Wooden slabs in multi-dwelling units - The effect of beam direction and load-bearing inner walls on slab height and material use

En återkommande kritik när det kommer till byggnader med trästomme, har att göra med de relativt stora bjälklagshöjderna som uppstår till följd av träets egenskaper. Trots många fördelar i övrigt, måste bjälklag i trä vara avsevärt tjockare än motsvarande element i betong om de ska uppnå erforderlig styvhet, ljudisolering och brandteknisk prestanda. I detta arbete studeras aspekter som eventuellt kan optimera bjälklagsdimensioner för flerbostadshus med trästomme. Syftet med arbetet har varit att undersöka hur ett högre nyttjande av innerväggar som bärande, samt variation av bärriktningen för balkarna, kan påverka bjälklagshöjder och materialåtgång i bjälklag för flerbostadshus med trästomme. För att undersöka frågan har alternativa bjälklagskonstruktioner dimensionerat för tre befintliga flerbostadshus. För att kunna göra en rättvis jämförelse, har samma förutsättningar använts i samtliga fall vad beträffar bjälklagstyp och antaganden vid dimensionering. För att undersöka påverkan av ett högre nyttjande av innerväggar som bärande, har utgångspunkten varit ett befintligt flerbostadshus med trästomme (Byggnad A), där fyra alternativa bjälklagskonstruktioner dimensionerats. För två av alternativen har utgångspunkten varit byggnadens faktiska K-ritningar där samma bärande element som har nyttjats i det verkliga fallet har använts. De två alternativen har endast skilt sig med avseende på bärriktning. För de två återstående alternativen har utgångspunkten varit byggnadens A-ritningar. För fallen har ett fullt nyttjande av innerväggar som bärande nyttjats i konstruktionen. Alternativen har även i detta fall endast skilt sig med avseende på bärriktning. Frågan om balkriktningens påverkan har besvarats dels genom det ovan beskrivna fallet, dels genom att motsvarande dimensioneringar har utförts för två andra byggnader (Byggnad B och C). För dessa fall har flerbostadshusens stomutförande utgjorts av betong- samt kombinerad betong- och trästomme. För byggnaderna har två alternativa bjälklagskonstruktioner dimensionerats med ett fullt nyttjande av innerväggar som bärande. Skillnaden mellan alternativen har endast bestått i varierande bärriktning för balkarna. Vad beträffar ett högre nyttjande av innerväggar som bärande, har resultat erhållits ur analys av den befintliga träbyggnaden (Byggnad A). Resultaten visar att en besparing i bjälklagshöjd på 90 mm kan göras om innerväggar tillåts vara bärande, men endast för fallet där balkarna får löpa i byggnadens längdriktning. Lösningen leder även till en besparing av virke i bjälklaget på ca 26,3 % (balkåtgång) per våningsplan. Endast små skillnader uppstår om balkarna får löpa i byggnadens breddriktning, oavsett om fler innerväggar används som bärande eller inte. För balkriktningens påverkan har även de två återstående byggnaderna analyserats. För en av byggnaderna (Byggnad B) blir resultatet en 90 mm lägre bjälklagshöjd, samt en 28 % (balkåtgång) lägre virkesåtgång i bjälklaget per våningsplan, då balkarna löper i breddriktningen. För den tredje byggnaden (Byggnad C) leder olika balkriktningar inte till någon skillnad i bjälklagshöjd, och endast mycket små skillnader i virkesåtgång. Slutsatsen av studien är att för vissa byggnader kan bjälklagshöjd och materialåtgång i bjälklaget minskas om man beaktar bärriktningen för balkarna, detsamma gäller om man nyttjar fler innerväggar som bärande. Resultaten är dock specifika för de byggnader som använts, samt de förutsättningar som antagits i arbetet. Viss generalisering kan göras till flerbostadshus i allmänhet.When considering slabs in wooden frame structure buildings, to achieve sufficient stiffness, soundproofing, and fire resistance in the structure, the wooden slabs must be significantly thicker than their concrete counterparts. This paper investigates the potential effect on slab height and total material use in the slab, when allowing for higher utilization of inner walls as load-bearing, while also considering the bearing direction of the beams. For the study, three existing multi-dwelling unit buildings have been subject to dimensioning of alternative slab constructions. To allow for a just comparison, a consistent approach has been kept when dimensioning the alternative constructions. One of the buildings (Building A) has been studied to compare a slab construction utilizing the actual number of bearing elements, with a construction utilizing a higher number of bearing elements by utilizing a higher number of inner walls. The results show a decrease in slab height by 90 mm, and in material use (beam volume) by 26,3 % per floor in favor of the alternative utilizing more bearing walls. However, this is only the case with the bearing direction of the beams spanning parallel to the length of the building. The two remaining buildings have been used to further study the effect of the bearing direction of the beams. The results show that for one of the buildings (Building B) there is a decrease in slab height by 90 mm and a decrease in material use by 28 % (beam volume) per floor in favor of the beams spanning parallel to the width of the building. For the third building (Building C), there is no difference in slab height and very little difference in material use.