14.3.2 Fast inspänd pelarfot

Infästningen kan utföras med stållaskar som är spikade eller skruvade i pelaren. Om en dold infästning önskas av estetiska eller brandtekniska orsaker kan inslitsade stålplåtar och dymlingar eller inlimmade skruvar användas. Den sistnämnda är lämplig endast när inspänningsmomentet är relativt litet. För stora inspänningsmoment bör någon av de andra förbandstyperna användas.

Laskar av stålplåt

Den vanligaste fast inspända pelarfoten består av ett par laskar av stålplåt fästa på vardera sidan om pelaren, se figur 14.14. Laskarna fästs vanligen på pelarens smala sidor med hjälp av spikar, men också träskruvar kan användas. Tillverkningen av förbandet är enkel och det passar för stora och små horisontella krafter. Laskarna kan gjutas in i betongen eller svetsas fast på en ingjuten stålplåt. Förbandet dimensioneras i princip på samma sätt som laskar av stålplåt för ledad pelarfot.

En möjlig beräkningsmodell är kortfattat beskriven nedan, se figur 14.15 och 14.16. Ett detaljerat beräkningsexempel ges i Dimensionering av limträkonstruktioner. Denna typ av förband överför tryckande vertikalkraft med hjälp av kontakt mellan pelaränden och grunden. Den vertikala dragkraften överförs av den ena stålplåten.

Pelarens axiella kraft F_E,x överförs med hjälp av kontakt om den är tryckande, annars överförs den av fästdonen till laskarna. Infästningsmomentet M_E överförs genom ett kraftpar som bildas i de båda laskarna. Den horisontella kraften F_E,y överförs med hjälp av kontakttryck mot lasken. Slanka laskar har tendens till buckling och i sådana fall bör böjmomentets tryckkomponent överföras med hjälp av kontakt mot grunden. Böjmomentets dragkomponent överförs genom dragning i den andra lasken och överförs till lasken med hjälp av tvärkrafter i fästdonen.

Följande brottmoder ska kontrolleras:

• Skjuvbrott i fästdonen.
• Klossbrott.
• Brott i stålplåten förorsakat av normalkraft (brutto- och nettotvärsnitt), också knäckningsrisk.
• Kontakttryck mellan pelare och lask, spänningar vinkelrätt mot fiberriktningen.
• Kontakttryck mellan pelare och grund, spänningar parallellt med fiberriktningen.

Bärförmågan vid skjuvbrott kontrolleras enligt Eurokod 5, avsnitt 8.3 och vid klossbrott enligt Eurokod 5, Bilaga A. Stålplåtens bärförmåga kan beräknas enligt avsnitt 14.3.1. Dessutom ska fästdonens kantavstånd kontrolleras. För att förenkla beräkningarna bör fästdonens inbördes avstånd väljas tillräckligt stort så att man inte behöver beakta det effektiva antalet i en rad.

Den vertikala dragkraften F_v som ska överföras av en lask är:

14.26    \({F_\rm V} = {f_{\rm c,0,d}} \cdot y \cdot b - V\)

Avståndet y, se figur 14.15, fås med hjälp av jämviktsvillkoret:

14.27    \(y = h\left( {1 - \sqrt {1 - \frac{{2M + v \cdot h}}{{{f_{\rm c,0,d}} \cdot b \cdot {h^2}}}} } \right)\)

Den horisontella kraften överförs till den fast inspända stålplåten som jämnt fördelad last. Höjden x på den belastade ytan kan beräknas med hjälp av plasticitetsteori så att man antar att två plastiska leder uppstår. Det plastiska momentet är:

14.28    \({M_{\rm pl}} = \frac{{c \cdot {t^2}}}{4}{f_{\rm y,d}}\)

där c är stålplåtens bredd, t dess tjocklek och f_y,d är stålets sträckgräns. Momentjämvikt ger:

14.29    \(2{M_{\rm pl}} = \frac{{c \cdot {x^2}}}{2}{f_{\rm c,90,d}}\)

där f_c,90,d är limträets tryckhållfasthet vinkelrätt mot fiberriktningen. Höjden x kan således beräknas:

14.30    \(x = t\sqrt {\frac{{{f_{\rm y,d}}}}{{{f_{\rm c,90,d}}}}} \)

Bärförmågan blir:

14.31    \({F_{\rm E,y}} \le c \cdot x \cdot {f_{\rm c,90,d}}\)

Vid en fullständig dimensionering bör man också kontrollera förbandets infästning i grunden med hjälp av Eurokod 2 och Eurokod 3.

