FoU

Utvecklingsprojekt med stöd av Boverket

Under 2019 har Torget Arkitekter tillsammans med Bjerking och Dala Massivträ bedrivit ett utvecklingsprojekt med stöd från Boverket. Vi har utvecklat en prototyp till ett samverkansbjälklag med fokus på flervånings massivträhus.

 

Protypen har genomgått tester med mycket goda resultat – med några smärre justeringar kan nu ett fullskaligt flervåningshus byggas med vårt samverkanbjälklag.

 

De största fördelarna med vår prototyp till samverkansbjälklag är:

  • Med ett tvärsnitt på 367 mm inklusive golvbeläggning i längder upp till 7 m är det kompaktare än konventionella träbjälklag.
  • Vårt prefabricerade element av betong och trä i samverkan behöver endast kompletteras med torra skikt på ovansidan, vilket förenklar montaget på byggplatsen.
  • Mer trä än betong ger minskar koldioxidavtryck.
  • BBR´s regelverk uppfylls – vi klarar ljudklass B.

Trä som byggnadsmaterial

Trä är ett smart material som naturen själv tillverkar på löpande band med hjälp av koldioxid, vatten och sol. Dessutom har det stora miljöfördelar är det enda förnyelsebara byggnadsmaterialet. Utöver det binds koldioxid medan träet växer och under byggnadens livstid fortsätter det att binda koldioxid.

Dagens Träbjälklag

För att uppnå ljudkraven med det lättare träet jämfört med den tyngre betongen är dagens träbjälklag relativt komplicerade att bygga. Kostnaderna drivs upp och branschen väljer det billigare betongbjälklaget. Problemet är att betongen inte är lika hållbar ur miljöaspekt som trä.

 

Det bjälklag som vi utvecklat tänks ingå som en del i ett öppet byggsystem med separata element med bjälklag, innerväggar, ytterväggar.

Brand

Trä klarar eld bättre än vad man förväntar sig. När trä brinner bildas ett lager av förkolnat trä som isolerar och minskar värmeöverföring till det oförkolnade träet under. Idag finns det inga regler som begränsar höjden på ett hus som byggs i trä när man införde byggnadstekniska funktionskrav i stället för materialbegränsningar.

Akustik

De ljudnivåer som är tillåtna i bostäder och lokaler regleras med hänvisning ”Svensk Standard”, Klass C är miniminivån för bostäder enligt Boverkets föreskrifter. Det är inte ovanligt att man idag eftersträvar ljudklass B vid bostadsbyggande.

För att klara ljudkraven vid träbyggnation används ett tvådelat bjälklag, 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.

Utvecklingsprocess

Torget Arkitekter har drivit- och styrt projektet, satt upp mål samt ritat ett typhus.

 

Bjerkings har utvecklat konstruktionen, beräknat brand och akustikegenskaperna samt gjort en LCA

 

Dala Massivträ har tillverkat protyper och utfört tester.

 

Produktion på fabrik och byggbarhet på plats värderades kontinuerligt med Dala Massivträ och med stöd 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 hos 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 i 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.

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 yta 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.

Bjälklagen monteras direkt mot upplag av limträbalkar, stålbalkar eller KL-träväggar. Montageskruvning består av vertikal skruvning av medföljande skruv till underliggande konstruktion. Detta görs med batteridrivna skruvdragare 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 som annars belagts med bockryggar eller annan stagning.

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. Luft- och fukttätande EPDM-lister kan behöva monteras mellan undersida av väggen och bjälklaget.

När våningsplanet monterats, eller om det krävs tidigare av konstruktiva skäl, skall bjälklagets längsgående skarv skruvas. Detta sker med diagonalställd skruv från undersidan med hjälp av batteridriven skruvdragare. Dessa skruvhål måste sedan pluggas eller spacklas, beroende på om ytan skall täckmålas eller endast laseras. Ovansidan av skarven kräver inte mer åtgärder eftersom den kommer täckas av de kompletterande skikten, i form av stegljudsisolering och gipsskivor.

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.

Jämfört med ett plattbärlag av betong eller trä-betongsamverkansbjälklag minskar antalet moment på arbetsplatsen. Ytnoggrannheten i produkten blir också högre. Uttorkningstider minskar och arbetsplatsen har färre nedsmutsande moment som kan smitta synliga ytor. Att ytorna kan användas utan kompletterande skikt är en stor kostnadsfördel jämfört med andra, lättare, bjälklag.

Den största fördelen är att montageprocessen kan flyta på, utan avbrott eller krångliga lösningar för att hantera pågjutning på bygget. Detta torde vara en mycket stor fördel för högre bostadshus!

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

Livscykelanalys, LCA, är en metodik som används för att bedöma en varas eller en tjänsts miljöpåverkan under hela eller delar av dess livscykel.

Livscykelanalys är ett användbart verktyg i produktutveckling för att hitta ingående material med så bra klimatprestanda som möjligt.

En miljövarudeklaration eller Environmental Product Declaration (EPD) innehåller detaljerad, livscykelbaserad miljöinformation för en eller flera produkter. Som underlag har information erhållits från projektets deltagare på Bjerking, Dala Massivträ samt Torget Arkitekter. Emissionsdata som har använts i beräkningarna för material och energibärare är generiska data, hämtade från One Click LCA.

Störst klimatpåverkan av de ingående resurserna kommer från betongen,

Att använda trä i samverkansbjälklaget ger lägre klimatpåverkan jämfört med bjälklag helt i betong. ­­Genom att aktivt välja ingående material med bra klimatprestanda så är det möjligt att sänka produktens klimatpåverkan ytterligare.

Mer läsning – underlagsrapporter