Kompendium Materiallære 2010.pdf - Ansatt.hig.no - Høgskolen i ...

Kompendium
i faget
BYG1271 MATERIALLÆRE
Byggematerialer
Liv Torjussen
HØGSKOLEN I GJØVIK
August 2010

Byggematerialer
Innhold
Kap. 1 Konstruksjonsvirke og limtre s 4-25
Kap. 2 Betong og mur s 26-50
Kap. 3 Stål og aluminium s 51-66
2

1 – Konstruksjonsvirke og limtre
Innhold
Konstruksjonsvirke
Innledning om tre s. 4
Trevirkets oppbygging s. 6
Bestandighet s. 7
Belastning, spenninger og sammenføyning s. 11
Mekaniske forbindelsesmidler s. 12
Limte konstruksjonselementer og plater s. 13
Konstruksjonssystemer s. 15
Limtre
Innledning om limtre s. 17
Oppbygging og produksjon s. 18
Styrke og stivhet s. 20
Bestandighet s. 22
Konstruksjonssystemer s. 23
Litteraturliste s. 25
3

Innledning om tre
Bruksområder – estetikk og stedstilpassing
Det er gamle og velutviklede tradisjoner for bruk av tre i konstruksjoner i Norge. Tre har vært
dominerende bygningsmateriale i bolighus, men også større bygg som kirker, forsamlingshus,
overnatningsbygg (hoteller) og driftsbygninger i landbruket. I Norge bygges fortsatt de fleste
eneboligene i tre, men nå benyttes også tre i fleretasjehus til bolig og andre bygg som skoler,
barnehager, næringsbygg osv.
Fra gammelt av ble bruer bygd av stein eller tre, i dag bygges stadig flere bruer i limtre. Det dreier seg
ikke bare om gangbruer, men bruer med tverrspendte limtredekker som kan bære trafikk med
akseltrykk på over 60 tonn.
Trebygg passer godt i den norske naturen, og brukes gjerne også som fasademateriale i stål- og
betongbygg. Med estetikk og stedstilpasning for øyet, kan nye moderne hus i tre lett passes inn i
miljøer med eldre trebebyggelse.
Trematerialet av ulike treslag har mange bruksområder, vi skal konsentrere oss om gran og furu som
konstruktivt materiale og som kledningsmaterial i bygg. Størstedelen av materialene til bruk i
byggebransjen er norsk trevirke. Vi importerer imidlertid også en del, mest fra Sverige, men
også fra Finland, Russland og de baltiske statene.
Fakta om norsk skog
Av Norges landarealer på ca 31 mill. ha, er skogarealet på ca 12 mill. ha. Av dette er omkring
halvparten produktivt og økonomisk drivverdig. Virkestilgangen er 650 mill. m3 og årlig tilvekst er
ca 22 mill. m3. Tilveksten i de norske skogene er betydelig større enn hogsten, da årlig hogst
utgjør ca 7,7 mill. m3.
Treslagsfordelingen i Norge er 45 % gran, 33 % furu og 22 % løvtre.
Fra skog til byggeplass
Av skogen som hogges kan alt i praksis benyttes, norsk treindustri
anvender treråvarene fullt ut.
Ca 55 % av stokken blir trelast, resten kan benyttes til produksjon av
plater, cellulose, papir, flis til landbruket samt pellets, flis og
skogsavfall til energiproduksjon.
Når tømmeret ankommer sagbruket, lagres tømmeret og vannes
kontinuerlig for å unngå uttørkning og sprekkdannelse. Stokkene
barkes og sages i ulike fraksjoner, styrkesorteres og tørkes til rett
fuktighetsnivå. Varmetilførselen som trengs til tørkingen kommer
gjerne fra eget bioenergianlegg på sagbruket.
4

Gode miljøegenskaper
Bruk av tre bidrar til å motvirke drivhuseffekten. Når trær vokser, omdannes CO2 til biomasse
gjennom fotosyntesen. Positiv tilvekst i skogen bidrar til at CO2 fjernes fra atmosfæren. Eldre trær
bidrar mindre enn yngre, skogplanting er derfor et positivt bidrag til å motvirke drivhuseffekten.
Produksjon av trematerialer og treprodukter krever lite energi ved fremstilling, og dette gir lavt
utslipp av CO2. Når treet etter endt levetid enten brytes ned biologisk eller brennes, går CO2 tilbake
til karbonsyklusen.
Når bygget står ferdig starter bruksfasen. Miljøbelastningen vil da være mer avhengig av
energiforbruket, som utgjør ca 75 % av byggets totale miljøbelastning. Utviklingen av stadig mer
energieffektive bygg vil øke betydningen av miljøegenskapene ved de materialene som velges.
Da tre er et relativt lett materiale, bidrar dette til mindre transportutgifter og mindre energibehov på
byggeplassen.
Tre og treprodukter kan gjenbrukes og gjenvinnes. Når bruksperioden for trematerialene er over, og
materialene ender som rivingsavfall, kan materialet fortsatt benyttes på ulike måter. Gjenbruk er
avhengig av god styrkesortering. Avfallet kan benyttes til nye konstruksjoner eller produkter, til
plateindustrien eller som råstoff i bioenergiproduksjon.
Energiforbruk
Produksjon av treprodukter krever generelt mindre energi enn alternative produkter med andre
materialer, og en stor del av energien som forbrukes, blir produsert ved å brenne bark og
sekundærprodukter. Selv om energiforbruket i denne industrien er lav, vil det fortsatt være behov
for å utnytte den bedre for å kunne konkurrere med andre materialer.
Det er vanskelig å gi noe eksakt tall for energibehovet fordi produksjonssystemene varierer ganske
mye fra bedrift til bedrift.
Materiale Primær energibehov
kWh/kg kWh/m3
Skurlast 0,7 350
Limtre 2,4 1200
Sponplater 3,4 2210
Betong 0,3 700
Stål 5,9 46000
PVC 18,0 24700
Aluminium 52,0 141500
Energibehovet ved fremstilling av ulike byggematerialer
5

