4 Vægge og søjler
Dette afsnit angiver, hvordan bærende vægge og søjler udvælges og dimensioneres, og beskriver, hvordan man udvælger og dimensionerer de vægge, der stabiliserer huset over for vandrette kræfter.
4.1 Lodret belastede vægge og søjler
4.1.1 Laster på bærende vægge og søjler
Ved lodret belastede vægge forstås vægge, som overfører laster fra taget eller overliggende etager til fundamentet. I småhuse vil det typisk være facadebagvæggene og eventuelt længdevæggene, som er bærende.
Vægge i facader og gavle belastes vandret af vind og lodret af laster fra tag, dæk eller øvre vægge. Væggene fører de vandrette laster til fundamentet og til tag- eller loftskiverne.
Søjler anvendes sjældent i småhuse, men er der store åbninger, som går fra gulv til loft, kan ydervæggene virke som søjler. I skeletvægge virker alle stolper i princippet som søjler.
4.1.2 Udvælgelse af bærende vægge
Ved dimensionering af bærende vægge skal de mest kritiske vægge identificeres. De mest kritiske vægge vil typisk være lange vægge med døråbninger og mange vinduer og 3-sidet understøtning, eller vægge der bærer hårdt belastede bjælker.
Vinduer, døre og lignende åbninger er ikke bærende, men døre og vinduer kan overføre vandrette kræfter til væggene, hvilket betyder, at væggene bliver hårdere belastet, jo større areal åbningerne dækker.
En væg med høje vinduer eller døre, er 3-sidet understøttet, da væggen ikke kan overføre kræfter til åbningen. Ved almindelige vinduer, typisk med en brystning på mindst 0,6 m, kan væggen beregnes som 4-sidet understøttet, men væggen vil være hårdere belastet end en væg uden vinduer. Store vinduespartier kan resultere i kritiske belastninger.
4.1.3 Dimensionering af bærende vægge
Mange parametre spiller ind i forbindelse med dimensionering af en bærende væg – først og fremmest højden på væggen. Jo højere væggen er, jo stærkere skal den være for at være stabil.
Tagets hældning er afgørende for vindlasten på taget. Hældningen afgør, om der er tryk eller sug på tagkonstruktionen. Selve væggens længde har også betydning. For tunge vægge vil en lang væg være forholdsmæssigt hårdere belastet end en kortere væg, da afstanden til de understøttende tværvægge er større.
Murede vægges bæreevne afhænger af stivhedsforhold og excentricitet af belastninger, fx fra overliggende dækkonstruktioner. Bæreevneværdierne i tabeller er bestemt ved at anvende metoder, der for de fleste småhuse i praksis er på den sikre side. For en aktuel muret konstruktion kan bæreevnen optimeres ved at anvende mere nøjagtige beregningsmodeller og ved at analysere forudsætninger nærmere. Forudsætningerne for de anvendte metoder er anført under de enkelte tabeller.
4.1.4 Vægtyper
Følgende typer ydervægge anvendes i småhuse:
Tunge længdevægge, se afsnit 4.1.5
Kombinationsvægge, se afsnit 4.1.6
Pudset eller skalmuret ydervæg, se afsnit 4.1.7
Massivblokvægge, se afsnit 4.1.8
Tunge vægge med forøget isoleringsevne, se afsnit 4.1.9
Skeletvægge, se afsnit 4.1.10.
4.1.5 Tunge længdevægge
Længdevægge vil typisk være 100 eller 108 mm tykke ved lette etagedæk, mens der ved tunge etagedæk, som ikke er kontinuerlige, skal være plads til vederlag og derfor normalt udføres mindst i 125 mm tykkelse. I tabel 11 vises i første kolonne et eksempel med en fire-sidet understøttet længdevæg, herefter en længdevæg der regnes som tre-sidet understøttet på grund af døråbningen, og endelig et vægfelt som regnes tre-sidet understøttet, men som er belastet med ekstra lodret last fra bjælken over den store åbning. Hvis der er behov for længere vægfelter end angivet i tabellen, kan man indsætte en søjle, der bærer den lodrette last.
Tabel 11. Tung længdevæg. Eksempler på maksimal væglængde, l, i m.
Tabeloplysningerne er udarbejdet i henhold til Eurocode 6 (Dansk Standard, 2006) samt DS/EN12602 (Dansk standard, 2008c) under følgende forudsætninger: Tegl med en byggestens trykstyrke på 15 MPa og med en basistrykstyrke på 5,0 MPa og mindst KC50/50/700 med en bøjningstrækstyrke i liggefuge på 0,21 MPa i studsfuge på 0,48 MPa, og et elasticitetsmodul på 1.600 MPa. Værdier i parentes er med en byggestens trykstyrke på 20 MPa og med en basistrykstyrke på 6,5 MPa og mindst KC50/50/700 med en bøjningstrækstyrke i liggefuge på 0,25 MPa i studsfuge på 0,59 MPa, og et elasticitetsmodul på 2.000 MPa. Muret porebeton med en basistrykstyrke på 3,5 MPa og en bøjningstrækstyrke i liggefuge på 0,5 MPa og i studsfuge på 0,4 MPa, og et elasticitetsmodul på 2.000 MPa. Laster som angivet i afsnit 2.2 Vindlast og afsnit 2.3, Lodrette laster, med last i lasttilfælde G2 og G3 terrænkategori Land, stor variabel last. Væggenes bæreevner er bestemt for to kritiske lasttilfælde: stor lodret last (2-etages tag: bjælkespær) og tungt dæk for t =125 mm hhv. ingen lodret last. Værdier i parentes for porebetonvægge kan anvendes, hvis der er tunge dæk med vederlag over den fulde vægtykkelse. Værdierne i parentes for porebetonvægge kan ikke anvendes for træbjælkelag.
4.1.6 Kombinationsvægge
En kombinationsvæg består af tre lag: formur, isolering og bagvæg. Formuren er typisk af tegl, mens bagvæggen kan bestå af tegl, kalksandsten, porebeton eller letklinkerbeton, se figur 21.
