Kyrkokupol av limträbågar : En fallstudie om limträbågar och dess hållfasthet

Sammanfattning

Kupoler har genom historien varit en härskarsymbol och har smyckat flera historiska byggnader som Brunelleschis Santa Maria del Fiore och Agrippas Pantheon. En gemensam nämnare för dessa byggnader är att dess utformning än idag fascinerar. Dåtidens kupoler bars upp av sten och tegel. Kupolens tidlösa stil hänger kvar än idag där gammal arkitektur möter dagens innovation i form av nya material däribland trä. Trä är ett material som kräver låg energianvändning vid tillverkning av byggkomponenter, dessutom är materialet både fossilfritt och förnybart. Därför är träindustrin en viktig faktor i omställningen till ett mer hållbart samhälle. Denna studie har genomförts i samarbete med AFRY och behandlar utformningen för en kyrkokupol av limträbågar belägen i Hagsätra, Stockholm. Studien har undersökt vilka dimensioner på limträbågar som ger en acceptabel bärförmåga, dessutom har ett bortfall av en limträbåge simulerats och rimliga alternativa lastvägar diskuterats. Kyrkans kupol av limträbågar och strävor modellerades i RFEM 6 där en teoretiskt minsta dimension fastställdes utifrån de applicerade lasterna och resultatet i form av utnyttjandegrad och stabilitet. De teoretiska dimensionerna jämfördes med en tillverkares standardmått och därefter simulerades ett bortfall av en limträbåge för att bedöma strukturens robusthet och den nya lastfördelningen studerades för att diskutera rimliga lastvägar utifrån den nya situationen. Resultatet visade att den teoretiskt minsta dimensionen för limträbågarna var 380x855 millimeter och för strävorna 150x225 millimeter. Enligt tillverkarens standardmått valdes 380x855 millimeter för limträbågarna och 165x225 millimeter för strävorna. Efter bortfall av en limträbåge fick omkringliggande strävor ett ökat böjmoment och den totala utnyttjandegraden ökade med ungefär 100 procent för limträbågarna och strävorna. Slutsatserna är att den enligt teorin lägsta dimensionen är 380x855 millimeter för limträbågarna respektive strävorna 150x225 millimeter. För tillverkningsbara standardmått användes 380x855 millimeter för limträbågarna respektive 165x225 för strävorna. Kupolen bör utformas med sneda stag från limträbåge till änden på varje sträva, ytterligare en limträbåge mellan varje befintlig båge samt utforma duktila förband.