Det är fullt möjligt att använda glas i kombination med trä som bärande byggnadsdelar. I ett forskningsprojekt som drivits av Glafo - glasforskningsinstitutet i samarbete med Linnéuniversitet i Växjö och Lunds universitet, har tre typkonstruktioner tagit fram:
Det som är speciellt är att det är glaset som tar lasten. Träets uppgift är att hålla glaset på plats och göra det lättare att sammanfoga elementet med andra byggdelar. Projektet har visat att det är själva limmet och limfogen som är avgörande för konstruktionens hållfasthet.
Glas- och träbalk
I projektet har en glas- och träbalk tagits fram. Det är en I-balk liknande Masonitebalken™. Livet består av 10 mm glas i stället för skivmaterial och flänsarna av LVL, Laminated veneer lumber (Kerto). Glaset är vanligt floatglas, enligt den europeiska standarden EN-572, levererad av Pilkington Floatglas AB.
Bärförmåga och styvhet
En utvärdering av balkprovningarna finns nu redovisad i rapporten "Timber/Glass Adhesively Bonded I-beams" av Louise Blyberg och Erik Serrano, Linnéuniversitetet.
Resultaten visar att glas- och träbalken har fortsatt god bärförmåga även efter första sprickuppkomsten. Lasten kunde ökas ytterligare cirka 140 procent efter det att första sprickan i glaset uppkommit.
Jämfört med en så kallad lättbalk (I-balk med flänsar av trä och liv av skivmaterial, till exempel Masonitebalken™) har de provade glas/träbalkarna 5-10 procent högre karakteristisk bärförmåga vid uppmätt maxlast för balken. Om lastnivån vid första sprickförekomst sätts som bärförmåga blir förhållandet annat, mindre än hälften.
Glas- och träbalken har betydligt högre styvhet, cirka 40 procent, jämfört med Masonitebalken™. Just styvheten är den egenskap som är dimensionerande i de allra flesta fall när balken används i ett golvbjälklag.
Glas- och träpelare
En prototyp av glas- och träpelare har tagits fram och även provbelastats. Pelaren består av glasskivor som limmats in i spår i hörnlister. De är cirka 300 x 300 mm i tvärsnitt och cirka 3,5 m långa. Tvärsnittet består av fyra planglasskivor (10 mm) som är inlimmade i fyra hörnlister av trä (Kerto).
Bärförmåga
Ett tryckförsök har gjorts på en 3,5 meter lång glas- och träpelare. Pelaren belastades upp till cirka 390 kN (39 ton) utan att något brott uppstod. Den lasten var också provningsutrustningens maxkapacitet.
Vid ena upplaget uppkom en liten spricka som dock inte påverkade pelarens bärförmåga. Pelaren bärförmåga i knäckning bedöms vara 5-10 ggr detta lastvärde.
Väggelement i glas- och trä
Den tredje typkonstruktionen är ett väggelement i glas- och trä, med bärande glasdel. Den ska kunna placeras i fasad vid nybyggnad men även ersätta befintliga väggar för att släppa in ljus.
Det som skiljer från ett vanligt fast fönster är att väggelementet ska kunna ta upp kontinuerlig last från till exempel ett bjälklag. Då en tänkt placering är i yttervägg ska elementet både vara bärande och energismart.
Bärförmåga
Storleken på de väggelement som testats är 1200 x 2400 mm. Utformningen skulle kunna liknas vid en förstorad I-balk (jämför glas- och träbalken) med en 10 mm bärande glasskiva i mitten.
Flänsarna och sidorna byggs av trä (Kerto), vilket underlättar hopfogning med andra byggdelar. Utformning av flänsarna är avhängig av ett antal tekniska problem som måste lösas. Målet att undvika köldbryggor påverkar både flänsutformningen och sammanfogningen av glas och trä.
Belastningstest visade att väggarnas förmåga att ta upp skjuvkrafter visar på tillräckligt hög bärförmåga för att vara intressanta för att användas som stabiliserande element. Vid brott går glaset i skjuvväggarna, till skillnad från balkarna, sönder på ett sprött sätt. När det börjar spricka sker kollapsen i stort sett omedelbart.
Vid ren vertikal belastning klarade väggarna (med akrylatlimmet) en last på cirka 180 kN, och en ren horisontell last på cirka 70 kN. Typiska krav på väggens bärförmåga är i storleksordningen 20 kN i vertikal last (per våningsplan som väggen skall bära).
För att effektivt kunna använda väggen för stabilisering behöver man en klara en horisontell last på kanske 5-10 kN. Den belastning väggarna klarade kan inte direkt jämföras med de ovanstående, då de provade värdena måste reduceras med säkerhetsfaktorer.
Energi
För att klara energikraven behöver elementet innehålla minst tre glasskikt, det vill säga att den bärande delen, "I-balken", kompletteras med ytterligare glasskivor. Det ger också möjlighet att bygga in funktioner på och mellan glasskivorna som till exempel solskydd.
Avståndet mellan glasrutorna begränsas till max 10 cm för att undvika för stor konvektion. Ett ventilerande skikt (på utsidan) bör finnas för att undvika kondens på glaset.
Energiberäkningar
Vid energiberäkning av ett väggelement har följande viktiga parameter identifierats:
Vid beräkning inför konstruktionen av prototypen konstaterades att avståndet mellan glasen är viktigt samt att minst en beläggning med energisparglas måste användas. Fler beläggningar ger inte samma markanta skillnad. Två glas räcker inte utan det krävs tre glas för att U-värdet ska komma ner under 1 W/m2K.
Fortsättning
Sävsjö Snickerifabrik har fått en ansökan till Vinnova beviljad om delfinansiering för att ta tillvara på och bygga vidare på projektets resultat och använda dem för att skapa egna produkter.
Inom EU-programmet Wood Wisdom Net II har Glafo fått en ansökan beviljad och går vidare inom området med projektet ”Load Bearing Timber Glass Composites” där flera svenska företag är med.
Ett flertal av de påbörjade projekten fortsätter och kompletterar det som gjorts.
