Idag blir det allt vanligare med träbyggnader högre än två våningar. Detta tillsammans med en modern arkitektur som ger stora öppna planlösningar ställer höga krav på bjälklagen i träbyggnader. Problematiken med långa spännvidder för bjälklag i trä är att klara kraven för svikt och nedböjning. Dessa krav måste uppfyllas för att säkerställa funktioner hos andra byggdelar och för att människor inte ska uppleva att golvet sviktar eller vibrerar på ett obehagligt sätt. Ett träbjälklag bestående av limmade balkar av sidobräder har utvecklats. Bjälklaget är utformat av balkar med I-tvärsnitt i primärriktningen och rektangulära balktvärsnitt i sekundärriktningen. Examensarbetet omfattar laborativa provningar och beräkningar dels för att bestämma en böjelasticitetsmodul för varje enskild limmad balk och dels för att bestämma styvhetsegenskaperna för bjälklaget. De limmade träbalkarna ingår i ett forskningsprojekt vid Växjö universitet finansierat av KK-stiftelsen, som syftar till att undersöka möjligheterna att tillverka en konkurrenskraftig produkt genom att i grönt tillstånd (otorkat) limma ihop bräder från stockens yttre delar till balkar. Balkarna levererades limmade och hyvlade till universitet där en böjelasticitetsmodul först bestämdes för varje enskild balk. Därefter monterades balkarna ihop till ett fullskaligt bjälklag som provades med olika försöksuppställningar/lastfall varvid deformationen mättes upp. Dessa deformationer blir underlag för att bestämma bjälklagets styvhet. Böjstyvheten i primärriktningen uppgår till 17,55 x 1012 Nmm2/m enligt beräkningar baserade på laborativa resultat. Böjstyvheten i sekundärriktningen uppgår till 4,5 % av primärriktningens böjstyvhet, dvs. 0,79 x 1012 Nmm2/m. Sammanfattningsvis kan man säga att böjstyvheten är hög i båda riktningar i jämförelse med vanliga träbjälklag. / In Sweden it becomes more and more common with wood buildings higher than two floors. This along with a modern architecture that gives big open plan solutions sets high requirements on the floor systems in wood buildings. The complexes of problems with long spans for floor systems in wood are to match the requirements for elasticity and deformation. These requirements must be met in order to ensure functions of other construction components, and not be unpleasant for people to walk on with respect to vibrations. A wooden floor system consisting of green glued side wood sections has been developed. The floor system is made with I-profiled beams in the primary direction and rectangular cross-sections in the secondary direction. This diploma work is based on that through elaborative testing and numeric calculations to decide the stiffness properties for each individual green glued side wood section and for the floor system. The glued side wood sections are included in a project at Växjö University, which is financed by the KK-foundation. The sections were delivered glued and planed to the university where the stiffness properties were first determinded for each individual section. Then, the sections were assembled to one fully sized floor system that was exposed to different experiments as the deformation was measured. These deformations were later used in order to decide the stiffness of the floor system. The stiffness in the primary direction was prescribed to 17,55 x 1012 Nmm2/m after calculations using results from the tests. The stiffness in the secondary direction amounts to 4,5% of the primary directions stiffness, i e. 0,79 x 1012 Nmm2/m. To sum up, one can say that the stiffness is high in both directions compared to regular wooden floor systems.

