Nytek hybridbjälklag

Förord

Lagen om klimatdeklaration för byggnader trädde i kraft den 1 januari 2022, och lagen gäller alla byggnader där bygglov söks från och med det datumet. När en klimatdeklaration ska upprättas får data från Boverkets klimatdatabas eller specifika klimatdata för byggprodukter användas. Klimatdata för byggprodukterna i Boverkets databas är konservativt satta, det vill säga cirka 25 procent högre än genomsnittet för att stimulera användning av specifika klimatdata.

I Boverkets klimatdatabas går det att hämta värden för samtliga byggnadsdelar. Det som det oftast pratas om är det s.k. GWP värdet. Global Warming Potential. Det utsläppet redovisas i enheten kgCo2e/kg produkt.

Nytek stomsystem är utvecklat mot bakgrund att det succesivt sker en förändring inom byggbranschen. Man vill undvika material och byggande som har stora utsläpp av koldioxid, från tillverkningen av produkterna till slutskedet av byggnaden.

Nytek stomsystem är anpassad att följa en klimatdeklaration och minska utsläpp av koldioxid. För att lyckas med detta är stomsystemet konstruerat som hybridkonstruktioner, dvs att kombinera olika material och utnyttja varje materials styrka.

 

Denna beskrivning visar i detalj hur Nytek stomsystem är uppbyggt.

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

Nytek hybridbjälklag, trä

Sidan 4
Sidan 5-6
Sidan 7 
Sidan 8
Sidan 9
Sidan 10
Sidan 11
Sidan 12

Teknisk beskrivning

Beskrivning av hybridbjälklags olika beståndsdelar
Beskrivning av hybridbjälklag med pelaranslutning, pelardäck
Beskrivning av hybridbjälklag med platsgjutna bärande väggar
Nytek skjuvförbindare
Nytek samverkansbalk
Dimensioneringstabell för samverkanspelare
Miljöaspekter och tekniska fördelar

Teknisk beskrivning

Detta dokument beskriver Nyteks hybridbjälklag som utgörs av KL skivor s.k. korslimmade skivor tillsammans med betong och stål. För att få en samverkan mellan olika material behövs det också vanligtvis någon form av skjuvförbindare för att sammanfoga de olika materialen. Från statisk synvinkel är denna typ av konstruktion mycket effektiv då man utnyttjar varje materials egenskap på ett optimalt sätt, betongens tryckhållfasthet och träets draghållfasthet samt stålets styrka som bärande balkkonstruktion.

 

Böjstyvheten och momentkapaciteten hos Nytek hybridbjälklag är också avsevärt högre än hos motsvarande träbjälklag med samma konstruktionshöjd. Detta innebär att större spännvidder kan konstrueras och byggas med hybridbjälklaget. Dessutom är de dynamiska egenskaperna för hybridbjälklaget bättre än hos motsvarande träbjälklag, på grund av att dämpningen ofta är mycket större. Betongen som också samverkar med KL bjälklaget och samverkansbalken ökar också den totala styvheten i bjälklaget.

 

Detta dokument beskriver hur hybridbjälklaget är konstruerat och vilka fördelar som uppnås.

Hybridbjälklag av korslimmat trä, KL bjälklaget (1) och betong lämpar sig för spännvidder mellan 6 – 12 m. Avgörande för bjälklagets spännvidd är dess tjocklek och hur samverkan sker mellan KL skivan (1), betongen och skjuvförbindaren (2).

 

I KL handboken beskrivs olika typer av skjuvförbindare. Dessa skjuvförbindare har olika form och fungerar på olika sätt. Nytek hybridbjälklag använder en egenutvecklad skjuvförbindare (2). Denna skjuvförbindare fungerar på samma sätt som ”studs” som används inom bro och husbyggnad.

 

För att erhålla stora fria spännvidder används en samverkansbalk (3) av stål. Balken monteras på pelare av stål eller betong. Lämplig spännvidd på samverkansbalken (3) är ca 6 meter.

För att uppnå samverkan i hybridbjälklagets olika material och för att uppnå stora spännvidder behöver KL bjälklaget (1) samverka med betongen (6) och samverkansbalken (3).

 

KL bjälklaget (1) har frästa spår längs med KL bjälklaget (1). Efter att bjälklaget (1) monterats på samverkansbalkens (3) underflänsar skruvas skjuvförbindare (2) i KL bjälklagets frästa spår. Antalet skjuvförbindare (2) är ca 8 – 10 st/m2.

