Open this publication in new window or tab >>2023 (English)Licentiate thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]
Timber-concrete hybrid buildings are an innovative solution to increase the amount of timber materials in modern buildings. Due to its lower impact on the environment than materials like steel and concrete, the demand for timber products is rising as the construction industry aims to decrease its environmental footprint.Timber is naturally grown, and certain characteristics must be considered when used in buildings, such as strength and stiffness properties depending on variables like fiber direction and moisture content. In addition, timber is a lightweight material, which influences dynamic performance of timber elements and structures.To fulfill the requirements of a modern building, timber elements are sometimes combined with concrete elements, introducing timber-concrete hybrid buildings.This study aims to expand the use of timber-concrete hybrid buildings within the construction industry. The objective is to present different types of timber-concrete hybrid buildings and evaluate their structural performance to improve the level of knowledge for structural designers for the safe and robust design of such buildings. Typically, four different types of timber-concrete hybrid structures are found in building projects in Sweden. These types of building projects usually involve additional designers than regular projects due to a lack of knowledge in timber design. Additionally, different designers uses different statical models for their designs, even within the same building project. A mobile measurement system was developed to perform in-situ dynamic measurements. The system was used in a nine-story timber-concrete hybrid building during construction to investigate the dynamic properties and validate structural design models. A parameter study highlights different design parameters that have a large influence on these models. These parameters include the inplane shear stiffness of CLT wall elements, the foundation properties, as well as non-load-bearing internal walls. In addition, the long-term dynamic response of a four-story office timber concretehybrid building is presented. Over a three-years evaluation period, the results show a clear seasonal variation of the natural frequencies which correlates well with the moisture content within a CLT slab element. The results show that environmental effects are to be considered when comparing with finite . A predictive model is presented that can be implemented in a structural health monitoring system for damage detection so that these environmental effect scan be filtered out.
Abstract [sv]
Hybridkonstruktioner i trä och betong är en innovativ lösning för att öka andelen trämaterial som används i dagens byggnader. På grund av träets fördelaktiga klimategenskaper i jämförelse mot traditionella byggmaterial som t.ex. stål och betong, har både utbudet av träprodukter och efterfrågan på dessa ökat. Då trä är en naturlig råvara, finns det vissa egenskaper som måste beaktas när det används för byggproduktion. Som exempel påverkas styvhet och hållfasthet av variabler som fiberriktning och fuktkvot. Dessutom är trä ett material med förhållandevis låg densitet, som påverkar den dynamiska prestandan i byggnader som använder bärande träelement. För att möta de krav som ställs på dagens byggnader, kombineras i flera fall bärande element i trä med bärande element i betong. Denna typ av byggnad kallas hybridkonstruktioner i trä och betong. Arbetet syftar på att öka andelen hybridkonstruktioner inom byggsektorn. Målet med denna studie är att utvärdera hur den här typen av byggnader beter sig för att kunna ge konstruktörer ökad kunskap om säker och robust dimensionering. Det här arbetet presenterar fyra olika typer av hybridkonstruktioner i trä och betong som används i Sverige. I den här typen av projekt används fler konstruktörer än i traditionella byggnadsprojekt, detta då kompetensen inom träkonstruktion är bristfällig hos de traditionella konstruktörerna. Dessutom använder konstruktörer olika antaganden och statiska modeller för sina beräkningar, även om de gäller samma byggnad. Ett mobilt mätsystem har utvecklats för att kunna genomföra dynamiska mätningar på plats. Under byggtiden av ett 9-vånings flerbostadshus har det mobila mätsystemet använts för att fånga in dess dynamiska egenskaper och för att validera beräkningsmodeller. En jämförande studie visade vilka parametrar som i hög grad påverkar resultaten i dessa modeller. De avgörande parametrarna var främst skjuvstyvheten i KL-träväggarna, grundläggningen, samt icke-bärande innerväggar. Långtidsmätningar av de dynamiska egenskaperna hos en 4-vånings kontorsbyggnad presenteras. Dessa resultat visar på en tydlig säsongsvariation i egenfrekvenserna hos byggnaden som korrelerar väl med den uppmätta fuktkvoten inuti ett KL-träbjälklag över mätperioden på tre år. Resultaten visar tydligt på att det omgivande klimatet bör beaktas vid jämförandestudier med en finita elementmodell. Utöver detta presenteras en modell som predikterar egenskaperna för implementering i ett system för tillståndsövervakning för skadedetektering så att den naturliga variationen kan filtreras bort.
Place, publisher, year, edition, pages
Linnaeus University Press, 2023. p. 39
Series
Lnu Licentiate ; 42
Keywords
Timber-Concrete Hybrid Structures, Timber Design, Structural Dynamics, Structural Health Monitoring
National Category
Building Technologies
Research subject
Technology (byts ev till Engineering), Civil engineering
Identifiers
urn:nbn:se:lnu:diva-119630 (URN)10.15626/LnuLic.42.2023 (DOI)9789189709973 (ISBN)9789189709980 (ISBN)
Presentation
2023-03-10, Södra salen, M1083, Växjö, 10:00 (Swedish)
Opponent
Supervisors
2023-03-032023-03-022023-03-03Bibliographically approved