1.3.4 Hållfasthetsklasser

Limträ som tillverkas enligt SS-EN 14080 erhåller en bestämd hållfasthetsklass. SS-EN 14080 ger möjlighet att bestämma hållfasthetsklassen på flera olika sätt:

1. genom beräkning (egenskaperna för limträ beräknas utgående från lamellernas egenskaper),
2. genom balkprovning eller
3. med hjälp av en klassificeringsmetod beskriven i SS-EN 14080.

Normalt bestäms limträets hållfasthet av de använda lamellernas hållfasthet, dess placering i limträtvärsnittet och fingerskarvarnas hållfasthet. SS-EN 14080 definierar ett antal hållfasthetsklasser, men de ovan nämnda metoderna 1) och 2) kan användas av limträtillverkaren för att definiera en egen hållfasthetsklass om limträtillverkaren till exempel vill optimera användningen av den råvara som lokalt står till buds. Tabell 1.1 och tabell 1.2 ger hållfasthets- och styvhetsvärden för de hållfasthetsklasser som är definierade i SS-EN 14080²⁾. Tabell 1.3 ger de ekvationer som ska användas när en egen hållfasthetsprofil definieras.

Observera att varken Eurokod 5 eller SS-EN 14080 ger några som helst hållfasthets- eller styvhetsvärden för limträelement som är böjda i förhållande till tvärsnittets svagare axel, alltså den axel som är vinkelrät mot tvärsnittets limfogar. Det här är problematiskt i sådana fall där böjning i förhållande till båda tvärsnittsaxlarna förekommer, se figur 1.10.

Enligt Eurokod 5 ska följande villkor uppfyllas:

1.2     \(\begin{array}{l} \frac{{{\sigma _{{\mathop{\rm m}\nolimits} \rm ,y,d}}}}{{{f_{{\mathop{\rm m}\nolimits} \rm ,y,d}}}} + {k_{\mathop{\rm m}\nolimits} }\frac{{{\sigma _{{\mathop{\rm m}\nolimits} \rm ,z,d}}}}{{{f_{{\mathop{\rm m}\nolimits} \rm ,z,d}}}} \le 1,0\\ {k_{\mathop{\rm m}\nolimits} }\frac{{{\sigma _{{\mathop{\rm m}\nolimits} \rm ,y,d}}}}{{{f_{{\mathop{\rm m}\nolimits} \rm ,y,d}}}} + \frac{{{\sigma _{{\mathop{\rm m}\nolimits} \rm ,z,d}}}}{{{f_{{\mathop{\rm m}\nolimits} \rm ,z,d}}}} \le 1,0 \end{array}\)

där s_m,y,d och s_m,z,d är dimensionerande värden för böjspänning i förhållande till huvudaxlarna och f_m,y,d och f_m,z,d är motsvarande hållfasthetsvärden. Faktorn k_m är 0,7 för rektangulärt limträtvärsnitt.

I Eurokod 5 och SS-EN 14080 anges alltså enbart värdet för f_m,y,d. Detta är inte alls något problem om man använder homogent limträ med lika hållfasthetsklass för alla ingående lameller. Men man kan föra en diskussion kring hur detta bör angripas i praktiken för kombinerat tvärsnitt med olika hållfasthetsklass för ingående lameller, se även figur 1.3. Ett sätt kan vara att proportionera andelen lameller av respektive hållfasthetsklass och få ett viktat värde för f_m,z,d. Ett annat sätt kan vara att ta hjälp av systemfaktorn k_sys enligt Eurokod 5, avsnitt 6.6. Nedanstående resonemang leder dock till att det lämpligtvis går att tillämpa samma hållfasthetsvärde i båda riktningar, det vill säga f_m,z,d = f_m,y,d, utan att säkerheten äventyras.

Vid skev böjning enligt figur 1.10 är det de yttre lamellerna som kommer att bli mest ansträngda och därför kan hållfasthetsvärdet f_m,z,d = f_m,y,d tillämpas för både kraftkomposanten q sin α och q cos α, det vill säga tvärsnittet betraktas som ett homogent tvärsnitt med tanke på spänningsfördelningen.

Vid plan böjning, eller flatböjning, kan följande resonemang styrka att f_m,z,d = f_m,y,d. En signifikant systemeffekt enligt Eurokod 5, avsnitt 6.6 är aktuell på grund av parallellkopplade lameller. Fingerskarvarna som är den svaga länken vid många böjbrott kring den styva axeln, är dessutom i detta fall utspridda i olika lägen längs balklängden och inte placerade tvärs hela undersidan av ”balken”, där ett brott i regel uppstår. Summerat ger detta snarare en hållfasthetsökning, trots att de inre lamellerna har ett lägre ingående hållfasthetsvärde på f_m,z,d.

²⁾ Värdena är enligt SS-EN 14080:2013, som är en så kallad harmoniserad standard för limträ.

Skellefteå AIK Hockey träningshall, Skellefteå.

Figur 1.10 Balk som böjs i förhållande till båda tvärsnittsaxlarna.