Trevirkets oppbygging
Tre er et biologisk materiale og finnes i et uttall forskjellige slag som vokser på ulike steder
her i landet. Tremateriale har derfor stor variasjon i egenskaper og utseende. Vi skal se
nærmere på oppbyggingen av bartre som gran og furu.
Fra Fokus på tre, Trevirkets oppbygging og egenskaper
Fra utsiden og innover består treet av følgende soner:
Bark er døde celler som beskytter vekstlaget innenfor.
Bast er levende celler som transporterer byggestoffer nedover i treet.
Kambiet består av celler som deler seg. De fleste cellene settes av innover, men det dannes også
bastceller utover.
Yteved transporter vann og næringsstoffer oppover i treet.
Kjerneveden består av døde celler.
Trevirke er bygget opp av hule fibre eller celler. De aller fleste cellene er orientert tilnærmet vertikalt
i treets lengderetning, mens noen celler også går i horisontal retning. De vertikale cellene stiver opp
stammen, og er transportkanaler for vann og næringsmidler fra rot til topp. Tynnveggede
vårvedceller står for det meste av væsketransporten, mens tykkveggede sommervedceller står for
avstivningen. De vertikale cellene er 100 ganger lengre enn tykkelsen. De horisontale cellene kalles
margstråler og går radielt ut fra margen. De leder næringsstoffer innover fra basten.
Kjerneved består av døde celler i midtre deler av stammen og har som funksjon å holde stammen
oppe. Kjerneveden er tørrere, tyngre, hardere og mer varig enn yteveden.
Yteveden deltar i vann og næringstransporten til de levende delene av treet, og inneholder fett,
sukkerarter, stivelse og proteiner. Yteved er generelt sett lite motstandsdyktig mot soppangrep, og
vil som bygningsmateriale også lettere suge til seg vann enn kjerneveden.
Før tørking vil det være store fuktighetsforskjeller mellom kjerneved og yteved. Ved tørking av
materialer vil kjerneveden krympe mindre men tørke langsommere enn den løsere yteveden.
Det er ikke lett å se forskjellen mellom kjerneved og yteved på gran, men kjerneveden inneholder
mindre fuktighet enn yteveden og er derfor mer holdbar enn yteveden.
Yteveden hos furu er mer åpen og permeabel enn hos gran, og derfor lettere å impregnere.
Tennarveden har en rødbrun farge som gjør at den er lett å
oppdage, den er tettere og hardere enn normal ved.
Fra Fokus på tre.
6

Tennarved er en type virkesfeil som har stor negativ innvirkning på trevirkets egenskaper. Virket får
dårligere styrkeegenskaper, og det kan oppstå deformasjoner i tilknytning til tennarved.
Styrkeegenskapene svekkes da tennarveden har et langt lavere celluloseinnhold enn normal ved.
Tennarvedens dannes for å støtte opp eller rette opp skjevheter i veksten. Det dannes på trykksiden i
stammen, dvs. på nedsiden av hellende stammer og på undersiden av kvister.
Tradisjonelt konstruksjonsvirke, styrkesortering og dimensjoner
Trelastkvalitet
Trevirke som skal brukes i bærende konstruksjoner skal iht. norsk/europeisk standard være
styrkesortert og merket. Ved valg av fasthetsklasse bør en i tillegg til dimensjonering ta hensyn til
praktisk brukbarhet. Det er gjerne en kombinasjon av fasthetsklasse og dimensjon som avgjør
hvorvidt en konstruksjon er god eller ikke. Dimensjonen er ofte bestemt av isolasjonstykkelsen eller
andre forhold.
Norsk Standard (NS) og Europeisk Norm (EN)
Konstruksjonsvirke skal være produsert, sortert og merket i henhold til regler gitt i NS-EN 14081.
Konstruksjonsvirke fås i forskjellige fasthetsklasser definert i standarden NS-EN 338 evt. NS 3470-1.
Denne lister opp de karakteristiske egenskapene til fasthetsklassene.
De vanligste fasthetsklassene som benyttes i Norge er C18, C24 og C30. Konstruksjonsvirke sorteres
enten visuelt (i Norge etter NS-INSTA 142) eller maskinelt med innstillingsverdier definert i NS-EN
14081-4.
Sammenheng mellom visuelle sorteringsklasser og fasthetsklasser er gitt i NS-EN 1912. For gran og
furu vokst under vanlige norske forhold, forutsettes det at sorteringsklasse T1 etter NS-INSTA 142
tilsvarer fasthetsklasse C18, T2 tilsvarer C24 og T3 tilsvarer C30.
Dimensjoner og dimensjonering
Ved bruk av konstruksjonsvirke som er sortert og levert etter kravene i
NS-EN 14081, tilfredsstilles
krav gitt i plan og bygningsloven og TEK – Teknisk forskrift til plan- og
bygningsloven. Ut fra egenskapene til fasthetsklassene, har SINTEF
Byggforsk på bakgrunn av prosjekteringsstandarden
NS 3470-1 utarbeidet bjelkelagstabeller for de vanligste dimensjonene
av konstruksjonsvirke.
Det vanligste er å bruke høy stivhet i Norge.
Bestandighet
Klimapåvirkninger
Dersom fuktigheten i materialene er høgere enn i lufta inne, vil materialene tørke og krympe, med de
følger dette får for trematerialene. Dette vil gjerne skje om vinteren, når vi har relativt lav
luftfuktighet. I sommerhalvåret vil det motsatte være tilfelle, fuktigheten i lufta kan være høgere enn
i materialene, og de vil da ta til seg fukt og svelle.
Slike endringer som krymping og svelling kan ødelegge trematerialer og produkter, limfuger og
forbindelsesmidler.
Det er imidlertid store forskjeller på temperatur og luftfuktighet i ulike deler av landet. Langs kysten
er det som oftest mindre ulikheter mellom sommer og vinter enn i innlandet. Norge har en rekke
svært kalde områder vinterstid, noe som igjen kan føre til ekstremt tørt klima innendørs.
7