 

Därefter monteras armeringsjärn (4) och (5) genom samverkansbalkens urtag längs med balkens (3) liv. Bjälklaget gjuts med betong (6). Betongkvaliteten är normalt C45.

Denna bild visar hur hybridbjälklaget är kopplat till balk och pelare. Samverkan sker genom att betongen (6) sammanbinder de olika materialen. Betongens (6) verkan är avgörande hur man kan uppnå stora spännvidder. Betongens kvalitet är normalt C45 men även högpresterande betong kan användas. Därmed kan KL skivornas spännvidd öka samt även samverkansbalkens spännvidd.

 

Pelarna (11) och (12) visar samverkanspelare av stål fyllda med betong. Bra brandskydd uppnås på detta sätt.

 

Samverkansbalkarna skarvas över pelarstöd, fritt upplagda. För att få kontinuitet i balklinjen monteras armeringsjärn (9) längs med samverkansbalkarna. En effektiv och enkel balkskarv för kontinuerlig balklinje.

Detaljen beskriver hur hybridbjälklaget samverkar med platsgjutna väggar, 6. KL bjälklaget, har frästa spår längs med KL bjälklaget. Efter att bjälklaget monterats på samverkansbalkensar skruvas skjuvförbindare, 3 i KL bjälklagets frästa spår. Därefter monteras armeringsjärn (4) och (5) genom samverkansbalkens urtag längs med balkens liv. Bjälklaget gjuts med betong (6). Betongkvaliteten är normalt C45.

 

Denna bild visar också hur hybridbjälklaget är kopplat till balk och pelare. Samverkan sker genom att betongen (6) sammanbinder de olika materialen. Pelarna (11) och (12) är fyllda med betong för brandskydd och samverkan. Bra brandskydd uppnås på detta sätt. För ytterligare information beskrivs detta i ”Nyteks stomsystem” 

 

Skjuvförbindare (studs)

Hybridkonstruktioner bildas genom att förbinda olika material med varandra. I hybridkonstruktioner mellan två material är skjuvhållfastheten av stor betydelse eftersom längsgående skjuvkrafter måste överföras över gränssnittet mellan två material genom mekanisk verkan. Skjuvkraft och styvhet är inte bara beroende av hållfastheten hos själva kopplingsdonet, utan också mot längsgående sprickor orsakade av den höga koncentrationen av skjuvkraft mellan varje koppling.

 

Kraftöverföringar i kompositkonstruktioner beror på styrkan och styvheten hos de olika komponenterna i strukturen samt dess skjuvhållfasthet. 

 

Nyteks skjuvförbindare används som skjuvförbindare när dessa monteras i korslaminerade trägolv, s.k. KL bjälklag i kombination med betong och Nyteks samverkansbalk och specialarmering. Tillsammans med Nyteks hybridbalkar erhålls spännvidder mellan 8 – 12 meter.

 

Den bifogade bilden visar Nyteks skjuvförbindare används för korslimmat trä.

Nytek samverkansbalk

Nytek samverkansbalk i stål samverkar med betong genom dymligsverkan.

 

Balken är främst utvecklad för samverkan med:
– KL bjälklag med spännvidder upp till 12 meter
– HDF bjälklag
– Plattbärlag för platsgjutna bjälklag

Pelarna är dimensionerade enligt EN1994-1-2, Eurocode 4 Part 1.2 ”Design of composite steel and concrete structures – Part 1-2: General rules – Structural fire design”.

Stålpelare som brandskyddas med betong kallas samverkanspelare. Pelarna fylls med betong när dessa har monterats och i samband när bjälklaget gjuts. Samverkanspelarna dimensioneras genom att dessa betongfylls och kompletteras med armering för brandskydd. Alternativt betongfylls och kompletteras med brandskyddsfärg som gäller i tabellen. Vertikal last och pelarnas knäcklängd beskrivs. Tabellen används för dimensionering i förstadiet. Vid noggrann dimensionering kontakta Nytek AB.

Hybridbjälklaget, miljöaspekter och tekniska fördelar

Nytek hybridbjälklag är ett sammansatt bjälklag av trä, betong och stålkomponenter. Konstruktionen uppnår betydande spännvidder både för hybridbjälklaget och samverkansbalken. Nedan visar de ingående materialens storlek i förhållande till varandra.

 

Trä ca 92 %
Betong ca 8%
Stål mindre än 1%

 

Hybridbjälklets fördelar jämfört med traditionellt KL bjälklag
– Större spännvidder
– Tunnare bjälklag
– Bättre styvhet
– Mindre svikt
– Mindre nedböjningar