<p>Sammanfattning</p><p>Detta arbete baseras på nybyggnationen och ombyggnationen av skolan i Hagfors som NCC gör för Hagfors kommun. Uppgiften är att göra en jämförelse av olika stomalternativ; platsgjuten betong, prefabricerad betong och stålstomme på nybyggnationen med hänsyn till tid, ekonomi och miljöpåverkan. Den nybyggda delen kommer att bli ca 7000 m2 fördelat på tre plan och stommen utgörs i dagsläget till största del av prefabricerad betong.</p><p>De frågeställningarna som behandlas i arbetet är</p><p>• Vilket material är mest fördelaktigt utifrån ett tidsperspektiv?</p><p>• Vilket material/stomlösning är ur ett ekonomiskt perspektiv att föredra?</p><p>• Hur påverkas miljön av de olika stomsystemen?</p><p>Målet med examensarbetet är att välja den mest lämpliga stomlösningen för nybyggnationen av Visa Bildningscentrum i Hagfors på uppdrag av NCC, ur ett ekonomiskt och tidsmässigt perspektiv. De alternativ som ska undersökas och jämföras är stålstomme, prefabricerad betongstomme och platsgjuten stomme.</p><p>Syftet med arbetet är att kunna få en inblick i hur olika stomsystem utformas, vilka byggmetoder som används, samt göra en jämförelse av stomsystemen som kan generera en relevant slutsats. Vi ska studera ett objekt där stommen redan är vald för att på så sätt få en mer verklighetsanknuten förståelse för problematiken vid val av stomme.</p><p>Problemlösningen baseras på laster, pelardimensioner, balkdimensioner, antal pelare och balkar. Dessa har tillhandahållits av NCC. Beräkningar genomfördes för att specificera armeringsmängd i betongstommarna och för att dimensionera stålstommen. För att se vad de olika stomalternativen kostade användes BidCon för att få fram en kalkyl på stommen, inklusive material och arbetskostnader. Resultatet av detta blev att den platsgjutna betongstommen kostar 4 104 000 kr, stålstommen kostar 5 835 000 kr och den prefabricerade betongstommen kostar 4 558 000 kr.</p><p>Om man ska se till tiden är det den prefabricerade betongstommen som tar kortast tid vid förutsättningen att leveranser och samordning sker planenligt. Den platsgjutna stommen är den mest tidskrävande bland annat beroende på långa uttorkningstider och faktumet att platsgjuten betong är mycket väderberoende.</p><p>Sett utifrån ett miljöperspektiv föll valet på att använda betong på grund av lägre energiförbrukning och utsläpp vid tillverkning, jämfört med stål, samt att en byggnad i betong har en stor värmetröghet vilket skapar förutsättningar för ett lägre och jämnare energibehov i den färdiga byggnaden. Transporter till byggplatsen har även betydelse på grund av att de prefabricerade betongelementen i detta fall tillverkas i och levereras från Tyskland.</p><p>Vid tillverkning av prefabricerade element minimeras de flesta problem som väder orsakar vid användning av platsgjuten betong. All produktion sker inomhus i fabriker och förutom att problem på grund av väderförhållanden försvinner så minskas även olycksrisken. Prefabricerat byggande har dock nackdelen att det är mycket störningskänsligt på grund av att det förlitar sig helt på att logistiken fungerar utan några förseningar. Problem med arbetsmiljö, exempelvis belastningsskador och olycksrisker, kan man flytta från byggarbetsplatsen till en fabrik där arbetsmiljön kan kontrolleras på ett bättre sätt genom att välja en prefabricerad stomme, även om man inte helt kan undvika dem.</p><p>I rapporten finns exempel på hur beräkningar genomförts, kalkyler på stålstommen och den platsgjutna betongstommen och ritningar på nybyggnationen.</p><p>Arbetet utförs på uppdrag av NCC med Bo Rom och Thomas Boman som externa handledare. Handledare på universitetet är Carina Rehnström.</p>