Fukt
I nyskåret trelast av for eksempel furu, vil fuktigheten variere fra 35 % til 130 %. Det største
tverrsnittet i figuren vil ha en midlere fuktighet på 80 %. Det andre uttaket nærmest margen vil kun
ha midlere fuktighet på 60 % på grunn av en større andel kjerneved. Trefuktigheten beregnes som
forholdet mellom vekten av vannet i trevirket og vekten av trevirket i absolutt tørr tilstand uttrykt i
prosent. Absolutt tørt trevirke har dermed 0 % fuktighet, mens fuktig yteved har over 100 %
fuktighet. Kjerneveden har 35 - 40 % fuktighet og yteveden 110 -130 %.
Typisk tørkesprekk i kvist, Fokus på Tre.
Celleveggen begynner å tørke når det frie vannet i cellehulrommet er tørket ut. Fra ca. 28 %
fuktighet, som tilsvarer fibermetningspunket, og ned til 0 % fuktighet vil bartre gjennomsnittlig
krympe etter følgende verdier: tangentielt 8 %, radielt 4 %, lengde 0,3 % og volum 12 %.
I praksis sier man at under fibermetningspunktet vil 1 % endring i trefuktigheten tilsvare ca. 0,25 %
endring i tverrsnittsdimensjonen. Det kan være store individuelle forskjeller.
Les mer om Tre og fuktighet i Teknisk småskrift 35 fra Treteknisk.
Sopp og råte
Halvparten av boligene i Norge vil i løpet av levetiden få
byggskader, svært oftest forårsaket av fukt.
Fukt vil i første omgang ofte kunne medføre utvikling av
muggsopp innendørs, noe som kan gi helseplager og
sykdom. Byggskader fremkommer for eksempel ved feil
utførte byggdetaljer i klimaskjermingen, innebygd fukt
fra byggeperioden samt taklekkasjer og vannskader i
bruksperioden. Fuktutsatte bygningskonstruksjoner i tre
kan lett utsettes for råtesopper. Den mest alvorlige av
disse er ekte hussopp, som sprer seg raskt og bryter ned
trematerialene. Angrep av ekte hussopp i bjelkelag. Foto: Mycoteam as
Utbedring av en bygning med hussoppskader kan skje ved å
fjerne angrepet trevirke og behandle omkringliggende
materialer med soppdrepende midler, eller varme opp
angrepne konstruksjoner da ekte hussopp dør ved
temperaturer over 40 °C. Det er også mulig å drepe ekte
hussopp med mikrobølgeteknikk. Over tid kan fukt i
bygninger gi konstruktive skader som følge av fremvekst av
råte- og fargeskadesopp. Ordet råte betyr i denne
sammenheng en svekkelse av konstruksjonen på grunn av
soppangrep.
Omfattende, innvendig brunråteskade i bjelke. Foto: Mycoteam as
Råtesopp er sopper som kan gi råte. Råtesoppen kan spre seg til friskt trevirke nær det råtne virket.
Vanlige råtesopper er brunråtesopp, hvitråtesopp og gråråtesopp.
8

Muggsopp forårsaker vanligvis ikke råte, men vokser raskt på og i bygningsmaterialer, og forårsaker
dårlig innemiljø.
Fargeskadesopp er sopp som kan gi varig misfarging av bygningsmaterialer, men som ikke fører til
råte. Fargeskadesopper omfatter både sopper som misfarger materialet (f.eks. blåved) og sopper
som lever på overflaten av materialer eller maling (svertesopper).
Blåved i yteved (splint) hos furu er vanlig. Denne misfargingen kan oppstå i løpet av kort tid, spesielt
før trevirket tørkes. Svertesopp under utvendige malte flater kan gi forandringer i
overflatebehandlingen som medvirker til at det lettere kan oppstå råteangrep.
Blåved i nye furubord. Foto: Mycoteam as Svertesopp på utvendig kledning. Foto: Mycoteam as
Innsektskader
Utflygingshull etter stripet borebille. Foto: Mycoteam as Husbukkangrep på trevirke. Foto: Mycoteam as
Ulike typer insekter kan ødelegge eller svekke funksjonsevnen i trekonstruksjoner. Dette skjer ved at
larver lever i og av treverket, og ved at insekter graver ut reir og utganger.
Noen billearter har larver som spiser trevirke. Larvene gnager ganger inne i trevirket. Når larvene er
utvikst, endres de til voksne insekter. Voksne insekter gnager utflygingshull, og drar ut for å forplante
seg. Hunnen legger egg i sprekker i konstruksjonsvirke, eggene klekkes og larvene gnager seg inn i
treverket.
Stripet borebille angriper friskt trevirke, men krever at den relative luftfuktigheten er over 60 – 65 %.
Larvene har optimale forhold hvis den relative luftfuktigheten konstant er over 85 – 90 %. Under slike
forhold kan de forårsake vesentlige skader.
Husbukk foretrekker varme steder og forekommer først og fremst i takkonstruksjoner. Optimal
temperatur ligger på ca. 28 – 30 °C. Larvene kan spise tørt, friskt tre, men sjelden kjerneved av furu.
Enkelte maurarter kan lage reir i bygninger. Reiret plasseres som regel i råteskadet trevirke eller i
isolasjonsmaterialer. I tilknytning til reiret kan maurene gnage ut et nett av ganger.
9

Stokkmaur etablerer seg helst i råteskadet trevirke, men kan også forårsake skade i friskt trevirke.
Dette kan gi lokale svekkelser.
Insektskader i trevirke utvikler seg vanligvis over flere år før kritiske svekkelser oppstår.
Les mer om sopp, råte og innsektskade i Byggforskserien, serien om Byggforvaltning.
Impregnering
Tre er et holdbart materiale når det blir brukt riktig. For å
forlenge levetiden må en benytte riktige detaljer i
klimaskjermen, såkalt konstruktiv trebeskyttelse. Når en
kombinerer det med korrekt overflatebehandling vil tre normalt
ikke få problemer med fuktighet. Konstruksjonsvirke,
fingerskjøtt konstruksjonsvirke, limtre og delene i sammensatte
konstruksjoner, som for eksempel takstoler som er impregnert
mot biologiske skadegjørere, skal tilfredsstille NS-EN 15228.
I Norge impregneres normalt furu, men gran kan også
impregneres når det benyttes til kledning. I furu blir hele
yteveden impregnert men i gran bare de ytterste 1 – 2 mm.
Kjerneved lar seg ikke impregnere.
Trykkimpregnering skjer ved at impregneringsmiddel presses inn i treverket under trykk i en
industriell prosess. De tre mest brukte impregneringsmidlene er kreosot, vannløste salter og oljeløste
midler. Bruksområde avgjør hvilket middel en skal bruke.
De vannløste saltene brukes til trelast og stolper i ferskvann og over mark. Krom- og arsenholdige
salter er forbudt fra 2006, og kopperholdige salter har overtatt. Saltimpregnert trevirke som
inneholder kopper har i tørr tilstand en grønnsjattering. Saltimpregnert trevirke har normalt de
samme egenskaper som uimpregnert tre, men impregnert virke får økt levetid i fuktig miljø. Enkelte
av de nye impregneringsmidlene kan øke korrosjonsfaren på metaller. En bør en derfor bruke
varmforsinket eller aller helst rustfritt stål i forbindelsesmidlene.
Oljeløste impregneringsmidler er tilsatt en eller flere metallfrie organiske soppgifter og er fargeløst.
Disse midlene benyttes fortrinnsvis til vinduer og utvendige dører, dvs. ferdig bearbeidede
konstruksjonselementer brukt over mark. De må overflatebehandles før bruk.
Kreosot er et destillasjons-produkt av steinkulltjære. Bruksområde for Kreosot er i dag hovedsakelig
ledningsstolper, gjerdestolper og bryggepæler. Kreosot er ikke lenger tillat brukt i områder der
mennesker vil komme i direkte kontakt med materialet.
Royalimpregnert trevirke er en kombinasjon av saltimpregnert trevirke (kopperholdig) med en
påfølgende oljebehandling som kan være pigmentert. Oljebehandlingen gir, som beis, en
vannavvisende effekt, og virket blir derfor mer formstabilt.
Alle impregneringsmidlene er godkjent for bruk over mark. De fleste kopperbaserte er også godkjent
for bruk i jordkontakt, men det krever et høyere saltopptak. Godkjenningen gis av Nordisk
Trebeskyttelsesråd (NTR), som også angir opptaksmengde og anvendelse i henhold til en av de
nordiske trebeskyttelsesklassene.
Brannmotstandsevne
Tre er et brennbart materiale, men samtidig har trevirke lav
varmeledningsevne. Overflaten antennes raskt og tre brenner
10

