CLT-väggar (Cross-Laminated Timber) är konstruerade träpaneler som består av flera lager av träskivor som är placerade tvärs över varandra och limmade ihop. CLT-väggar har en hög vertikal bärförmåga jämfört med konventionella träkonstruktioner, vilket gör det möjligt att bygga höga träbyggnader som annars skulle vara omöjliga.
Inramning av CLT-väggar:
Med stomme avses det strukturella system som bär upp CLT-panelerna och säkerställer både stabilitet och bärförmåga. Detta system består av olika komponenter som är utformade för att fungera tillsammans och upprätthålla väggens strukturella integritet. Valet av lämpligt stomsystem beror på faktorer som byggnadshöjd, arkitektoniska preferenser, lokala byggnormer och byggnadstekniska krav.
Inramning kan klassificeras i följande typer:
Plattformstyp:
Referens: CLT Handbok-Kanada:2019
I det här systemet fungerar golvplattformen på varje våning som bas för att resa CLT-väggarna på nästa våning. Detta innebär att CLT-väggarnas höjd motsvarar våningshöjden. På varje våningsplan överför CLT-väggarna gravitationslaster från våningen ovanför till CLT-golvpanelerna nedanför. Eftersom gravitationslasterna ackumuleras nedåt i konstruktionen begränsas den totala byggnadshöjden ofta av kompressionen vinkelrätt mot fiberriktningen hos CLT-golvpanelerna på den lägsta nivån. Den här konstruktionsmetoden innehåller dock vanligtvis ett stort antal väggar, som också kan bidra till motståndskraften mot seismiska laster, vilket ger en hög grad av redundans.
Figur 1: CLT-vägg med plattformsramverk
Ballongtyp:
Referens: CLT Handbok-Kanada:2019
I CLT-strukturer av ballongtyp sträcker sig CLT-väggarna kontinuerligt genom byggnadens fulla höjd, med golvpaneler fästa (eller upphängda) vid varje våning. I den här konfigurationen består det laterala lastmotståndssystemet (LLRS) vanligtvis av ett färre antal väggar inom planlösningen.
Figur 2: CLT-vägg med ballonginramning
CLT-väggens excentricitet
Perfekt centrerad axiell belastning i väggar är sällsynt, eftersom ett moment vanligtvis uppstår från excentriciteten hos applicerade axiella laster, belastning utanför planet eller båda kombinerade. Detta moment leder till en nedböjning utanför planet, ∆. Följaktligen verkar den påförda axiella lasten på denna nedböjda form och genererar ett ytterligare moment på grund av P∆-effekten. Källor till böjning utanför planet kan vara excentriskt applicerade axiella laster (på grund av sektionsförlust vid brand, osymmetrisk uppbyggnad eller andra faktorer) och vindkrafter utanför planet.
Hantering av excentriska väggar av CLT med hjälp av CLT Toolbox
CLT Toolbox Wall Calculator är ett sofistikerat verktyg med ett brett utbud av funktioner. En av dess främsta funktioner är att bestämma excentriciteten för en KL-trävägg med hjälp av fyra metoder: CSA 086:19-metoden, USA CLT Handbook-metoden, manuell inmatning och den reviderade Eurocode 23-metoden. Varje metod börjar med en första ordningens excentricitetsberäkning, följt av en andra ordningens excentricitetsberäkning, som utförs enligt de fyra metoderna. Verktyget beräknar slutligen den totala excentriciteten, som sedan används i vägganalysen.
Excentricitet av första ordningen
Vid vägganalys är det viktigt att ta hänsyn till olika källor till första ordningens excentricitet, inklusive excentriciteten hos påförda axiella laster ovanifrån (ep), excentricitet på grund av axiella ballonglaster (eb), excentricitet orsakad av förskjutningar av neutralaxeln, belastning utanför planet och ursprungliga geometriska imperfektioner i väggen.
Figur 3: Lastfördelning på en vägg av KL-trä
1. Neutral axelförskjutning, eo
I omgivande förhållanden, där CLT-element vanligtvis har en symmetrisk (balanserad) uppbyggnad, förblir den neutrala axeln vid det geometriska centrumet. Om layupen är asymmetrisk förskjuts dock den neutrala axeln bort från det geometriska centrumet. Vid en brand minskar förkolningen successivt tvärsnittet, vilket skapar en asymmetrisk (obalanserad) uppbyggnad. Som ett resultat av detta förskjuts den neutrala axeln mot den sida som är motsatt till brandexponeringen.
där
tp = väggens tjocklek
yc= Neutralaxelns placering
Figur 4: CLT-väggelement som utsätts för kombinerad böjning och axiell kompression
Avståndet från axiell belastning till neutralaxeln (styrande excentricitet ) kan bestämmas enligt följande:
Där:
eo= förskjutning av neutralaxeln
ep= faktisk belastningsexcentricitet från axiell belastning ovan
Avståndet från axiell belastning från ballongbalken till den neutrala axeln (styrande excentricitet) kan hittas enligt följande:
Där:
eo= förskjutning av neutral axel
eb= faktisk lastexcentricitet från axiell ballongbelastning
2. nedböjning vid vindlast utanför planet
Nedböjningen (Δ) hos en golvskiva av KL-trä med längden l, som utsätts för en jämnt fördelad last w, kan bestämmas med hjälp av olika analysmetoder.