Sammanfattning Detta arbete baseras på nybyggnationen och ombyggnationen av skolan i Hagfors som NCC gör för Hagfors kommun. Uppgiften är att göra en jämförelse av olika stomalternativ; platsgjuten betong, prefabricerad betong och stålstomme på nybyggnationen med hänsyn till tid, ekonomi och miljöpåverkan. Den nybyggda delen kommer att bli ca 7000 m2 fördelat på tre plan och stommen utgörs i dagsläget till största del av prefabricerad betong. De frågeställningarna som behandlas i arbetet är • Vilket material är mest fördelaktigt utifrån ett tidsperspektiv? • Vilket material/stomlösning är ur ett ekonomiskt perspektiv att föredra? • Hur påverkas miljön av de olika stomsystemen? Målet med examensarbetet är att välja den mest lämpliga stomlösningen för nybyggnationen av Visa Bildningscentrum i Hagfors på uppdrag av NCC, ur ett ekonomiskt och tidsmässigt perspektiv. De alternativ som ska undersökas och jämföras är stålstomme, prefabricerad betongstomme och platsgjuten stomme. Syftet med arbetet är att kunna få en inblick i hur olika stomsystem utformas, vilka byggmetoder som används, samt göra en jämförelse av stomsystemen som kan generera en relevant slutsats. Vi ska studera ett objekt där stommen redan är vald för att på så sätt få en mer verklighetsanknuten förståelse för problematiken vid val av stomme. Problemlösningen baseras på laster, pelardimensioner, balkdimensioner, antal pelare och balkar. Dessa har tillhandahållits av NCC. Beräkningar genomfördes för att specificera armeringsmängd i betongstommarna och för att dimensionera stålstommen. För att se vad de olika stomalternativen kostade användes BidCon för att få fram en kalkyl på stommen, inklusive material och arbetskostnader. Resultatet av detta blev att den platsgjutna betongstommen kostar 4 104 000 kr, stålstommen kostar 5 835 000 kr och den prefabricerade betongstommen kostar 4 558 000 kr. Om man ska se till tiden är det den prefabricerade betongstommen som tar kortast tid vid förutsättningen att leveranser och samordning sker planenligt. Den platsgjutna stommen är den mest tidskrävande bland annat beroende på långa uttorkningstider och faktumet att platsgjuten betong är mycket väderberoende. Sett utifrån ett miljöperspektiv föll valet på att använda betong på grund av lägre energiförbrukning och utsläpp vid tillverkning, jämfört med stål, samt att en byggnad i betong har en stor värmetröghet vilket skapar förutsättningar för ett lägre och jämnare energibehov i den färdiga byggnaden. Transporter till byggplatsen har även betydelse på grund av att de prefabricerade betongelementen i detta fall tillverkas i och levereras från Tyskland. Vid tillverkning av prefabricerade element minimeras de flesta problem som väder orsakar vid användning av platsgjuten betong. All produktion sker inomhus i fabriker och förutom att problem på grund av väderförhållanden försvinner så minskas även olycksrisken. Prefabricerat byggande har dock nackdelen att det är mycket störningskänsligt på grund av att det förlitar sig helt på att logistiken fungerar utan några förseningar. Problem med arbetsmiljö, exempelvis belastningsskador och olycksrisker, kan man flytta från byggarbetsplatsen till en fabrik där arbetsmiljön kan kontrolleras på ett bättre sätt genom att välja en prefabricerad stomme, även om man inte helt kan undvika dem. I rapporten finns exempel på hur beräkningar genomförts, kalkyler på stålstommen och den platsgjutna betongstommen och ritningar på nybyggnationen. Arbetet utförs på uppdrag av NCC med Bo Rom och Thomas Boman som externa handledare. Handledare på universitetet är Carina Rehnström.