Formuren kan overføre en del af vindlasten til fundamentet og medvirker til at afstive bagvæggen, mens bagvæggen optager lodret last og overfører den resterende vindlast til loftskiven og fundamentet. For at væggen kan virke som kombinationsvæg, skal der være et tilstrækkeligt antal bindere til at sikre, at begge vægge virker sammen. Kravet er mindst 4 bindere pr m2. Tegl har normalt en tykkelse på 108 mm, mens letbeton fås i mange tykkelser.
Figur 21. Kombinationsvæg.
Den maksimale væglængde afhænger både af vinduesåbningernes størrelse, og hvordan væggen er understøttet af tværvægge. Tabel 12 angiver eksempler på maksimale væglængder for kombinationsvægge. Et 3-sidet understøttet vægfelt vil ud fra en symmetribetragtning kunne have en længde på det halve af eksemplerne i tabel 12.
Tabel 12. Kombinationsvæg. Eksempler på maksimal væglængde, l, [m].
Tabeloplysningerne er udarbejdet i henhold til Eurocode 6 (Dansk Standard, 2006) samt DS/EN12602 (Dansk standard, 2008c) under følgende forudsætninger: Tegl med en byggestens trykstyrke på 15 MPa og med en basistrykstyrke på 5,0 MPa og mindst KC50/50/700 med en bøjningstrækstyrke i liggefuge på 0,21 MPa i studsfuge på 0,48 MPa, og et elasticitetsmodul på 1.600 MPa. Værdier i parentes er med en byggestens trykstyrke på 20 MPa og med en basistrykstyrke på 6,5 MPa og mindst KC50/50/700 med en bøjningstrækstyrke i liggefuge på 0,25 MPa, i studsfuge på 0,59 MPa, og et elasticitetsmodul på 2.000 MPa. Porebeton med en basistrykstyrke på 3,5 MPa og en bøjningstrækstyrke i liggefuge på 0,5 MPa og i studsfuge på 0,4 MPa, og et elasticitetsmodul på 2.000 MPa. Laster som angivet i afsnit 2.2 Vindlast og afsnit 2.3, Lodrette laster, med last i lasttilfælde G2 og G3, stor variabel last terrænkategori Land. Væggenes bæreevner er bestemt for to kritiske lasttilfælde: stor lodret last (2-etages tungt dæk og gitterspær) hhv. ingen lodret last. Værdier i parentes for porebetonvægge kan anvendes, hvis der er tunge dæk med vederlag over den fulde vægtykkelse. Værdierne i parentes for porebetonvægge kan ikke anvendes for træbjælkelag.
4.1.7 Pudset eller skalmuret ydervæg
Modsat formuren i en kombinationsvæg tager man ikke pudsbeklædningen eller en skalmuring i regning, men antager i stedet at bagmuren bærer den fulde vindlast. Vindlasten overføres til bagmuren ved hjælp af trådbindere eller afstivere, eller en trykfast isolering. Dette betyder, at bagmuren bliver hårdere belastet end i kombinationsvæggen.
Tabel 13. Pudset eller skalmuret ydervæg. Eksempler på maksimal væglængde, l, [m].
Tabeloplysningerne er udarbejdet i henhold til Eurocode 6 (Dansk Standard, 2006) samt DS/EN12602 (Dansk standard, 2008c) under følgende forudsætninger: Tegl med en byggestens trykstyrke på 15 MPa og med en basistrykstyrke på 5,0 MPa og mindst KC50/50/700 med en bøjningstrækstyrke i liggefuge på 0,21 MPa i studsfuge på 0,48 MPa, og et elasticitetsmodul på 1.600 MPa. Værdier i parentes er med en byggestens trykstyrke på 20 MPa og med en basistrykstyrke på 6,5 MPa og mindst KC50/50/700 med en bøjningstrækstyrke i liggefuge på 0,25 MPa, i studsfuge på 0,59 MPa, og et elasticitetsmodul på 2.000 MPa. Muret porebeton med en basistrykstyrke på 3,5 MPa og en bøjningstrækstyrke i liggefuge på 0,5 MPa og i studsfuge på 0,4 MPa, og et elasticitetsmodul på 2.000 MPa. Laster som angivet i afsnit 2.2 Vindlast og afsnit 2.3, Lodrette laster, med last i lasttilfælde G2 og G3, stor variabel last terrænkategori Land, Væggenes bæreevner er bestemt for to kritiske lasttilfælde: stor lodret last (2-etages tungt dæk og gitterspær) hhv. ingen lodret last.
4.1.8 Massivblokvægge
Massivblokvægge er bygget op af massive blokke af ét materiale, fx tegl eller porebeton. For at overholde krav til isoleringsevne og styrke vil væggene typisk være 400 mm tykke, se figur 22.
Figur 22. Massivblokvæg.
Massivblokvægge kan være meget lange, både med 4-sidet understøtning og 3-sidet understøtning, se tabel 14.
Tabel 14. Massivblokvæg. Eksempler på maksimal væglængde, l, [m].
Tabeloplysningerne er udarbejdet i henhold til Eurocode 6 (Dansk Standard, 2006) samt DS/EN12602 (Dansk standard, 2008c) under følgende forudsætninger: Tegl og porebeton med en basistrykstyrke på 2,0 MPa og med limede fuger med en bøjningstrækstyrke i liggefuge på 0,25 MPa i studsfuge på 0,15 MPa, og et elasticitetsmodul på 1.000 MPa. Laster som angivet i afsnit 2.2, Vindlast, og afsnit 2.3, Lodrette laster, med last i lasttilfælde G2 og G3, stor variabel last terrænkategori Land. Væggenes bæreevner er bestemt for to kritiske lasttilfælde: stor lodret last (2-etages tungt dæk og gitterspær) og ingen lodret last.
