Dimensionering av Nytek samverkansbalk med KL bjälklag

Förord

En beskrivning och dimensionering av Nytek samverkansbalkar tillsammans med KL bjälklag i klass II.

Balkarna är utformade som samverkansbalkar i trä och stål som tillsammans med KL bjälklag utgör ett komplett bjälklag.

Utgångspunkten är att en dimensionering sker enligt lastfallet kontorslast.

För laster används egentyngd på KL bjälklaget och nyttig last. Egentyngd avses bl a skiljeväggar och övergolv, 2,5 kN/m2. Som nyttig last avses kategori B och C på KL bjälklaget, 2,5 och 3,0 kN/m2. Dessa laster används för dimensionering av
samverkansbalkarna och KL bjälklagen.

En tabell visar spännvidden på balkarna i kombination med KL bjälklagens spännvidder. Med tabellens hjälp erhålls vilken typ av balk som rekommenderas.

Även en tabell finns som visar vilken typ av pelare man kan använda. Tabellen visar knäcklängd på pelaren och vilken last den klarar. Tabellen är begränsad till en pelardimension 100×100 mm utförd som KKR (kallformat konstruktionsrör). Denna dimension kan föredras i måttligt höga byggnader.

Gällande förutsättningar för dimensionering av Nytek samverkansbalk:

Balken förutsätts fungera som en armerad träbalk vilket innebär att den i huvudsak
dimensioneras enligt Eurokod 5. Skruvarna dimensioneras också enligt Eurokod 5 i
tillämpliga delar.

Eftersom balken dimensioneras som en armerad träbalk svarar detta mot fullständig samverkan. Fullständig samverkan innebär att skruvarna dimensioneras så att det inte glider mellan trä och plåt (fläns).

För att se detaljer hur samverkansbalkarna och KL bjälklagen och pelare konstrueras tillsammans kan detta studeras i den tekniska dokumentationen, Nytek Stomsystem.

Nils-Gustav Svensson,
Nytek AB, Täby
0708–463335
http://www.nytek.org

Sektion av bjälklag som visar Nytek samverkansbalk med KL bjälklag

1. Limträbalk, bredd 190 mm och höjd samma nivå som KL bjälklaget. Limträbalkens bredd förutsätts att till 190 mm. Denna dimension är standard och mest kostnadseffektiv. Höjden på limträbalken anpassa till KL bjälklaget.

2. Samverkansbalkens underfläns visar på en kantbockad underfläns av plåt. Plåten är utformad så att den bildar en ”hylla”. Fördelen med denna fläns är att den är bra ur hanterbarhet och att tjockleken blir förhållandevis tunn. Flänsen klarar ca 80 % av de flesta lastfallen. Flänsen är blästrad och grundmålad och kan kompletteras med brandskyddsfärg. Viktigt, balken är alltid rak. Fördel, KL bjälklaget har alltid full anliggning på stålflänsen.

3. På balkens underfläns monteras KL bjälklaget när balken är upplagd på pelare. KL bjälklaget skruvas fast i i samverkansbjälklaget i förborrade hål och är anpassade till 12 mm höghållfastaskruvar. 16 mm hylsa används.

4. KL bjälklaget skruvas i balkens underfläns för medverkande bredd vid
dimensionering. Höghållfasta 12 mm skruvar monteras med hjälp av skruvdragare. 16 mm hylsa används.

5. Armeringsplåt för kontinuerliga balkar. Plåten utgör stödarmering över pelare och
dimensioneras samtidigt med balkarna. Plåten monteras enligt anvisning samtidigt
med underfläns på limträbalken.

6. Plåtar monteras tvärs balkarna och skruvas i balken och i KL bjälklaget. Fördelen med denna konstruktion är att förhindra fortskridande ras. Även stabiliseringen i bjälklaget förbättras. Skivverkan i bjälklaget kan delvis tillgodoräknas.

7. Höghållfasta 12 mm skruvar används. Skruvar monteras med skruvdragare. 16 mm hylsa används

Fritt upplagd bjälklagbalk, i dimensioneringstabellen markeras detta med FU

1. Limträbalk, bredd 190 mm och höjd samma nivå som KL bjälklaget. Limträbalkens bredd förutsätts att till 80% vara 190 mm. Limträbalken tillverkas i längd enligt den spännvidd som ska vara mellan pelarna. Balken läggs upp på pelartoppens plåt. Detaljer kring detta ska ske enligt separata anvisningar. Balktypen förkortas FU. Denna betäckning används i balktabellen.

2. Samverkansbalkens underfläns monteras på fabrik. Tillverkningen kan ske på valfri lämplig plats. Utrustningen för tillverkningen är i princip kraftiga skruvdragare.
Underflänsen levereras från anvisad ståltillverkare som kantbockar och grundmålar.
Brandskyddsmålning kan ske samtidigt eller på byggarbetsplatsen. Balkarna skickas komplett till arbetsplatsen.

