Förband i träkonstruktioner

Alla konstruktioner i trä innehåller förband av något slag. Förbanden binder ihop de enskilda träelementen med varandra och överför laster från ett element till nästa. På grund av deras komplexa egenskaper vid belastning och deformation är förband nyckelinslag vid utformningen av träkonstruktioner, särskilt när man arbetar med byggnadskonstruktioner med lång spännvidd eller höga konstruktioner. Det är av största vikt att göra förbandslösningar effektiva, för att göra konkurrenskraftiga utformningar av träkonstruktioner möjliga.

Vår forskning

Förband i träkonstruktioner är ett av forskningsområdena vid institutionen för byggteknik. Under många år har omfattande kunskap inom experimentell och numerisk forskning om förband byggts upp vid Linnéuniversitetet. I olika projekt undersöker vi de mekaniska egenskaperna hos förband vid olika längdskalor, allt från hålkanttryck av infästningar när det gäller det lokala beteendet mellan trä och stål, upp till stora förband i träkonstruktioner. Forskningen omfattar ett stort urval av träbaserade material, infästningar och förbandstyper. Baserat på resultaten av forskningen utvecklar vi beräkningar och simuleringar, och ger rekommendationer för olika konstruktioner, för att utnyttja vår kunskap vid beräkning och design av träkonstruktioner.

Gränssnitt mellan trä och infästning

På grund av den naturliga anisotropiska mekaniska karaktären (=olika fysikaliska egenskaper i olika riktningar) hos trä och träprodukter, uppstår ett komplext spänningstillstånd i träet bortom kontaktytan mot infästningselement. Detta gör numerisk modellering av dessa lokala effekter mycket utmanande.

För att utveckla en grundlig förståelse för de komplexa mekaniska egenskaperna i träets kontaktyta mot stålinfästningar, genomförs ett stort antal experimentella studier vid institutionen för byggteknik vid Linnéuniversitetet. Hålkanttryck av ståldymlingar i trä och träprodukter, under olika vinklar mot träets fiberriktning, är ett exempel. Resultaten från dessa tester är värdefull indata för numeriska analyser av förband med enkla fästelement, liksom för standardisering.

Förband med enstaka infästningselement

Mångfalden av förbandstyper i träkonstruktioner verkar vara oändlig, vilket gör det besvärligt att undersöka dem alla med hjälp av experiment. På Linnéuniversitetet använder och utvecklar vi därför datormodeller för att förutsäga de mekaniska egenskaperna hos förband med enstaka infästningselement, sedan mer än ett decennium.

Vi utvecklar numeriska modeller av olika komplexitet, från avancerade vetenskapliga modeller till mer tekniska varianter. Dessa modeller validerar vi genom att jämföra deras förutsägelser med experiment i våra unika testanläggningar i vårt eget laboratorium. Vi strävar särskilt efter att göra vår forskning tillgänglig för våra partner inom industrin och träbyggnadsbranschen i allmänhet, genom att vara aktiva i internationella sammanhang för att vidareutveckla standarder för konstruktioner i trä.

Förband med flera infästningselement

Med utgångspunkt i vår djupa kunskap om egenskaperna hos förband med enkla fästelement, kan vi använda numeriska modeller av olika komplexitet för att förutsäga egenskaper hos hela förband. Dessa modeller tillämpar vi på olika typer av förband och validerar experimentellt, allt från momentbelastade anslutningar med dymlingar till spikade förband av OSB-skivor i träkonstruktioner. Dessa exempel belyser hur brett och mångsidigt våra numeriska modeller kan tillämpas.

Förband i träkonstruktioner

Våra numeriska modeller för förband, vilka stöds av experimentella undersökningar, utnyttjar vi sedan ytterligare genom att vi tillämpar dem vid analys av träkonstruktioner för att studera deras helhetsbeteende och lastfördelning. Andra exempel på tillämpningar är skjuvväggar med fackverksstomme och prefabricerade trämoduler.