4.1.9 Tunge højisolerede vægge
Energitabet gennem ydervæggen kan reduceres ved at øge isoleringens tykkelse i de tunge ydervægge eller ved at benytte materialer med mindre varmeledningsevne, så den tunge væg får en bedre U-værdi. U-værdien er et mål for væggens varmetab, jo lavere U-værdi jo bedre isoleringsevne.
En klassisk hulmur med en bagvæg af 100 mm porebeton, 140 mm isolering i hulrummet og 108 mm teglsten i formuren og dermed en samlet tykkelse på ca. 350 mm har en U-værdi på ca. 0,3 W/m2K. Hvis tykkelsen øges til 410 mm, vil man kunne opnå en U-værdi på ca. 0,2 W/m2K. Hvis tykkelsen øges til 470 mm, vil man kunne opnå en U-værdi på ca. 0,15 W/m2K.
Øges isoleringens tykkelse i en traditionel skalmur eller kombinationsvæg, vil det ikke umiddelbart betyde noget for formurens og bagvæggens bæreevne, så længe tykkelsen af disse hver især bevares. Den øgede afstand mellem formur og bagvæg betyder dog, at murbinderne skal være længere, og at der skal flere murbindere til at overføre samme last mellem formur og bagvæg.
Massivblokvægge af porebeton kan få en bedre isoleringsevne, hvis væggens tykkelse øges. En massivblokvæg med en tykkelse på 400 mm har en U-værdi på højst 0,3 W/m2K. Øges tykkelsen til 550 mm, vil U-værdien være ca. 0,2 W/m2K. Den øgede tykkelse vil give en markant bedre bæreevne, men det er samtidig også en meget tyk væg, der optager en del af husets bruttoareal.
Der findes nyere kombinationsblokke, også kendt som termo-blok-ke, der består af tre sammenhængende lag: To bærende lag af eksempelvis porebeton eller tegl med et højisolerende lag imellem. Kombinationsblokke med en tykkelse på 400-430 mm og med porebeton i de bærende lag vil have en U-værdi på ca. 0,10-0,12 W/m2K. Tilsvarende blokke med tegl i de bærende lag vil have en U-værdi på ca. 0,14-0,15 W/m2K. U-værdien afhænger af, hvor tykt mellemlaget er, ligesom de bærende lags bæreevne afhænger af, hvor tykke de er.
4.1.10 Skeletvægge
Lette ydervægge består af et træ- eller stålskelet med beklædning. Stolperne i midten af væggen overfører kræfter fra taget til fundamentet. For at sikre, at de lodrette laster fordeles til stolperne, er der normalt en trykfordelende rem i toppen. Det kan være nødvendigt at forstærke denne, hvis der er koncentrerede laster. Regnskærmen i en let ydervæg kan fx være en skalmur eller en træpladebeklædning. Figur 23-25 viser forskellige typer skeletvægge.
Figur 23. Træskeletvæg med bræddebeklædning.
Figur 24. Træskeletvæg med fer og not-beklædning.
Figur 25. Stålskeletvæg med klinkebeklædning.
Lette vægkonstruktioner vil normalt blive konstrueret med en centerafstand, c-c, på 600 mm mellem stolperne i ydervægge og en centerafstand, c-c, på 400 eller 450 mm afhængig af pladeformat i længdevæggen. Den mindre centerafstand vælges for at minimere længdevæggens tykkelse af hensyn til pladsudnyttelsen og fortsat sikre en god stivhed i konstruktionen. Ydervæggene vil pga. krav til isoleringsevne normalt være tykkere og med centerafstand på 600 mm af hensyn til færre kuldebroer og dermed bedre isoleringsevne.
Ved åbninger kan der være behov for forstærkninger i form af bredere søjler eller ekstra stolper, fx to 45 × 70 mm stolper i en længdevæg, så den samlede bredde bliver 90 mm og dybden 70 mm. Med eksempelvis en gipspladebeklædning på hver side af stolperne vil væggen blive 100 mm, når der anvendes 45 × 70 mm stolper.
Tabel 15 angiver det nødvendige stolpetværsnit i en træskelet længdevæg, og den nødvendige stolpe omkring åbninger er ligeledes angivet. Er åbningen mindre, er det ikke altid nødvendigt med en forstærkning. I det tilfælde kan samme stolpetværsnit anvendes omkring åbningen, som eksempelvis angivet i tabel 15 for træbjælkelag og en åbning på 1,2 m. Normalt anvendes træbjælkelag med skeletvægge, men dæk til badeværelser kan støbes på stedet. Er det tilfældet, skal der regnes med tungt dæk.
Tabel 15. Eksempler på stolpetværsnit i længdevæg med træskelet, c-c er 450 mm.
Tabeloplysningerne er udarbejdet i henhold til Eurocode 5 (Dansk Standard, 2007f) under følgende forudsætninger: Konstruktionstræ C18. Laster som angivet i afsnit 2.2, Vindlast, terrænkategori Land og afsnit 2.3, Lodrette laster, med last i lasttilfælde G2 og G3, stor variabel last. Stolper under den store åbning på 3,6 m kan overvejes erstattet af en stålsøjle i mindre dimensioner beklædt med gips.
Energitabet gennem ydervæggen kan reduceres ved at øge isoleringens tykkelse i de lette ydervægge og dermed give plads til dybere stolper.
Tabel 16 viser typiske vægtykkelser og nødvendige stolpetværsnit. Hvis man ønsker at fremtidssikre sin ejendom med mere isolering, kan man se, at de tykkere stolper betyder, at bredden på stolpen kan reduceres.
Energirammen skal ikke nødvendigvis opfyldes ved at øge væggenes isoleringsevne, men kan også opfyldes ved at forbedre isoleringen andre steder i huset, fx i tagkonstruktionen. For at undgå et meget tykt isoleringslag i tagkonstruktionen, forventes det dog, at væggenes tykkelse vil øges i fremtiden.
