Förståelsen för takplåtens funktion att bära snö- och vindlaster till byggnadens stomkonstruktion och dessutom bidra till byggnadens totalstabilitet med hjälp av skivverkan finns visserligen hos dessa, men själva detaljprojekteringen och beräkningarna för att uppfylla alla funktioner och krav lämnas till de som har kunskapen om tunnplåt, och den hittar man i första hand hos tillverkarna av tunnplåtsprodukter och till viss del hos de företag som vi i stålbyggnadsbranschen kallar för hallbyggare. Dessa erbjuder marknaden kompletta hallbyggnader och inser fördelen med att kontrollera hela leveransflödet för att få en så effektiv byggprocess som möjligt. För att göra det möjligt väljer man att utföra projekteringen på egen hand i kombination med att man ingår avtal med tunnplåtstillverkare som förutom produkter även kan leverera dimensioneringsprogram och support som är skräddarsydda för de produkter som ingår i avtalet.
Dimensioneringsprogram för till exempel högprofilerad takplåt utgör alltså en viktig del i byggprocessen för hallbyggnader. Dimensioneringsprogrammen kan hålla olika god kvalitet med avseende på användarvänlighet men det som är viktigt är att de utför beräkningar som utgår från samma förutsättningar när det handlar om vilka laster man ska ta hänsyn till. Inte minst eftersom det här handlar om en situation där olika aktörer konkurrerar mot varandra och inte använder en och samma programvara.
Det som utgör syftet med den här artikeln är att det finns en del att diskutera kring regelverket för lastförutsättningarna som gäller för högprofilerad takplåt i hallbyggnader. Laster i brottgränstillståndet innehåller inga tveksamheter men när man kommer till bruksgränstillståndet och nedböjningsbegränsningar brister det på en del håll och en del klargörandet erfordras för marknaden i Norge.
Faktorer att ta hänsyn till
Nedböjningar i den typen av tak som vi behandlar här vill man begränsa för att hindra skadlig inverkan på i första hand takets tätskikt. Riskområden är framför allt anslutningar mellan tak och vägg där tätskiktet dras upp och fästs mot en oeftergivlig vägg eller taksarg och därmed utsättas för dragspänningar när taket böjer ned.
Olika tätskiktsmaterial är olika känslig för nedböjningar och det är av den anledningen som EN 1090-4 har differentierat kraven på maximal nedböjning, se tabell 1.
Tyvärr anges inte vilken last man ska använda när nedböjningarna beräknas, anledningen är att den varierar från land till land inom EU-området och är ofta specificerad i ländernas nationella bilagor, så kallade NA. Tabell 1 ska dessutom betraktas som en rekommendation eller ett riktmärke som konstruktören ska ta hänsyn till om ingenting annat är angivet i det aktuella projektet eller landets NA.
I det här sammanhanget är det viktigt att påpeka att om konstruktören ser områden på taket som är känsligt för nedböjningar är det god yrkessed att föreskriva böjstyvare takplåt eller tunnplåtsbalkar i just det området oavsett vad myndighetskraven föreskriver.
| Taktyp | Tillåten nedböjning |
| Isolerade tak med tätskiktet helklistrat mot isoleringen | ≤ L/300 |
| Isolerade tak med tätskiktet mekaniskt infäst mot bärplåten | ≤ L/200 |
| Isolerade tak med tätskikt av profilerad plåt | ≤ L/150 |
| Oisolerade tak av profilerad plåt | ≤ L/150 |
Det finns fler faktorer som är avgörande för hur stora nedböjningar man kan tillåta. Erfarenheten visar till exempel att låglutande tak med långa avstånd mellan takbalkarna kan få problem med vattenansamlingar som ligger lägre än takbrunnarna på grund av allt för stora nedböjningar. I en del fall har så kallad water ponding inträffat med efterföljande takras som en direkt konsekvens. Då har takbrunnarna antingen varit fulla med skräp eller skyfallet så häftigt att regnvattnet inte hinner dräneras bort tillräckligt fort från taket. Det finns därför anledning att sätta en övre gräns för hur stora nedböjningar man kan tillåta i tak som har riktigt låg taklutning, till exempel maximalt 30 mm. EN 1090-4 nämner water ponding som ett potentiellt problem för taklutningar under 2 grader och med tanke på att många hallbyggnader idag utförs med taklutningen 1:40 (1,4 grader) måste man vara uppmärksam på detta.