I samband med att intresset för att bygga högre trähus har ökat så krävs nya lösningar för att t.ex. kunna möta efterfrågan på stora öppna ytor och långa spännvidder. Träbjälklag med lång spännvidd har dock oftast svårigheter med att klara kraven på svikt och vibrationer. Ett nyutvecklat förslag på träbjälklag som förmodas klara dessa krav bättre än traditionella träbjälklag har varit utgångspunkten för detta examensarbete där syftet har varit att undersöka bjälklagets styvhet. Detta gjordes laborativt genom att bygga och testa en prototyp av det föreslagna bjälklaget och genom att en numerisk modell baserad på finita element metoden togs fram och användes för att studera hur olika parametrar påverkar bjälklagets styvhetsegenskaper. Bjälklagets design bygger på fackverksprincipen i primärriktningen och på balkverkan i sekundärriktningen. De ingående komponenterna har kommit prefabricerade till Växjö universitet där de har monterats ihop till ett fullskaligt bjälklagselement. Elementet har sedan utsatts för ett antal belastningsfall där nedböjningarna uppmätts vilka sedan givit underlag för att få värden på bjälklagets effektiva styvhetsegenskaper. Både de laborativa och de simulerade resultaten visar på en hög böjstyvhet i primärriktningen d.v.s. 18,9•106 Nm2/m [EI/b] respektive 18,6•106 Nm2/m [EI/b]. Även böjstyvheten i sekundärriktningen är hög d.v.s. motsvarar 21,2 % respektive 17,1 % av styvheten i primärriktningen. I beräkningsmodellen har det dessutom undersökts hur ett övre lager av spånskivor inverkar på bjälklagets styvhet. / The interest for building higher and larger wooden houses has increased in Sweden during the last decade resulting in higher requirements on the technical performance of such structures in order to met demands on large open surfaces and large spans of floors. Wooden floor systems with large spans often have difficulties, however, to meet the vibration requirements. A novel floor system, likely to handle the vibration requirements better than traditional wooden floor systems, is the basis for this master thesis. The purpose is to examine the stiffness of the floor by building and testing a prototype and by producing a numerical model based on the finite element method. In the longitudinal, main load-bearing direction the floor system works as a truss with flanges of longitudinal oriented timber members and web diagonals of transversely oriented members. In the transverse direction the web diagonals work as beams. The components were prefabricated elsewhere and assembled at Växjö University into a prototype. The prototype was then exposed to a number of different load cases. Deflections were measured and stiffness properties of the floor were derived. In addition to the experimental analysis the numerical model was used to calculate deflections when subjected to different load cases and for evaluating the principal stiffness properties of the floor. Both the experimental and the calculated results using the numerical model show high bending stiffness in the longitudinal direction, EI/b = 18,9•106 Nm2/m and 18,6•106 Nm2/m respectively. Also the bending stiffness in the transversal direction is high and equivalent to 21,2 % or 17,1 % (testing and simulation respectively) of the bending stiffness in the longitudinal direction. Using numerical analysis, also the effect on the stiffness of adding an upper layer of a 22 mm particleboard was examined.

<p>Idag blir det allt vanligare med träbyggnader högre än två våningar. Detta tillsammans med en modern arkitektur som ger stora öppna planlösningar ställer höga krav på bjälklagen i träbyggnader. Problematiken med långa spännvidder för bjälklag i trä är att klara kraven för svikt och nedböjning. Dessa krav måste uppfyllas för att säkerställa funktioner hos andra byggdelar och för att människor inte ska uppleva att golvet sviktar eller vibrerar på ett obehagligt sätt.</p><p>Ett träbjälklag bestående av limmade balkar av sidobräder har utvecklats. Bjälklaget är utformat av balkar med I-tvärsnitt i primärriktningen och rektangulära balktvärsnitt i sekundärriktningen. Examensarbetet omfattar laborativa provningar och beräkningar dels för att bestämma en böjelasticitetsmodul för varje enskild limmad balk och dels för att bestämma styvhetsegenskaperna för bjälklaget.</p><p>De limmade träbalkarna ingår i ett forskningsprojekt vid Växjö universitet finansierat av KK-stiftelsen, som syftar till att undersöka möjligheterna att tillverka en konkurrenskraftig produkt genom att i grönt tillstånd (otorkat) limma ihop bräder från stockens yttre delar till balkar. Balkarna levererades limmade och hyvlade till universitet där en böjelasticitetsmodul först bestämdes för varje enskild balk. Därefter monterades balkarna ihop till ett fullskaligt bjälklag som provades med olika försöksuppställningar/lastfall varvid deformationen mättes upp. Dessa deformationer blir underlag för att bestämma bjälklagets styvhet.</p><p>Böjstyvheten i primärriktningen uppgår till 17,55 x 1012 Nmm2/m enligt beräkningar baserade på laborativa resultat. Böjstyvheten i sekundärriktningen uppgår till 4,5 % av primärriktningens böjstyvhet, dvs. 0,79 x 1012 Nmm2/m. Sammanfattningsvis kan man säga att böjstyvheten är hög i båda riktningar i jämförelse med vanliga träbjälklag.