Figur 23 viser, hvordan træskeletvægge opbygges med en krydslægte på 45 × 45 mm, en dampspærre og en bærende stolpe på 45 × 145 mm, en vindspærre og en afstandsliste samt en indvendig beklædning af gips og en udvendig bræddebeklædning. Endvidere er der af hensyn til montage endnu en krydslægte bag den udvendige bræddebeklædning. For at opnå en bedre isoleringsevne kan den bærende stolpe øges til henholdsvis 45 × 220 mm og 65 × 267 mm. Dimensionen 65 × 267 mm er limtræ, da der som standard ikke fremstilles konstruktionstræ med disse dybder.
En træskeletvæg med en tykkelse på 290 mm har en U-værdi på ca. 0,2 W/m2K, og en træskeletvæg med en tykkelse på 360 mm har en U-værdi på ca. 0,15 W/m2K. I dag konstrueres vægge typisk med en U-værdi på mellem 0,3 og 0,2 W/m2K. U-værdien er et mål for væggens varmetab, jo lavere U-værdi jo bedre isoleringsevne.
Tabel 16. Eksempler på stolpetværsnit i ydervæg med træskelet, c-c er 600 mm.
Tabeloplysningerne er udarbejdet i henhold til Eurocode 5 (Dansk Standard, 2007f) under følgende forudsætninger: Konstruktionstræ C18. Laster som angivet i afsnit 2.2, Vindlast, terrænkategori Land og afsnit 2.3, Lodrette laster, med last i lasttilfælde G2 og G3, stor variabel last.
Som vist i tabel 17 kan væggene også bygges som stålskeletvægge. Stålskelettet er opbygget af tynde C-stålprofiler med en profiltykkelse på 1,2-2 mm. Af hensyn til montage af gipsplader er centerafstanden c-c typisk 450 mm i længdevægge og 600 mm i ydervægge. Den forøgede centerafstand på 600 mm i ydervægge benyttes for at begrænse kuldebroerne. Stålprofiler i ydervægge er slidsede for at mindske varmeledningen, se figur 25. Omkring åbninger i stålskeletvægge vælges som regel et profil med større tykkelse. I indvendige vægge gøres det normalt ved at sammenbygge 2 profiler og dermed fordoble profiltykkelsen. I tabel 17 og tabel 18 er de typiske C-profiler i stålskeletvægge vist Betegnelsen C70-1,2 betyder, at C-profilet er 70 mm dybt og 1,2 mm tykt.
Tabel 17. Eksempler på C-profil i en længdevæg med stålskelet, c-c er 450 mm.
Tabeloplysningerne er udarbejdet i henhold til Eurocode 3 (Dansk Standard, 2007d) under følgende forudsætninger: Stålkvalitet S350 med maksimal karakteristisk flydespænding 350 MPa, med et elasticitetsmodul på 0,21 ∙ 106 MPa og et forskydningsmodul på G = 81 ∙ 103 MPa. C-profilerne er placeret med c-c 450 mm. Dobbeltprofiler (2×) samles som en boks med den ene krop mod åbningen. Samlinger mellem beklædning og profil skal udføres, således at reaktioner fra afstivning af profiler om deres svage akse kan optages. Laster som angivet i afsnit 2.2, Vindlast, terrænkategori Land og afsnit 2.3, Lodrette laster, med træbjælkelag eller stålprofildæk og last i lasttilfælde G2 og G3, stor variabel last samt G4 og G3 deformationskriterium. Væggene vil højst have en udbøjning på 1/300 af højden. Bæreevnerne kan optimeres og skal verificeres af leverandøren af stålskeletløsningen.
Tabel 18 viser typiske vægtykkelser og nødvendige stolpetværsnit i ydervægge med stålskelet.
De viste stålskeletvægge er i princippet opbygget som vist i figur 25 med et Z-profil, der sikrer plads til eventuelle elektriske installationer, et bærende slidset C-profil på minimum 145 mm med en profiltykkelse på eksempelvis 1,5 mm samt en indvendig beklædning med gips og en udvendig bræddebeklædning. I de højisolerede løsninger kan C-profilet eksempelvis være et C195-1,2 eller et C245-1,2. Profiltykkelsen vil sjældent kunne reduceres, når dybden øges, da profilerne kan folde, hvis de bliver for slanke. En væg med en samlet tykkelse på 265 mm har en U-værdi på ca. 0,2 W/m2K, og en væg, der er 360 mm tyk, har en U-værdi på ca. 0,15 W/m2K.
Tabel 18. Eksempler på C-profil i ydervæg med stålskelet, c-c er 600 mm.
Tabeloplysningerne er udarbejdet i henhold til Eurocode 3 (Dansk Standard, 2007d) under følgende forudsætninger: Stålkvalitet S350 med maksimal karakteristisk flydespænding 350 MPa, med slidset kropprofil, med et elasticitetsmodul på 0,21 ∙ 106 MPa og et ækvivalent forskydningsmodul, der tager hensyn til slidsernes reduktion af stivheden, på mindst Gækv = 5 ∙ 103 MPa. Tabelværdierne er baseret på et slidset areal, der maksimalt reducerer tværsnitsarealet med t x 50 mm2. De slidsede C-profiler er placeret pr. c-c 600 mm, og monteres med endeafstiver i top og bund af profilerne. Dobbeltprofiler (2x) samles som en boks med den ene krop mod åbningen. Samlinger mellem beklædning og profil skal udføres, således at reaktioner fra afstivning af profiler om deres svage akse kan optages. Laster som angivet i afsnit 2.2, Vindlast terrænkategori Land og afsnit 2.3, Lodrette laster, med træbjælkelag eller stålprofildæk og last i lasttilfælde G2 og G3, stor variabel last samt G4 og G3 deformationskriterium. Væggene vil højst have en udbøjning på 1/300 af højden. Bæreevnerne kan optimeres og skal verificeres af leverandøren af stålskeletløsningen.
4.2 Stabiliserende vægge
4.2.1 Statisk system og laster på stabiliserende vægge
Husets stabilitet skal sikres ved, at der er tilstrækkelig mange vægge på tværs og på langs af huset til at optage den vandrette last på loftskiven, se afsnit 2.4, Vandret last på loftskiven.