En fjärde faktor förutom tätskiktsmaterial, taklutning och spännvidder är om taket är isolerat eller oisolerat. Oisolerade tak med profilerad plåt har ofta taklutningar över 1:10 (5,7 grader) på grund av täthetskrav och dessutom utvändig avvattning vilket gör att vattensamlingar inte är något problem. Anslutningar mot oeftergivliga väggar går dessutom att utforma så att de klarar nedböjningar bättre än till exempel papp och gummiduk. Det kan alltså finnas anledning att differentiera nedböjningsbegränsningarna mellan isolerade och oisolerade tak.
Vilken bruksgränslast ska man använda?
När eurokoderna infördes 2006 introducerades tre olika bruksgränstillstånd i stället för enbart ett som det var tidigare:
Irreversibelt gränstillstånd
Används för att verifiera att det inte uppstår kvarstående deformationer som är så stora att de kan leda till permanenta skador.
I det här gränstillståndet använder man karakteristisk lastkombination,
Reversibelt gränstillstånd
Används för att verifiera att verksamheter och utrustning inte skadas av deformationer som är tillfälliga men som uppträder relativt ofta.
I det här gränstillståndet använder man frekvent lastkombination,
För reversibelt gränstillstånd definierar EN 1990 dessutom en kvasipermanent lastkombination men den används i första hand vid beräkning av långtidsdeformationer i till exempel betongbjälklag och är inte intressant för ämnet i den här artikeln.
Valet av vilken last man ska kontrollera takets nedböjning med står alltså mellan karakteristisk eller frekvent lastkombination. Eftersom värdet på y1-faktorn är 0,2 – 0,6 för snölaster i de nordiska länderna inser man att det har väldigt stor betydelse vilken lastkombination man väljer, speciellt om snölasten dominerar i förhållande till takets egentyngd.
Nedan följer en genomgång hur reglerna för nedböjningsbegränsningar för halltak ser ut i Sverige, Finland, Danmark och Norge.
Sverige
Före 2006 hade man i Sverige en överenskommelse inom branschen att begränsa takplåtens nedböjning i isolerade tak till L/150 och i oisolerade tak till L/90. Brukslasten beräknades då som:
på samma sätt som idag men y-faktorn var då något högre.
När eurokoderna infördes 2006 eftersträvade man att behålla den ursprungliga branschöverenskommelsen som fungerat väl under alla år och valde då den frekventa lastkombinationen och skrev in det som ett allmänt råd i NA (i Sverige benämnd EKS). Eftersom y1-värdet för snölast nu är något lägre jämfört med tidigare justerades nedböjningsbegränsningen till L/200 för alla typer av tunnplåtskonstruktioner i tak. Svagheten, eller styrkan om man så vill, i det allmänna rådet är att det gäller oberoende av spännvidder, typ av tätskikt och taklutningar. Det finns heller ingen differentiering mellan isolerade och oisolerade plåttak.
I Sverige finns en branschorganisation som heter TIB Takentreprenörerna och som ger ut en skrift som ger riktlinjer hur mekaniskt infästa tätskiktssystem ska projekteras. Där rekommenderar man att takets nedböjning maximalt får vara 30 mm och kan vara en förutsättning för att tätskiktsgarantin ska gälla. Även här kopplar man inte kriteriet till vilken last man ska använda men man får förmoda att det är den frekventa lastkombinationen som avses.
