Figur 1: Skisser av treledsramar i limträ med ramhörnförband av björkplywood (rafter = rambalk, column = ramben, birch plywood = björkplywood).
Artikelförfattare: Tianxiang Wang, Yue Wang, Mattia Debertolis, Magnus Wålinder och Roberto Crocetti, KTH samt Lars Blomqvist, Rise
Ett stort antal byggnader har byggts med ramar i limträ som konstruktionssystem. Detta system är särskilt lämpligt när det finns ett behov av stora öppna och flexibla invändiga utrymmen. Ramarnas träkomponenter består vanligtvis av ramben och -balk i limträ, men även konstruktionsvirke kan användas. Flera lager av träkomponenterna kan också kombineras beroende på konstruktionens spännvidd. Den vanligaste förbandstypen för större sådana konstruktioner är idag så kallade inslitsade stålplåtar. Nya typer av förbandslösningar med skivor av plywood i stället för stålplåtar har nyligen studerats och utvecklats i två doktorsavhandlingar [1], [2]. Ersättning av stål i träkonstruktioner minskar deras miljöpåverkan och möjliggör en förenklad prefabricering och montering. Plywood gjord av björk (Betula spp.) är i detta fall ett intressant alternativ, dels med tanke på dess överlägsna mekaniska egenskaper jämfört med plywood tillverkad av barrträ, dels tack vare den goda tillgången på björk. Den här artikeln handlar om möjligheterna att använda skivor av björkplywood som förband i träramar, mer specifikt i så kallade ramhörn, antingen mekaniskt förbundna med skruvar eller limmade (se figur 1). Det mekaniska beteendet hos ramhörnen undersöktes genom att utföra tester i full- och laboratorieskala.
Fullskaliga tester av ramhörn
Två fullskaliga ramhörn (det vill säga två halva treledsramar) tillverkades, det ena skruvat och det andra limmat, och testades i Moelven Törebodas limträfabrik. Varje ramhörn bestod av ett 90 mm tjockt ramben och en 90 mm tjock takbjälke i limträ samt två 21 mm tjocka skivor av björkplywood, se ramhörnens dimensioner i figur 2. De testade ramarna stagades i sidled för att undvika knäckning ut ur planet. Figur 2(a-c) visar försöksuppställningen, de använda skruvarna (screws) och limsystemet (adhesive). Två sensorer installerades för att mäta förskjutningen mellan ramben och -balk i riktning längs stålstången medan lasten mättes via en lastcell.
Typ av brott i de testade träramarna visas i figur 3(a) och figur 3(b). Ramen med det skruvade förbandet uppvisade brott i både rambenet och -balken. Sprickorna (rödmarkerade) uppstod i detta fall längs skruvarna och var mer synliga i rambalken. I fallet med det limmade förbandet uppstod brottet i rambenet där sprickorna initierades vid förbandet som sedan fortplantades i form av flera sprickor längs fiberriktningen till änden av rambenet. Testerna indikerar att limträramar med både mekaniska och limmade ramhörnförband kan utformas så att brott först uppstår i limträelementen. Med andra ord förefaller ramhörnförband av björkplywood vara möjligt att tillämpa för denna typ av träramar.
Figur 3(c) visar testresultatet i form av samband mellan pålagd last och den resulterande förskjutningen mellan rambenet och -balken. Även om brotten i båda ramarna uppstod i limträelementen är ramen med det limmade förbandet 27 procent starkare än den med det mekaniska förbandet. Detta kan bero på att limträet i ramen med det limmade förbandet inte försvagades av de borrade hålen och av dragspänningen vinkelrätt mot fiberriktningen runt skruvarna. Det ska dock nämnas att skruvarna i detta fall inte placerades med en förskjuten konfiguration. Kapaciteten hos ramen med det skruvade förbandet kan förmodligen ökas med ett förskjutet skruvmönster eftersom klyvproblemet orsakat av dragspänningen vinkelrätt mot fibern i limträ kan minskas. Dessutom, genom att analysera kurvans lutning mellan 10 procent och 40 procent av den maximala belastningen, kan man också notera att ramen med det limmade förbandet var 33 procent styvare än den med det mekaniska förbandet.
