Förband som klarar stora laster

Förband

Lim, spik, skruv eller stål? Det finns flera alternativ för att sammanbinda olika träkonstruktioner, där såväl utformning som bärighet är avgörande för vilket som passar. Här är de vanligaste alternativen samt deras för- och nackdelar.

Spikar och stålplåtar med hål – i dessa förband sker kraftöverföringen mellan träelementen med hjälp av stålplåtar med hål – spikningsplåtar eller hålplåtar – som fästs i träet med spik. Spikningsplåtarna har förborrade eller stansade hål i ett mönster som motsvarar byggnormernas krav på infästningsavstånd. Normalt varierar plåtarnas tjocklek mellan 1,5 och 6 millimeter. Den vanligaste typen av spik som man använder här är »ankarspik«, med diametern 4 milli­meter och där längden som regel ligger i spannet 40–60 millimeter. Förbandet är mycket styvt och dess bärförmåga mycket god. Nackdelarna är dess estetik samt att det inte sällan är odugligt ur brandsynpunkt. Vid överföringen av axiella krafter i relativt breda träelement minskar dessutom den statiska »effektiviteten«. 
 
Limmade förband (stora fingerskarvar) – i dessa förband överförs kraften mellan träelementen genom skjuvning. Ett typiskt exempel utgörs av limträramar med fingerskarvade ramhörn, som vanligtvis tillverkas med hjälp av ett separat mellanstycke (figur 1). 
 
Limmade förband är enastående både när det gäller hållfasthet och styvhet. Men limning kräver kontrollerade miljöer för själva produktionen eftersom många limtyper under härdningen påverkas av omgivande luftfuktighet och temperatur. Därför rekommenderas vanligtvis att utföra limmade förband på fabrik. Vid några tillfällen har dock liknande teknik (limning med hjälp av stora fingerskarvar) använts även på byggarbetsplatsen, till exempel vid uppförandet av den berömda träbron i Essing, Tyskland. Förhoppningsvis kommer limtyperna och limningstekniken inom de närmaste åren att utvecklas så att det blir mer tillförlitligt att limma på byggarbetsplatsen.
 
Inslitsade stålplåtar och dymlingar – den här förbandstypen består av en eller flera stålplåtar som förs in i försågade slitsar i trästyckena samt ett antal ståldymlingar placerade i förborrade hål, tvärs genom slitsarnas plan. Det finns även självborrande dymlingar, i regel med 7 millimeter i diameter i kombination med 5 millimeter tjocka stålplåtar. Generellt ökar lastkapaciteten per dymling markant allteftersom antalet inslitsade plåtar ökar. Denna typ av förband är mycket effektiv när det gäller lastupptagning. I dagsläget är det den vanligaste typen av förband vid överföring av stora laster mellan träelement. Förbandet lämpar sig ungefär lika bra för att överföra såväl drag- som tryckkrafter. Figur 2 visar utformningsprincipen av en fackverksknutpunkt med ett förband bestående av två inslitsade plåtar och flera dymlingar. 
 
Knutpunkter med flera inslitsade plåtar är lämpliga för fackverk med stora spännvidder och stora laster. I Norge och Sverige har man konstruerat många stora fackverk till industriella och kommersiella byggnader, idrottsanläggningar och broar där man har använt sig av denna teknik. Sedan 1990-talet är det i dessa länder praxis att de inslitsade plåtarnas tjocklek är 8 millimeter och dymlingarnas diameter är 12 millimeter. Avstånden mellan slitsarna samt mellan slitsen och den yttre träsidan bör väljas så att förbandet får en duktil karaktär. Det innebär att ett eventuellt brott inte ska ske plötsligt, utan på ett »mjukt vis«, till följd av relativt stor deformation (figur 3). Ända upp till åtta eller nio inslitsade plåtar har använts i mycket stora limträkonstruktioner. Vid mer måttliga lastnivåer räcker det ofta med en till två inslitsade plåtar i bredd.
 
Vid dimensionering är det mycket viktigt att ta hänsyn till att slitsar och skruvhål reducerar bärförmågan, särskilt för dragna stänger. För att ta hänsyn till hålen och slitsarna kan man i regel vid preliminär dimensionering anta att de dragna stängernas nettotvärsnittsarea är cirka 60–80 procent av bruttotvärsnittsarean. Dessutom måste man ta hänsyn till risken för klossbrott. Förband med inslitsade plåtar och dymlingar har goda brandegenskaper och är ofta estetiskt tilltalande. Å andra sidan är förbandet relativt dyrt, både material- och produktionsmässigt. 
 
Inlimmade skruvar – när man använder inlimmade skruvar är infästningen helt dold. Därför är denna förbandstyp mycket god ur brandteknisk synvinkel. De enskilda inlimmade skruvarna kan överföra relativt stora drag- och tryckkrafter. Däremot är kravet på avstånd mellan skruvarna samt mellan skruvar och den yttre träsidan ganska restriktiva. Det innebär att bara en begränsad del av trätvärsnittet kan användas för inlimning av skruvar. Detta resulterar i att lastkapaciteten ofta är mindre här än till exempel i förband med inslitsade plåtar och dymlingar. Det finns träkonstruktioner, bland annat i Schweiz, där man har använt inlimmade skruvar i kombination med mycket höghållfasta träslag som bok och ask. I och med valet av dessa träslag har man kunnat reducera centrumavståndet mellan de inlimmade skruvarna samt kunnat nyttja högre hållfasthetsvärden. På så sätt har man kunnat konstruera träfackverk med imponerande dimensioner. Inlimmad skruv får inte användas i konstruktioner i klimatklass 3 (utomhuskonstruktioner) eller i konstruktioner utsatta för dynamiska laster (figur 4).
 
Sneddragna skruvar och stållaskar – att använda sneddragna träskruvar har blivit alltmer populärt under det senaste decenniet. Den vanligast förekommande vinkeln mellan skruven och fiberriktningen är 45 grader, vilket är en bra kompromiss mellan monteringsbarhet och lastkapacitet. Sneda träskruvar kan överföra betydligt större laster än motsvarande träskruvar som dras in på traditionellt sätt, det vill säga vinkelrätt mot fiberriktningen. Skälet till den högre lastkapaciteten är att den sneda skruven överför lasten huvudsakligen i dragning snarare än i skjuvning som det sker i traditionella skruvförband. 
 
Snedskruvning vid ett förband kan ske antingen med parallella träskruvar eller med kryssdragna (parvisa) träskruvar (figur 5). Vid figur 5a har två parallella snedställda träskruvar använts, och vid figur 5b har fyra parvist snedställda träskruvar använts. När balken belastas med nedåtriktade laster blir båda skruvarna i det första fallet dragna, medan skruvarna i det andra blir parvist dragna och parvist tryckta.
 
Denna teknik har nyligen använts vid konstruktionen av ett av Europas största träprojekt, två tvillingkupoler för kollagring i syditalienska Brindisi. Kupolerna har en geodetisk geometri med en diameter på 145 meter. I drift är knutpunkterna i en kupol belastade huvudsakligen i dragning och/eller tryck. Å andra sidan utsätts samma knutpunkter för stora moment under monteringsfasen (figur 6). För att kunna klara de stora momenten i knutpunkterna, användes stålbeslag med sneddragna parallella träskruvar enligt samma princip som i figur 5a.
 
Text Roberto Crocetti

Läs de senaste artiklarna

Genom att använda svenskttra.se accepterar du vår användning av kakor.