Optimal dimensjonering av massivtrekonstruksjoner: En studie av hvordan ulike fasthetsklasser påvirker kostnader i tverrsnitt av massivtre

Abstract

Massivtre eller Kl-tre er et dagsaktuelt byggemateriale. Elementer i massivtre har gunstige styrkeegenskaper, er allsidig i sitt bruk samt innehar gode miljøegenskaper. Hovedmålet for denne oppgaven er å gjennomgå potensialet til råmaterialet av trevirke ved å utnytte lavere fasthetsklasser i et tverrsnitt av massivtre. For å svare på hovedmålet blir det tatt stilling til følgende delmål: - Sammenlikning av lastvirkningen på tverrsnitt med samtlige sjikt i fasthetsklasse C24 og tverrsnitt bestående av fasthetsklasse C24 i ytre sjikt og C14 for øvrige sjikt. - Materialkostnad for en høyblokk på åtte etasjer ved bruk av ulike tverrsnitt for hele konstruksjonen. En høyblokk på åtte etasjer i massivtre blir analysert i SAP2000 for opptredende krefter og momenter med tverrsnitt i fasthetsklasse C24. Tverrsnitt bestående av fasthetsklasser C24/C14 blir dimensjonert etter laster og momenter fra analysen for høyblokken. Videre blir råmaterialkostnad knyttet sammen med de ulike tverrsnittene i C24 og C24/C14. Beregningene viser at kombinasjonen mellom tykkelse og fasthetsklasse avgjør lastvirkningen til elementet. Tykkelsen for tverrsnittet har en signifikant større betydning for bøyestivhet enn lavere fasthet i indre sjikt. Ved å følge kostnadskalkylen fra Södra Building Systems er det relativt store kostnadsbesparelser for Revit-prosjektet, ved å utnytte lavere fasthetsklasse i indre sjikt. Konklusjonen viser til tverrsnitt bestående av høyere kvalitet i ytre sjikt og tilhørende lavere kvalitet i indre sjikt har potensial for reduksjon av materialkostnad i en konstruksjon med lastvirkning som dimensjoneringsfaktor.

Cross laminated timber, or CLT is well used as a building material today. CLT elements have favourable strength properties, are versatile in their use and have good environmental properties. The main objective of this task is to review the potential of the raw material of lumber by exploiting lower grades in a solid wood cross-section related to material costs. To answer the main objective, the following sub-goals are considered: - Comparison of the load effect on the cross section with all layers in grade C24 and cross section consisting of grade C24 for the outer layers and C14 for the inner layers. - Material cost for the entire project using different cross-sections for the entire structure. An eight-story high-rise in CLT is analysed in SAP2000 for occurring forces and moments with a cross-section in grade C24. Cross-sections consisting of strength class C24/C14 are dimensioned according to loads and moments from the high-rise analysis. Further is the raw material cost is linked to the different cross-sections in C24 and C24/C14. The calculations show that the combination of thickness and strength class determines the load effect of the element. The thickness of the cross-section has a significantly greater impact on the bending stiffness than lower strength in the inner layers. By following the cost estimate of raw material from Södra Building Systems, there are relatively large cost savings for the Revit- project by utilizing a lower grade in the inner layers. The conclusion shows that cross-sections consisting of higher quality in the outer layers and corresponding lower quality in the inner layers have the potential for reducing material cost in a structure with load effect as the design factor.