I Sverige och Norge började man utnyttja skivverkan i tak av trapetsprofilerad plåt under 1960-talet till skillnad från övriga Europa där s.k. tvåledsramar fortfarande är vanligt. Genom att nyttja sig av skivverkan i hallbyggnader kan man använda pelare av klenare dimensioner, s.k. pendelpelare som är ledade både upptill och nedtill, i jämförelse med att stabilisera stommen genom ramverkan och inspända pelare.
Takskivan tillsammans med kantbalkarna utmed långsidorna kan liknas vid en hög liggande balk med sina upplag i gavlarna. Takplåten fungerar som ett tunt och högt liv i balken och tar upp tvärkraften medan kantbalkarna, som kan liknas vid balkens flänsar, tar upp normalkrafter till följd av det böjande momentet från vind mot långsida eller av upplagskrafter av last mot gavel.
Vad innebär skivverkan i takplåt
Den stabiliserande skivan påverkas av horisontell last i form av vindlast mot långsidor och gavlar samt vertikal last i form av snölast. Vindlasterna omvandlas till skjuvkrafter i skivan, som i sin tur skapar horisontella krafter i pelarna eller väggarna. När vinden påverkar långsidan i en hallbyggnad där väggarna består av ex sandwichelement överförs vindlasten via sandwichelementen till pelarna. Lastupptagande yta blir avståndet mellan pelarna multiplicerat med pelarens höjd. Hälften av lasten förs ned till pelarfoten och hälften till pelartoppen. Via pelartoppen och takbalkarna och genom skjuvning i skruvarna förs vindlasten, som skjuvkrafter i takplåten, vidare mot gaveln och dess infästningar, vidare ned i det dragna vindkrysset i gaveln och slutligen överförs lasten via vindkryssets infästning i pelaren och ned i pelarfoten och grundkonstruktionen. Samma princip gäller vid vind mot byggnadens gavlar där lasten förs in genom skjuvning i skruvarna i takskivan, som skjuvkrafter, via pelartopparna och gavelbalken och slutligen förs ned i långsidornas vindkryss. För att en byggnad ska vara stabil krävs minst tre vindkryss/väggskivor, men normalt används ett vindkryss i alla fyra väggarna.
Särskilt vid långsmala hallbyggnader blir således skjuvkrafterna i skivan i gavlarna betydligt större än de som ska föras ned till grunden utmed långsidorna. Konsekvensen blir att särskilda ändbeslag ibland kan behövas för att förhindra deformationer i plåtens upplag vid gavlar.
Fördelar och nackdelar med skivverkan i tak
Det är en fördel och en liten extra kostnad att komplettera infästningen av takplåtarna med ytterligare skruvar så att en styv takskiva bildas och i jämförelse med att använda strävor/avstyvningar i takkonstruktionen, sparar man både material och arbetstid på bygget.
Eftersom skivorna absorberar en del av de horisontella krafterna, behöver pelarna inte längre vara dimensionerade för att klara alla laster själva. Trots möjligheten till mindre dimensioner, vilket leder till mindre stålåtgång, måste pelarna fortfarande dimensioneras korrekt för att bära den återstående horisontella lasten, inklusive vertikala laster som tyngd och snö. Dessutom erhålls en mer kostnadseffektiv grundkonstruktion vid pelarfot i jämförelse med fast inspända pelare.
Takplåt är det billigaste alternativet i jämförelse med ex betong- eller lättbetongelement och dessutom är takplåt mer lätthanterlig och kran behöver inte användas i lika stor utsträckning i jämförelse med ex. betong- eller lättbetongelement.
Till nackdelarna kan höra att om man på förhand har kännedom om ev. framtida utbyggnader är det bättre använda inspända pelare eller ramar, alternativt förbereda med tjockare takplåt, eller dubbla plåtar, i gavelfacket. Vidare bör vindkryssens läge bestämmas i tidigt skede i projekteringen. Förstärkning av grundkonstruktionen krävs under pelare vid vindkryss.
