Analys av hybridstomme för kontorshus i trä : Hur det kan möjliggöra och effektivisera fler antal våningar

Sammanfattning

Hybridlösningar är något som används i hög utsträckning vid konstruerandet av träbyggnader, framför allt när våningsantalen blir större. Vanligtvis används betong i olika former, antingen för att kompensera avsaknaden av massa från träelementen, eller genom att öka styvheten och stabiliteten. Introduceringen av korslimmade skivor i trä möjliggör en högre styvhet än då trä bara används i sin renaste form. Stål används även det i kombination med trä. Ofta handlar även detta i förmån för stabiliseringen då stål ger en betydligt högre säkerhet i knutpunkterna. Osäkerheten kring hur styvheten i knutpunkter mellan träelement är, är något som har begränsad kunskap. Detta gör att dimensionerna på elementen oftast ökas vilket bidrar till ett lägre utnyttjande hos elementet sett utifrån andra laster. Tillsammans med att styvheten sett till arean är högre för stål, gör det att dimensionerna kan hållas nere med användning av ståltvärsnitt jämfört med ett av trä. Då betong och stål har använts i högre grad under en längre tid, finns en betydligt större kunskap över hur dessa material kan optimeras. Det har bland annat gett de tvärsnitt på stålprofiler som finns idag som möjliggör en lägre materialåtgång och mindre tvärsnitt. Stål och betong bidrar båda dock till stora koldioxidutsläpp vid tillverkning till skillnad från trä. Sett till massan är utsläppet för stål större, dock är ofta mängden betong i konstruktionen betydligt högre. Då KL-trä tagit större plats går det inte låta bli att fundera ifall betongen kan fasas ut ur konstruktioner då liknande styvhet kan uppnås med trä i kombination med alternativa stabiliserande lösningar. Massan som betong bidrar med är svår att ersätta bara med trä, dock bör denna kunna ersättas på andra sätt. Arbetet började med att genomföra en litteraturstudie där intresse bland annat låg i att finna hur och vilka träbaserade hybridlösningar som finns idag. För att bredda uppfattningen ytterligare genomfördes intervjuer med konstruktörer som varit delaktiga i tidigare kontorsprojekt med trä som det valda stommaterialet. Litteraturstudien mynnade sedan ut i en typkonstruktion som hade flertalet gemensamma egenskaper som kontorsbyggnaderna litteraturstudien lyfte. Framtagningen av typkonstruktionen gjordes främst för att kunna genomföra beräkningar och få ett konkret resultat, där flertalet lösningar ställdes mot varandra med målet om att kunna uppnå liknande resultat som den ursprungliga. Då förundersökningen tydligt visade att stabiliteten är central, gjordes valet att fokusera på byggnadens utböjningar och svängningar. Högre kontorshus i trä har ofta bjälklag och/eller hiss- och trapphusschakt av betong som snabbt resulterar i stora volymer. Den framtagna typkonstruktionen hade de översta tre bjälklagen i betong och att ersätta betongen med trä visade sig fungera sett utifrån utböjningarna men inte för svängningarna, då blev avsaknaden av massan för stor. För att öka stabiliteten och styvheten i byggnaden ersattes även de befintliga trästrävorna med stål, ibland även med olika utformning på det stabiliserande systemet. Att använda en balkhybrid visade sig ge bäst resultat både för utböjningar och svängningar, dock kräver denna lösning ett större förarbete. Att ersätta betongens styvhet går bra med alternativa lösningar, dock måste massan kompenseras. Hur den kompenseras är projektberoende utifrån vilka förutsättningar som finns. En balkhybrid som nyttjar stålet och träets egenskaper på bästa sätt, verkar tyda på bäst resultat vilket kan fungera som ett incitament till att börja undersöka dessa typer av lösningar och vilka möjligheter de kan öppna i framtiden.