Utförandet av klimatdeklarationer för nya byggnader är ett nationellt initiativ i Sverige som syftar till att minska den bebyggda miljöns klimatpåverkan. Denna undersökning syftar till att utföra två klimatdeklarationer för ett LSS-boende för att jämföra dess ursprungliga betongstomme med ett alternativ i stål ur ett klimatperspektiv. Stomalternativens påverkan på byggnadsdelars värmegenomgångskoefficienter (U-värde) och beständighet undersöks också för att få en helhetsbild av stålstommens konsekvenser på byggnaden. Den alternativa stommen baseras på en konstruktion från ett komparativt projekt och anpassas för att uppfylla brandskydds- och ljudisoleringskraven för den undersökta byggnaden. I den nya stommen används stålregelväggar, fackverkstakstolar och en reducerad grundkonstruktion.De frågeställningar som besvaras under studien är; vilken av de undersökta stommarna medför minst klimatpåverkan enligt de utförda klimatdeklarationerna, vilken byggnadsdel medför störst klimatpåverkan i varje stomme och hur påverkas byggnadsdelars initiala värmegenomgångskoefficienter samt beständighet vid byte till stålstommen. En klimatdeklaration definieras som ett dokument som redovisar en byggnads klimatpåverkan fördelad på dess bruttoarea (kg CO2eq/m2 BTA) under hela dess livscykel. Dokumentet grundar sig i livscykelanalys-metoden och omfattar Byggnadsskedet (A1-4 inklusive spill i A5) till en början enligt Boverkets rekommendation. De deklarationer som studien baseras på utförs med Byggsektorns miljöberäkningsverktyg med hjälp av generisk klimatdata från verktygets databas. Mängdningen av byggnadens material baseras på en Revit modell och ritningar utgivna av Här! Malmö samt information från produkttillverkare. U-värdena för konstruktionerna beräknas huvudsakligen i Excel enligt metoden beskriven i en byggnadsfysikbok. För att besvara frågorna om beständighet utförs en litteraturstudie baserad på information från materialböcker, varudeklarationer samt “Peer-reviewed” vetenskapliga artiklar hämtade från “Libsearch”. Enligt resultatet från deklarationerna medför betongstommen en total klimatpåverkan på 371,55 kg CO2eq/m2 BTA medan stålstommen medför en påverkan på 193,14 kg CO2eq/m2 BTA vilket motsvarar ett reduktionstal på 48 procent. Från deklarationerna går det också att avläsa att grunden medför störst klimatpåverkan för stålkonstruktionen medan stommen har störst påverkan i betongkonstruktionen. Vid beräkning av värmegenomgångskoefficienten medför bytet till stålstomme en reduktion av värdet för vindsbjälklaget från 0,137 till 0,104 W/m2K medan plattan på mark är i princip oförändrad (0,073 till 0,074 W/m2K). U-värdet för stålregelväggen (0,148 W/m2K) hamnar mellan de beräknade värdena för betongväggen med förbättrad och standard isolering (0,134 respektive 0,198 W/m2K). Enligt resultatet från litteraturstudien kan betong anses vara ett underhållsfritt material med högre beständighet mot brand och fukt än trä och stål som oftast måste behandlas och skyddas.Vid jämförelse med referensvärden från Svenska Miljöinstitutet hamnar endast stålstommen klimatpåverkan under det angivna gränsvärdet för flerbostadshus (216 kg CO2eq/m2 BTA). Betongstommens relativt höga klimatpåverkan anses bero på att stommen används i ett envåningshus. Stålstommen anses vara bättre ur klimatperspektiv men faktorer som kortare underhållsintervall och livslängd innebär att reduktionstalet som beskrivs är förmodligen mindre över hela livscykeln. / The introduction of climate declarations aims at minimizing the building sector's climate impact but earlier studies compare building frames by using declarations from two different buildings. This study focuses on creating two climate declarations in order to compare the concrete frame of a residential building with an alternative steel frame on the same building from a climate perspective. The steel frames’ effect on different building components thermal transmittance (U-value) and on the building’s durability are also analysed. The climate declarations in this study span over the Manufacture and Construction Process stages of the building’s life-cycle and are created with the use of the Construction Sector’s Environmental Calculation Tool and its built-in database. U-values for building components were calculated with Excel and a literature study was used to determine different building materials durability. The results from the climate declarations show that the concrete frame leads to a climate impact of 371,55 kg CO2eq/m2 gross floor area while the steel frame leads to an impact of 193,14 kg CO2eq/m2 gross floor area which corresponds to a reduction of the building's climate impact by 48 percent with the steel frame. The concrete frame accounts for the biggest amount of the building’s total climate impact while the foundation has the highest impact with the steel frame. The results from the U-value calculations show a decrease in the roof’s U-value from 0,137 to 0,104 W/m2K with the steel frame while the foundations U-value remains virtually unchanged (0,073 to 0,074 W/m2K). The comparison of the U-value for steel and concrete outer walls was inconclusive. According to the results from the literary study concrete was proved to be more durable and have better resistance to fire and humidity when compared to wood and steel and was considered to need little to no maintenance during a building’s lifespan.