Finland
Finland har valt den karakteristiska lastkombinationen och anger nedböjningsbegränsningar för olika typer av tak i deras NA, se tabell 2. Karakteristisk lastkombination ger en större brukslast än den frekventa eftersom andelen snölast är ungefär dubbelt så stor. Trots det har Finland valt ungefär samma nedböjningsbegränsningar som Sverige, i alla fall för låglutande tak med spännvidden 6 meter och uppåt. Konsekvensen blir att bruksgränstillståndet ofta blir dimensionerande om man använder en takplåt med samma profilhöjd som är dominerande i Sverige (läs 130 mm). Utan att ha något statistiskt belägg är min gissning att profilhöjd 150 mm är mer kostnadseffektiv i Finland jämfört med 130 mm, då klarar man nedböjningskraven bättre. Intressant att notera i de finska föreskrifterna är också att man tillåter betydligt större deformationer i tak där risken för vattenanhopningar eller annan skada inte föreligger. Här avses förmodligen oisolerade plåttak med utvändig avvattning och brant taklutning.
| Taktyp | Tillåten nedböjning | ||
| Tak där risk för vattenanhopningar mm inte föreligger | ≤ L/100 | ||
| Tak där risk för vattenanhopningar mm föreligger | L ≤ 4,5m 4,5m < L ≤ 6,0m L > 6,0m | ≤ L/150 ≤ 30mm ≤ L/200 | |
Danmark
I Danmark tillämpar man karakteristisk lastkombination och nedböjningsbegränsningar enligt tabell 3. Det är nästan en kopia av Finlands föreskrifter trots att länderna har olika förutsättningar vad gäller snölaster.
Det som är speciellt med Danmark är att de har väldigt liten snölast,
gäller över hela landet när taklutningen är mindre än 5 grader. Det innebär att man ibland kan få störst brukslast om man räknar vindlasten som huvudlast. Jag får för mig att takplåt med profilhöjd 150 mm nyttjas relativt ofta i Danmark av samma orsak som i Finland på grund av att kraven på begränsad nedböjning är betydligt strängare än vad de är i till exempel Sverige.
| Taktyp | Tillåten nedböjning | ||
| Takplåt i oisolerade tak | ≤ L/90 | ||
| Takplåt i isolerade tak | L < 4,5m 4,5m ≤ L < 6,0m L ≥ 6,0m | ≤ L/150 ≤ 30mm ≤ L/200 | |
Norge
Norge har vad jag vet inga råd eller föreskrifter från myndigheter hur nedböjningar i halltak ska begränsas. Det leder till en del problem som är den ursprungliga anledningen till uppkomsten av den här artikeln. Som nämndes inledningsvis sker dimensioneringen av takplåt till hallbyggnader nästan uteslutande av de som levererar takplåten. För ändamålet har dessa utvecklat egna dimensioneringsprogram eller utnyttjar de fåtal program som finns tillgängliga på den öppna marknaden. Oavsett vilket är det viktigt att programmen använder samma förutsättningar så att konkurrensen mellan olika leverantörer likställs. Utan nationella råd (spelregler) lämnas möjligheten öppen för att aktörerna använder samma nedböjningskrav men inte samma lastkombinationer. Det resulterar i olika resultat med avseende på plåttjocklekar baserat på hur man tolkar de föreskrifter som finns, inte på innovativ design, och det är olyckligt.
Sammanfattning
Om vi ska ge oss på en summering kan man konstatera att kraven på nedböjningsbegränsning i tak till hallbyggnader ofta landar i kriteriet L/200 men att kravet kan mildras om man kan säkerställa att vattenanhopningar inte kan bildas genom att ge taket tillräcklig taklutning. Val av tätskikt har också betydelse eftersom olika system är mer eller mindre känslig för rörelser i taket.
De flesta länderna använder karakteristisk lastkombination men Sverige sticker ut genom att använda den frekventa lastkombinationen som ger en betydligt mindre last. I det sammanhanget är det viktigt att påpeka att kriteriet har använts under mycket lång tid i Sverige och med gott resultat. Då bör man även ha med sig att maxgränsen 30 mm ofta tillämpas när spännvidderna är längre än 6 meter.
Norge har som sagt inga anvisningar för vare sig lastkombination eller nedböjningsbegränsning vilket man på något sätt borde införa av anledningar som jag nämnt tidigare. Förhoppningsvis kan den här artikeln lyfta den frågan hos berörda organisationer och myndigheter i Norge.
Författare:
Erik Andersson, Lindab
