6.2.2 Långtids- och klimateffekter

Träets och träprodukters krypningsfenomen, eller att nedböjningen ökar med tiden, beror på många olika faktorer. Krypningens storlek beror på fuktkvoten; ju fuktigare träet är desto mera kryper det.

I praktiken påverkar också fuktvariationerna beteendet, se figur 6.3. Variationer i fuktkvoten, till och med vid förhållandevis låg fukthalt, leder till större ökning än konstant stor fukthalt. Därför är det viktigt att man försöker uppskatta fuktnivåer och variationer i det omgivande mikroklimatet under konstruktionens livslängd.

Vid sidan om ren krypning förorsakad av konstant belastning och krypning på grund av varierande fuktighet påverkar även variationer på belastningsnivå under konstruktionens livslängd beteendet. Vid dimensionering ska alla dessa effekter beaktas.

I princip uppvisar trä utsatt för tryck vinkelrätt mot fibrerna samma beteende vad gäller deformationer och tidseffekter som en balk belastad i böjning, men med några ytterligare effekter. Deformationen ökas ytterligare av trämaterialets krympning vinkelrätt mot fibrerna, vilken är mycket större än krympningen parallellt med fiberriktningen, vilken vanligtvis är försumbar. Krypningseffekterna är också mer påtagliga än för en balk utsatt för böjning.

För en byggnad utsatt för en konstant last under sin livslängd, beror nedböjningen vid krypning, w_creep, av momentana nedböjningen, w_inst, på följande sätt:

6.2    \({w_{\rm creep}} = {k_{\rm def}}{w_{\rm inst}}\)

där k_def är en deformationsfaktor vars värde beror på det belastade materialet, dess fukthalt och fukthaltens variation.

För konstruktioner eller konstruktionsdelar som uppfyller ovannämnda villkor kan den slutliga deformationen, w_fin, uttryckas som:

6.3    \({w_{\rm fin}} = {w_{\rm inst}} + {w_{\rm creep}} = {w_{\rm inst}}\left( {1 + {k_{\rm def}}} \right)\)

Den slutliga deformationen förorsakad av permanenta och variabla laster blir sålunda:

• För permanenta laster G utgående från momentan deformation, w_inst,G, blir slutlig deformation, w_fin,G:

6.4    \({w_{\rm fin,G}} = {w_{\rm inst,G}} + {w_{\rm creep,G}} = {w_{\rm inst,G}}\left( {1 + {k_{\rm def}}} \right)\)

• För variabla laster, Q_i:

6.5    \({w_{\rm fin,{Q_\rm i}}} = {w_{inst,{\rm Q_\rm i}}} + {w_{\rm creep,{Q_\rm i}}} = {w_{\rm inst,{Q_\rm i}}}\left( {1 + {\psi _2}{k_{\rm def}}} \right)\)

Värdet för k_def beror på klimatklass. Eftersom krypningen också beror på tidsperioden som lasten kommer att vara verksam, eller med andra ord medelvärdet för lasten, har faktorn ψ₂ introducerats för att man ska kunna beskriva denna effekt (ψ₂ = 1 för konstant last). Värden för k_def och ψ₂ baserar sig på experimentella resultat, men osäkerheten är ändå ganska stor. Värdet för k_def ökar när fuktigheten i den omgivande miljön ökar. Värdet för ψ₂ ökar med den tid som lasten påverkar. Det är viktigt att komma ihåg att inte bara de maximala eller genomsnittliga värdena för den relativa luftfuktigheten är av intresse, utan variationerna har också betydelse. Om stora fuktvariationer väntas förekomma kan det vara idé att tillämpa en mer sträng klimatklass än om bara maximala fuktighetsvärden används.

När den slutliga deformationen analyseras är lasten densamma som för momentan deformation. Krypeffekten på deformationsbeteendet erhålls med hjälp av reducerad styvhet:

6.6    \({E_{\rm fin}} = \frac{E}{{1 + {k_{\rm def}}}}\)

där E_fin är det slutliga medelvärdet för elasticitetsmodulen, E är det nominella medelvärdet för elasticitetsmodulen och k_def är deformationsfaktorn för trä och träprodukter.

Figur 6.3 Relativ krypning i skyddad omgivning (relativ krypning = balkens nedböjning vid en tidpunkt t dividerad med initialnedböjningen). Spänningsnivån 2 MPa. Enligt Alpo Ranta-Maunus & Markku Kortesmaa (2000).

Detalj av knutpunkt vid Malmö Centralstation.