En i dagsläget vanlig byggteknik i Sverige är användandet av en stålstomme i kombination medprefabricerade betonghåldäck. Detta arbete grundar sig på frågeställningen om KL-träbjälklag skullekunna vara ett reellt alternativ till betongbjälklag i en sådan konstruktion, i kombination medhattbalkar. Som ett första steg skisserades en typkonstruktion för att ha en väl definierad utgångspunkt för enanalys. Utgångspunkten för denna typkonstruktion var främst en studie av två tidigare konstruktioner,konstruerade med stålstomme med hattbalkar och håldäcksbjälklag. Litteraturstudien fokuserade påbakomliggande teorier i relation till bjälklagets funktion i konstruktionen. Ett antal områdendefinierades som utgångspunkt för en teknisk utvärdering. Dessa områden var spännvidder,dimensionering i brottgränstillståndet, dimensionering i bruksgränstillståndet, knutpunkter,dimensionering för olyckslaster, akustik och byggbarhet. Utgående från ovanstående områdenutvärderades så tekniska förutsättningar för användandet av KL-träbjälklag i den aktuellakonstruktionstypen. Det konstaterades att det på många områden finns väl fungerande lösningar ochatt det finns många positiva aspekter med ett lätt och lättmonterat KL-träbjälklag. De problemområdensom hittats kan sammanfattas som: 1. Begränsad spännvidd 2. Ökade horisontella deformationer i bjälklaget 3. Beräkning av svängningar med hänsyn till upplag på stålbalkar 4. Förband mellan bjälklag och hattbalkar 5. Akustisk dimensionering Två av dessa områden valdes för vidare analys; förband mellan bjälklag och hattbalkar samt denbegränsade spännvidden. För förbandet utvecklades en lösning med en klack på hattbalkens fläns ikombination med en slits i KL-träskivan som enkelt ska kunna hakas på vid montage. För att ta krafterlängs balkens längd måste dock lösningen sedan kompletteras med ett skruvförband genombalkflänsen. Förhoppningen är att en enklare lösning för att ta dessa förhållandevis små krafter skakunna utvecklas som komplement till det primära förbandet med klack och slits. Handberäkningarutfördes för det utvecklade förbandet och det konstaterades att det är möjligt att utforma ett sådantförband, med rimliga dimensioner, för alla verkande laster. Som den sista delen av arbetet studerades lösningar för att kunna uppnå längre spännvidder, för ettplattbjälklag är spännvidden begränsad till något mindre än 7,7m. Olika typer av samverkansbjälklagstuderades och det konstaterades att samverkan med ett prefabricerat betongbjälklag med en limmadförbindelse skulle kunna vara en lämplig lösning. Limmade förbindelser studerades så mer ingåendeoch det konstaterades att en limmad förbindelse mellan trä och prefabricerad betong medför storstyrka och styvhet. Upp mot 100% samverkan har observerats för samverkansbjälklag med denna typav förbindelse. En osäkerhetsfaktor är dock långtidseffekter, där fler studier behöver hittas ellerutföras för att få en större kunskap på området. Handberäkningar utfördes enligt teorin i SS-EN 1995-1-1 på två typer av samverkansbjälklag med ett antal olika dimensioner. I beräkningarna medräknades100% samverkansgrad. Det konstaterades att 9m spännvidd skulle kunna uppnås med en kombinationav KL-trä och betong, medan 12m spännvidd kan uppnås med hjälp av mellanliggande träreglar. Andraberäkningsmodeller för svängningar där egenfrekvensen inte är den begränsande faktorn skulle kunna leda till bättre resultat för denna typ av samverkansbjälklag. / A currently common building technology in Sweden is the use of a steel structure in combination withprefabricated HD/F concrete slabs. This work is based on the issue of whether CLT slabs could be asuitable alternative to concrete slabs in such a structure, in combination with the type of weldedplated beams that are often called hat beams. As a first step a type-structure was sketched to have a well-defined starting point for an analyze. Thebasis for this structure was mainly a study of two designs constructed with steel structures composedof hat beams and HD/F slabs. The literature study was focused on underlying theories in relation to theslabs function in the structure. A number of areas were defined as a basis for an evaluation of thebuilding type. These areas where spans, design in the ultimate limit state, design in the serviceabilitylimit state, joints, design for accidental actions, acoustics and constructability. Based on the above,technical conditions for the use of CLT slabs in the building type in question were evaluated. It wasfound that in many areas there were working solutions, and that there are many positive aspectsrelated to the use of a light and easily mounted CLT slab. The issues that were found can be concluded as: 1. Limited span lengths 2. An increase of horizontal deformations in the slab 3. Calculations of vibrations with respect to the flexible support 4. Joints between slabs and hat beams 5. Acoustic design Two of these issues were chosen for further analysis: joints between slabs and beams and the limitedspan length. A solution was developed for the joint, composed of a heel on the flange of the steelbeam in combination with a slit in the CLT slab. The joint is supposedly