Utvikling av trebasert etasjeskiller med limte forbindelser og en materialutnyttelse som gir stor stivhet

Abstract

Fokuset med dette arbeidet har vært å utvikle en trebasert etasjeskiller slik at man, ved hjelp av å kombinere konstruksjonskomponenter, skal kunne øke den dimensjonerende lengden med 25 %. Dette i forhold til at komponentene brukes separat. Utviklingen startet med å få oversikt over eksisterende løsninger, og så kunne evaluere hvem av de som har størst potensiale for økt spennvidde innenfor praktiske rammer. Videre i prosessen ble prinsipper fra produktutvikling benyttet for å bestemme endelig konsept. Prinsippene innebar idemyldring, bruk av morfologisk kasse for å sette ideene i system og beslutningsverktøy for å ta valg. Til slutt ble konseptet dimensjonert ved bruk av vanlig bjelketeori, og forsøk ble gjennomført for å gi en indikasjon på om dette gir valide resultater. Konseptet for etasjeskilleren bygger på en modifisering av et limt kantstilt massivtreelement, hvor bordene av konstruksjonstrevirke er flyttet utover og pålimte kryssfinérplater utgjør topp- og bunnflenser. I dimensjoneringen ble løsninger av konseptet med forskjellige dimensjoner kontrollert for skjær, moment, nedbøyning og komfortkriterium – hvor sistnevnte viste seg å være dimensjonerende for alle tilfeller. De løsningene som oppfylte kriteriene ble videre evaluert på materialforbruk. Ved sammenligning med det tradisjonelle kantstilte massitvtreelementet ble det funnet en økning i spennvidde på opptil 35 % med samme tverrsnittsareal. Konseptets største mulige spennvidde er for 1,2 m brede elementer 8,1 m, mens 2,4 m brede gir en spennvidde på 9,0 m. Det er godt samsvar mellom resultater fra forsøk og analytiske beregninger, noe som gir en indikasjon på at bjelketeori kan benyttes og at full komposittvirkning oppnås med limte forbindelser. Numeriske beregninger antyder derimot at det kan være tilfeldigheter i dette samsvaret, og derfor anbefales det at flere forsøk gjennomføres for å fastslå om bjelketeorien virkelig kan legges til grunn for konseptet.

This thesis has focused on the development of a wood-based floor-element with increased span width, which, when combining structural components, would increase 25 % in length relative to whether the components are used separately. The development started by gaining an overview of existing solutions and evaluating which of those who have the greatest potential for increased stiffness within practical limits. Further, in the process, principles of product development were used to determine the final concept. The principals involved brainstorming, use of the morphological box to put the ideas in the system and decision-making tools. Finally, the concept was dimensioned using standard beam theory, and attempts were made to give an indication of whether this gives valid results. The concept of the floor-element is based on a modification of a glued edge-mounted solid wood-element, where the beams are moved outwards, and glued plywood makes up the top and bottom flanges. In the dimensioning solutions of the concept of different dimensions were checked for shear, moment, deflection and comfort criterion - where the last mentioned proved to be the dimensioning criterion for all cases. The solutions that met the criteria were further evaluated on cross section area. Compared to the edge-mounted solid wood-element, an increase in span width up to 35 % was found with the same cross section area. The concept's largest possible span is for 1.2 m wide elements 8.1 m, while for 2.4 m wide elements it is possible with a span of 9.0 m. Comparison of results from experiments and analytical calculations shows good compliance, which gives an indication that beam theory can be used and that full composite effect is achieved with glued compounds. Numerical calculations suggest, however, that there may be coincidences in this match, and therefore it is recommended that more attempts be made to determine whether the beam theory can really be assumed for this concept.