Inslitsade stålplåtar

En i det närmaste osynlig fast inspänd pelarfot kan bestå av inslitsade stålplåtar som fästs med dymlingar, se figur 14.17. Stålplåtarna svetsas ofta fast i en fotplåt som i sin tur skruvas fast eller gjuts in i grunden. Eftersom förbandsdelarna är dolda kan bärförmågan vid brand förbättras med denna typ av pelarfot – dessutom har förbandet estetiska fördelar.

Följande brottmoder ska kontrolleras:

• Skjuvbrott i dymlingsförbandet.
• Klossbrott.
• Brott i stålplåten förorsakat av normalkraft (brutto- och nettotvärsnitt), också eventuell knäckningsrisk.
• Kontakttryck mellan pelare och lask.

Bärförmågan vid skjuvbrott kontrolleras enligt Eurokod 5, avsnitt 8.6 och vid blockskjuvning enligt Eurokod 5, Bilaga A. Stålplåtens bärförmåga kan beräknas enligt avsnitt 14.3.1. Dessutom ska fästdonens kantavstånd kontrolleras. För att förenkla beräkningarna bör fästdonens inbördes avstånd väljas tillräckligt stort så att man inte behöver beakta det effektiva antalet i en rad.

Förbandet dimensioneras i princip på samma sätt som laskar av stålplåt för fast inspänd pelarfot. Infästningsmomentet överförs genom ett kraftpar som bildas i stålplåtarna; hävarmen är (om plåtarna är tillräckligt styva för knäckning) plåtarnas inbördes avstånd. Pelarens axiella kraft överförs med hjälp av kontakt om den är tryckande, annars överförs den av fästdonen till stålplåtarna. Den horisontella kraften överförs med hjälp av kontakttryck mot stålplåtarna så som beskrivits för andra förbandstyper. Den enda skillnaden är att alla plåtar medverkar eftersom de är inslitsade.

Eftersom slitsarna försvagar tvärsnittet, ska spänningarna kontrolleras i det reducerade tvärsnittet.

Vid en fullständig dimensionering bör man också kontrollera förbandets infästning i grunden med hjälp av Eurokod 2 och Eurokod 3.

Inlimmade skruvar

Fast inspänd pelarfot kan också bestå av inlimmade skruvar, se figur 14.18. En fördel är att förbandet är nästan osynligt; ytterligare en fördel är att bärförmågan vid brand är bra eftersom ståldelarna mestadels är täckta med trämaterial. Inlimmade skruvar 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 inlimmade skruvar tillsammans med en stålplatta, som i sin tur svetsas eller skruvas fast i grunden.

Följande brottmoder ska kontrolleras:

• Brott i skruven.
• Utdragning av skruven.
• Skjuvbrott i virket invid skruven.
• Brott i trämaterial (fläkning, dragbrott, tryckbrott).

Den dimensionerande bärförmågan per inlimmad skruv beräknas enligt ekvationerna 14.24 och 14.25.

Infästningsmomentet överförs genom ett kraftpar som bildas i de inlimmade skruvarna. Pelarens axiella kraft kan också överföras av skruvarna, eller om geometrin tillåter kan tryckkraften överföras med hjälp av kontakt mellan pelaren och grunden. Samverkan av tvärkraft och normalkraft ska kontrolleras (skruvar belastade vinkelrätt mot skruvaxeln). Ekvationerna för detta återges i typgodkännandet (Typgodkännandebevis 1396/78).

Vid en fullständig dimensionering bör man också kontrollera förbandets infästning i grunden med hjälp av Eurokod 2 och Eurokod 3.

 

Figur 14.14 Fast inspänd pelarfot med laskar av stålplåt.

Figur 14.15 Beräkningsmodell för fast inspänd pelarfot med laskar av stålplåt (tryckande normalkraft).

Figur 14.16 Beräkningsmodell för en stålplåt som upptar horisontallast genom böjning.

Figur 14.17 Fast inspänd pelarfot med hjälp av inslitsade stålplåtar och dymlingar.

Figur 14.18 Fast inspänd pelarfot med inlimmade skruvar.