</p> / <p>In Sweden it becomes more and more common with wood buildings higher than two floors. This along with a modern architecture that gives big open plan solutions sets high requirements on the floor systems in wood buildings. The complexes of problems with long spans for floor systems in wood are to match the requirements for elasticity and deformation. These requirements must be met in order to ensure functions of other construction components, and not be unpleasant for people to walk on with respect to vibrations.</p><p>A wooden floor system consisting of green glued side wood sections has been developed. The floor system is made with I-profiled beams in the primary direction and rectangular cross-sections in the secondary direction. This diploma work is based on that through elaborative testing and numeric calculations to decide the stiffness properties for each individual green glued side wood section and for the floor system.</p><p>The glued side wood sections are included in a project at Växjö University, which is financed by the KK-foundation. The sections were delivered glued and planed to the university where the stiffness properties were first determinded for each individual section. Then, the sections were assembled to one fully sized floor system that was exposed to different experiments as the deformation was measured. These deformations were later used in order to decide the stiffness of the floor system.</p><p>The stiffness in the primary direction was prescribed to 17,55 x 1012 Nmm2/m after calculations using results from the tests. The stiffness in the secondary direction amounts to 4,5% of the primary directions stiffness, i e. 0,79 x 1012 Nmm2/m. To sum up, one can say that the stiffness is high in both directions compared to regular wooden floor systems.</p>

<p>I samband med att intresset för att bygga högre trähus har ökat så krävs nya lösningar för att t.ex. kunna möta efterfrågan på stora öppna ytor och långa spännvidder. Träbjälklag med lång spännvidd har dock oftast svårigheter med att klara kraven på svikt och vibrationer. Ett nyutvecklat förslag på träbjälklag som förmodas klara dessa krav bättre än traditionella träbjälklag har varit utgångspunkten för detta examensarbete där syftet har varit att undersöka bjälklagets styvhet. Detta gjordes laborativt genom att bygga och testa en prototyp av det föreslagna bjälklaget och genom att en numerisk modell baserad på finita element metoden togs fram och användes för att studera hur olika parametrar påverkar bjälklagets styvhetsegenskaper.</p><p>Bjälklagets design bygger på fackverksprincipen i primärriktningen och på balkverkan i sekundärriktningen. De ingående komponenterna har kommit prefabricerade till Växjö universitet där de har monterats ihop till ett fullskaligt bjälklagselement. Elementet har sedan utsatts för ett antal belastningsfall där nedböjningarna uppmätts vilka sedan givit underlag för att få värden på bjälklagets effektiva styvhetsegenskaper.</p><p>Både de laborativa och de simulerade resultaten visar på en hög böjstyvhet i primärriktningen d.v.s. 18,9•106 Nm2/m [EI/b] respektive 18,6•106 Nm2/m [EI/b]. Även böjstyvheten i sekundärriktningen är hög d.v.s. motsvarar 21,2 % respektive 17,1 % av styvheten i primärriktningen.</p><p>I beräkningsmodellen har det dessutom undersökts hur ett övre lager av spånskivor inverkar på bjälklagets styvhet.</p> / <p>The interest for building higher and larger wooden houses has increased in Sweden during the last decade resulting in higher requirements on the technical performance of such structures in order to met demands on large open surfaces and large spans of floors. Wooden floor systems with large spans often have difficulties, however, to meet the vibration requirements. A novel floor system, likely to handle the vibration requirements better than traditional wooden floor systems, is the basis for this master thesis. The purpose is to examine the stiffness of the floor by building and testing a prototype and by producing a numerical model based on the finite element method.</p><p>In the longitudinal, main load-bearing direction the floor system works as a truss with flanges of longitudinal oriented timber members and web diagonals of transversely oriented members. In the transverse direction the web diagonals work as beams. The components were prefabricated elsewhere and assembled at Växjö University into a prototype. The prototype was then exposed to a number of different load cases. Deflections were measured and stiffness properties of the floor were derived. In addition to the experimental analysis the numerical model was used to calculate deflections when subjected to different load cases and for evaluating the principal stiffness properties of the floor.</p><p>Both the experimental and the calculated results using the numerical model show high bending stiffness in the longitudinal direction, EI/b = 18,9•106 Nm2/m and 18,6•106 Nm2/m respectively. Also the bending stiffness in the transversal direction is high and equivalent to 21,2 % or 17,1 % (testing and simulation respectively) of the bending stiffness in the longitudinal direction. Using numerical analysis, also the effect on the stiffness of adding an upper layer of a 22 mm particleboard was examined.</p>