14.3.1 Ledad pelarfot

Laskar av stålplåt

Den enklaste och vanligaste ledade pelarfoten består av ett par laskar av stålplåt. Plåtarna monteras på pelarens bredare sidor med hjälp av spikar eller träskruvar, se figur 14.10. Den här typen av förband passar för både små och större horisontalkrafter.

Laskar med varierande hålmönster, tjocklek och ytbehandling kan beställas av tillverkare som levererar stansade infästningar. Priset är oftast lägst om hålen kan stansas, vilket förutsätter att plåttjockleken inte överskrider håldiametern. Hålen bör vara ungefär 1 mm större än fästdonets diameter, typiskt är 5 mm hål för 4 mm ankarspik.

Den här typen av förband överför tryckande vertikalkraft med hjälp av kontakt mellan pelaränden och grunden. Den horisontella kraften F_E,z och den eventuella vertikala dragkraften F_E,x överförs av spikarna eller skruvarna till stålplåten, som för dem till grunden. Plåten antas fungera som en fast inspänd konsol i grunden.

Följande brottmoder ska kontrolleras:

• Skjuvbrott i fästdonen i träpelaren.
• Klossbrott, se Eurokod 5, Bilaga A.
• Fläkning.
• Brott i stålplåten förorsakat av moment, normalkraft och tvärkraft (både bruttotvärsnitt och nettotvärsnitt).
• Knäckning av stålplåt förorsakad av normalkraft.

Horisontalkraften och den eventuella vertikala dragkraften antas verka i fästdonsgruppens tyngdpunkt. Den resulterande kraften F_E är:

14.20    \({F_\rm E} = \sqrt {{F_{\rm E,x}}^2 + {F_{\rm E,z}}^2} \)

Enligt Eurokod 5, har spikar med diameter mindre än 8 mm samma bärförmåga oberoende av i vilken riktning kraften verkar. Bärförmågan per fästdon, F_v,Rd, kan bestämmas enligt Eurokod 5, avsnitt 8.3. Sålunda är antalet fästdon, n, som behövs:

14.21    \(n = \frac{{{F_\rm E}}}{{{F_{\rm v,Rd}}}}\)

När antalet fästdon har beräknats ska deras placering bestämmas. Om det inbördes avståndet väljs till minst 14 d (d är förbindarens diameter) behöver man inte begränsa det effektiva antalet fästdon i en rad, se Eurokod 5, tabell 8.1.

Om standardiserade spikningsplåtar används bestäms avståndet också av plåtens hålmönster. Klossbrott kontrolleras enligt Eurokod 5, Bilaga A. Fläkning behöver inte kontrolleras om avståndet från pelarkanten till det fästdon som befinner sig längst bort är större än 0,7 gånger pelarens höjd. I annat fall kontrolleras fläkning enligt avsnitt 14.2.4 eller Eurokod 5, avsnitt 8.1.4.

Stålplåten belastas med en vertikal och en horisontell kraft. Dessutom ger horisontalkraftens excentricitet upphov till böjmoment, se figur 14.11. I stålplåtens fast inspända tvärsnitt är momentet:

14.22    \({M_\rm E} = {F_{\rm E,z}} \cdot {e_1}\)

I hålraden med den största påkänningen gäller:

14.23    \({M_\rm E} = {F_{\rm E,z}} \cdot {e_2}\)

Spänningarna i stålplåtens olika snitt kan beräknas utgående från momentet och den vertikala och horisontella kraften. Samverkan av dessa kan beaktas enligt avsnitt 14.2.5.

Om stålplåten är tunn, kan det vara nödvändigt att kontrollera laskens knäckning. Om fästdonens avstånd i stålplåten utförs enligt rekommendationer behöver detta inte kontrolleras. Därför bör avståndet mellan hålen i lasken och dessutom mellan den första hålraden och grunden inte vara större än det minsta av 14 t (t är plåttjockleken) eller 200 mm. Infästningen av lasken i grunden ska naturligtvis också kontrolleras. Om lasken gjuts in i betong ska vidhäftningen mellan lasken och betongen kontrolleras. Om lasken däremot svetsas fast i en ingjuten stålplåt ska svetsförbandets bärförmåga kontrolleras.

Inlimmad skruv

Ledad pelarfot kan också bestå av en inlimmad skruv, se figur 14.12. En fördel är att förbandet är nästan osynligt; ytterligare en fördel är att bärförmågan vid brand är bra eftersom ståldelarna huvudsakligen är täckta med trämaterial. Inlimmad skruv bör inte användas i förband som utsätts för dynamisk belastning och inte heller i klimatklass 3. Limningen bör utföras under kontrollerade förhållanden och utförs därför av limträtillverkaren (tillverkningen övervakas med särskilda kontrollrutiner). Oftast används inlimmad skruv tillsammans med en stålplåt, som i sin tur svetsas eller skruvas fast i grunden.

Denna typ av pelarfot bör användas endast när pelaren belastas med små eller måttliga krafter. Förbandet har mycket liten bärförmåga vid böjmoment, vilket betyder att pelaren ska stagas under montageskedet.

Följande brottmoder ska kontrolleras:

• Brott i skruven.
• Utdragning av skruven.
• Brott i trämaterialet (fläkning, dragbrott, tryckbrott).