easy to mount during assembly.To be able to handle the forces along the length of the beam the solution must however becomplemented with a secondary screw joint through the flange of the beam. The hope is that a simplersolution to handle these relatively small forces can be developed, as complement to the primary jointmade up of the heel and slit. Calculations were performed by hand for the developed joint and it wasfound that it is possible to design such a joint, with reasonable dimensions, for all the acting loads. As the last part solutions to achieve longer spans were studied, for a flat CLT slab the span length islimited to somewhat less than 7,7m. Different types of composite slabs were studied and it was notedthat a composite with a prefabricated concrete slab and a glued connection could be a suitablesolution. Glued connections were then studied more closely, and I was found that a glued connectionbetween wood and prefabricated concrete entails great strength and rigidity. About 100% unitedaction has been observed for this type of connection. An uncertain factor is however long-term effectswhere further studies need to be found or performed to achieve more knowledge. Hand calculationswere performed using the theory in SS-EN 1995-1-1 on two types of composite slabs for a couple ofdifferent dimensions. In the calculations 100% united action was used. It was found that 9m span couldbe achieved with the combined action of CLT and concrete, while 12m could be achieved using woodenstuds for spacing. Other theories for the calculations where the natural frequency isn’t the limiting factor could lead to better results for this kind of composite slabs.

I dagens samhälle ligger fokus på hållbarhet vilket ställer höga krav på konstruktören vid utformningav stommen till flerbostadshus. En stor del av CO2-utsläppen inom byggprocessen kan härledas tillmaterialvalet där förbränning av kalk inom cementindustrin och framställning av stål ur järnmalm ärbland de främsta faktorerna till utsläppen. Denna rapport ämnar sig åt att ta fram vilka skillnader och likheter som ställs mellan två stomsystemmed olika bjälklag; ett utförande i korslimmat trä, hädanefter benämnt KL-trä, och ett utförande ihåldäcksbjälklag. De båda objekten har givits identiska förutsättningar, med reservation förbjälklagsmaterial, med en stomme i stål med varierande tvärsnittsprofiler. Data för CO2-ekvivalenter och pris av respektive stommaterial har undersökts och sammanställts itabellform där de två byggnaderna utvärderas och där resultatet diskuteras i analysdelen. Resultatetger svar på vilket element som presterar bäst till en kontorsbyggnad med två våningar med hänsyn tillkostnad och CO2-ekvivalenter för enskilda profiler sammanställts för de två byggnaderna. Dimensionering av balkar har genomförts med avseende på momentkapacitet, pelare med avseende påknäckning av centrisk tryckkraft, plan böjknäckning med moment av vindlast och normalkraft motpelare. Till visualisering av stommen har Tekla Structures använts och för verifiering avlastnedräkningar har FEM-Design 20 nyttjats. Rapportens ekonomidel avser kostnader av de två byggnaderna, vilka redovisats i tabellform medkostnad per stål- och bjälklagsprofil. Klumpsumma för respektive fall har sammanställts och idiskussionsdelen till denna rapport ges förklaringar och slutsatser. / In society today, the focus is on sustainability, which places high demands on the designer when designing the structural frame for apartment buildings. A large part of the CO2 emissions in the construction process can be traced to the choice of material, where the combustion of lime in the cement industry and the production of steel from iron ore are among the main factors for the emissions. This report intends to provide answers to the differences and similarities between two frame systems with different floors slabs; a version in cross-laminated wood, hereinafter referred to as KL-trä (CLTwood), and a version in hollow core slabs. The two objects have been given identical conditions, with a reservation for flooring material, with a steel frame with varying cross-sectional profiles. Data for CO2 equivalents and price of each frame material have been examined and compiled in tabular form where the two buildings are evaluated and results are discussed in the analysis part. The result provides an answer as to which element performs best for an office building with two floors with regard to cost and CO2 equivalents for individual profiles compiled for the two buildings. Dimensioning of beams has been carried out with regard to bending moment capacity, columns with respect to buckling of concentric pressure force and flat bending buckling with elements of wind load and normal force against columns. Tekla Structures has been used to visualize the frame and FEM-Design20 has been used to verify load counts. The financial part of the report refers to costs of the two buildings, which are reported in tabular form with cost per steel and floor profile. The lump sum for each case has been compiled and in the discussion section of this report explanations and conclusions are given to the financial part.

