FoU
Utvecklingsprojekt med stöd av Boverket
Under 2019 har Torget Arkitekter tillsammans med Bjerking och Dala Massivträ genomfört ett utvecklingsprojekt med stöd från Boverket. Projektet syftade till att utveckla en prototyp för ett samverkansbjälklag med fokus på flervåningshus byggda av massivträ.
Efter genomförda tester visade det sig att prototypens prestanda var mycket tillfredsställande och med viss justering kan nu ett fullskaligt flervåningshus byggas med hjälp av det utvecklade samverkansbjälklaget.
De främsta fördelarna med vår prototyp är:
- Ett kompaktare tvärsnitt på 367 mm inklusive golvbeläggning i längder upp till 7 m jämfört med konventionella träbjälklag.
- Montaget på byggplatsen förenklas då endast torra skikt behöver läggas på det prefabricerade elementet av betong och trä i samverkan.
- Minskar koldioxidavtrycket då mer trä än betong används.
- Samverkansbjälklaget uppfyller BBRs regelverk för ljudklass B.
Trä som byggnadsmaterial
Trä är en smart byggnadsmaterialsval eftersom naturen själv producerar det på ett miljövänligt sätt. Dessutom är det det enda förnyelsebara byggmaterialet och bidrar till att binda koldioxid både under tillväxt och under byggnadens livstid.
Dagens Träbjälklag
Dagens träbjälklag kan vara komplicerade att bygga för att uppnå ljudkrav, vilket gör att kostnaderna ökar och många väljer det billigare betongbjälklaget. Problemet med detta val är att betong inte är lika hållbart ur miljösynpunkt som trä.
Det bjälklag som vi utvecklat tänks ingå som en del i ett öppet byggsystem med separata element med bjälklag, innerväggar samt ytterväggar.
Brand
Trä är ett material som är mer eldsäkert än vad man förväntar sig. När trä brinner skapas ett skikt av förkolnat trä som isolerar och minskar värmeöverföringen till det oförkolnade träet under. Idag finns det inga begränsningar för höjden på ett hus som byggs i trä längre, eftersom man införde byggnadstekniska funktionskrav istället för materialbegränsningar.
Akustik
Ljudnivåer i bostäder och lokaler regleras enligt Svensk Standard, där Klass C är den minsta tillåtna ljudnivån för bostäder enligt Boverkets föreskrifter. Men det är inte ovanligt att man idag eftersträvar en högre ljudklass, B, vid bostadsbyggande.
För att uppfylla ljudkraven vid träbyggnation används ofta ett tvådelat bjälklag med dubbla element som inte är direkt anslutna till varandra eller de bärande väggarna. Rekommendationen är att montera undertaket fjäderupphängt. Det är också vanligt att man ökar tyngden med material som betongplattor, grus, cement och flytspackel i träbjälklagen för att öka ljudisoleringen.
Utvecklingsprocess
Torget Arkitekter har lett projektet, satt upp mål och ritat ett typhus.
Bjerking har utvecklat konstruktionen, beräknat brand- och akustikegenskaperna samt gjort en livscykelanalys.
Dala Massivträ har tillverkat prototyper och utfört tester.
Produktion på fabrik och byggbarhet på plats har värderats kontinuerligt med Dala Massivträ och med stöd från byggentreprenören JSB som har erfarenhet från både betong och träbyggnation.
Bjälklaget består i grundutförandet av ett massivt träbjälklag med en betongpågjutning. För att förbättra ljudisoleringen i bjälklaget krävs en uppbyggd flytande golvkonstruktion. Med delade bjälklag ovan lägenhetsskiljande väggar uppfylls ljudklass B utan extra gipslager på undersidan. Vi har utgått från ett träbjälklag som för ett flerbostadshus i Uppsala 2018 med en total tjocklek på 536 mm inklusive övergolv.
Ritning på massivträbjälklag som vi jämför med.
Exempel på samverkansbjälklag som vi utgått från.
Typhuset
En hustyp har ritats upp, ett lamellhus med tre-spännare trapphus. Hustypen fyra till sex våningar tillhör byggnadsklass Br1 Bjälklaget skall utformas med brandavskiljande förmåga ”REI-60”. Ritningarna visar hur bjälklagselementen lagts in.
Entréplan respektive normalplan.
Planritning visar bjälklagselement markerade i rött.
