Erfarenheter av synligt trä i takkonstruktion

Det bärande systemet i taket är en av de viktigaste delarna i en byggnad men förblir tyvärr ofta gömt inuti konstruktionen. Det finns en unik möjlighet för det arkitektoniska uttrycket att gå samman med konstruktionen just i taket. Detta gäller särskilt för takkonstruktioner i trä, ofta mer eller mindre massiva. På detta område har förutsättningarna ändrats en hel del de senaste 25 åren och detta öppnar en möjlighet att ifrågasätta invanda metoder. Hur har detta påverkat hur vi bygger?

Olika typer av massivträ idag

I Sverige kan vi idag dela in massiva träkonstruktioner i tak i främst tre grupper. Massiva korslimmade skivor (KL-trä), limträ/fanérträbalkar (LVL) och till sist ”helt och olimmat” trä. Det sistnämnda är inom nybyggnad, förutom i småhus, sällsynt i Sverige. Vi saknar till och med ett gemensamt namn på svenska för vad vi idag menar när vi skall prata om ”vanligt trä”.

Helt och olimmat trä

Två exempel på projekt med takuppbyggnad i ”helt och olimmat” trä, är Birkamuseet från 1996 av Gunnar Mattsson och Tina Wik och dansbanan i Hovra 1995 av Lars Gauffin (figur 2). Båda projekten byggda för 22 år sedan! Det är inte helt lätt att hitta fler nya exempel på denna träbyggnadsteknik utanför småhustillverkningen. Man måste vända sig till förvaltningen av vår byggnadskultur för att se mer. I och med restaureringen efter branden i Katarina kyrka år 1990 ställdes timringskunskapen på ett av sina svåraste prov och fick i princip inövas på nytt. Den återhämtning av träkunskap som blev resultatet, har tyvärr inte gett större genomslag av kunskap om och nyttjande av ”helt-olimmat” trä varken hos arkitekter eller konstruktörer utanför byggnadsvården. År 2001 brann Södra Råda kyrka och 2007 påbörjades rekonstruktionen även här. Att bevara den praktiska kunskapen är nödvändigt om vi skall ta hand om vår historia men detta är även en möjlig språngbräda framåt. Här finns möjlighet till många innovativa samarbeten, inte minst inom takuppbyggnad.

Kunskapsläget i Sverige

I Sverige är trä idag i princip synonymt med olika produkter av uppsågat och därefter igen sammanlimmat trä. Det är inte så, i mindre och mellanstora byggnader, det ser ut internationellt. I de länder där träbyggnadstraditionen även för lite större byggnader varit en obruten tradition, ofta med mindre företag och entreprenörer i hela produktionsledet, har startsträckan till modernt utnyttjande av nya trämaterial och anpassning av byggprocessen gått mycket snabbare än här.
Detta skulle kunna vara en anledning till varför de nyvunna möjligheterna som de olika formerna av massivträ i takkonstruktioner idag ger oss, fortfarande efter 25 år, ännu inte nyttjas fullt ut. Men en positiv förändring sker. Fler och fler universitet ger nu expertkurser riktade till redan yrkesverksamma för att försöka fylla i kunskapsglappet. När det gäller det industriella bostadsbyggandet för väggelement och modulelement ser läget annorlunda ut och användningen av massivträ ökar.
Läget för andra byggnadstyper där det främst är större spännvidder, öppna rumssamband och då bärande stommar och själva takkonstruktionen som avses – är det betydligt färre exempel som byggs. Detta gäller till exempel skolor, kontor, sportanläggningar, vårdbyggnader och offentliga lokaler. Men ser vi närmare på dessa byggnader och deras byggprocesser, finns här en stor potential för träkonstruktion att utvecklas vidare.

Konstruktion, Arkitektur, Tektonik

Som arkitekt önskar vi ofta hitta en självklarhet i en byggnads tektonik det vill säga när en byggnads konstruktion är så klar och tydlig att det går att läsa av byggnadens fysikaliska principer ur de delar som bär och blir burna och delar som verkar under tryck och drag. När det finns möjlighet att låta en takstol vara synlig går det ofta lätt att få de tektoniska bitarna på plats. När alla inblandade självklart förstår byggnaden, blir detta ofta även synligt i en mer ekonomisk och smidigare byggprocess.
Att olika material har olika förutsättningar beroende på spännvidd och last ihop med hur omhändertagandet av tvärkrafterna utförs är inget konstigt. Trä intar här idag en särställning. Trä är i särklass det byggnadsmaterial som har flest variationsmöjligheter i sin tektoniska utformning. Många varianter har uppkommit på grund av att, i jämförelse med betong och stål, de intervaller en viss form är bäst lämpad för är relativt snäva. Däremot är variationerna mellan vilka möjligheter det finns att till exempel välja takstolstyp eller takutformning för respektive lastfall och spännvidd nästan oändliga. Finns kunskap att välja rätt träkonstruktion är det lätt att få ihop en trätakstol som ger vinster i arkitektur, ekonomi och miljö.

