Kurs-PM
Stabilisering av byggnader och
takkonstruktioner i tra , 7,5 hp
EN KURS INOM EXPERTKOMPETENS FÖR HÅLLBART TRÄBYGGANDE
Skrivet av: Johan Vessby och Bo
Källsner
Termin: Hösten 2015
Kurskod: 4BY108
Introduktion
Syftet med denna kurs är att ge studenterna fördjupade kunskaper inom området bärande
träkonstruktioner med särskilt fokus på instabilitetsfenomen i olika delar av den lastbärande
stommen.
På senare år har det vid ett flertal tillfällen förekommit att delar eller hela konstruktioner har
kollapsat. En av anledningarna till kollapserna är höga laster i form av betydande snömängder i
vissa fall kombinerat med vind. Trots att lasterna kan vara höga är det inte ovanligt att de ligger
under de normvärden som fås genom dimensioneringsstandarder.
En viktig förklaring till kollapserna är stabilitetsproblem i enskilda element eller i sammansatta
konstruktionsdelar. Takkonstruktioner med långa spännvidder är vanliga bland de konstruktioner
som kollapsar. Normalkrafterna är ofta stora och i vissa fall är det sidostabiliserande systemet
utformat på ett bristfälligt sätt med för låg styvhet och/eller hållfasthet.
I denna kurs behandlas stabilitet i enskilda element, sammansatta konstruktionsdelar och för hela
byggnader. Kursen är uppdelad i tre moduler. Var och en av dessa tre moduler omfattar 2,5
högskolepoäng (hp). En hp motsvarar ca 3 dagars heltidsstudier inklusive självstudier. Kursen ges
på kvartsfart, dvs. den är förlagd över hela höstterminen 2015 med start i september och slut i
december.
Kursupplägg
Kursen är uppdelad i tre moduler, var och en av omfattningen 2,5 hp. För att gå vidare från en
modul till nästa krävs i denna kurs att man avslutat föregående kursmodul eller att den studerande
kan visa sådan dokumentation avseende kunskap och erfarenhet att kursansvarig kan medge
undantag. Modul 1 omfattar främst självstudier med hjälp av föreläsningar i sal, filmade
föreläsningar och handledning från lärare. I Modul 2 genomförs ett större projektarbete i mindre
grupper. Modul 3 innefattar studiebesök på en arbetsplats och laborationer på universitetet i Växjö.
I var och en av de tre modulerna träffas studenterna fysiskt vid ett eller två tillfällen.
Redan innan kursstart förväntas studenterna ha kunskap motsvarande innehållet i boken Design of
timber structures (P. Bergkvist ed.). Boken finns att beställa via Svenskt trä inom bransch- och
arbetsgivareorganisationen Skogsindustrierna.
Modul 1
Den första modulen omfattar föreläsningar och övningar som behandlar olika aspekter av stabilitet,
inriktad så väl på den teoretiska bakgrunden som på den praktiska tillämpningen i
dimensioneringssammanhang. Den studerande får här i detalj gå igenom första och andra
ordningens teori vid pelarknäckning och de olika moment som anges för dimensionering av tryckta
element i Eurokod och handböcker inom området.
Utöver det analyseras instabilitetsfenomen också på systemnivå. Det kan vara mycket besvärligt att
få en uppfattning om hur knäckningslängder varierar om randvillkoren i de tryckta elementen
skiljer sig från standardfallen. En metodik att hantera denna typ av fenomen som bygger på
numerisk analys visas inom denna modul.
Modulen är upplagd med inspelade föreläsningar som kan nås via internet och räkneövningar som
löses på egen hand. Ett individuellt projektarbete skickas in till kursansvarig för bedömning och
utgör en del av examinationen. Mer information kring detta ges senast i samband med kursstart.
Uppskattad tidsåtgång för det individuella arbetet är 10 timmar. Till detta ska läggas tid för arbete
med övningsuppgifter som ansluter till föreläsningar.
2 (6)
Modul 2
I den andra modulen genomförs ett större projektarbete där studenterna i mindre grupper om två till
tre studenter ska arbeta med konstruktionsuppgifter där instabilitet riskerar att uppstå. Syftet med
projektet är att praktisera de nyvunna kunskaperna/metoderna i ett verklighetstroget fall.
Projektuppgiften kan handla om instabilitet i enskilda bärande element eller totalstabilitet i större
konstruktionsdelar som exempelvis takkonstruktioner. Projektidén bör i första hand hämtas från
studentens hemmiljö och väljas i samråd med lärare. Finns inte en sådan projektidé kan ett lämpligt
alternativt projekt väljas i samråd med kursansvarig. Projektet skall redovisas i form av en skriven
rapport där skisser, beräkningar och ritningar finns med som delar av rapporten. Omfattningen av
projektet ska motsvara en tidsåtgång av ca 5 dagar heltidsarbete. Projektet rapporteras i en skriven
rapport som sänds till kursansvarig för bedömning och utgör en del av examinationen. Projektet
presenteras också muntligt för övriga studenter under ett seminarium.