med konstant hastighet. Innbrenningen skjer relativt langsomt, da kullsjiktet som dannes vil
varmeisolere trevirket og hindre oksygentilgang.
Fokus på tre: Brannpåvirket tre med forkullingslag
Standarden NS 3470-2 viser innbrenningstid for ulike materialer. Innbrenningshastigheten for
konstruksjonstrevirke av gran og furu er lik 0,80 mm/min.
Om veggen er tett vil bakenforliggende trevirke ganske lenge beholde stivhets- og styrkeegenskaper
og opprettholde bæring og stabilitet i konstruksjonen. Ved å beskytte konstruksjonen med kledning
vil også forkulling og innbrenning av det bakenforliggende sjikt utsettes. Tiden det tar vil avhenge av
varmetilførselen og tiden kledningen tar på å gjennombrennes. I Norge har brannvesenet mye
erfaring fra brann i trebygninger, og forventer ikke tidlig og uventet kollaps av bærekonstruksjon i
tre.
Overflater i rømningsveg
Trepanel overtennes raskere enn begrenset brennbare eller ikke brennbare overflatematerialer, og
kan ikke uten videre benyttes i rømningsveg. Panelet kan imidlertid benyttes hvis det er behandlet
med en spesiell brannimpregnering. Tregulv kan generelt brukes overalt, også i rømningsvei.
Les mer om tre og brann i Fokus på tre. I faget Byggteknikk vil tema Brann bli mer utfyllende berørt.
Lyd
Lyd er trykkvariasjoner som forplanter seg som bølger i faste stoffer, gasser og væsker.
Trekonstruksjoner er relativt lette materialer, og kan lettere settes i svingninger enn tyngre
materialer, særlig i lave frekvenser. Lydhastigheten langs fiberretningen ligger mellom 3400 og 5200
m/s, mens den tvers på fiberretningen er 2400 til 3200 m/s. Lydhastigheten i luft er 340 m/s.
Lydhastigheten i tre er avhengig av treslag, densitet, fuktighet, struktur, temperatur og lydfrekvens.
I Teknisk forskrift til Plan- og bygningsloven (TEK 1997) angis krav som sikrer gode lydforhold for dem
som oppholder seg i bygninger. I NS 8175 Lydforhold i bygninger, stilles konkrete krav til
bygningsdelers lydisolerende evne avhengig av bygningstype.
I boliger hvor det stilles lydkrav, må tre kombineres med andre materialer for å tilfredsstille krav til
lydisolering. De viktigste problemområdene er trinnlyd i etasjeskillere og direktetransmisjon og
flanketransmisjon (lydgjennomgang i sammenhengende fast materialer) gjennom
veggkonstruksjoner. I faget Byggteknikk vil tema Lyd bli mer utfyllende berørt.
Belastning, spenninger og sammenføyning
Laster
Vi deler lastene inn i to kategorier, permanent og variabel last. Naturlastene snø- og vindlast er
variable laster, men også nyttelaster (innredning, varer, maskiner etc.) regnes som variable.
Egenlasten er permanent. Lastene og hvordan de skal benyttes finner vi i Norsk Standard. Følgende
Byggdetaljblader fra Byggforskserien beskriver lastene som benyttes ved dimensjonering:
471.031 Egenlaster for bygningsmaterialer, byggevarer og bygningsdeler (1997)
471.041 Snølast på tak. Dimensjonerende laster (2003)
471.043 Vindlaster på bygninger (2003)
Konstruksjonsstandarden
Eurocode 5 fikk status som norsk standard i 2005 med norsk tittel: NS-EN 1995-1-1, 1. utgave februar
2005 Eurocode 5: Prosjektering av trekonstruksjoner.
11

NS-EN 1995-1-1 Eurocode 5 vil gjelde parallelt med NS 3470-1 fram til 2010. NS 3470-1 vil bli trukket
tilbake som norsk standard senest mars 2010.
Overføring av enkle krefter, strekk og trykk
De enkelte bestanddelene av trevirke har forskjellig innvirkning på trelastens styrke. Enkelte deler
har svært stor styrke, mens andre deler har lav styrke eller svært negativ innvirkning på de sterke
delene. Trevirkets lange, hule cellulosefibre har svært stor strekkfasthet. Trykkfastheten til trevirke er
mye lavere enn strekkstyrken.
Dette kommer av at fibrene presses fra hverandre når man trykker i lengderetningen. Ved trykk har
lignin stor betydning. Ligninet hindrer at fibrene kollapser og presses ut. Dermed er lignin med på å gi
trevirke forholdsvis stor trykkfasthet. Forenklet kan en si at i trevirke er cellulosen armeringen, og
ligninet er limet. Ved dimensjonering av trelast er det ofte snakk om bøyestyrke. Bøying er en
kombinasjon av både strekk og trykk. Bøyefastheten vil derfor ligge mellom strekk- og trykkfastheten.
Når en bjelke presses ned, vil det oppstå trykk i overkant og strekk i underkant.
Trykk- og strekksone i en belastet bjelke. Fokus på tre.
Egenskaper i ulike fiberretninger
Vi kan dele treets fiberretninger i tre; langs fibrene og tvers på fibrene i tangentiell og radiell retning.
Prøveresultater viser at trevirke har ulike egenskaper i ulike fiberretninger.
Størst fasthet har trevirke utsatt for strekk parallelt med fiberretningen. Strekkfastheten vinkelrett på
fibrene er noe er noe høyere i tangentiell enn i radiell retning.
Trykkfastheten tvers på fibrene er ca 1/6 av trykkfastheten parallelt med fibrene, og minst
trykkfasthet av de tre har den tangentielle retningen. Bøyefastheten ser ut til å være uavhengig av
årringenes plassering i forhold til tverrsnittets x- og y-akse.
Mekaniske forbindelsesmidler
Norsk Standard (NS) og Europeisk Norm (EN)
Ved beregning av treforbindelser vil Håndbok: Mekaniske
treforbindelser – dimensjonering, utarbeidet av Treteknisk være til
god hjelp. Håndboka er basert på dimensjoneringsprinsippene
angitt i EN 1995-1-1:2004 Eurocode 5. Regler for dimensjonering
av mekaniske forbindelsesmidler er gitt i Eurocode 5 kapittel 8,
Connections with metal fasteners.
En forbindelse består normalt av flere forbindelsesmidler. Ved
flere forbindelsesmidler på rekke kan det i en del tilfeller ikke
regnes full kapasitet på samtlige forbindelsesmidler. Når en
forbindelse består av ulike typer forbindelsesmidler, kan
forskjellige stivhetsegenskaper medføre at forbindelsens kapasitet
blir lavere enn summen av de enkelte forbindelsesmidlenes kapasitet. Når krefter veksler mellom
strekk og trykk, skal det tas hensyn til dette ved å korrigere dimensjonerende last.
Ulike forbindelsesmidler
Spiker
Spikrete forbindelser omhandles i Eurocode 5 kapittel 8.3.
Reglene gjelder for rund- og firkantspiker.
Det gis regler for tverrbelastet spiker, aksialbelastet spiker og kombinert belastet spiker.
12

