Styvheten är ofta ett mera avgörande kriterium än bärförmågan vid dimensionering av ett träbjälklag. Styvheten ökar med ökad balkhöjd. Genom samverkan mellan balkar och undergolv, eller någon form av tvärförstyvning, kan styvheten ytterligare förbättras.
Det vanligaste sättet att uppnå samverkan är att limma spontade golvspånskivor dels i fogarna mellan skivorna, dels mot bjälklagets balkar och kortlingar. Skruvlimning mot balkarna har visat sig överlägsen jämfört med spiklimning.
Styvheten tvärs spännviddsriktningen är avgörande för om konstruktionen ska börja svänga av en koncentrerad, dynamisk last, det vill säga en person som går på bjälklaget. Denna styvhet tvärs spännviddsriktningen är avgörande för om bjälklaget ska bibehålla sitt relativt plana tillstånd under inverkan av koncentrerade statiska laster, till exempel tyngre möbler.
Bristande styvhet märks först och främst på att koppar och fat i skåp klirrar och att inventarier vibrerar. Men skakningar kan också märkas direkt på kroppen när man till exempel sitter i en stol och andra går över golvet. Oavsett hur styvt ett träbjälklag görs, kan det finnas märkbara vibrationer till exempel när barn leker våldsamt eller när många dansar. Det viktigaste är att undvika besvärande svängningar när man går över golvet. Bjälklag med hög styvhet är också fördelaktigt med hänsyn till stegljudsisolering vid låga frekvenser. Generellt rekommenderas att man genomför en beräkning av deformation och dynamiska egenskaper för alla lösningar, förutom för de lösningar man erfarenhetsmässigt vet fungerar bra (det vill säga vanliga bjälklag).
Ett kriterium för ett träbjälklags styvhet är nedböjning vid statisk last. Styvheten under inverkan av statisk last är det primära kriteriet men inverkan av dynamisk last (impulslast) bör även beaktas. Ett kriterium för ett bjälklags sviktegenskaper är begränsning av dess impulshastighetsrespons.
Nedböjning och statisk last
I golvbjälklag (botten- och mellanbjälklag) ska den beräknade nedböjningen hos en enskild golvbalk begränsas till 1,5 mm under inverkan av en statisk punktlast om 1,0 kN. Balken förutsätts vara fritt upplagd och belastad i sin mittpunkt. Den får antas samverka med golvbrädor eller golvskiva. Lastfördelning till angränsande balkar får tillgodoräknas.
Risken för bakfall i våtrum och på låglutande tak ska beaktas. Ett annat kriterium som används vid kontroll av jämnt fördelad last på golvbjälklag är begränsning av nedböjningen till 1/500 av den fria spännvidden. För takbjälklag med en lutning av minst 1:10 (cirka 6°) godtas generellt en nedböjning av enbart vanlig snölast motsvarande högst 1/250 av den fria spännvidden.
Exempel beräkningsvärden
En dimensioneringsmetod för svikt, svängningar och styvhet för träbjälklag har utvecklats, se Eurokod 5.
Tabellen visar beräkningsvärden för några vanliga bjälklagslösningar. Värdering av de dynamiska egenskaperna enligt de kriterier som anges i skriften Massivbjälklaget anges också. Beräkningarna gäller för ett bjälklag med bredden 7,2 m, och bjälkar med centrumavstånd på 600 mm fritt upplagt längs alla fyra sidorna. Beräkningarna är genomförda för en konstruktion utan beklädnad på undersidan av balkarna, eftersom detta bör vara den vanligaste situationen för ljudisolerande skiljekonstruktioner.
Exemplet i tabell 1 visar att en dynamisk beräkning är en viktig komplettering till ett nedböjningskriterium, även om ett hårt nedböjningskriterium ensamt kan fungera inom givna begränsningar. Kriterierna för acceptabla/icke acceptabla dynamiska egenskaper är dock något osäkra med hänsyn till människors reaktioner i olika situationer, och det kan finnas behov av att kontrollera detta i efterhand. Man bör därför använda värderingskriteriet med försiktighet.
