typen är bra för byggnader med höga spännvidder (Strängbetong, 2020).
Figur 22. Referens bjälklag (sträng betong, 2015).
För att uppnå ljudkravet med detta bjälklagstypen krävs det pågjutning av betong ovan på håldäckelementen. För att reducera ännu mer stegljuden behövs en golvbeläggning till exempel plastmatta som är mjuk i undersida. För att få slät yta krävs det flytspackling av mellanbjälklaget sedan golvbeläggningen skall ske (Holmström, 2017).
33
4.4 VIP-Energi
VIP Energi är ett dataprogram som hjälper oss att ta fram U-värdet för olika byggnader med olika stommaterial. Efter att dimensionering för både KL-trä samt prefabricerad betong ytterväggen blev klart så användes VIP energiprogrammet för att bestämma en tjocklek på stenullsisoleringen och genom detta hamna på samma U-värde som KL- trästommen vilket i detta fall var 0,12 W/m²K. Olika dimension på isoleringen för prefabricerad betong i ytterväggen testas för att få önskad U-värde. Den önskade U- värdet och isolerings tjockleken visas i figur 31 nedan.
Figur 23. Visar U-värdet för prefabricerad betongyttervägg (VIP 2019).
4.5 Ekonomi
Faktorer som påverkar ekonomin för ett projekt är många bland annat ekonomin påverkas av arbetsstyrka, typ av konstruktion, projektens storlek, val av material, materialkostnader, transporter och tidplan. För att se hur dessa faktorer påverkar Södra skolansprojekt används programmet Bidcon.
34
Bidcon
Kostnaden för ett projekt bestäms av materialet och produktionsmetoden. För att hitta kostnadseffektiv lösningen som uppfyller krav används Bidcon.
Bidcon är ett kalkylprogram som gör det enklare för de flesta företag att ta fram ett anbud inom byggnation och installationsbranschen. I Bidcon går och börja kalkyleringen från grunden och även importera färdiga uppgifter från Bluebeam.
Dataprogrammet har flera fördelar så som få en detaljerad och ordningsam kalkyl, enkla justeringar går att utföra samt massvis med tillgängliga material och dess priser.
Vidare Bidcon består av en omfattande databas med kalkylposter och uppslagsböcker som är enkelt att anpassa till projektets förutsättningar. Enhetspriserna i Bidcon uppdateras 2 gånger årligen dessutom kan även justeras manuellt. För att utföra sammanställning av material till projektet finns en kalkylsammanställning i vilket maskiner och arbetare ingår (Elecosoft, u.å.).
I detta arbete har Bidcon 2019.1 version 19.1.19248.2 vid framtagning av total kostnad för prefabricerad betongstommen använts. Alla areor tas fram med hjälp av ritningar se bilaga 1 och ingående skikt för båda byggdelarna i detta fall yttervägg och mellanbjälklag läggs in i de olika byggdelstyper som matas in i nettokalkylen med mängd för både yttervägg och mellanbjälklag.
För att montera bjälklag och ytterväggen uppkommer vis omkostnader som beror på hur lång tid det tar innan stomresning utförs tas med i kalkylen. De omkostnader som lyfts upp i denna kalkyl är inhyrning av bodar, verktyg och lyftkran.
Antal arbetare som skall utföra arbetet för betongstommen är 3 under alla arbetsmomenten eftersom det har varit samma antal arbetare som utförde KL-trä stommen i Södra skolan.
Tabell 6. Indata för Betongstommen.
I tabellen ovan ser man det indata som har matats in i programmet Bidcon. Med detta menas att material tjocklek och egenskaper läggs in i programmet.
