Projekt 2057 – Avslutat Rationella och säkra formkonstruktioner
Fördjupningsmaterial
Slutrapport
Informationsblad
Sammanfattning
Färdiga byggnadsverk rasar sällan annat än i samband med naturkatastrofer eller krig. Det mest kritiska skedet är istället byggnadsskedet, då exempelvis brister i formkonstruktionen orsakat ras i samband med gjutning vid några svenska brobyggen under de senaste åren.
Syftet har varit att utreda storleken på de laster som påverkar bärande formkonstruktioner i samband med gjutning, att ta fram rekommenderade dimensioneringslaster samt att ta fram bättre beräkningsmodeller för knäckning av stämp.
Arbetet har genomförts av Institutionen för Byggkonstruktion, KTH, och NCC AB med bidrag från SBUF, Arbetsmiljöfonden, BFR, Vägverket samt entreprenadföretag och formleverantörer. Stämplaster i samband med gjutning har mätts vid fyra brobyggen, fyra bostadsbyggen och vid byggandet av ett gårdsbjälklag. Försök har även utförts i laboratorium med 31 fullskalemodeller av träformbyggnader som belastats till brott.
Uppmätningen av stämplaster i samband med gjutning visade att dessa kan variera högst avsevärt från de beräknade, i vissa fall var de upp till dubbelt så stora som de teoretiska. Detta kan i olyckliga fall medföra lokala brott som i sin tur kan leda till kollaps av hela formkonstruktionen.
Laboratorieprovningarna visade att den svaga länken för bockryggar på stämp ofta är otillräcklig stagning mot kantring samt materialegenskaperna i bockryggen. Materialval för stämpen synes dock sakna betydelse i dessa fall så länge stämpens kritiska knäckningsspänning inte underskrider bockryggens flytspänning.
Man bör alltså inte dimensionera stämp och bockrygg var för sig om det finns möjlighet för bockryggen att kantra. Begränsningar av tillåten spänning vinkelrätt fiberriktningen med hänsyn till bockryggens deformation är inte tillräckligt för att förhindra "knäknäckning", ett knäckfall som identifierades vid provningarna och för vilket en modell för beräkning av dimensionerande bärförmåga har utvecklats.
Vissa av projektets resultats har införlivats i Formbyggnadshandboken. Därutöver ges följande konkreta råd och rekommendationer:
- Se till att bockryggarna förhindras att kantra på stämptopparna, tex genom styrning i klyka vid stålstämp eller laskar på båda sidor vid trästämp.
- Styrning i klyka eller laskar på båda sidor behövs inte om spänningen vinkelrätt fiberriktningen är mindre än hälften av tillåten spänning med hänsyn till bockryggens deformation vid stämpen.
- Tänk igenom hela formkonstruktionens verkningssätt. Är bockryggarna och andra balkar kontinuerliga, fritt upplagda eller konsolande? Vad händer om ett stämp blir överbelastat? Vad händer om ett stämp sätter sig?
- Ta hand om sidolaster av horisontellt formtryck mot en konstruktion (t ex vägg) som inte ingår i formkonstruktionen.
- Se till att stämpen står på stabilt underlag som inte sätter sig. Undvik att ställa stämpen på lutande underlag eller på frusen mark som kan tina upp.
- Anlita erfaren formbyggnadskonstruktör
Syftet har varit att utreda storleken på de laster som påverkar bärande formkonstruktioner i samband med gjutning, att ta fram rekommenderade dimensioneringslaster samt att ta fram bättre beräkningsmodeller för knäckning av stämp.
Arbetet har genomförts av Institutionen för Byggkonstruktion, KTH, och NCC AB med bidrag från SBUF, Arbetsmiljöfonden, BFR, Vägverket samt entreprenadföretag och formleverantörer. Stämplaster i samband med gjutning har mätts vid fyra brobyggen, fyra bostadsbyggen och vid byggandet av ett gårdsbjälklag. Försök har även utförts i laboratorium med 31 fullskalemodeller av träformbyggnader som belastats till brott.
Uppmätningen av stämplaster i samband med gjutning visade att dessa kan variera högst avsevärt från de beräknade, i vissa fall var de upp till dubbelt så stora som de teoretiska. Detta kan i olyckliga fall medföra lokala brott som i sin tur kan leda till kollaps av hela formkonstruktionen.
Laboratorieprovningarna visade att den svaga länken för bockryggar på stämp ofta är otillräcklig stagning mot kantring samt materialegenskaperna i bockryggen. Materialval för stämpen synes dock sakna betydelse i dessa fall så länge stämpens kritiska knäckningsspänning inte underskrider bockryggens flytspänning.
Man bör alltså inte dimensionera stämp och bockrygg var för sig om det finns möjlighet för bockryggen att kantra. Begränsningar av tillåten spänning vinkelrätt fiberriktningen med hänsyn till bockryggens deformation är inte tillräckligt för att förhindra "knäknäckning", ett knäckfall som identifierades vid provningarna och för vilket en modell för beräkning av dimensionerande bärförmåga har utvecklats.
Vissa av projektets resultats har införlivats i Formbyggnadshandboken. Därutöver ges följande konkreta råd och rekommendationer:
- Se till att bockryggarna förhindras att kantra på stämptopparna, tex genom styrning i klyka vid stålstämp eller laskar på båda sidor vid trästämp.
- Styrning i klyka eller laskar på båda sidor behövs inte om spänningen vinkelrätt fiberriktningen är mindre än hälften av tillåten spänning med hänsyn till bockryggens deformation vid stämpen.
- Tänk igenom hela formkonstruktionens verkningssätt. Är bockryggarna och andra balkar kontinuerliga, fritt upplagda eller konsolande? Vad händer om ett stämp blir överbelastat? Vad händer om ett stämp sätter sig?
- Ta hand om sidolaster av horisontellt formtryck mot en konstruktion (t ex vägg) som inte ingår i formkonstruktionen.
- Se till att stämpen står på stabilt underlag som inte sätter sig. Undvik att ställa stämpen på lutande underlag eller på frusen mark som kan tina upp.
- Anlita erfaren formbyggnadskonstruktör