Under de så kallade rekordåren mellan 1961-1975 byggdes det totalt 920,000 lägenheter i flerbostadshus i Sverige, och idag finns omkring 850,000 av dessa kvar. Den vanligaste byggnadstekniken under perioden var med byggande av förtillverkade våningshöga fasadelement tillsammans med en platsbyggd bokhyllestomme med tvärgående bärande innerväggar och gavlar. Syftet med arbetet är att kontrollera om en våningspåbyggnad på ett referenshus från miljonprogrammet med bokhyllestomme är möjlig för att skapa nya lägenheter som medför ökade hyresintäkter för fastighetsägaren, och kan medverka till ökad variation i området arkitektonisk och öka lägenhetsutbudet. Arbetet ger information om vad som behöver kontrolleras och utredas vid uppstarten av ett påbyggnadsprojekt. Arbetet jämför och beskriver tre olika stomförslag på en våningspåbyggnad. Alternativen som tas upp är massivträstomme med bärande flerskiktskiva, prefabricerad betong – och stålstomme bestående av HD/F-plattor och VKR-pelare, och ett alternativ bestående av volymelement. Inventering av konstruktionen och bärförmågan hos den befintliga stommen visar att det finns bärförmåga kvar att utnyttja. Utförda kontroller undersöker bl.a. bärförmågan hos väggar, grundsulor, samt det befintliga vindsbjälklaget. Kontroller utförs även med hänsyn till stabilitet då byggnaden betraktas som en stel enhet med en fiktiv påbyggnad. Slutsatsen av detta arbete är att en våningspåbyggnad är fullt möjlig på referenshuset. Alternativet med massivträ klarar en fiktiv påbyggnad om tre våningar som valts som exempel i arbetet. Alternativet med en prefabricerad betong och-stålstomme kan maximalt byggas på med två extra våningar, sedan blir grundtrycket dimensionerande och begränsar antalet våningar för påbyggnaden till två. / During the so called ‘record years’ between 1961-1975 a total of 920,000 apartments were built in apartment buildings in Sweden. Today about 850.000 of these are still in use. The most common method of building during this period was by using prefabricated one-storey high façade units together with load-bearing interior cross walls and gable walls which were built on site. The purpose of this degree project is to find out if a storey extension on a reference-building from the so called ‘Million Programme’ with load-bearing interior cross walls is possible in order to create new apartments. If this is possible it would give an increase of income of rents to the owner of the apartment building and it could also contribute to an increase of variation in the area as regards both architecture and supply of apartments. This degree project gives information about what has to be checked and investigated before a storey extension project begins. This degree project compares and describes three different suggestions of structural construction systems for storey extensions. The alternatives dealt with are solid timber structural construction consisting of cross-laminated boards, a prefabricated concrete – and steel structural construction consisting of HD/F-elements and tube steel framing, and finally an alternative consisting of prefabricated building modules. The study of the structural construction and the load-bearing capacity of the existing building show that there is enough load-bearing capacity left to make use of. Performed checks investigate for example the load-bearing capacity of load-bearing walls, strip foundations as well as the existing loft floor. Checks are also performed with regard to the stability as the building is considered a stiff unit with a fictitious storey extension. The conclusion from this degree project is that a storey extension is fully possible on the reference-building. The alternative with a solid timber structural construction allows a fictitious storey extension with three additional storeys, which has been chosen as an example in this degree project. The alternative with the prefabricated concrete – and steel structural construction allows a fictitious storey extension of maximum two additional storeys, and then the ground pressure was dimensioning and limited the amount of additional storeys for the storey extension.