Om analysmetoden är en analog metod för skjuvning:
Om analysmetoden är Gamma eller Extended Gamma:
Om den analytiska metoden är Timoshenko:
Där EI är böjstyvheten baserad på den specifika metoden.
3.Initiala geometriska imperfektioner i väggen
Initiala imperfektioner är avgörande faktorer vid väggkonstruktion. Inom strukturell analys avser imperfektioner avvikelser och inkonsekvenser som uppstår på grund av faktorer som tillverkningstoleranser, materialvariabilitet och konstruktionsfelaktigheter. Dessa imperfektioner gör att verkliga konstruktioner avviker från ett "idealiskt" eller teoretiskt perfekt tillstånd, vilket kan påverka deras prestanda under pålagda laster.
Enligt CSA 086;19
CLT Handbook-Canada:2019, avsnitt 3.10.4
inledande väggfel vid panelens mitthöjd, vanligen uttryckt som L/500 + h/6, där L är panelens höjd och h är panelens ursprungliga djup, mm.
Enligt USA:s CLT-handbok
Med CLT Toolbox CLT Wall Calculator kan användare mata in initiala väggfel manuellt, eftersom handboken inte innehåller någon formel för beräkningen.
Enligt reviderad Eurokod 23
Referens: prEN 1995-1-1:2023, avsnitt 7.3.1
Den ekvivalenta bågperfektionen (e) bör åtminstone betraktas på följande sätt:
Där l är höjden på väggen.
Andra ordningens excentricitet
Andra ordningens effekter, även kallade P-deltaeffekter, uppstår när en excentrisk axialkraft (t.ex. egenvikt eller en pålagd last) i kombination med axiella och horisontella laster genererar ett böjmoment och ytterligare förskjutning. I en väggkonstruktion av KL-trä kan dessa effekter (P-Δ-effekter) också uppstå på grund av förkolning av den brandexponerade ytan, vilket minskar tvärsnittet och påverkar väggens strukturella stabilitet.
Enligt CSA 086;19
CLT Handbok-Kanada:2019, avsnitt 3.10.4
Följande formel beräknar andra ordningens excentricitet:
A) för ballonginramning
där
Δf = Nedböjning på grund av belastning utanför planet (böjning), i mm
e1 = styrande excentricitet för den axiella belastningen, i mm
e2 = Styrande excentricitet för den axiella belastningen från ballongbalken, i mm
Δ₀ = Initiala väggfel vid panelens mitthöjd, vanligen uttryckt som L/500 + h/6, där
L = panelens höjd, i mm
h = Initialt paneldjup, i mm
B) för inramning av plattform
Enligt USA:s CLT-handbok
CLT Handbook-USA:2013, kapitel 8, avsnitt 4.1.9
Följande formel beräknar andra ordningens excentricitet:
A) för ballonginramning
där
e1 = styrande excentricitet för den axiella belastningen, i mm
e2 = Styrande excentricitet för den axiella belastningen från ballongbalken, i mm
Δ₀ = Initiala väggfel från användarens inmatning
Total excentricitet:
där
e1 = styrande excentricitet för den axiella belastningen, i mm
e2 = Styrande excentricitet för den axiella belastningen från ballongbalken, i mm
Δ₀ = Initiala väggimperfektioner från användarens indata
Δw= Nedböjning på grund av belastning utanför planet (böjning), i mm
B) för inramning av plattform
Total excentricitet:
Enligt reviderad Eurokod 23
Referens: prEN 1995-1-1:2023, avsnitt 7.4.2
För ett element som utsätts för en ekvivalent bågimperfektion ez eller ey med en konstant dimensionerande tryckkraft 𝑁Ed och ett påfört enaxligt dimensionerande böjmoment kring antingen y- eller z-axeln, det dimensionerande icke-linjära momentet 
kring respektive axel kan bestämmas enligt följande:
Med:
där
αc, y/zär förstärkningsfaktorn för kritiska normalkrafter;
δy/zär Dischinger-koefficienten som tar hänsyn till respektive fördelning av antingenMy, Ed eller Mz,Ed;
Ny/z, är den kritiska kraften för böjknäckning kring respektive axel.
E0, d är den dimensionerande elasticitetsmodulen parallellt med fiberriktningen;
I y/z är det andra tröghetsmomentet kring y- respektive z-axeln;
ly/z, ef är den effektiva komprimerade längden.
I CLTTOOLBOX väggkalkylator utförs dessutom momentberäkningar separat för varje metod, med hänsyn till respektive excentricitet.
Figur 5: Hänsyn till excentricitet för CLT-vägg av plattformstyp
Figur 6: Excentricitetsöverväganden för CLT-vägg av ballongtyp
