Nya möjligheter för trä i bärande utomhuskonstruktioner

Trä är ett fullständigt förnyelsebart material som under senare år fått stor uppmärksamhet som ett långsiktigt hållbart alternativ för byggandet. För framtidens samhällsbyggande är både utmaningarna och möjligheterna många och vi ser idag en stor klimatmedvetenhet från många materialsektorer. Vi förväntar oss klimatförändringar som på sikt kan leda till en förändrad råvarutillgång i våra skogar. Digitaliseringen bidrar till utvecklingen av avancerad tillverkningsteknik och ger nya möjligheter i konstruktionsarbetet. Nya tillämpningar utvecklas vilket t ex omfattar trä i utomhus¬konstruktioner och förbättrad förbandsteknik. För att möta dessa utmaningar och nyttja möjligheterna krävs ny kunskap och tillämpning av kunskapen i praktiken för ett hållbart och säkert byggande.
Projektets övergripande syfte är att bidra till omställningen till ett mer hållbart byggande genom att förbättra förutsättningarna för ökad användning av trä i lastbärande konstruktioner. För att möjliggöra detta krävs ny grundläggande kunskap om trämaterialets beteende, men också tillämpning av sådan kunskap i praktiken. Med kunskapen kan vi utveckla ny teknik och nya användningsområden för träbaserade konstruktionsmaterial. I projektet kommer grundläggande mekaniska egenskaper, som inte tidigare studerats i någon större utsträckning, att undersökas, framförallt långtidsegenskaper vid skjuvbelastning. Kunskap om dessa egenskaper är särskilt viktig för att kunna utforma effektiva och säkra förband i träkonstruktioner. En annan egenskap som kommer att studeras är träets sprödhet och hur denna påverkar bärförmåga och brottbeteende för komponenter och förband i träkonstruktioner.
För närvarande är barrträ kraftigt dominerande som material för konstruktionsändamål. Med pågående klimatförändringar, och därmed ändrade förutsättningar för skogsbruket, kommer troligtvis även olika lövträarter att spela en viktig roll i framtidens träbyggande. Detta är en trend som märks tydligt i Centraleuropa redan idag. För att kunna tillvarata framtida möjligheter och möta framtida utmaningar kommer projektet att omfatta undersökningar av konstruktionselement av både barr- och lövträ som är praktiskt relevanta för byggändamål. Även så kallat kemiskt modifierat trä (acetylerat trä) kommer att undersökas inom projektet. Acetylerat trä tillverkas genom att kemiskt omvandla träet så att dess fuktupptagande förmåga minskar kraftigt och dess beständighet ökar. Acetylering möjliggör användning av trä i utomhuskonstruktioner, med nackdelen att träet blir sprödare jämfört med icke modifierat trä. Inverkan av denna ökade sprödhet på bärförmågan hos förband är viktig att förstå och kvantifiera, och kommer därför också att studeras i projektet.
För trä är det tekniska stödet i form av konstruktionsnormer och dimensioneringsanvisningar relativt outvecklat i jämförelse med andra byggnadsmaterial. Behovet av att utveckla stödet är stort vad gäller tillämpning av avancerade teorier (t ex plasticitetsteori och brottmekanik) och datorbaserade beräkningar i praktiskt ingenjörsarbete, via konstruktionsnormen Eurokod 5. Projektet kommer att bidra till utvecklingen av konstruktionsnormer, så att dessa i framtiden kan ge bättre stöd i det praktiska konstruktionsarbetet.
Projektet förväntas bidra till omställningen mot ett långsiktigt hållbart byggande genom att utveckla ny och generell kunskap om skjuvhållfasthetens långtidsberoende och om spröda brott i träförband, för svenskt barr- och lövträ samt motsvarande specifika kunskap för kemiskt modifierat trä. Projektet innefattar experimentellt provningsarbete på material- och komponentnivå samt modellutveckling för beräkningar av bärförmåga och styvhet.