Tabell 1.1 Hållfasthetsklasser för limträ definierade i SS-EN 14080. Kombinerat limträ.
Karakteristiska hållfasthets- och styvhetsvärden i MPa och densiteter i kg/m³ för kombinerat limträ.
Limträtillverkaren kan också definiera en egen hållfasthetsklass för att maximera utbyte av den tillgängliga råvaran.

Egenskap	Symbol	Limträ hållfasthetsklass
		GL20c	GL22c	GL24c	GL26c	GL28c	GL30c	GL32c
Böjhållfasthet	fm,g,k	20	22	24	26	28	30	32
Draghållfasthet	ft,0,g,k	15,0	16,0	17,0	19,0	19,5	19,5	19,5
	ft,90,g,k	0,5
Tryckhållfasthet	fc,0,g,k	18,5	20,0	21,5	23,5	24,0	24,5	24,5
	fc,90,g,k	2,5
Skjuvhållfasthet (längsskjuvning och vridning)	fv,g,k	3,5
Rullskjuvhållfasthet	fr,g,k	1,2
Elasticitetsmodul	E0,g,mean	10 400	10 400	11 000	12 000	12 500	13 000	13 500
	E0,g,05	8 600	8 600	9 100	10 000	10 400	10 800	11 200
	E90,g,mean	300
	E90,g,05	250
Skjuvmodul	Gg,mean	650
	Gg,05	540
Rullskjuvmodul	Gr,g,mean	65
	Gr,g,05	54
Densitet	ρg,k	355	355	365	385	390	390	400
	ρg,mean	390	390	400	420	420	430	440

 

Tabell 1.2 Hållfasthetsklasser för limträ definierade i SS-EN 14080. Homogent limträ.
Karakteristiska hållfasthets- och styvhetsvärden i MPa och densiteter i kg/m³ för homogent limträ.
Limträtillverkaren kan också definiera en egen hållfasthetsklass för att maximera utbyte av den tillgängliga råvaran.

Egenskap	Symbol	Limträ hållfasthetsklass
		GL20h	GL22c	GL24c	GL26c	GL28c	GL30c	GL32c
Böjhållfasthet	fm,g,k	20	22	24	26	28	30	32
Draghållfasthet	ft,0,g,k	16,0	17,6	19,2	20,8	22,4	24,0	25,6
	ft,90,g,k	0,5
Tryckhållfasthet	fc,0,g,k	20	22	24	26	28	30	32
	fc,90,g,k	2,5
Skjuvhållfasthet (längsskjuvning och vridning)	fv,g,k	3,5
Rullskjuvhållfasthet	fr,g,k	1,2
Elasticitetsmodul	E0,g,mean	8 400	10 500	11 500	12 100	12 600	13 600	14 200
	E0,g,05	7 000	8 800	9 600	10 100	10 500	11 300	11 800
	E90,g,mean	300
	E90,g,05	250
Skjuvmodul	Gg,mean	650
	Gg,05	540
Rullskjuvmodul	Gr,g,mean	65
	Gr,g,05	54
Densitet	ρg,k	340	370	385	405	425	430	440
	ρg,mean	370	410	420	445	460	480	490

 

Tabell 1.3 Karakteristiska hållfasthets- och styvhetsvärden i MPa och densiteter i kg/m³ för homogent limträ.

Egenskap	Symbol	Karakteristiska värden
Böjhållfasthet	fm,g,k	Den karakteristiska böjhållfastheten ska beräknas med följande ekvation: \({f_{\rm m,g,k}} = - 2,2 + 2,5{f_{\rm t,0,1,k}}^{0,75} + 1,5{\left( {{f_{\rm m,j,k}}/1,4 - {f_{\rm t,0,1,k}} + 6} \right)^{0,65}}\) Ekvationen ska endast tillämpas när fingerskarvarnas karakteristiska böjhållfasthet på lågkant är: \(1,4{f_{\rm t,0,1,k}} \le {f_{\rm m,j,k}} \le 1,4{f_{\rm t,0,1,k}} + 12\) Ekvationen gäller även för limträ utan fingerskarvar förutsatt att värdet för fm,j,k är: \({f_{\rm m,j,k}} = 1,4{f_{\rm t,0,1,k}} + 12\)
Draghållfasthet	ft,0,g,k	Den karakteristiska draghållfastheten är lika med 80 procent av värdet på den karakteristiska böjhållfastheten fm,g,k
	ft,90,g,k	0,5
Tryckhållfasthet	fc,0,g,k	Den karakteristiska tryckhållfastheten är lika med fm,g,k i N/mm2 där fm,g,k är den karakteristiska böjhållfastheten för limträ
	fc,90,g,k	2,5
Skjuvhållfasthet	fv,g,k	3,5
	fr,g,k	1,2
Elasticitetsmodul	E0,g,mean	Medelvärdet för elasticitetsmodulen är lika med E0,g,mean = 1,05 Et,0,l,mean
	E90,g,mean	300
Skjuvmodul	Gg,mean	650
	Gr,g,mean	65
Densitet	ρg,k	1,1 ρl,k
	ρg,mean	ρl,mean