Kramper
Forbindelser med kramper omhandles i Eurocode 5 kapittel 8.4.
Bolter
Boltete forbindelser omhandles i Eurocode 5 kapittel 8.5. Det gis regler for tverrbelastete bolter og
aksialbelastede bolter.
Tømmerforbindere
Forbindelser med tømmerforbindere omhandles i Eurocode 5
kapittel 8.9 og 8.10.
Stavdybler
Forbindelser med stavdybler omhandles i Eurocode 5 kapittel 8.6. Med unntak av kant- og
senteravstander, er reglene sammenfallende med hva som gjelder for tverrbelastete bolter.
Stavdybler skal kun benyttes ved tverrbelastning.
Treskruer
Forbindelser med treskruer omhandles i Eurocode 5 kapittel 8.7. Det gis regler for tverrbelastete
treskruer, aksialbelastete treskruer og treskruer med kombinert belastning.
Spikerplater
Forbindelser med spikerplater omhandles i Eurocode 5 kapittel 8.8.
Stolpesko
Eksempel på varmforsinket stolpesko for
innstøping i betong.
Limte konstruksjonselementer og plater
Det mest kjente og i Norge brukte limte konstruksjonselementet er limtre. Kap. 1.2 i kompendiet
omhandler limtre. Andre brukte limte elementer som også benyttes i bærende konstruksjoner er:
Fingerskjøtt konstruksjonsvirke
Fingerskjøtt konstruksjonsvirke skal være produsert, sortert og merket i henhold til regler gitt i
NS-EN 15497. Den vanligste limtypen som benyttes i fingerskjøtt konstruksjonsvirke har vært PRF-lim
(fenol-resorcinol-formaldehyd). I dag utgjør imidlertid MUF-lim (melamin-urea-formaldehyd) over ca.
1/3 av produksjonen, og andelen er økende. På sikt forventes det at også EPI-lim (emulsjonspolymerisert-isocyanat)
vil bli benyttet.
13

Trebaserte konstruksjonsplater
Trebaserte konstruksjonsplater skal være klassifisert og merket i henhold til
NS-EN 13986.- Kryssfiner (plywood). Kryssfiner som er produsert i henhold til
NS-EN 636 kan benyttes i bærende konstruksjoner i alle klimaklasser.
Konstruksjonskryssfiner produseres i tykkelser fra 10mm til 30mm, normalt
av gran, furu eller bjørk, eventuelt av en kombinasjon. Det er vanlig å benytte
fuktbestandige fenolformaldehydlim. De forskjellige fasthets- og
stivhetsverdiene samt densitet, er angitt i NS-EN 12369-2 eller eventuelt
skaffes for det spesifikke produktmerket (ikke standardisert).
LVL
Laminated Veneer Lumber, parallellfiner, skal produseres og merkes i henhold til NS-EN 14374.
I forbindelser hvor LVL inngår skal det dimensjoneres etter de samme prinsipper som for
konstruksjonstre og/eller limtre. De forskjellige fasthets- og stivhetsverdiene samt densitet, må
skaffes for det spesifikke produktmerket (ikke standardisert).
Kerto
Kerto er en finerbjelke (LVL) der alle finerplatene har
samme fiberretning, i bjelkens lengderetning.
Kerto tilvirkes av 3mm finersjikt av gran som limes
sammen med vannfast lim under høyt trykk og høy
temperatur. Finerplatene legges oppå hverandre på en
slik måte at det maksimalt forekommer 2 skjøter i
samme snitt. Produksjonsbredden på Kerto er 1800 eller
2500 mm. Platene splittes deretter i ønskede
bjelkedimensjoner (høyder). Kerto brukes primært i
sekundærbæringer, og som gulvbjelker,
sperrer/takkonstruksjoner og åser.
Sponplater
Sponplater produseres i tykkelser fra 6 mm til 40 mm. Densitet vil variere med tykkelse og/eller
produksjonsmetode, men vil ligge mellom 450 kg/m3 til 800 kg/m3. Normalt limes platene sammen
av ureaformaldehydlim. Sponplater skal ikke benyttes i klimaklasse 3. Sponplater er spesifisert i NS-
EN 312. Fasthets- og stivhetsverdier er angitt i NS-EN 12369-1.
OSB
Oriented Strand Board kan minne om en mellomting mellom
sponplater og kryssfiner og er produsert av knivskårne "strands"
som er orientert i en hovedretning. Platene produseres i tykkelser
fra 5 mm til 25mm og med densitet fra 500 kg/m3 til 750 kg/m3.
Normalt limes platene sammen av fenolformaldehydlim. OSB skal
ikke benyttes i klimaklasse 3. OSB er spesifisert i NS-EN 300.
Fasthets- og stivhetsverdier er angitt i NS-EN 12369-1.
14