Kontinuerlig bjälklagsbalk i två fack. I dimensioneringstabellen markeras detta med KU

Den kontinuerliga balken tillverkas lika som den fritt upplagda balken. Limträbalken tillverkas i full längd över båda facken. Bilden visar också armeringsplåten 6 som skruvas samtidigt som underflänsen som utgör stödarmering. Även hål 8 borras för pelargenomföring som utgörs av en helgängad stång monterad på den undre pelartoppen.

Dimensionering av Nytek samverkansbalk och tillsammans med KL bjälklag

Dimensionering av samverkansbalk med KL bjälklag

Dimensioneringstabellen är till för att göra en dimensionering av samverkansbalkar tillsammans med KL bjälklag vid en förfrågan på ett bjälklag.

Tabellen beskriver fritt upplagda samverkansbalkar som är betecknade med FU, samt kontinuerliga balkar i två fack betecknade som KU.

Exempel 1
Ett förfrågningsunderlag visar ett bjälklag där ett KL bjälklag passar. Förfrågningsunderlag brukar ofta visa spännvidder på ett bjälklag. Upplagen på bjälklagen kan vara väggar eller balkar.

I vårt fall förutsättes upplag på balkar i detta fall samverkansbalkar. Om samverkansbalkarna har ett pelarupplag mäts spännvidden mellan pelarna. Vi antar att spännvidden mellan pelarna är 6,0 meter som visas på planskissen på föregående sida.

Spännvidden på KL bjälklaget är 6,0 meter mellan den inre pelarlinjen och balklinjen i fasad. Det kan även vara inre balklinjer vid ett större bjälklag.

I exempel 1 förutsätter vi att balkarna är kontinuerliga i två fack. Dvs balken har en längd av 12,0 meter (6,0+6,0). En kontinuerlig balk betecknas som KU.

I tabellen på föregående sida utläser man en balktyp betecknad som KU 6,0–230. En samverkansbalk anpassad till ett KL bjälklag med en tjocklek av 230 mm.

Exempel 2
I detta exempel antas att balken är fritt upplagd. En fritt upplagd balk betecknas som FU. Balkens spännvidd är 6,0 meter. Spännvidden på KL bjälklaget är i stället 5,0 meter mellan balklinjerna.

I tabellen utläser man en balktyp betecknad som FU 6,0–200. En samverkansbalk anpassad till ett KL bjälklag med en tjocklek av 200 mm.

Stabilisering av bjälklag
En prefabricerad stomme behöver stabiliseras. Detta kan utföras med hjälp av väggar, krysstag mellan pelare samt också skivverkan i bjälklaget.

I Nytek stomsystem utgörs delar av stabiliseringen med hjälp av tvärgående plattstål 6 som förankras i samverkansbalken och i KL bjälklagen 3 som visas på planskissen på föregående sida. Därmed kan skivverkan i bjälklaget delvis uppnås.

Konstruktionen förhindra även fortskridande ras.

Pelare KKR-rör Kvadratiska S355J2H

Beräkningsförutsättningar

Bärförmåga med hänsyn till böjknäckning enligt Eurokod 3-1-1, avsnitt 6.3.1 (kN)

Bärförmåga med hänsyn till knäckning (NR = Nb,Rd enligt Eurokod 3-1-1.)

Pelare (KKR) 100×100 mm. Tjocklekar (t ) på pelare visas i tabell på sidan 8

h = knäcklängden av pelare som visas i tabell på sidan 8

Tabell vid dimensionering av pelare

Exempel på dimensionering av pelare:

Skolbyggnad med ett mellanbjälklag och en övre våning med sadeltak. Pelare mellan bottenplatta och mellanbjälklag samt pelare mellan mellanbjälklag och tak. Pelarindelning och bjälklag enligt plan som visas på sidan 5.

Ytan som pelaren belastas av = 6×6 meter, från mellanbjälklag och tak.

Lasten på mellanbjälklaget, egenvikt och nyttig last. Ca 6 kN/m2

Lasten från takkonstruktion och snölast, ca 4,5 kN/m2

Beräkning av last på pelare från mellanbjälklag och tak
(6,0 kN/m2 + 4,5 kN/m2) x 36 m2 = 378 kN

Knäcklängd på pelare 3,0 meter

Tabellen visar vid knäcklängd 3,0 meter och last 378 kN en pelare 100x100x6,0 mm

Påbyggnaden på LUMI-projektet

Hybridkonstruktion där ett KL-bjälklag kombineras med en stålbalk ( HSQ balk) och stålpelare för att utnyttja våningsytan och våningshöjden. I Lumi-projektet i Uppsala har man
valt den konstruktionen i påbyggnaden på två våningar.

Alternativ
Alternativet är en kombination av Nytek samverkansbalk tillsammans med KL bjälklag.
Nedan är samverkansbalken dimensionerad enligt laster som Lumi projektet. Spännvidd på
balkarna är 6 meter, kontinuerliga och på KL bjälklaget 6 meter mellan balkarna, enligt White
arkitekter. På följande sidor görs en jämförande beräkning.