Ansvarsförhållanden vid dimensionering av takplåt
Att dimensionera takplåt för skivverkan är en komplex beräkningsfråga som kräver specialkunskaper inom byggnadsstatik. Det är vanligt att stomkonstruktören överlämnar beräkningen av skivan till plåtleverantören som har vana och datorstöd till hjälp men ansvaret för dimensionering och utformning vilar ytterst på stomkonstruktören.
Infästningarnas betydelse vid skivverkan
Infästningen har en avgörande betydelse vid dimensionering av takplåten vid skivverkan. Fästelementen i sidöverlappen och anslutningar till kant- och gavelbalkar är mycket viktiga komponenter i en takskiva. Skruvarnas antal och typ är avgörande för kraftöverföringen mellan plåtarna och de bärande elementen. Hur plåtarna överlappar varandra och hur de är sammanfogade med s.k. sidoöverlappskruv påverkar skivans totala styrka. Stora tak kan behöva delas in i zoner med olika infästningsmönster baserat på den varierande belastningen i olika delar av taket.
Figur 3: Tv: sidoöverlappskruv med borrspets, i mitten: sidoöverlappskruv med vass spets, t h: balkskruv med borrspets för ex montage av plåt mot kantbalk.
I många fall är den s.k. miniminfästningen för plåt som utnyttjas för skivverkan tillräcklig, men långt ifrån alltid när det gäller infästningen i plåtens sidoöverlapp samt vid takplåtens infästning i gavelbalkarna.
Dimensionerande skjuvkraft i takplåten är den minsta av bärförmågan av sidoöverlappskruv och i den för förbandet av plåten i kantbalkarna. Används alltså minimiinfästningen bestäms dimensionerande skjuvkraft av den minsta av de båda och inte på det verkliga skjuvflödet i takskivan.
Eftersom skjuvbrott i fästelement inte får bli dimensionerande vid skivverkan gäller begräsningar för vissa skruv och nit avseende bärförmåga m.h.t. hålkantbrott eller skjuvbrott för olika plåttjocklekar. Skjuvbrottlasten ska vara minst 25% större än de dimensionerande värdena för hålkantbrott.
Centrumavståndet mellan skruven för infästning av plåten i kantbalk bestäms genom kvoten av bärförmågan m.h.t. till hålkantbrott och det beräknade skjuvflödet i plåten.
Vid isolerade tak används normalt ytbehandlad kolstålsskruv utan tätningsbricka i korrosivitetsklass C2 med borrspets för montage av takplåt mot kant- och gavelbalkar samt även mot takbalkar. Även skjutspik kan användas för infästning av takplåt mot takbalkar.
Så kallad sidoöverlappskruv används för att sammanfoga takplåtarna till varandra och skruven är en viktig delkomponent i syfte att erhålla skivverkan i takplåten. Efter att borrspetsen borrat genom plåtarna samlas de ihop och kläms i den ogängade delen mellan skallen och överkant gängorna-det s.k. frisläppet. Det är viktigt att frisläppet är anpassat till plåtarnas totala tjocklek. Är det för stort dras inte plåtarna ihop och bärförmågan m.h.t. hålkantbrott reduceras betydligt och är frisläppet för litet kommer plåtarna inte heller dras ihop i den ogängade delen eftersom den undre plåten fastnar på den gängande delen. Skruvarnas diameter är vanligen 4.8, 5.5 eller 6.3 mm. Vid grövre diameter krävs förre antal sidoöverlappskruv. Skruven dras alltid till spinn.
All infästning på och i anslutning till takplåten monteras med fördel med hjälp av en s.k. skruvautomat som är ett ergonomiskt utformat verktyg för stående montage. Vid användning av skjutspik för montage av takplåt direkt mot takstolar används en krutdriven bultpistol, även det för stående montage.
Författare
Jörgen Håkansson, Försäljningsingenjör, EJOT Sverige AB
