Dimensionering av limträbalkar av olika geometriska former

Abstract

Konstruktionsmaterialet limträ förekommer alltmer i byggnader, vilket eventuellt kan förknippas med materialets unika egenskaper, som består av styrka, flexibilitet och hållbarhet. Limträ förekommer till stor del som bärande konstruktion, vilken vanligtvis består av fritt upplagda balkar placerade på pelare. I byggnader där spännvidden är längre kan limträets unika egenskaper utnyttjas, genom att man utformar balkarna med varierande höjd i tvärsnittet eller krökta tvärsnitt. Syftet med detta examensarbete var att undersöka och jämföra hur formen på tre olika limträbalkar påverkar hållfastheten av balkarna. De limträbalkar som behandlades i examensarbetet var sadelbalk, hängbuksbalk och bumerangbalk.

Målet med examensarbetet var att skapa en bättre förståelse för hur limträbalkar med olika geometriska former fungerar som bärande konstruktioner, samt hur deras dimensioneringsgång utförs. Målet var också att framställa ett trovärdigt resultat av dimensionering av de behandlade limträbalkarna, vilket kunde användas för att undersöka och jämföra hur formen påverkar hållfastheten av balkarna. Examensarbetet utfördes som en teoretisk studie där arbetet tillämpade exempelberäkningar, handböcker, Eurokoder och RIL böcker för att framställa resultaten. Till studien tillhörde en teoretisk del där konstruktionsmaterialet limträ behandlades följd av en beräkningsdel där de huvudsakliga resultaten framställts från.

Beräkningarna antyder att hållfastheten av de behandlade limträbalkarna delvis påverkas av balkarnas form. Limträbalkarnas form påverkar böjhållfastheten, men resultaten visar inte avsevärda skillnader mellan balkarna. Beräkningarna visar att dragspänningen vinkelrätt mot fiberriktningen överstiger draghållfastheten vinkelrätt mot fiberriktningen för bumerangbalken. Denna avvikelse är också den största procentuella skillnaden jämfört mellan alla resultat. Resultatet antyder att limträbalkarnas form inte har någon betydande påverkan för skjuvhållfastheten vid stöden. Däremot har formen av bumerangbalken en positiv effekt på stämpeltrycket jämfört med sadelbalken och hängbuksbalken.

The construction material glued-laminated timber is increasingly common in buildings, which may be associated with the material’s unique properties, consisting of strength, flexibility, and durability. Glued-laminated timber is largely used as load-bearing structure, typically consisting of simply supported beams placed on columns. In buildings where the span is longer, the unique properties of glued-laminated timber can be utilized by designing beams with varying crosssectional heights or curved cross-sections. The purpose of this thesis was to investigate and compare how the shape of three different glued-laminated timber beams affects the strength of the beams. The glued-laminated timber beams studied in the thesis were double tapered beam, fish belly beam, and pitched cambered beam.

The aim of the thesis was to create a better understanding of how glued-laminated timber beams with different geometric shapes function as load-bearing structures, as well as how their design process is carried out. The goal was also to produce a credible result of the design of the treated glued-laminated timber beams, which could be used to examine and compare how the shape affects the strength of the beams. The thesis was conducted as a theoretical study, employing example calculations, handbooks, Eurocodes, and RIL books to produce the results. The study consisted of a theoretical part, where the construction material glulam was discussed, followed by a calculation part where the main results were derived from.

The calculations suggest that the strength of the treated glued-laminated timber beams is partially influenced by the shape of the beams. The shape of the glued-laminated timber beams affects the bending strength, but the results do not show significant differences between the beams. The calculations indicated that the tensile stress perpendicular to the grain exceeds the tensile strength perpendicular to the grain for the pitched cambered beam. This deviation is also the largest percentage difference compared to all results. The result suggested that the shape of the gluedlaminated timber beams does not have a significant impact on the shear strength at the supports. However, the shape of the pitched cambered beam has a positive effect on the bearing pressure compared to the double tapered beam and fish belly beam.