Der regnes kun med to lastretninger, nemlig på tværs af huset og på langs ad huset. Svarende til de to vindretninger regner man med henholdsvis stabiliserende tværvægge og stabiliserende længdevægge. Tværvægge er gavlbagvægge og indvendige vægge, der er parallelle med gavlene, mens langsgående vægge er facadebagvægge og indvendige vægge, der er parallelle med facaderne, se figur 6 og figur 7.
De stabiliserende vægge skal dimensioneres, fastgøres til etagedæk, tag- eller loftskive og forankres mod glidning og væltning.
Lasterne, der kan påvirke en stabiliserende væg, er vist i figur 26. Væggen skal optage vandret last fra loftskiven, dvs. forskydningslasten, V, langs den øvre rand, og lodret last fra en eventuel forankring af væggen, dvs. forankringsreaktionen, T, langs en lodret rand. Fundamentet skal have tilstrækkelig egenvægt for at kunne optage den lodrette last. Forskydningslasten, V, skal overføres fra væggens underside til dens understøtning. Dette kan ske enten ved friktion og kohæsion eller ved friktion og en mekanisk glidningssikring. Forskydningslasten, der skal optages, er behandlet i afsnit 4.2.2, Udvælgelse af stabiliserende vægge.
Figur 26. Kræfter, der påvirker en stabiliserende væg.
Det resulterende moment fra den vandrette last kan sjældent optages alene af væggens egenvægt, G. Kan det resulterende moment ikke optages af væggens egenvægt, skal væggen forankres lodret for at forhindre væggen i at vælte. Den nødvendige forankringskraft, T, bestemmes ved momentligevægt. Forankring kan ske til et underliggende fundament, til et betondæk eller til en flankerende væg, der er forankret eller har tilstrækkelig egenvægt. Som følge af den opadrettede vindlast på taget, vil tagets egenvægt sjældent kunne bidrage til at optage momentet fra de vandrette kræfter.
Ved væggens ender skal dæk eller fundament kunne optage den koncentrerede trykkraft T + G. Er væggen ikke funderet, skal det kontrolleres, at dækket kan optage forankringskraften og den koncentrerede trykkraft.
Desuden skal væggens forskydningsstyrke være tilstrækkelig, ligesom væggen skal kunne optage de koncentrerede laster fra en mekanisk glidningssikring.
Hvis en stabiliserende væg skal optage vindpåvirkning i begge retninger, skal forankringer udføres i begge ender, og glidningssikringen skal være effektiv i begge retninger.
Væggene kan dimensioneres ved hjælp af metoden beskrevet i afsnit 2.4, Vandret last på loftskiven. Først udvælges væggene, og derefter fordeles lasten fra loftskiven. Metoden er gennemgået i detaljer i afsnit 4.2.2 til afsnit 4.2.4, mens afsnit 4.2.5 giver et eksempel på, hvordan metoden anvendes.
Stabiliserende pladebeklædte skeletvægge virker som regel ved, at skelettet er forankret til fundamentet for at kunne optage både vandrette og lodrette kræfter, herunder de vandrette påvirkninger fra loftskiven. Skelettet beklædes med gipsplader eller træbaserede plader, fx krydsfiner eller spånplader. Pladebeklædningen afstiver skelettet, se figur 27.
Et skelet uden pladebeklædning kan ikke overføre forskydningskræfter, men vil deformeres som vist i figur 27a.
En pladebeklædning, der virker som skive, kan optage de vandrette forskydningskræfter, V, men for at skabe ligevægt, må der tilføjes lodrette forskydningskræfter, V × h/L, se figur 27b.
Figur 27. Stabiliserende skeletvæg med pladebeklædning.
Hvis pladebeklædningen ikke er i ét stykke, skal også pladesamlingerne kunne overføre kraften V/L pr. løbende meter. De indre pladekanter skal derfor fastgøres til skelettet på samme måde som de ydre, se figur 27d.
Det er som regel ikke noget problem at fastgøre pladebeklædningen til skelettet, så den får tilstrækkelig styrke. Forbindelserne til omgivelserne, herunder forankringer i fundamentet, er derfor afgørende for væggens forskydningsbæreevne.
Randprofiler, top- og bundskinne, skal i lette stålskeletvægge udføres i forstærkningsstål, når de virker som stabiliserende vægge.
4.2.2 Udvælgelse af stabiliserende vægge
De stabiliserende vægge kan udvælges efter to forskellige metoder.
Den første metode er at udvælge et begrænset antal vægge som stabiliserende og sørge for, at de øvrige vægge ikke udsættes for vandret last i deres eget plan. Det vil sige, at forbindelsen mellem de ikke-stabiliserende vægge og loftkonstruktionen skal være fleksibel, eller at det på en anden måde sikres, at lasterne føres til de udvalgte stabiliserende vægge. Denne løsning gør det muligt at ændre rumdelingen i huset, fordi en del vægge er ikke-bærende. En fleksibel forbindelse kan udføres ved at etablere meget få forbindelser mellem væg og loftskive eller ved at udføre en teleskopløsning. Her bør forbindelserne til væggen udelades.
Den anden metode er at fordele lasten over så mange vægge som muligt for at reducere de koncentrerede laster mest muligt, så loftskivens indre kræfter minimeres.
Er der så mange vægge, at glidnings- og væltningsforankring er unødvendig, kan det være en fordel at inddrage alle vægge. Men er forankringer nødvendige, kan det måske betale sig at begrænse antallet af vægge for at spare på antallet af forankringer. Eksempelvis kan det være vanskeligt at etablere forankringstrækbånd inde i huset, da de skal skjules bag karme og kan påvirke vægbeklædningerne utilsigtet, samtidig med at indvendig forankring vil kræve ekstra fundamenter indvendig. I en sådan situation kan det være en fordel at vælge færre stabiliserende vægge og forankre dem tilsvarende stærkere.