Modul 3
Den tredje modulen omfattar två delar, studiebesök och laborationer. Under studiebesöken kommer
åtminstone fyra större arenabyggen att besökas. Studenterna skall i grupper om två till tre personer
dokumentera stabilitetsaspekter vid ett av de besökta objekten i rapportform. Rapportens upplägg
och inriktning bestäms i samråd med läraren och behandlar i första hand stabilitetsfrågor som berör
hela eller delar av den bärande stommen i ett av de objekt som besökts.
Del två av modul 3 omfattar två dagar vid Linnéuniversitetet. Under dessa dagar genomförs
experimentella försök i labbet och tillhörande analyser av de planerade experimenten. I labbet
provas en träpelare med och utan avstyvning i veka riktningen till knäckning och en balk belastas i
två olika lastfall så att vippning uppstår.
De experimentella försöken som behandlar balken ska rapporteras i en labrapport där studenterna
ska redogöra för experimentet och genomföra dimensionering av motsvarande balkar enligt den
gällande dimensioneringsnormen Eurokod. Rapporten skickas till kursansvarig för bedömning och
utgör en del av examinationen.
Lärandemål
Efter genomgången kurs skall studenten:
 ha kunskap om verkningssättet hos tryckbelastade träbaserade konstruktionselement
 ha kunskap om stabilisering av hela träkonstruktioner så väl som delar av träkonstruktioner
som exempelvis takstolar och system av takstolar
 ha förmåga att dimensionera träkonstruktioner inklusive stabilisering av dessa
 ha en uppfattning om den senaste utvecklingen inom området stabilisering
 inom sitt eget yrkesområde kunna tillämpa, fördjupa och delge de kompetenser som
förvärvats.
Kursinnehåll
Kursen innehåller:
 stabilisering av träkonstruktioner i allmänhet,
 principer för totalstabilisering av takkonstruktioner,
 bakgrunden till konstruktionsnormerna och lastberäkningar,
 användning av trä som konstruktionsmaterial; inverkan av hållfasthetsklass, klimat och
lastvaraktighet,
 dimensionering av träelement utsatta för tryck men också drag eller böjning,
 dimensionering av och verkningssätt i mekaniska träförband,
 introduktion till dimensionering i bruksgränstillstånd.
3 (6)
Förkunskapskrav
För att vara behörig krävs examen på grundnivå i ämnet byggteknik eller motsvarande. Den tidigare
utbildningen ska innehålla en grundläggande kurs i byggnadsmekanik och minst en grundläggande
kurs i konstruktionsteknik eller motsvarande. Sökande som inte uppfyller dessa formella krav men
kan visa att de har motsvarande förkunskaper exempelvis genom arbete som konstruktörer kan söka
kursen och valideras som behöriga.
Kurslitteratur
Obligatorisk litteratur
Kompendiematerial tillhandahållet av Institutionen för Byggteknik vid Linnéuniversitetet.
Crocetti, Roberto (ed.) (2013). Limträhandboken, Stockholm: Svenskt Trä
Johansson, Marie (2012) Övningar i träbyggnadsteknik, Linnéuniversitetet.
Källsner, Bo och Girhammar, Ulf Arne (2008) Horisontalstabilisering av träregelstommar, SP
Sveriges Tekniska Forskningsinstitut.
Referenslitteratur
Bergkvist, Per (ed.) (2011). Design of timber structures. Stockholm: Swedish Forest Industries
Federation.
Stabilisering genom skivverkan (2012). Stålbyggnadsinstitutet.
EN 1990: Eurokod – Grundläggande dimensioneringsregler för bärverk
EN 1991-1-1: Laster på bärverk – Del 1-1: Allmänna laster – Tunghet, egentyngd, nyttig last för
byggnader
EN 1991-1-3: Laster på bärverk – Del 1-3: Allmänna laster – Snölast
EN 1991-1-4: Laster på bärverk – Del 1-4: Allmänna laster – Vindlast
EN 1995-1-1: Eurokod 5: Dimensionering av träkonstruktioner – Del 1-1. Allmänt – Gemensamma
regler och regler för byggnader
Lärare
Examinator och kursansvarig
Johan Vessby (JV)
0470-708845
Övriga lärare
Bo Källsner (BK)
Sigurdur Ormarsson (SO)
Marie Johansson (MJ)
Bertil Enqvist (BE)
[email protected]
Linnéuniversitetet
Linnéuniversitetet
Linnéuniversitetet
Linnéuniversitetet
Examination
Var och en av de tre modulerna i kursen ger 2,5 hp då examinationen är godkänd. I kursen
examineras var och en av de tre modulerna för sig. Modul 1 examineras på de hemuppgifter som
inlämnas till läraren i form av en sammanställd rapport. Modul 2 examineras genom den skriftliga
projektrapporten och modul 3 examineras genom deltagande i studiebesök och laborationer samt på
den skriftliga rapporteringen från dessa.