Trefiberplater
Trefiberplater er en fellesbetegnelse på flere produktkategorier, med store variasjoner når
det gjelder densitet og bruksegenskaper. På grunn av den store spennvidden i egenskaper
benyttes trefiberplater til alt fra møbler/innredning, laminatgulv og isolasjon/vindtetting til
bærende delkomponenter i kompliserte konstruksjoner. Trefiberplater til konstruksjonsformål
skilles ofte i halvharde (densitet 400 kg/m3 til 900 kg/m3) og harde plater (densitet 900 kg/m3 til
1100 kg/m3). Begge typer produseres vanligvis i tykkelser fra 6 mm til 13 mm. Trefiberplater
produseres av bartrevirke som ikke kan benyttes til konstruksjonsvirke, noe lauvirke og sagflis.
Porøse halvharde og harde fiberplater er ikke tilsatt lim, og skal ikke benyttes i klimaklasse 3.
Oljeherdete trefiberplater egner seg i fuktig klima, for eksempel baderomsplater.
Konstruksjonssystemer
Bærende trekonstruksjoner
De vanligste anvendelsene for konstruksjonsvirke er som bjelkelag, takbjelker, taksperrer og
stendere samt limtre og takstoler. Konstruksjonsvirke er trelast som er sortert med hensyn til styrke.
Utseende kommer ofte i andre rekke siden virket ofte bygges inn i konstruksjonen. Av og til kan det
imidlertid også være krav til utseende, som for eksempel til synlige bjelker. Ikke-bærende stendere
har ingen krav til styrke, men det er likevel vanlig i Norge å bruke styrkesortert konstruksjonsvirke.
Konstruksjonsvirke kan også leveres trykkimpregnert, og da som regel med et høyere
fuktighetsinnhold enn 20 %. Dette bør man ta hensyn til hvis virket skal bygges inn i en konstruksjon.
Fleretasjes trehus
Trekonstruksjoner har lange tradisjoner i Norge og er i stadig utvikling. Nye
funksjonsbaserte forskrifter har åpnet for nye muligheter for bygging i flere
etasjer. Gjennom de seneste årene er det derfor utviklet nye
konstruksjonsmetoder for bygging av fleretasjes trehus.
Dokumentasjon for egenskaper har blitt framskaffet gjennom større
nordiske og nasjonale forskningsprosjekter. Hovedelementene i
utviklingsarbeidet har vært brann, lyd, knutepunkter og økonomi. Bygging
av fleretasjes trehus er i dag en effektiv og konkurransedyktig løsning.
Trehuselementer og moduler
Elementer til trehus bygges i fabrikk under kontrollerbare klimaforhold, og
er mer eller mindre ferdigstilte for montasje på byggeplass. Både vegger,
tak og etasjeskillere kan prefabrikkeres som elementer. Isolasjon,
tettesjikt, føringer/føringsveier m.m. kan legges inn i elementene før
transport til byggeplass. Volumseksjon eller moduler bygges også i fabrikk
under kontrollerbare klimaforhold for transport og montasje på
byggeplass. Størrelsen på volumseksjoner/moduler kan ofte være avhengig
av transportbegrensninger. En volumseksjon kan for eksempel være en
etasje eller boenhet i et fleretasjes boligbygg, hvor alle funksjoner til
enheten er integrert.
15

Massivtre-konstruksjoner
Massivtreelementer er
treplanker som er lagt ved
siden av hverandre eller i
kryss lagvis og
sammenføyd med lim,
dybler eller stålstag.
Treplankene danner et
byggelement som normalt
er 120 cm bredt og fra 3-4
meter og opp til 13-14 meter langt. De krysslagte elementene er
de vanligste og blir levert som 3-9 lags elementer avhengig av bruksområde. Massivtre kan brukes i
alle typer bygg som boliger, næringsbygg skolebygg, barnehager og helsebygg.
Elementene kan brukes som veggelement, dekkeelement, takelement, balkonger og
svalganger. Bygging med massivtre er utviklet i Mellom-Europa siden midt på 90-tallet. Det er nå
også økende interesse for denne byggemåten i Norden. Flere entreprenører har begynt å ta dette i
bruk og de foreløpige resultatene viser at dette er en konkurransedyktig og kvalitetsmessig god måte
å bygge på. En norsk håndbok for bygging med massivtreelementer er utarbeidet av Treteknisk i
samarbeid mellom en rekke FoU-miljøer og leverandører.
Tømmer til lafting
Det er ulike tradisjoner når det gjelder formen på tømmeret
som brukes i tømmerbygg rundt omkring i landet. Klimatiske
forskjeller, materialtilgang og lokale håndverkstradisjoner har
ført til at det finnes et stort antall varianter av lafteteknikken. I
tillegg benyttes i dag både maskinlaft og håndlaft. Selv om
disse to teknikkene innebærer betydelig forskjell i produksjon
og utseende, er de tekniske detaljløsningene og kravene i
hovedsak de samme.
Laftingen blir enkelt sagt laget av stokker som blir lagt vannrett og stablet oppå hverandre. Stokkene
blir lagt i kryss, så de ligger i samme nivå i to parallelle vegger. Stokkene i de to tversgående veggene
ligger en halv stokkhøyde høyere. I laftet blir stokkene hogd sammen med underhogg og overhogg
som låser disse til hverandre.
De mest utsatte stedene for fuktighet er de nederste laftestokkene, kalt
svillstokker. Det er svært viktig at svillstokkene kommer godt klar av bakken.
Det anbefales en minimumsavstand på 0,3 m over bakken. De ytre målene på
grunnmuren bør være slik at ytterkanten på svillstokken ligger ca. 30 mm
utenfor grunnmuren. Det bør også benyttes grunnmurspapp mellom stokk og
grunnmur. Når svillstokkene velges ut, er det vanlig å benytte de største
stokkene.
De statiske forholdene i en laftevegg gjør at NS-EN 1995-1-1, 1. utgave februar
2005 Eurocode 5: Prosjektering av trekonstruksjoner ikke kan anvendes til
dimensjonering. Taket og laftestokken over lysåpninger kan imidlertid
dimensjoneres etter denne standarden.
16

Limtre
Fra Tautra kloster, årets bygg 2006, Moelven Limtre. Fra hjemmesiden www.moelven.com
Innledning om limtre
Historikk
Limtreteknikken ble utviklet i Norden rundt 1900. Limtreproduksjonen ved Moelven Limtre AS ble
etablert i 1959.
Bruk
Limtre blir mest brukt i bygninger, som industri-, lager- og idrettshaller, skoler, barnehager,
parkeringshus, driftsbygninger i landbruket og bolighus.
Limtre til gangbruer har vært brukt i mange år, men i de siste 20 til 30 årene har limtre blitt vanlig
brukt også i kjørebruer med aksellast opp til 60 tonn, og i enkeltilfelle også 120 tonn (militære
kjøretøyer). Dekket i kjørebruer lages av limtre i kjøreretningen spent sammen med stål på tvers,
såkalt tverrspent dekke.
17