Uanset hvilken metode man vælger, bør de stabiliserende vægge udvælges efter følgende retningslinjer:
Der bør være højst 6 m, målt i husets længderetning, mellem de stabiliserende vægge.
De stabiliserende vægges samlede forskydningsbæreevne bør være ensartet fordelt over hele husets længde. Ofte er der i den ene ende af huset en stor stue, mens der i den anden ende af huset er en række værelser. Hvor huset er opdelt i værelser, kan det være hensigtsmæssigt at udvælge de længste og mest regulære vægge, og hvor der er stue, kan det være hensigtsmæssigt at udvælge alle vægge, der er længere end 1,0 m.
For at sikre, at de stabiliserende kræfter optages mere jævnt, kan en stålsøjle placeres i de lange felter, fx HE120A indspændt i fundamentet. Stålsøjlen indspændes ved at montere den på en bundplade, fx 10 × 150 × 200 mm fastgjort med 4 M12 bolte. Boltene skal være indstøbt eller indlimet ca. 250 mm ned i betonfundamentet under leca-blokkene, se figur 28.
Figur 28. Stålsøjle på fundament.
De stabiliserende vægge, der skal modstå vindpåvirkning på langs ad huset, kan være et antal facadevægge fra hver af husets to facader og en længdevæg eller et antal længdevægge, som står i forlængelse af hinanden.
Er loftskiven meget stiv, er det tilstrækkeligt med 3 stabiliserende vægge uden fælles skæringspunkt. Ofte vil en loftskive udført af brædder og gipsplader ikke være tilstrækkelig stiv. Er loftskiven ikke tilstrækkelig stiv, må afstanden mellem væggene maksimalt være 6 m.
Normalt bør kun vægfelter, der er mindst 1,0 m lange, medregnes som stabiliserende. En døråbning regnes som en afbrydelse af væggen. Det betyder, at en 2,3 m lang væg med en 0,9 m bred døråbning i midten består af to vægfelter a 0,7 m, der ikke kan medregnes som stabiliserende.
4.2.3 Fordeling af vandrette laster
Fordelingen af den samlede last på de stabiliserende vægge styres af stivhedsforholdene, herunder loftskivens stivhed og stivhederne af forbindelserne mellem loftskive og vægge. I praksis vælges en lastfordeling, der sikrer, at hver enkelt væg kan optage den tildelte last. Fremgangsmåden fungerer, fordi forbindelserne mellem loftkonstruktion og vægge som regel kan tåle ret store deformationer, uden at der opstår svigt i væggen.
I første omgang beror fordelingen af de vandrette laster således på et skøn, der underbygges ved at undersøge, om væggene kan optage disse laster. Kan de ikke det, kan man vælge at forstærke nogle vægge og forbindelser, indtil den samlede last kan optages.
Lasterne kan eksempelvis fordeles efter væggenes bøjningsstivhed, EW, eller forskydningsstivhed, EA, hvor E er vægmaterialernes elasticitetsmodul, og W er væggenes modstandsmoment, W = 1/6 t · L2, idet t er vægtykkelsen, og L er væglængden. A er væggenes areal, A = t × L. Fremgangsmåden er illustreret ved et eksempel, se afsnit 4.2.5, Eksempel på beregning af stabiliteten.
4.2.4 Dimensionering af stabiliserende vægge
Forankringsklasser
For at kunne anslå en fordeling af lasten er det nødvendigt kende de enkelte vægges forskydningsbæreevne, se Appendiks C. Stabiliserende vægges forskydningsbæreevne. Her er den vandrette forskydningsbæreevne angivet for vægge af forskellige materialer og med forskellige dimensioner og forankringsforbindelser til omgivelserne. Forankringsforbindelserne sikrer, at væggene ikke vælter eller glider.
For at undgå at væggene vælter, anvendes typisk trækbånd eller gevindstang. Forankringsklassen T0 svarer til ingen forankring, mens T1 svarer til et trækbånd med et tværsnit på 2 × 25 mm. T2 svarer til en endnu større forankringsklasse og så fremdeles.
Væggene kan sikres mod glidning ved at anvende et glidningsbeslag eller ved at understøtte den stabiliserende væg med en tværgående væg. Forankringsklassen G0 omfatter konstruktioner uden glidningssikring, mens G1 omfatter vægge, der er fastgjort med glidningsbeslag eller understøttet af en tværvæg. Vægge i forankringsklassen G2 er eksempelvis fastholdt mod glidning af 2 beslag eller et beslag og understøttet af en tværvæg og så fremdeles.
Alt efter hvilken last, den enkelte væg tildeles, skal væggene forankres mod glidning og væltning. En væg kan eksempelvis være glidningsstabil, men ikke væltningsstabil og omvendt. Se eksemplet i afsnit 4.2.5, Eksempel på beregning af stabiliteten.
Figur 29. Stabiliserende vægge, der kan optage vind på tværs af huset. Væggene er opdelt i tre sektioner: venstre, midt og højre. Den samlede vandrette last er 44 kN.
Resultanten
Når man anslår en lastfordeling, skal resultanten af lasterne på de vægge, der har samme retning som vinden, ligge i nærheden af husets midte. Men resultanten behøver ikke at ligge præcis i husets midte, da kræfterne også kan overføres til de stabiliserende vægge, der er vinkelret på vindretningen.
4.2.5 Eksempel på beregning af stabiliteten
Det stabiliserende vægsystem i et typehus skal dimensioneres for vind på tværs af huset. Figur 29 gengiver husets grundplan og en plan over husets tværvægge. Facaden øverst på tegningen vender mod nord. Husets bagvægge og indvendige vægge er af porebetonelementer. Huset ligger i terrænkategorien Forstad, og den samlede last på loftskiven ved vind på tværs er 44 kN, jævnfør eksemplet i afsnit 2.4, Vandret last på loftskiven. Arkitekten har foreslået en vægtykkelse overalt på 100 mm, men vægtykkelsen kan forøges, hvor det viser sig nødvendigt.
