Jämförelse mellan korslimmat träbjälklag och armerad betongbjälklag i flervåningshus

• Main Authors: Edås, Martin, Magnenat, Kevin
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: Högskolan i Gävle, Energisystem och byggnadsteknik 2020
• Subjects: KL-träbjälklag; betongbjälklag; nedböjning; brand; ljud; vikt; reaktionskrafter; Engineering and Technology; Teknik och teknologier
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hig:diva-33387

Armerad betong är ett av de vanligaste stommaterialen inom byggnadsindustrin med bra brandmotstånd tillsammans med bra styvhets- och ljudisolerande egenskaper. Det negativa med armerad betong är dess miljöpåverkan. Ur miljöpåverkanssynpunkt har korslimmat trä (KL-trä) blivit mer eftertraktat då materialet har låg miljöpåverkan och visar god bärförmåga i förhållandet till sin vikt. En simulering för att beräkna bjälklag i en fiktiv byggnad gjordes i StruSoft FEM-Design software (FEM) där utnyttjandegrad, reaktionskrafter och nedböjning analyserades. Enstaka handberäkningar utfördes för kontroll av brandpåverkan på KL-träplattor, vikter för plattorna samt tilläggslaster; handberäkningarna för brand är gjorda med KL-trähandboken Infallsvinklarna som undersöks är nedböjning, brand, ljud, vikt och reaktionskrafter med hänsyn till Eurokoder samt BBR:s standarder. Resultatet visar att armerad betongs styvhet och tunghet gynnar både nedböjningen samt ljudisoleringsförmågan. De armerade betongplattorna klarar av nedböjningskraven bra vilket bidrar till att fokuseringen i dimensioneringen blir utnyttjandegraden på plattorna. Betong har inga problem att klara av BBR:s brandkrav R60, bara betongtjockleken överstiger 80 mm. Med passande golvbeläggning klarar de armerade betongplattorna av BBR:s ljudkrav C. Det negativa med armerade betongbjälklagen är att vikten blir betydligt större än för KL-träbjälklaget vilket leder till större reaktionskrafter. KL-träbjälklaget vikt utgjorde endast 11,43 % av betongbjälklagens vikt per våning. KL-träplattorna har strängare nedböjningskrav vilket gör att plattorna behövde grövre dimensioner; vilket gjorde att plattorna designades utifrån nedböjningskraven. Att klara av BBR:s brandkrav R60 uppnås med två gipsskivor i underkant samt en i ovankant. Eftersom att trä är ett relativt lätt material i förhållande till armerad betong blir ljudkraven svårare att uppnå för KL-träbjälklaget. Lösningen för KL-träbjälklaget blev ett tillägg av ett 3 mm tjockt ljudabsorberandeskikt i ovankant och isolering i underkant. Tvärsnittstjockleken för de två bjälklagen som konstruerades skilde sig med 25 mm då installationer har dolts i undertaket. Om installationerna skulle installerats via väggarna skulle skillnaden blivit större eftersom KL-träbjälklaget fortfarande behövde isoleringsskiktet för att klara BBR:s ljudkrav. Det armerade betongbjälklaget behöver inget undertak för att klara av ljudkraven vilket betyder att 110 mm skulle kunna tas bort från tvärsnittet. Eftersom att skillnaden för bjälklagen enbart var 25 mm kommer byggnadshöjden inte att påverkas för flerbostadshus om ett KL-träbjälklag använts när installationer dragits i taket. === Reinforced concrete is one of the most common structural materials in the building industry with good fire resistance along with good stiffness and sound insulating characteristics. The downside with reinforced concrete is the environmental impact. In an environmental approach, cross-laminated timber (CLT) is a more desirable building material since it has a low environmental impact and a good load bearing capacity in relations to its own weight.  A simulation to calculate floors in a fictitious building was made in StruSoft FEM-Design software (FEM) where utilization, reaction forces and deflection were analyzed. A few hand calculations were conducted to verify fire impact on CLT-floors, the weight of the floors and additional loads; the hand calculations regarding fire were done based on KL-trähandboken. The parameters examined are deflection, fire, sound, weight and reaction forces considering Eurocode and BBR standards. The results show that the stiffness and weight of the reinforced concrete favor both the deflection and the ability to soundproof. The reinforced concrete floors manage the deflection requirements well which contributes to focus on the utilization when designing the floors. Reinforced concrete has no difficulties meeting the fire requirements R60 of BBR, as long as the concrete thickness is at least 80 mm. With suitable flooring, the reinforced concrete floor achieves the sound requirements C of BBR. The downside with reinforced concrete floors is that the weight is significantly larger compared to the CLT floors which leads to larger reaction forces. The weight difference between the two floors became 11,43 %. The deflection requirements are stricter towards CLT floors which lead to larger dimensions and make the floors to be designed based on the deflection requirements. To achieve the fire requirements R60 two plaster floors are required on the lower edge and one on the upper edge. Since wood is a relatively light material compared to the reinforced concrete the sound requirements are harder to reach for the CLT floors. The solution to the CLT floors was to add a 3 mm thick sound-absorbing layer on the upper edge and isolation on the lower edge. The cross sections thickness for the two floors that were constructed had a 25 mm difference when installations were hidden in the ceiling. If the installations were installed in the walls instead, the difference would be bigger since the CLT floors still need the isolation layer to achieve the sound requirements of BBR. The reinforced concrete floors do not need the ceiling to achieve the sound requirements which means that 110 mm could be removed from the cross section. Since the difference of the cross sections was only 25 mm, the total height of apartment buildings would not be affected if a CLT floors would be used when installations were drawn in the ceiling.