Hur lär vi oss av utförda projekt?

Det krävs av hela byggbranschen att vi tar ett betydligt mer aktivt gemensamt ansvar att dela erfarenheterna från genomförda projekt så att kunskapen kan bilda språngbräda för alla. Inom AIX arkitekter har vi genom åren samlat på oss flera erfarenheter av lite speciella taklösningar i massivt trä och vi arbetar nu med att systematiskt gå igenom dessa för att se hur de tektoniska lösningarna kan utvecklas vidare mot mer generella möjligheter i fler projekt.

Dressyrhallen i Rosersberg – samverkan genom överlapp.

År 2010 skulle Statens Fastighetsverk komplettera Rosersbergs slottsområde med en hunddressyrhall för polismyndigheten. Programmet var att byggnaden skulle vara ouppvärmd, passa in i slottsmiljön bland ekonomibyggnaderna och ha en låg byggkostnad. Lösningen som presenterades var en upp-och-nedvänd klinkerbyggd ”eka” (figur 3–5). Spanten utfördes med standard ramverkslimträstomme och ”klinkern” med 60 mm KL-skivor upplagda som överlappande fjäll. I överlappet fick skivorna samverka med balkverkan och den styvhet som uppkom i dessa punkter gjorde ett fribärande spann på 5,8 meter möjligt.

Skivorna användes i sin fulla 11 meterslängd med ett ramverk på mitten samt i ändarna. Materialet kunde därigenom utnyttjas maximalt. Skivorna belades med helklistrad papp och skyddande plåtvinklar över kanterna på marken innan montage och detta gjorde att montagearbetet kunde utföras snabbt till väderskyddad byggnad. Taket blev tektoniskt självklart, lätt förståelig och i detta följde att allt från byggprocess, ekonomi, konstruktion och logistik blev ”enkelt”. Det som gjorde det självklart för oss att ”se” denna lösning på beställarens önskemål hade egentligen sin bakgrund i erfarenheterna från ett annat projekt, Flyinge Kungsgårds ridhus som byggdes 2004–2005.

Fribärande evolution utifrån 150 år gammal takstol

Konstruktionen är presenterad i detalj i Bygg & teknik nr 2/2005. Ridhuset har en fri yta om 40×80 meter. Konstruktionen är resultatet av en nytolkning av Polonceautakstolarna i Flyinges gamla ridhus, enbart möjlig med dagens nya stål och träbyggnadsteknik och med ett intensivt samarbete mellan konstruktörer och arkitekter från starten. Principen för den gamla takstolen är en treledstakstol där respektive ram är understödd på mitten med ett tryckstag och de båda ramarna sedan sammanbundna av dragstag. I den nya konstruktionen kunde takets KL-skiva ensamt användas för att fördela ut lasten från de underspända tryckstagen och därigenom reducerades överramarna bort helt (figur 6). Genom att använda KL-träet i taket på detta sätt utnyttjades materialet ekonomiskt. Förutom att beräkna hur många understöd och vart exakt dessa skulle placeras i skivorna behövdes även beräkningar och utformning av själva draginfästnigen av skivorna i nock och takfot.

Kata gård i Varnhem – ett tak

Hur når vi till den reducerade takkonstruktionen där materialegenskaperna nyttjats fullt ut tillsammans med en uttrycksfull arkitektur och tektonik? Ett projekt som färdigställdes sommaren 2017 som igen visar på hur en tydlig konstruktion kan samverka med det arkitektoniska uttrycket är det skyddande taket över en mer än 1000 år gammal kvinnograv och kyrka vid Kata gård, i Varnhem. Uppgiften var att erbjuda besökare att dels se de arkeologiska lämningarna och dels under väderskydd få veta lite mer genom en utställning om fynden. Byggnaden är grundlagd på plintar i hörnen och skruvpålad på långsidorna där det inte fanns utrymme mellan lämningarna att gräva för plintar. (Figur 7–11) Grundläggningen är sammanbunden med ett hammarband på vilken takstolen står direkt. Byggnaden är alltså ett tak utan väggar. Takstolen är en enkel treledstyp med två överramar och dubbla hanbjälkar ett par meter upp. Golvet är öppet i mitten så att besökaren från alla håll kan se ner på de gamla resterna av den tidigare kyrkan. Det behövs underramar för att dra ihop krafterna från överramarna och över hålet i golvet är dessa ersatta med dubbla dragstag av stål för att inte skymma sikten nedåt. Det som ser ut att vara högben är istället dragstag av trä för att hålla uppe trägolvet då det inte var möjligt att bära golvet underifrån på grund av de känsliga ruinerna. Yttertaket är ett traditionellt faltak det vill säga brädtak i två skift där det övre skiftet ligger som lockbrädor över det undre. Då denna byggnad är ouppvärmd och väl luftad kan eventuell inträngande fukt lätt luftas bort. Därför är taket inte försett med tätt undertak. Det som då återstod att lösa i konstruktionen var hur tvärkrafterna skulle tas omhand. Den eleganta lösningen blev att tvärställa den kombinerade bärläkten och ströläkten 45 grader under faltaket. Genom att spika samman detta med det understa skiftet på faltaket och med takstolarna blev samverkanskrafterna tillräckligt stora för att klara vindlasterna och undertak med till exempel råspont kunde helt tas uteslutas.

