Snedfördelning av laster på sadeltak av trä
parallellt och vinkelrätt fiberriktningen, där brottspänningar i drag parallellt fiberriktningen ofta ligger i storleksordningen 100 MPa medan beräkningar med drag vinkelrätt fiberriktningen oftast inte antas vara högre än 0,5 MPa. När då ett förband applicerar en vertikal tvärkraft mitt i balken finns en risk att balken dras isär vinkelrätt fiberriktningen och med förändringen i och med övergången till Eurokod har ett potentiellt problem uppstått i taknocken på sadeltak av trä.
När Sverige övergick från Boverkets konstruktionsregler (BKR) till Eurokod har ändringar genomförts över hur snölaster ska beräknas på sadeltak. Denna förändring har gjort att tvärkraften har ökat i taknock, vilket har väckt frågan om tidigare nockförband för takstolar av trä fortfarande klarar av denna ökade kraft eller finns risken att en uppsprickning sker i nocken. Vad är det som har hänt? För att ta fram en dimensionerande snölast på tak används en formfaktor som beror av vinkeln på taket. Det är denna formfaktor som har justerats mellan BKR och Eurokod. I figur 1 redovisas hur formfaktorn har tagits fram enligt BKR. I detta fall varierar lasten mellan takhalvorna först när taklutningen överstiger 15 grader. Var efter den maximala differensen mellan formfaktorerna fås när taket har en lutning på 30 grader. Förhållandet mellan de två takhalvorna är då 1,1 / 0,8 = 1,375. I Eurokod, enligt figur 2, redogörs att det är samma formfaktor som används på båda sidor om nocken oberoende av taklutning. Dock ska tre separata fall av lastfördelning göras där ena sidan av nocken får en reduktion med faktorn 0,5. Denna reduktion gör att lastförhållandet mellan takhalvorna är 1 / 0,5 = 2. I och med övergången till Eurokod kan man konstatera att last fördelningen på sadeltak har förändrats väsentligt. Lastfördelningen på taket har en direkt inverkan på tvärkraften i nocken som bäst kan visas genom ekvation 8.8 från Carling (2001). Kraften beräknas med definitioner från figur 3, här kan man direkt se att en ökad differens mellan q1 och q2 ökar tvärkraften i nocken. (q1 - q2) • l V2 = - –––––––––– 8 Anledningen till att detta kan vara ett problem i just det fall när takstolen är
Artikelförfattare är Alexander Kaponen, Luleå tekniska universitet. Bygg & teknik 4/15
Analys av ledad nockskarv
Figur 1: Formfaktorer för tak från Boverket (1998).
En typ av förband som använts i tidigare i nockförband är ett ganska enkelt konstruerat förband med en lask av metall som placeras på halva höjden av balken, enligt figur 4. Med ett sådant förband kan horisontella och vertikala krafter föras genom nocken. Vid stora tvärkrafter kan även ett mellanlägg fräsas in i balken för att ta
Figur 2: Definitioner för beräkning av tvärkraft i nock.
Figur 4: Ledad nockskarv med lask av metall, Carling (2001).
Figur 3: Formfaktorer på sadeltak enligt SS-EN 1991-1-3.
uppbyggd av trä beror på hur träet är uppbyggt som material. Trä är uppbyggt förenklat sett med tubformade celler, vilket resulterar i att materialet har olika egenskaper i olika riktningar. Där av är det viktigt att hålla reda på vilken riktningen laster angriper trä som konstruktionsmaterial. Hållfastheten för trä varierar då
hand om dessa. Men även om förbandet i sig kan föra kraften över nocken är frågan om träet klarar av att ta upp denna kraft. Lasterna som förs med denna typ av förband appliceras i mitten på balken och en viss risk för uppsprickning i balken kan ske på grund av träets uppbyggnad. Arbetet som är genomfört har fokuserat på hallar uppbyggda med en limträstomme, för beräkningar har dimensioner på hallen enligt tabell 1 använts. Detta ger enligt BKR en jämn fördelning av las-
Tabell 1: Indata hall. ––––––––––––––––––––––––––––––– Spännvidd 40 m Takåsar c/c 2 m Taklutning 15 grader Takbalkar c/c 7 m Snözon 3
59