Probabilistic System Effects in Timber Structures

Abstract: Popular Abstract in Swedish Huvudsyftet med den utförda forskningen var att öka förståelsen för hur variabiliteten hos styrkevärden i trä påverkar tillförlitligheten hos en träkonstruktion. Jämfört med andra byggnadsmaterial som tex stål och betong har trä markant högre variabilitet i styrke- och styvhetsegenskaper både mellan och inom element. I byggnadsnormer tar man generellt inte hänsyn till den låga sannolikheten att hög spänning sammanfaller med låg bärförmåga vilket kan ge upphov till en extra säkerhetsmarginal. På grund av träets inhomogena natur beror bärförmågan hos en träkonstruktion på längden hos elementen samt typ av belastning. För konstruktioner med uttalade momenttoppar som t ex takstolar kan man därför förvänta sig en ökning av bärförmågan. Denna ökning kan definieras som en systemeffektfaktor definierad som en multiplikator på det enskilda elementets bärförmåga. En statistisk modell av Isaksson (1999) användes för att modellera variabiliteten hos bärförmågan mellan och inom träelement av gran (Picea Abies). Två vanliga konstruktionssystem, W-takstol och parallellt träbalksystem, studeras. Den probabilistiska systemeffekten för W-takstolen beräknas dels med en linjär modell och dels med en icke-linjär kraft-förskjutningsmodell av spikplåtsförbanden. Den metod som används av praktiserande ingenjörer med en ökning av böjstyrkevärdet vid böjmomenttoppar visade sig vara på säkra sidan. Systemeffektfaktorn är mellan 8% och 25% beroende på antaganden. Ett icke-linjärt beteende av spikplåtsförbanden visar sig inte påverka systemeffektfaktorn, åtminstone inte för den studerade takstolstypen. För ett system med parallella träbalkar föreslås en ny metod för att ta fram systemeffekten, för att ta hänsyn till storleken av systemet. Systemeffektfaktorn är mellan 17% och 27% för denna typ av konstruktion.