Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Fuktrelaterade deformationer i träbjälklag
RISE, SP – Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, SP Sveriges tekniska forskningsinstitut, Trätek.
RISE, SP – Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, SP Sveriges tekniska forskningsinstitut, Trätek.
RISE, SP – Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, SP Bygg och Mekanik.
2006 (Swedish)Report (Refereed)
Abstract [en]

Moisture-related movements in wood and in wood-based materials in timber-framed houses can result in highly uneven floor structures that can cause serious problems for customers. The distortion problems appear to increase appreciably when floor-heating systems are employed since the heating tends to create excessively dry conditions in the floor structure. The floor structures often consist of elements made of solid timber beams and of different layers of wood-based panels and boards. Because of the complexity of this structure and of the hygro-mechanical behaviour of the wood-based materials, it is difficult to predict how such elements will behave during either natural (or forced) variations in climate. The aim of this project is to minimize the moisture related distortion in wood-based floor structures especially with built-in floor heating. The hypothesis is that the problems will be reduced with lower moisture content, MC, in the structural timber used in the floor structure. Hence, the experiments and simulations were performed with different initial MC, in order to study its effect on the distortion behaviour. The method used in this project includes experiments performed in individual houses during their service live, full-scale experiments in laboratory and numerical simulations. Four houses with different moisture content in the floor structure and with or without floor heating system were studied. In the laboratory, five full-scale floor elements with floor heating system and different moisture content were tested. The floor elements were also analysed by a three-dimensional finite element model. The model was used to study how the floor distortion was affected by parameters such as initial moisture content, annual ring orientation, spiral grain and shrinkage properties. The project also included a test-production of the structural timber used for the lower moisture content with focus on both the quality and the costs of the product. Structural timber with 18 % and 12 % MC were exposed to outdoor conditions with the aim to study the difference in water uptake and moisture related swelling. After the outdoor exposure the materials were exposed to indoor climate and the shrinkage was measured. The project clearly showed that use of structural timber with 12 % initial MC reduced the distortion of the floor elements. Hence a moisture content of 12 % instead of 18 % gives a reduction in shrinkage by 50 %. Both the experiments and the simulations showed that the deflection of the floor elements was mainly caused by moisture related shrinkage of the particleboard. The test-production showed that it is possible to produce extra dry structural timber without any larger technical difficulties. However, the production costs increased by 5 % due to longer time for drying and degradation caused by increased twist etc. The market price of this product is estimated to increase with approximately 15 %. The outdoor exposure showed that the structural timber with lower MC still has less shrinkage when used in indoor climate. The project has shown that it is possible to reduce the problems with distortion in wood-based floor elements by using structural timber with 10 % - 12 % MC together with low shrinkage particle boards. Another way to solve the problems is to use more moisture stable products such as LVL, I-beams or gluelam. However, these products are 2 to 3 times more expensive than structural timber. There is also a possibility to reduce the visual effect of the moisture related distortions by using floor materials such as carpets or using a stiff top layer that evens out the irregularities on the surface of the floor element.

Abstract [sv]

Föreliggande projekt hade till syfte att studera fuktrelaterade rörelser i lätta träbjälklag och undersöka möjliga åtgärder för att väsentligen minska dessa rörelser. Målet för projektet var att minska förekomsten av problem som ojämna golv, svikt, knarr, skador i ytskikt av trä eller keramik och glipor mellan golv och golvlister.

Fuktrörelser i träbjälklag med konstruktionsvirke med 18 % och 12 % fuktkvot har studerats både med och utan golvvärme i fyra nyproducerade och bebodda hus. I laboratorium har fuktrelaterade formförändringar, temperaturgradienter och klimat hos fem stycken bjälklagselement med golvvärme undersökts både experimentellt och med hjälp av datorsimuleringar. Konstruktionsvirket i de fem bjälklagselementen hade fuktkvot på 12 % och 8 % samt var sorterade efter hur de var tagna ur stocken.

Mätningarna i provhusen visar att den initiala krympningen av golvbjälkarnas höjder i medeltal uppgår till 6,5 mm vid en initial fuktkvot på 18 % i bjälklaget och till 4 mm vid en initial fuktkvot på 12 %. Samtliga mätningar är utförda på golvbjälkar med en nominell höjd på 220 mm. Den årstidsvisa variationen i golvbjälkarnas höjder var kring 2 mm. Beräkningar visar att skillnaderna mellan virke med 18 % och 12 % borde ha varit större. Att så inte blev fallet beror troligen på att virket med 18 % fuktkvot torkat något under produktion och transport till byggarbetsplatsen samt att de enskilda virkesstyckenas krympningsegenskaper får stor inverkan på mätresultaten och därmed ger en stor spridning.

Mätningarna på de fem bjälklagselementen med golvvärme på laboratorium visar att golvbjälkarnas höjder initialt krymper kring 3 mm vid 12 % fuktkvot och kring 2 mm vid 8 % fuktkvot. Av mätningarna framgår det också att krympningsegenskaperna skiljer sig väsentligt beroende på årsringsmönstrets utseende i virkets tvärsnitt. Virke med stående årsringar som är tagna nära centrum av stocken krymper betydligt mindre på bredden än virke som är taget längre ut i stocken där årsringarna är mer liggande. Krympningen kan vara upptill dubbelt så stor vid liggande årsringar jämfört med stående. Spridningen i mätresultaten är dock stora vilket i sin tur leder till ojämna bjälklag vid främst högre fuktkvoter. Nedböjningen av bjälklagen som var fritt upplagda med en spännvidd på 4,2 m varierade mellan 8 och 11 mm. Observera att denna nedböjning uppstod endast på grund av fuktrelaterad deformation.

Simuleringsresultaten har visat relativt god överensstämmelse med experimenten. Resultaten har visat att spånskivans krympningsegenskaper har en stor inverkan på bjälklagets nedböjning. Simuleringarna har också visat att parametrar som initial fuktkvot i träbjälkarna, märgläge, snedfibrighet och träbalkarnas styvhet påverkar nedböjningen i viss mån men inte i lika mycket som spånskivans krympning gör. För att få ett formstabilt bjälklag vad gäller nedböjning bör man sträva efter att använda ett skivmaterial med mycket små fuktrelaterade rörelser.

 

 

Place, publisher, year, edition, pages
2006. , 88 p.
Series
SP Rapport, ISSN 0284-5172 ; 2006:61
National Category
Natural Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ri:diva-4753Local ID: 7465ISBN: 91-85533-54-8 (print)OAI: oai:DiVA.org:ri-4753DiVA: diva2:962391
Available from: 2016-09-07 Created: 2016-09-07 Last updated: 2017-08-16Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(4481 kB)1 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 4481 kBChecksum SHA-512
e8e7afc521f6d736f1646cb47c35b49f7ac18ec09035319281a87242570f952c1cb20a0dab27c0dd3ee16c8985a7305da5272ae7e487282d3c2eced8df5884d6
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
TrätekSP Bygg och Mekanik
Natural Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 243 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
v. 2.28.0