Alle ydervægge er opstillet på pap, mens de indvendige vægge er placeret på cementbaseret limmørtel.
Dimensionering ved hjælp af et skema
Dimensioneringen foregår lettest ved hjælp af et skema, se tabel 19, der viser første fase af dimensioneringen, og tabel 20, der viser anden fase. I første fase fordeles lasterne efter et kvalificeret gæt, fx efter væggenes stivheder. I anden fase kan man omfordele lasterne mere optimalt efter en vurdering af væggenes placering. Væggenes bogstavbetegnelser og længder refererer til figur 29.
Indvendige vægge, der skal optage stabiliserende laster fra begge sider, skal muligvis forankres i begge vægender. Men da det er kompliceret at udføre forankringer inde i huset, medregner vi i første omgang kun de indvendige vægge, der støder op til den vindbelastede facade. Der er færrest indvendige vægge i nordfacaden, og derfor eftervises den. Det betyder, at vi medtager væg A, C, D og H i stabilitetsberegningen.
Først fordeles den samlede last på 44 kN efter de stabiliserende vægges forskydningsstivhed, EA. Da væggenes elasticitetsmodul er ens i dette eksempel, svarer det til at fordele lasten efter væggenes areal, dvs. væggenes længde gange tykkelse. De stabiliserende vægge belastes da med forskydningskraften, V, se sjette kolonne i tabel 19. Bæreevnen i forskellige forankringsklasser bestemmes herefter med udgangspunkt i Appendiks C. Stabiliserende vægges forskydningsbæreevne. Figur 30 viser forskydningsbæreevnen for 100 mm tykke, stabiliserende porebetonvægge med forskellige længder og forankringsforbindelser. Bæreevnen for de aktuelle væglængder er markeret med lodrette streger.
Tabel 19. Skema til første fase af dimensioneringen, hvor lasterne fordeles efter vægstivhed. De stabiliserende vægge er af porebeton og belastet af vind fra nord.
Af tabel 19 fremgår det eksempelvis, at væg D må have en glidningsforankring svarende til forankringsklasse G3, så forskydningsbæreevnen bliver V = 13,3 kN, aflæst i figur 30, og dermed større end forankringskraften på 9,63 kN. Forskydningsbæreevnen aflæses i figur 30. Væg C og H behøver kun forankringer i forankringsklasse G2. For at undgå væltning vælges tilsvarende forankringsklasse T1 for alle vægge. Eksempelvis vælges forankringsklasse T1 for væg D, så forskydningsbæreevnen bliver V = 11,5 kN og dermed større end forskydningskraften på 9,63 kN.
Figur 30. Diagrammet viser forskydningsbæreevnen V i [kN] for 100 mm tykke, stabiliserende porebetonvægge med forskellige længder og forankringsforbindelser, med de påførte laster for de fire vægge.
Fordeles lasterne udelukkende efter væggenes stivhed i første fase, vil lasterne være størst i den vestlige side af huset. Lasterne vil som regel fordele sig mere jævnt over husets længde, og det er derfor rimeligt at antage, at en større del af lasten vil optages i væg H. Ved at omfordele lasterne kan man således gå ud fra, at ca. halvdelen af lasten vil blive optaget i væggene D og H. Væg A’s stivhed kan herefter reduceres ved i beregningen at reducere væggens længde til fx 3,2 m. Tabel 20 viser den ny lastfordeling.
Tabel 20. Skema til anden fase af dimensioneringen, hvor lasterne omfordeles mere optimalt. De stabiliserende vægge er af porebeton og belastet med vind fra nord.
Det fremgår af tabel 20, at der er rigelig væltningsmodstand, når væggene er forankret i forankringsklasse T1. Den umiddelbare fordel ved omfordelingen er, at forankringsklassen ændres til G3 for alle vægge.
De indvendige vægge C og D er opmuret på limmørtel, hvilket betyder, at de er sikret tilstrækkeligt mod glidning, fordi vægge på mørtelfuge har en glidningsmodstand på mindst væltningsmodstanden, se Appendiks C. Stabiliserende vægges forskydningsbæreevne.
Væg A er understøttet af mindst to tværvægge og behøver derfor kun en yderligere glidningssikring, mens væg H er understøttet af en enkelt tværvæg svarende til forankringsklasse G1, og derfor skal der på væg H monteres to glidningsbeslag, fx et ribbe vinkelbeslag på 90 mm, for at væggen er sikret mod glidning i forankringsklasse G3.
Tabel 21 viser dimensioneringen af de stabiliserende porebetonvægge, når vinden blæser fra syd. Flere vægge kan inkluderes i beregningen. Væg A og H kan medtages igen, idet vi forventer at placere en forankring mod væltning i begge ender af væggene, mens væg C og D udelades, da vi ikke ønsker at udføre væltningsforankring indvendig i huset.
Tabel 21. Skema til dimensionering af de stabiliserende porebetonvægge, når de er belastet med vind fra syd.
Selvom flere vægge nu er medtaget, viser beregningen i tabel 21, at forankringsklasse T1 mod væltning stadig er nødvendig for alle væggene. Det skyldes porebetonens lave egenvægt, som ikke er tilstrækkelig til at optage selv de små laster på eksempelvis væggene F og G. Men forankring i klasse T1 er ikke nødvendigvis en ekstra omkostning, da taget alligevel skal forankres med båndjern for at imødegå suglaster, se afsnit 6.3, Lodret forankring af tag. Båndjernet skal således optage både den stabiliserende væltningslast og suglasterne.
Resultatet af dimensioneringen af væggene for vind fra syd viser omvendt, at det kun er nødvendigt at glidningssikre de fleste vægge i klasse G1. Dimensioneres væggene for vind på den nordlige facade, er forankringsklasse G3 nødvendig, se tabel 20. Væg A har mindst to tværvægge og skal derfor ikke forankres yderligere mod glidning. Væg H skal derimod glidningssikres med et beslag for vind på den sydlige facade.