4 (6)
Schema
Justeringar av schemat kan förekomma, bland annat beroende på antalet studenter som antas till
kursen.
Datum
Föreläsning
Modul 1 - Föreläsningsserie
Torsdag 17/9
Kursintroduktion och introduktion till instabilitet,
10.15
skadefall
Stabilitet i element, normalkraftsbelastning och
11.15- 12.00
kombinerad normalkraftsbelastning och böjning
12.00-13.15
Lunch
Forts. Stabilitet i element, normalkraftsbelastning
och kombinerad normalkraftsbelastning och
13.15-15.00
böjning (första och andra ordningens teori,
pelarsystem, Eurokod, limträhandbok)
15.00-15.30
Paus
Analys av stabilitet i enskilda element med FEM
(Effekter av eftergivliga inspänningar,
15.30-17.00
knäcklängder, tidseffekter, påverkan av
fuktkvotsvariation etc.)
Lärare
JV
JV
BK/JV
SO
Fredag 18/9
8.15-10.00
10.30-12.00
12.00-13.15
13.15-15.00
Stabilitet i sammansatta element och strukturer
(stabilitet i överramens plan)
Principer för stabilisering av takkonstruktioner
(stabilisering i underramen och i andra stävor)
Lunch
Analys av stabilitet i sammansatta element och
strukturer med FEM
Onsdagen 30/9
Enskilt arbete kring Modul 1 mailas till
kursansvarig
Måndag 5/10
Presentation av förslag till projektarbete i mindre
grupper mailas till kursansvarig
BK
BK
SO
Torsdag 8/10
10.15-11.00
11.15-12.00
12.00-13.15
13.15-15.00
15.00-17.00
Sammanfattning av föreläsningsserien,
Exempelräkning
Genomgång av enskilt arbete
Lunch
Exempel på utformning av stabiliserande system
Skivverkan i bjälklag och väggar, del 1
JV
JV/BK
BK
BK
Modul 2 - Projektarbete
Fredag 9/10
5 (6)
8.15-10.00
10.15-12.00
12.00-13.15
13.15-
Skivverkan i bjälklag och väggar, del 2
Studenterna presenterar förslag till projektarbete
under ca 15 minuter
Lunch
Diskussion i små grupper om projektarbetet och
hur det ska genomföras
BK
ALLA
ALLA
Handledare tilldelas respektive projektgrupp och överenskommelse fattas kring hur arbetet
ska genomföras.
Lördag 31/10
Slutversionen av projektarbetet skickas till
kursansvarig
Modul 3 - Studiebesök och laborationer
Torsdag 12/11
Presentation av och diskussion kring
10.15-12.00
projektarbeten från modul 2
12.00-13.00
Lunch
Studiebesök, Arenastaden (Fortnox, Telekonsult,
13.00Tipshallen och Myresjöhus arena), Tennishallen
vid Södra skogsägarna
ALLA
JV +fler
Fredag 13/11
8.00-10.00
10.00-12.00
13.00-15.00
Räkneexempel – Abaqusfil som kan användas för
att räkna på experiment
Laboration - pelarknäckning
Genomgång av uppgifter inför sista träffen
JV/SO
BE/JV
JV +fler
Torsdag 26/11
10.15-12.00
12.00-13.15
13.15-15.00
15.15-17.00
Räkneexempel – Abaqusfil som kan användas för
att räkna på experiment
Lunch
Laboration – Vippning av böjbelastad balk
Laboration – Vippning av böjbelastad balk med
sidostöd
JV/SO
BE/JV
BE/JV
Fredag 27/11
8.15-10.00
10.15-12.00
12.00-13.15
13.15-15.00
Räkneexempel – Abaqusfil som kan användas för
att räkna på experiment
Böjning med samtidig normalkraft och med
böjvridknäckning som konsekvens
Lunch
Sammanfattning av kurs och kursvärdering
JV/SO
JV/SO
JV
Schemat för de fysiska träffarna och bokade lokaler kan nås från timeedit.net, sök på
kursnamn (Stabilisering av byggnader och takkonstruktioner i trä) eller kurskod (4BY108)
6 (6)