Positive egenskaper ved limtre
Estetisk, synlig naturfarget treverk
Høy styrke i forhold til egenvekten gir mulighet for store spenn
Høy brannmotstand, nødvendig i bygg der mange mennesker oppholder seg
Gode varmeisolerende egenskaper, lite kuldebroer
Lav egenvekt, lett å frakte og montere
God bestandighet mot aggressivt kjemisk miljø
Kan bære full last umiddelbart etter montering
Miljø
Råmaterialene fornyes kontinuerlig, og produksjonen krever lite energi. Kapp og restmaterialer fra
produksjon og byggeplass går til fabrikkens bioenergianlegg. Etter riving kan materialet gjenbrukes
eller sendes til bioenergianlegg. Gjenbruk forutsetter at man kjenner fasthetsklasse og
belastningshistorien til materialet. Limet som benyttes er syntetisk og derfor ikke fornybart. Dette
påvirker miljøprofilen noe i negativ retning, men siden limet utgjør mindre enn 1 vektprosent, utgjør
det ikke mye. Miljødeklarasjon for limtre finnes på nettet, og beskriver materialets miljøpåvirkning
fra resursuttak til produktet forlater fabrikken.
Oppbygging og produksjon
Fra lameller til limtreelementer
Limtre produseres av bartre, oftest gran, men av og til også av furu. Limtre er et
konstruksjonselement av sammenlimte lameller med fiberretningen i elementets lengderetning.
Enkeltlameller Limtreprodukter
18

Råvarene er styrkesortert trevirke av gran. For konstruksjoner som forventes å bli utsatt for mye
fuktighet (over 20 %) må det brukes trykkimpregnert furu.
I produksjonen er fuktigheten i materialet rundt 12 %, og fuktigheten i materialet bør ligge mellom 8
og 15 % gjennom hele produksjonsprosessen og frem til ferdig montert konstruksjon på
byggeplassen. Fuktighetsdifferansen mellom de enkelte lamellene i samme tverrsnitt må ikke
overstige 5 %.
Trevirket sammenføyes til lange lameller ved fingerskjøting, tørkes og høvles.
Det er viktig at høvlingen gir en glatt og jevn overflate. Dersom stålet i høvelen er sløvt, knuses
fiberstrukturen på overflaten, og limet kan feste seg til ødelagt fibersone. På den annen side må ikke
overflaten bli så glatt at en får dårlig heft mellom lim og tre.
For å få minst mulig spenning i tverrsnittet limes lamellene
sammen slik at kjerneveden vender i samme retning i alle
lameller så nær som den siste, som snus slik at kjerneveden
vender ut. Kvaliteten i kjerneveden utnyttes best ved at
kjerneveden vender ut både øverst og nederst i tverrsnittet.
Rett antall lameller påføres lim, presses sammen og tørkes.
Limtrekonstruksjoner kan limes i forskjellige slags presser. Det
mest vanlige er hydrauliske presser eller skruepresser. I
presstrykkprosessen kan lamellene bøyes til ønsket
overhøyde, bue eller rammeform.
Når limet er herdet, høvles limtreet på to eller fire sider,
endene renskjæres og elementene pakkes for utsending.
Limtyper
Lim benyttet i fingerskjøting og konstruksjonslimtre skal være
testet og godkjent. Det skal kun benyttes godkjent
konstruksjonslim. Formelle krav til lim angis i den europeiske
standarden EN 301. To limtyper/kategorier er godkjent, limtype I som kan anvendes til
konstruksjoner i samtlige klimaklasser og limtype II som bare kan benyttes i klimaklasse 1 og 2.
(Klimaklasse 1: materialets fuktinnhold overstiger 12 % bare i svært korte perioder
Klimaklasse 2: materialets fuktinnhold overstiger 20 % i korte perioder
Klimaklasse 3: mer fuktig miljø enn klasse 2)
For limtype I, alle klimaklasser, kan følgende limtyper benyttes:
- PRF-lim består av fenol, resorcinol og formaldehyd, og er mørkebrunrød på farge.
- MUF-lim består av melamin, urea og formaldehyd, og er lys på farge.
- Ved store klimapåkjenninger anbefales PRF-lim som det beste alternativet.
For limtype II, klimaklasse 1 og 2, brukes PRF-lim, MUF-lim eller en enkomponent polyurethanlim
(PU-lim).
19

Fasthetsklasser og kvaliteter
Limtre skal være produsert og merket i henhold til regler gitt i NS-EN 14080. Fasthetsklassene for
limtre er definert i NS-EN 1194, evt. NS 3470-1. Norsk limtre produseres normalt i fasthetsklasse L40,
GL32 og GL28.
Lameller skal sorteres i henhold til NS-EN 14081. Ofte benyttes følgende kombinasjoner:
For visuelt sortert virke: styrkeklasse C18 (innerlameller) og C30 (ytterlameller) (tilsvarer limtreklasse
GL28c)
For maskinelt sortert virke: styrkeklasse LS15 (innerlameller) og LS22 (ytterlameller) (tilsvarer
limtreklasse GL32c)
Limtre kan leveres i tre kvaliteter:
Konstruksjonskvalitet: Limtre i gran eller furu, ingen visuelle krav til overflate og med
vannfast mørkt eller lyst lim.
Standardkvalitet: Høvles på fire sider. Ved synlige virkesfeil skal disse utbedres.
Spesialkvalitet: Høvles på fire sider. Kvaliteten må være så god at kun to mindre virkesfeil pr.
løpemeter kan forekomme og skal utbedres.
Kontroll og merking
Fabrikken kontrollerer kvaliteten daglig, i tillegg til ekstern stikkprøvekontroll fra eksternt
kontrollorgan som er akkreditert av myndighetene.
Limtre merkes med fasthetsklasse, for eksempel L40, produksjonsnummer, limtype I eller II (i
henhold til EN 301)og produksjonsstandarden EN 386.
Styrke og stivhet
Limtre har omtrent samme fasthetsegenskaper
som konstruksjonsvirke:
- fastheten varierer med vinkelen mellom
kraft og fiberretning
- fastheten avtar med økende
fuktighetsinnhold
- fastheten avtar med økende
belastningstid
Konstruksjonselement av limtre har imidlertid høyere styrke og mindre spredning i
styrkeegenskapene enn tilsvarende element i konstruksjonsvirke. For konstruksjonsvirke vil
virkesfeilen være det svake punktet som kan gi brudd. Risikoen for at grove feil skal havne i samme
snitt i enkeltlamellene i det sammensatte limtreelementet er liten.
Når lamellene i limtretverrsnittet har omtrent samme styrke, betegnes dette homogent limtre. Siden
bjelker får størst påkjenning i øvre (trykk) og nedre (strekk) del av tverrsnittet, benyttes best mulig
kvalitet der.
Ved bøyeprøving av limtresbjelke vil ofte stukning inntreffe på bjelkens trykkside først, men det
endelige bruddet kommer på strekksiden ved en virkesfeil eller ved fingerskjøt i de nederste
lamellene. Sannsynligheten for at en slik defekt finnes i de avgjørende lamellene blir større dess
større tverrsnitt limtresbjelken har, dette kalles volumeffekten.
20