| Beräkningsvärden för några vanliga typer av bjälklag | ||||||
|
Konstruktion |
Spännvidd, m |
Nedböjning vid 1 kN punktlast, mm |
Frekvens för lägsta egensvängning, Hz |
Impulshastighetsrespons h'max (mm/s)/Ns |
Värdering i enlighet med Eurokod 51) |
|
| Träbjälkar med golv av board |
4,2 | 2,2 | 14,0 | 30,1 | Störande | |
|
Boardgolv |
3,35 |
1,5 |
21,9 |
30,2 |
Osäker/ acceptabel |
 |
| Träbjälkar med golv av spånskivor | 3,55 | 1,5 | 19,0 | 42,2 | Osäker/ acceptabel | |
| Bjälklag med I-balk och golv av spånskivor |
I 250: 5,9 |
2,6 | 10,6 | 27,0 | Störande | |
| I 400: 7,2 |
1,7 | 11,6 | 22,1 | Störande | ||
|
Golv av spånskivor |
5,3 |
0,9 |
21,3 |
30,6 |
Acceptabel |
 |
1) Dämpningskoefficienten baserad på laboratoriemätta värden för förlustfaktor.
Tabell 1.
När nya bjälklagskonstruktioner ska utformas bör man göra beräkningar för att kontrollera både nedböjning under en punktlast och de dynamiska egenskaperna. Vid bedömning av beräkningsresultaten bör man företrädesvis använda det hårdaste kriteriet, om man inte har speciell kunskap och uppgifter om projektet som man vet kan ge tillfredsställande och användbara resultat.
Följande generella åtgärder kan användas för att förbättra svikt- och svängningsegenskaperna hos träbjälklag:
- reducera centrumavstånd mellan bjälkar
- reducera spännvidd
- öka styvhet hos bjälkar
- öka styvhet på den yttre beklädnad
- tvärförstyva bjälklag
- öka dämpning.
Förstyvning
Styvheten i spännviddsriktningen är av stor betydelse för såväl de statiska som dynamiska egenskaperna hos bjälklaget. Skruvlimmade golvspånskivor på träbjälkar med en höjd av 200-250 mm och centrumavstånd 600 mm ger en ökning av styvheten med 30-60 procent vid dynamisk belastning jämfört med traditionellt spikade spontade golvskivor eller brädor. För att sprida last i tvärled tillämpas traditionellt krysskolvning. Metoden ger dock marginell förbättring av styvheten. Det finns andra metoder som ger effektivare resultat, se nedanstående exempel.
Det är brukligt att fritt upplagda träbjälkar med spännvidder mellan 3000 och 4000 mm tvärförstyvas i en rad i mitten. Vid större spännvidder och vid kontinuerliga bjälkar förstyvas bjälklaget i två rader, vanligen i tredjedelspunkterna. Skivkortlingar av spik- eller skruvlimmad golvspånskiva eller K-plywood är alternativ till krysskolvning.
Styvheten i tvärled förbättras ytterligare om det på bjälklagets undersida finns exempelvis gles panel, vinkelrätt mot bjälkarna och en innertaksbeklädnad.
Krysskolvning och förstyvning med skivkortlingar ger en osäkerhet i funktionen genom till exempel dålig anliggning mot balkar och krympning av virket. Ett exempel på säker och väl fungerande tvärförstyvning av ett träbjälklag med 45x195 mm bjälkar visas i följande exempel.
Exempel
Limmad tvärbalk av uppkapade stycken av 200 mm hög lättbalk, 540 mm långa, sammanhållna i underkant av skruvlimmad längsgående bräda. Brädan fungerar som dragfläns. Montaget sker till exempel i bjälklaget sedan golvspånskivorna monterats. Lim påförs på översidan av tvärbalken som därefter lyfts upp underifrån mot golvspånskivorna. Självborrande skruv dras i uppifrån och ger erforderligt presstryck. Tvärbalken kan rymmas inom bjälklagets ursprungliga konstruktionshöjd vid användning av 28 mm gles panel för innertaket.
I avsnitt Dimensionering finns tabeller med uppgifter om spännviddsområden för olika träbjälklag. Med hänsyn till sviktegenskaper kan större spännvidder accepteras om limmade golvspånskivor används i stället för enbart spikade skivor eller brädor. Om man dessutom använder limmad tvärbalk enligt figuren, blir sviktegenskaperna normalt inte dimensionerande för bostadsbjälklag. Största spännvidd bestäms då av bjälklagets bärförmåga beräknad utan hänsyn till tvärbalkens lastbärande funktion.
Bild 1. Limmad kortlingsrad som sammansatt träbaserad I-balk. Metoden tillämpas vid förtillverkning av bjälklagselement.