Kan vi komma till en ”best practice” snart?

När KL-skivan började användas i Sverige kring 1990-talet blev detta en revolution för både arkitektur och konstruktion eftersom det var första gången som ett skivmaterial, annat än armerad betong, ensamt hade tillräcklig hållfasthet i alla riktningar för att kunna användas både i vägg, tak och bjälklag för lite större spännvidder. Det restes tveksamheter från entreprenörshåll hur den ofärdiga byggnadens klimatskydd skulle hanteras under byggtiden. Den gängse åsikten var att allt vått trä ruttnar omedelbart. Allehanda tältlösningar och inplastningar provades och det har tagit mer än 20 år innan man i Sverige nu till slut har dragit slutsatsen att det, i de flesta fall, inte behövs tält men det däremot en fungerande bygglogistik så att den oskyddade stommen ej blir stående öppen för regn i för många dagar och det behövs avledning av påfört ytvatten från det oskyddade bjälklaget så det inte rinner längre ned i konstruktionen. Det tar tid för vatten att sugas in i en massiv träkonstruktion och om exponeringen inte blir långvarig och så länge som ytorna inte stängs inne under plast och uttorkning kan påbörjas så fort allt ytvatten är borta – då är materialet tvärtom mycket tåligt för fukt. Byggmetoden behöver alltså anpassas och transport och materiallogistik får en än större betydelse. Materiallogistiken har hittills varit ett nästan regelmässigt återkommande problem då materialproduktionen inte nått efterfrågan men förhoppningsvis rättar detta till sig då många nya fabrikslinjer snart är färdigställda samtidigt som även utländska materialleverantörer kommer mer och mer in på den svenska marknaden.

Fukt och tak i projekt Trägården

I ett flerbostadsprojekt med väggar av KL-trä, Trägården, (figur 12), under uppförande just nu i Duved med Årehus som beställare, var även taket tänkt att utföras i KL-trä. Taket skulle vara öppet upp i nock med träytan synligt och ge plats åt ett loftutrymme för de övre lägenheterna. Till slut valdes KL-träet bort och då de extra kvadratmeterna försvann blev det enklare med en vanlig gömd takkonstruktion. Det är antagligen även så att frånvaron av egen erfarenhet att utföra tak med KL-trä gör att få vill vara först att prova ut hur ett rationellt bygge även för en massiv takkonstruktion skulle kunna lösas. Under byggperioden har mer än runt 400 mätpunkter för fuktmätning placerats ut i byggnaden. Entreprenören bygger på vintern och utan skyddstak. Alla leveranser har inte kommit enligt planeringen och det har ibland snöat in kraftigt på det övre bjälklaget då taket bitvis ännu inte varit på. Fuktmätningen har trots detta inte indikerat några oroande fuktnivåer och snön har tagits bort skyndsamt. Så fort nästa bjälklag respektive tak kommit på har planet tätats och torkningen av ytfukten påbörjats. Det går att bygga systematiskt och kontrollerat med trä i okontrollerbara väderförhållanden.

Framtiden för förbanden kommer?

Det finns många små projekt med synligt KL-trä i takkonstruktionen och skivorna är då ofta fogade med spikförband. I större konstruktioner är detta inte en möjlig lösning men det innebär bara att förbanden behöver göras annorlunda – inte att det är något problem. Takkonstruktionen i Flyinge för 13 år sedan blev ett smidigt och snabbt montage där alla knutpunkter och skarvar var förberedda och beslagen fanns redan på plats vid leveransen. Projektet var visserligen unikt men inte metoden. Den hade alla förutsättningar för att bli en erfarenhetsbas för hur KL-skivor i tak kunde hanteras. Just prefabricering av förberedda knutpunkter och enkelt montagebygge för trä i just större takkonstruktioner borde idag ha kommit lika långt som produktionen av väggelement. Men så ser det inte ut än. Det går att spekulera i orsaken till detta men något är föroppningsvis på väg att ändras. Vi hoppas helt enkelt att den bärande synliga takkonstruktionen framöver, med den allt mer förekommande användningen av trä, skall komma i fokus på ett helt annat sätt än tidigare oavsett om takkonstruktionen görs med KL-trä, LVL/limträ eller i ”helt och olimmat” trä.

Bilder och Illustrationer
Där ej annat angivits är arkitekt AIX Arkitekter AB.

Artikelförfattare:
Karin Löfgren
AIX Arkitekter AB

Artikeln är publicerad i Bygg & teknik 4/18

Teckna en prenumeration