Inlimmade skruvar behandlas inte i Eurokod 5. Särskilda dimensioneringsanvisningar kan i stället finnas i tekniska godkännanden. I Sverige finns ett typgodkännande utfärdat av SITAC (Typgodkännandebevis 1396/78) som gäller inlimmade skruvar. I dimensioneringsanvisningar ges ekvationer för olika belastningssituationer och minimikrav för änd- och kantavstånd samt inlimmad längd.

Enligt det svenska typgodkännandet är bärförmågan vid axiell utdragning:

14.24     \({R_{\rm td}} = \min \left\{ \begin{array}{c} 0,6 \cdot {f_{\rm bu,k}}{A_\rm s}/1,2\\ \pi {d_{\rm ekv}}{l_\rm i}{f_{\rm ax,k}}\frac{{\tanh \omega }}{\omega }{k_{\rm mod}}{\kappa _1}/1,25 \end{array} \right.\)

där:

fbu,k	är skruvens karakteristiska brottgräns [MPa].
As	är skruvens tvärsnittsarea [mm2].
dekv	är skruvens ekvivalenta diameter [mm], där dekv = min(1,15 dnom, dhole).
dnom	är skruvens nominella diameter = ytterdiameter.
dhole	är håldiametern (> dnom).
li	är skruvens inlimmade längd [mm].
fax,k	är 5,5 MPa.
\(\omega = \frac{{0,016{l_i}}}{{\sqrt {{d_{\rm ekv}}} }}\)	(dimensionslöst sprödhetstal)
kmod	är en modifikationsfaktor som beaktar inverkan av lastvaraktighet och klimatklass, se tabell 2.4.
κ1	är 1,0 i klimatklass 1 och 0,8 i klimatklass 2.

 

Därtill ska den minsta inlimmade längden, l_min, beaktas:

14.25     \({l_{\rm min}} = {\rm max}\left\{ \begin{array}{l} 0,5{d_{\rm nom}}^2\\ 10{d_{\rm nom}} \end{array} \right.\)

Det första villkoret i ekvation 14.24 beaktar dragbrott av skruven och innehåller partialkoefficienten för stål γ_M = 1,2. Det andra villkoret i ekvation 14.24 beaktar utdragning av skruven och innehåller partialkoefficienten för limträ γ_M = 1,25. Förbandet bör utformas så att brottmoden är seg; det betyder att dragbrottet av skruven bör vara dimensionerande.

Parametern f_ax,k (MPa) motsvarar formellt förbandets skjuvhållfasthet när skjuvspänningsfördelningen är fullständigt jämn (vilket uppnås när ω är liten och (tanh (ω)) ⁄ ω = 1,0).

Ovanstående ekvationer gäller också för tryck. Knäckning av den tryckta skruven bör ändå kontrolleras när spänningen i skruven överstiger 300 MPa.

Som konstaterats tidigare ska brott i trämaterialet också kontrolleras. Uppenbara brottmoder är dragning eller tryck längs fiberriktningen, men det finns också risk för fläkning förorsakad av dragning vinkelrätt mot fiberriktningen till exempel när skruvaxeln inte sammanfaller med fiberriktningen.

Bärförmågan för inlimmade skruvar som belastas vinkelrätt mot skruvens axel kan beräknas på samma sätt som för skruvar enligt Eurokod 5, avsnitt 8.2 och 8.6 (för skruvar inlimmade vinkelrätt mot fiberriktningen). När skruven är inlimmad parallellt med fiberriktningen ska man använda en hålkanthållfasthet som är 10 procent av det motsvarande värdet för dymlingar. Fläkningsrisken ska också kontrolleras.

Se även Fakta om limträ beträffande inlimmad dubb som är en enklare, ej kraftöverförande variant av inlimmad skruv och som kan vara tillräcklig när endast styrning av pelare krävs.

Inslitsade stålplåtar

Ett i det närmaste osynligt förband kan också bestå av inslitsade stålplåtar som fästs med dymlingar. Stålplåtarna svetsas ofta fast i en fotplåt som i sin tur skruvas eller gjuts fast i grunden. Eftersom förbandsdelarna är dolda förbättras bärförmågan vid brand med denna typ av pelarfot – dessutom har förbandet estetiska fördelar.

Förbandet har viss bärförmåga vid böjmoment vilket kan utnyttjas i montageskedet, se figur 14.13.

Följande brottmoder ska kontrolleras:

• Skjuvbrott i dymlingsförbandet.
• Blockskjuv- eller klossbrott.
• Brott i stålplåten förorsakat av moment, normalkraft och tvärkraft (både bruttotvärsnitt och nettotvärsnitt).

Gruppen av dymlingar antas bära den resulterande lyftande och horisontella kraften. Dimensioneringen utförs på samma sätt som tidigare angetts. Om det finns flera stålplåtar i förbandet ska ekvationerna i Eurokod 5 för flera skjuvplan användas. Om dymlingarnas diameter är större än 6 mm bör vinkeln mellan belastningens riktning och fiberriktningen beaktas. Blockskjuv- eller klossbrott kontrolleras enligt Eurokod 5, Bilaga A.

Figur 14.10 Ledad pelarfot med laskar av stålplåt vid sidorna. Schematisk bild. Laskarna kan fästas med spikar eller träskruvar. Fuktskydd mellan limträ och betong.

Figur 14.11 Spänningsfördelning i stållasken.

 

Figur 14.12 Ledad pelarfot med inlimmad skruv.

 

Figur 14.13 Ledad pelarfot med inslitsad stålplåt.