I ett gammalt stenbrott uppförs en avancerad och estetiskt tilltalande byggnad utanför Göteborg. En riktig ögonsten vars komplexa form och hybridstomme gav ingenjörerna på ProDesign flera utmaningar. Med hjälp av FEM-Design dimensionerades kopplingarna mellan betong, stål och trä till en robust stomme.
I det gamla stenbrottet i Mölnlycke, söder om Göteborg, byggs nu Lakehouse, en sagolik skapelse designad av den internationellt välkända arkitektbyrån Snøhetta. Med den rundade formen och sluttande tak smälter huset naturligt in i den omgivande naturmiljön, en signaturbyggnad som samskapats tillsammans med stadsutvecklaren Next Step Group.
Ingenjörsföretaget ProDesign har ansvarat för att utveckla stommen till Lakehouse, från projektering till ritningar.
Vi är specialister på prefabricerade stommar som av tradition tillverkats av stål och betong,
säger Lars Rettne som är teknikansvarig för projektet på ProDesign.
Men nu ökar intresset för stommar i korslaminerat trä i större konstruktioner och Lakehouse är en hybrid som består av betong, stål och trä.
Sparar tid med modellera direkt i FEM-Design
I hybridkonstruktionen kompletterar materialen varandra och bildar en robust lösning med estetiska värden. De nedre bjälklagen är i betong och stål, trapphuset består av betong medan de övre delarna är i trä där limträbalkarna är synliga.
Den avancerade konstruktionen har ingenjörerna modellerat direkt i FEM-Design.
Det effektiviserar och vi sparar värdefull tid,
menar Lars.
Prefabentreprenaden och vi kommer ofta sent in i projektet och då är man redan i gång med olika uppgifter, som att planera gjutningen av grunden. Då behöver man veta hur stora lasterna kommer att bli och då måste vi göra lastberäkningar så snabbt som möjligt. Därför ritar vi konstruktionen i programmet för att på kort tid kunna leverera beräkningsresultatet.
Avancerad geometri gav nytänk
I de allra flesta fall har byggnader en rektangulär form och ProDesigns ingenjörer känner väl till hur en sådan uppför sig när den utsätts för olika laster. Men i denna byggnad, med dess djärva form och komplicerad geometri, är erfarenheterna inte enkla att tillämpa. Ingenjörerna har fått tänka i nya banor.
Vi har på ett elegant sätt kunnat studera hur lasterna rör sig i de olika materialen och bjälklagen i modellen,
lyfter Lars fram.
Det hade varit svårt om vi inte hade FEM-Designs beräkningsmiljö där vi byggt upp en större modell för att förstå hur byggnaden påverkas av lasterna.
Ingenjörerna har brutit ned den stora modellen i mindre delar för att studera lasterna. De har också ritat mindre konstruktionsdelar i FEM-Design med en bestämd geometrisk form. De dimensionerades i programmet och upprepas i modellen för att bidra till en kontinuerlig stabilitet genom hela huset. Då underlättas också tillverkningen i fabriken eftersom delarna har samma form.
Utmanande kopplingar mellan tre material
Men den stora utmaningen i projektet var att kopplingarna mellan de tre olika materialen inte är standardiserat fullt ut och att de kan kombineras i en mängd olika varianter.
-Det handlade om att dimensionera rätt typ av koppling som också är den bästa praktiska lösningen, i synnerhet i de kopplingspunkter där betong, stål och trä möts och hur de ska klara lasternas inverkan.
Hur många kopplingspunkter som behövs mellan de tre materialslagen för att nå stabilitet var en annan fråga som måste få sin lösning.
-Vi har kontroll på alla lasteffekter och kopplingsbehov på ett och samma ställe i modellen. Det är lätt att gå in i beräkningsresultatet, se hur stor kraften är i ett visst snitt och dimensionera kopplingen efter det.
I beräkningsarbetet har de använt CLT-modulen för korslimmat trä i FEM-Design. Att den är en ny funktion i programmet påverkade inte arbetsgången i projektet.
Vi känner igen oss i modulen som en del av FEM-Designs användarmiljö och blev snabbt produktiva,
säger Lars.
Tack vare FEM-Design fick ProDesigns utveckling av den komplicerade konstruktionen i stommen hög noggrannhet.
En fördel för kunden är att man då sparar material, till exempel med färre antal kopplingar i jämförelse med manuella beräkningar.
Att projektera Lakehouses avancerad geometri i FEM-Designs beräkningsmiljö gav tydliga resultat. Framför allt i arbetet med kopplingarna mellan betong, stål och trä där beräkningsresultatet i dimensioneringen gör att stommen blir robust. Att byggnaden blir trygg och säker för alla som dagligen vistas i denna magnifikt vackra miljö.
©: Love Janson
Pictures: Next Step Group