Prototyputveckling
Tillverkningsritningar utfördes av Bjerking och Dala Massivträ tillverkade två protyper – ”provkroppar”.
Prototypen utformades för det framtagna typhuset, det vill säga i full skala.
Tillverkning av prototyp på fabrik – träform på KL-trä, armering i stål, fyllning av betong.
Böjprovning
Provbjälklaget riggades i en hydraulpress med vågsensorer och mätklockor så att både belastning och nedböjning kunde mätas. Genom att försiktigt öka hydraultrycket ökade nedböjningen av bjälklaget stegvis.
Provningen genomfördes ända tills bjälklaget gick av. Det hade då belastats med ca 13 ton. Omräknat per areaenhet är det som om vi hade klämt in mer än två personbilar per kvadratmeter! Svårparkerat…
Bjälklaget gick av när samverkan mellan materialen upphörde, dvs då trät gick sönder brast även betongen.
Vi är mycket nöjda med böjprovningsresultatet. Utifrån provningen kunde olika materialparametrar beräknas vilket hjälper oss att optimera produkten ytterligare i framtiden.
Användning på byggarbetsplats
Bjälklagstypen prefabriceras genom armering, gjutning, kanalisation för el, vissa typer av beslag samt lyftanordningar under kontrollerade fabriksförhållanden. Produkterna emballeras och körs till byggarbetsplats. Där möter montagepersonal för att montera direkt från lastbil.
Lyft sker enkelt genom användande av konventionella ingjutna lyftanordningar.
Bjälklagen monteras direkt mot upplag av limträbalkar, stålbalkar eller KL-träväggar. Montageskruvning består av vertikal skruvning av medföljande skruv till underliggande konstruktion. genom förberedda hål i bjälklaget.
Cykeltiden för att montera ett bjälklag är mellan tre och tio minuter per bjälklag, oavsett storlek. Vid montaget krävs en person som kopplar bjälklaget vid upplag eller lastbil, två som tar emot och montageskruvar bjälklaget samt en kranförare.
När bjälklaget säkrats med två skruvar mot varje upplag kan kranen släppas att hämta nästa element medan de resterande skruvarna dras fast. Det krävs inte någon annan montagestabilisering av bjälklaget vilket frigör ytor på byggplatsen.
Efter att bjälklagen monterats kan väggar på nästa plan börja monteras. Färdigt ingjutna beslag för detta montage minimerar buller från betongborrning och kvartsdamm på arbetsplatsen. Montaget kan på det viset flyta på med mycket högt tempo. När våningsplanet monterats, skall bjälklagets längsgående skarv skruvas med diagonalställd skruv från undersidan. Ovansidan av skarven kräver inte mer åtgärder eftersom den kommer att täckas av de kompletterande skikten, i form av stegljudsisolering, skivor och övergolv.
Montaget är lika enkelt som montage av KL-träbjälklag, men tjockleken för motsvarande prestanda är lägre. Det är också lika enkelt att fästa andra material eller produkter på ytan.
Antalet moment på arbetsplatsen är jämförlsevis få. Ytnoggrannheten i produkten blir också högre. Arbetsplatsen har färre nedsmutsande moment. Den största fördelen är att montageprocessen kan flyta på, utan avbrott eller krångliga lösningar för att hantera pågjutning på bygget.
Bilden är manipulerad för att visa hur montaget kan te sig.
Bilderna visar ett exempel på hur skarven och dess skruvning ter sig i ett bjälklag (med tät skruvning), före putsning eller spackling av ytorna.
Livscykelanalys
Livscykelanalysen (LCA) är en metod för att utvärdera miljöpåverkan av en vara eller tjänst genom hela dess livscykel. Det är ett användbart verktyg för att identifiera lämpliga material med bra miljöprestanda under produktutvecklingsprocessen.
En Environmental Product Declaration (EPD) innehåller detaljerad miljöinformation baserad på LCA för en eller flera produkter.
Information samlades från deltagande företag Bjerking, Dala Massivträ och Torget Arkitekter, och emissionsdata användes från One Click LCA. Störst klimatpåverkan av de ingående resurserna kommer från betongen, men genom att använda trä i samverkansbjälklaget minskas klimatpåverkan jämfört med helt betongbjälklag. Genom att aktivt välja material med bra klimatprestanda kan klimatpåverkan ytterligare reduceras.
