Projekt: Mekaniska långtidseffekter för dymlingsförband i träkonstruktioner som utgångspunkt för förlängd livslängd och materialåteranvändning
Syftet med detta projekt är att öka kunskap om långsiktiga mekaniska egenskaper för dymlingsförband i träkonstruktioner. Sådan kunskap är central för effektiv förbandsutformning och en utgångspunkt för förlängd livslängd och materialåteranvändning för att skapa en hållbart byggd miljö.
Fakta om projektet
Projektledare
Michael Schweigler
Övriga projektmedlemmar
Eva Binder, Romain Lemaitre, Björn Johannesson, Anders Alrutz
Deltagande organisationer
Linnéuniversitetet
Finansiär
Forskningsrådet Formas (Formas årliga öppna utlysning 2022)
Tidsplan
1 jan 2023-31 dec 2026
Ämne
Träbyggnadsteknik (institutionen för byggteknik, fakulteten för teknik)
Forskargrupper
Träbyggnadsteknik, Förband i träkonstruktioner
Kunskapsmiljö Linné
Grön hållbar utveckling
Mer om projektet
Byggsektorn är en av de största bidragsgivarna till CO2-utsläpp som orsakar klimatförändringen, och därmed är det också denna sektor som har en hög potential att minska framtida CO2-utsläpp. En lovande möjlighet är att främja användningen av det hållbara byggnadsmaterialet trä. Träden tar inte bara upp CO2 under sin tillväxt i skogarna, utan lagrar även CO2 under träkonstruktionens livslängd. Det är inte bara av högsta relevans att främja användningen av trä i våra konstruktioner, utan också att behålla trämaterialet så länge som möjligt i systemet, innan lagrad CO2 släpps tillbaka ut i atmosfären. Lagringen av CO2 kan förlängas genom att öka livslängden på träbyggnader, eller genom att återanvända träbyggnadselement från byggnader vars livslängd är slut. Syftet med detta projekt är att utveckla och förbättra tekniska regler och normer för att möjliggöra effektiv design av träkonstruktioner baserad på ökad kunskap om det långsiktiga beteendet hos träkonstruktioner och speciellt deras mekaniska förband.
Utvecklingen av träbaserade byggnadsmaterial, som limträ och korslimmat trä möjliggör utformningen av stora konstruktioner som höghus i trä. En avgörande faktor för att utforma effektiva moderna träkonstruktioner är mekaniska förband mellan olika byggelement. Dessa förband är vanligtvis utformade med hjälp av mekaniska fästelement som spikar, skruvar och speciellt dymlingar för högpresterande konstruktioner. I sådana mekaniskt avancerade strukturer är det inte bara de kortsiktiga statiska belastningsfallen som verkar på strukturen, utan också de långvariga belastningarna som verkar under strukturens hela livslängd, som är av högsta relevans. Lastvariationer såsom höga vindlaster kan orsaka lokala permanenta deformationer i de mekaniska förbanden. Detta försvagar med tiden förbanden och problemet ökar med ökande antal belastningstillfällen och leder därmed till en minskad mekanisk förbandskapacitet och styvhet. Dessutom ökar träets deformationer när det utsätts för en konstant belastning under lång tid, till exempel orsakad av konstruktionens egenvikt. Detta beteende kallas för krypning. De mekaniska förbanden påverkas negativt av krypdeformationer under byggnadens livstid, vilket kan bidra till en oacceptabel deformationsnivå. Storleken på dessa deformationer i de mekaniska förbanden påverkas starkt av träets fukthalt och dess ändringar orsakade av årstidsvariationer i det omgivande klimatet. Samspelet mellan fukthalt och dess variationer, belastningsnivå och belastningsvariationer och dess effekt på de mekaniska förbandens kapacitet och deformationsbeteende hos dymlingsförbanden kommer att undersökas i detta projekt.
Experimentella undersökningar på dymlingsförbandens mekaniska hålkanttryck beteende ska användas som indata till datormodeller för att förutsäga förbandens långsiktiga egenskaper. Det långsiktiga fallet där förbandet utsätts för konstant belastning i konstant omgivande fuktklimat kommer att undersökas experimentellt i ett första skede av projektet. Detta gör det möjligt att förstå det grundläggande mekaniska beteendet, vilket är avgörande för att utveckla krypmodeller i ett andra steg i modellutvecklingen. I detta andra steg kommer samma experiment att genomföras för fallet med varierande fuktklimat i omgivningen, vilket gör det möjligt att kalibrera krypmodellerna mot realistiska livslängdssituationer aktuella för träbyggnader och dess mekaniska förband. Parallellt kommer en fukttransportmodell att utvecklas för prediktering av fuktfördelning och fuktvariation inne i träet i de studerade förbanden. Detta gör det möjligt att koppla informationen från krypmodellen till uträknade fuktprofiler inuti träet i de mekaniska förbanden. All relevant information samlas i den utvecklade datormodellen för att förutsäga det långsiktiga beteendet av förbandet. Den stora fördelen med den föreslagna datormodellen är dess beräkningseffektivitet, som möjliggör ett stort antal simuleringar av konstruktionen under dess livslängd (typiskt 50–100 år). Detta gör att modellen är mycket lämplig för att utveckla regler och normer för krypdeformationer i de mekaniska förbanden under byggnadens hela livslängd.
Det övergripande målet med projektet är att bidra till ett minskat kolavtryck i den nuvarande och framtida byggda miljö, samtidigt som säkerheten hos byggnaden förbättras. Inom projektet kommer kunskap om mekaniska egenskaper hos förband och framtagande av beräkningsmodeller för förbättrade konstruktionsregler att utvecklas.
Projektet är en del av forskningen i forskargrupperna Träbyggnadsteknik, Förband i träkonstruktioner och i Kunskapsmiljö Linné: Grön hållbar utveckling.