4.2.6 Søm- eller skrueantal og -afstand
Nu er forankringsklassen for hver enkelt væg valgt, og det nødvendige sømantal kan bestemmes med udgangspunkt i tabel C.1-C.5 i Appendiks C. Stabiliserende vægges forskydningsbæreevne. Væggens forankringsklasse mod væltning bestemmer det nødvendige antal søm. I forankringsklasse T1 skal sømafstanden være mindst 300 mm med 4,6 × 130 mm søm.
I afsnit 4.2.5, Eksempel på beregning af stabiliteten, er der vist et eksempel på dimensionering af tværvægge i et hus i terrænkategori Forstad. Væg D er 2,8 m lang og bør fastgøres til loftkonstruktionen med 9 søm jævnt fordelt.
I eksemplet kan kravene om stabilitet opfyldes ved at sikre væg H mod glidning. Det kan ske ved at montere lodrette ankre i begge ender af væg A og H, fx trækbånd 2 × 25 mm, og ved at montere mindst 4 trækbånd i facadevæggene.
Egenlasten af en del af den bagvæg, der står vinkelret på en stabiliserende tværvæg, medvirker til at sikre tværvæggen mod glidning. Dette forudsætter, at samlingen mellem bagvæg og tværvæg har tilstrækkelig styrke til at overføre den stabiliserende kraft. Hvor stort et stykke af bagvæggen, der medvirker i det stabiliserende system, afhænger af den aktuelle udformning, se figur 31.
Figur 31. Bagvæggen ud for en stabiliserende tværvæg vil ofte medvirke til at overføre lasten fra loftskiven til fundamentet. Endvidere kan formurens egenlast gennem friktion reducere behovet for glidningssikring af tværvæggen. De virksomme dele af ydervæggen er markeret med farve. Man vil normalt kunne medregne op til 1,2 m af den bagvæg, der støder op til tværvæggen, dog op til 0,9 m, hvis den kun understøtter tværvæggen ensidigt, eksempelvis ved et hushjørne.
4.2.7 Stabiliserende foranstaltninger
For at vægge kan virke stabiliserende, skal der etableres en kraftoverførende samling mellem loftskiven og væggene. Herudover kan forankringsbånd, rundjernsankre eller glidningsbeslag være nødvendige, se afsnit 4.2.4, Dimensionering af stabiliserende vægge. Forankringsbånd monteres i tagkonstruktionen over væggen og stabiliserer væggen mod væltning. Samlingsdetaljer er behandlet i afsnit 6, Tage. Fastgørelse til loftskiven og glidningsbeslag er behandlet i afsnit 4.2.8, Fastgørelse af loftskive til stabiliserende vægge, og afsnit 4.2.9, Forankring mod væltning og glidning.
Figur 32. Fastgørelse af loftskivens forskallingsbrædder til de stabiliserende vægge.
4.2.8 Fastgørelse af loftskive til stabiliserende vægge
Opstilles de indvendige vægge efter montering af tagspær, forskallingsbrædder og eventuelle trækbånd, kan væggene placeres, så de støder op mod forskallingen, hvorefter man kan sømme ned i oversiden af væggen gennem forskallingen.
Denne montagerækkefølge vælges ofte, når porebetonelementer og skeletvægge opbygges på stedet, men aldrig når væggene er af letklinkerbeton, fordi de skal monteres med kran.
Opstilles de indvendige vægge, inden tagspærene lægges op, skal forskallingsbrædderne presses ind mellem spærfødder og den øverste del af væggene. Det vil da være nærliggende at skære forskallingsbrædderne til, så hvert bræt kun spænder over ét rum. Men forskallingsbrædderne er en del af loftskiven, og derfor skal de danne et sammenhængende system. Et sammenhængende system kan etableres med laskeforbindelser som vist i figur 33-34, hvor det forudsættes, at væggenes oversider flugter med spærenes undersider.
Figur 33. Laskeforbindelse, når spærfoden flugter med vægoversiden.
Figur 34. Laskeforbindelse, når spæret ligger tæt på en tværvæg.
Figur 35. Fastgørelse af loftskiven til den stabiliserende væg, når væggens overside flugter med spærenes undersider. Fastgørelsen kan enten udføres med laske eller vinkelbeslag fastgjort til spærene.
For at loftskiven kan virke stabiliserende, skal den fastgøres til bagvæggen i ydervægge og gavlvægge. For et hus med murede gavltrekanter, kan dette eksempelvis gøres ved at montere en forbindelsesplanke, som fastgøres til både loftforskallingen og remmen på bagvæggen, se figur 36. Den murede gavltrekant afstives med en lægte, som udveksles med sidste spær før gavlen. Figur 37 viser en tilsvarende løsning med en gavltrekant udført som let træskelet.
Figur 36. Fastgørelse af loftskive til bagvæg og gavlvæg samt veksler mellem gavlspær og afstivning af muret gavltrekant.
Figur 37. Lodret snit, der viser fastgørelse af loftskive til gavltrekant udført som træskelet. Loftskiven er fastgjort via en forbindelsesplanke mellem loftforskalling og rem på bagvæg i ydervæg i figur a og bagvæg i gavlvæg i figur b.
4.2.9 Forankring mod væltning og glidning
Den lodrette last på en væg, der er forankret mod væltning, kan i nogen grad forhindre glidning. Men det er ikke altid tilstrækkeligt, og i sådanne tilfælde skal der etableres en glidningssikring med et ribbevinkelbeslag, fx 90 × 90 mm. Appendiks C. Stabiliserende vægges forskydningsbæreevne, behandler forskydningsbæreevne og indeholder bæreevnetabeller for både glidning og væltning.
Figur 38. Eksempel på stabiliserende porebetonvæg med forankring og glidningssikring. Den lodrette forankring af en hel væg af letklinkerbeton kan udføres på samme måde. Er væggen ikke funderet, skal man sikre, at dækket kan optage forankringskraften og de koncentrerede trykkræfter ved vægenderne.