Forbindelsesmidler
Vanlige forbindelsesmidler er spiker, treskruer, bolter, spikerplater, tømmerforbindere og stavdybler
med stålplater innslisset.
Tømmerforbinder, tosidig bulldogg Spikerplater
Forbindelsesmidlene kontrolleres for aksialbelastning eller uttrekk, tverrbelastning og hullkanttrykk.
Dette gjøres både for enkeltforbindelsesmidler som spiker, bolter og treskruer, og for grupper som i
spikerplater, tømmerforbindere og stavdybler.
Dimensjoneringsreglene tar hensyn til om det er tre til tre forbindelse eller for eksempel stål mot tre
forbindelse osv.
Håndbok Mekaniske treforbindelser - dimensjonering (Treteknisk) gir en rekke regler og tallverdier for
kapasiteten på en rekke treforbindelsesmidler, og er basert på dimensjoneringsprinsippene angitt i
NS-EN 1995-1-1, 1. utgave februar 2005 Eurocode 5: Prosjektering av trekonstruksjoner.
Treskrue
Knutepunkt med innslissede stålplater og stavdybler
Tverrsnitt
Rektangulære tverrsnitt er det vanligste, men det produseres også I, L og T-tverrsnitt. Rørtverrsnitt
som er rektangulære eller mangekantede kan også produseres, og de kan benyttes for eksempel til
søyler eller master.
Lamellene i limtre av gran er vanligvis 40 mm tykke, med bredder fra 80 til 220mm (med 20 mm
sprang). I limtre av furu og trykkimpregnert furu er lamelltykkelsen 33mm.
For krumme elementer med radius mindre enn 5 m, må lamellene være tynnere.
En kan produsere bredere limtreselementer enn 220 mm ved å lime sammen flere elementer.
Største høyde begrenses av høvelutstyret og er sjelden høgere enn 2 m.
Lengden begrenses av praktisk håndtering under frakt og montasje. Vanlig lastebil kan ta med
elementer opp til 10m, med semitrailer opp til 15 m, og med spesialbil og særskilt tillatelse av
myndighetene opp til 30 m.
21

Bestandighet
Fuktbevegelser
Fuktinnholdet i limtre fra fabrikk er 12 % når fuktigheten i fabrikklokalet er ca. 65 %.
Konstruksjoner innendørs i oppvarmede rom vil ha ca. 8 % fuktinnhold, utendørs under tak ca. 16 %.
Limtre sveller når fuktinnholdet øker, og krymper når fuktinnholdet minker. Fuktbevegelsen i
klimaklasse 1 og 2 tvers på fiberretningen kan bli ca 10mm pr. m, og langs fiberretningen ca 0,01mm
pr. m. Lengdeendringen kan derfor som regel neglisjeres for vanlige lengder.
Trebeskyttelse
Massive limtreselementer vil sprekke opp hvis de blir utsatt for varierende fuktighet over tid.
Sprekkene vil deretter være utsatt for soppangrep og råte.
Limtre kan overflatebehandles som annet treverk, særlig fuktutsatte elementer trenger jevnlig
overflatebehandling. Elementet bør få en vannavvisende, pigmentert behandling som skal trenge så
langt inn som mulig.
Konstruksjoner utendørs eller i miljøer med høg fuktighet og variasjoner i fuktighet må beskyttes
spesielt, med kjemisk (trykkimpregnert furu) og konstruktiv beskyttelse. Dersom konstruksjonen står
utendørs under tak anbefales en beis kombinert med en kjemisk trebeskyttelse mot misfargende
soppangrep. Konstruksjonen må monteres slik at de kan tørke helt opp etter en spesielt fuktig
periode. Dersom det er mulig, bør konstruksjonen gis en form for overdekking.
Kjemisk beskyttelse er impregnering utført i fabrikk, enten på de enkelte lamellene før
sammenliming, eller på det ferdige limtreselementet. Lamellene bør helst impregneres før
sammenliming, da limsjiktet i elementet sperrer for inntrenging av impregneringsmiddelet i kompakt
element. Det er furu som må benyttes i impregnerte trekonstruksjoner.
Konstruktiv beskyttelse er viktigst, og består av tildekking og riktige byggdetaljer.
Innfesting og gjennomføringspunkter er utsatte for fuktskader, hullet bør derfor spesielt behandles
med impregnering før montasje.
Konstruktivt trevirke, dvs. konstruksjonsvirke, fingerskjøtt konstruksjonsvirke, limtre og delene i
sammensatte konstruksjoner (f.eks. takstoler), som er impregnert mot biologiske skadegjørere, skal
tilfredsstille NS-EN 15228.
Brannmotstandsevne
Ved brann vil grove trekonstruksjoner beholde bæreevnen i svært lang tid, derfor tillates limtre i
bærekonstruksjonen i bygg med høye krav til brannsikkerhet. Ved normal brann vil overflaten
antennes raskt. Men innbrenningen skjer langsomt, da kullsjiktet som dannes vil varmeisolere
konstruksjonen og hindre oksygentilgang. Etter lang tids brann vil indre deler av en grov
limtreskonstruksjon ikke være over 100 .
Limtrekonstruksjoner blir av forsikringsselskapene
vurdert å ha dårligere brannmotstandsevne enn
plasstøpt betong, men bedre enn stålkonstruksjoner
og betongelementer.
Limtreskonstruksjoner kan overflatebehandles med
spesielt utviklet brannbeskyttende middel som
forsinker antennelsen.
Etter brann med spesielt høy temperatur.
Her står limtrebjelkene igjen, mens alt av metall i
bygget har smeltet.
22

Konstruksjonssystemer
Limtreselementer kan produseres i mange fasonger og limtrekonstruksjoner kan benyttes i ulike
statiske system.
Bjelker
Rette bjelker er standard vare, og benyttes på ulike måter i mange små og store byggeprosjekter.
Saltaksbjelker har en overhøyde som gir fall om bjelken skal benyttes til bæring i en takkonstruksjon.
Krumme bjelker bestilles spesielt til konkrete prosjekter.
Rett bjelke Saltaksbjelke
Krum bjelke
Fagverk
Fagverkselementer kan monteres i utallige versjoner, både med rette og krumme bjelker, og kan gi
kraftige bærende konstruksjoner med lange spenn, som i store kjørebroer.
Bjelkerist
Bjelkerist har hovedbæring i flere retninger, og konstruksjonen utnyttes best ved symmetrisk
plassering av bjelker og søyler.
23

Skallkonstruksjoner
Skallkonstruksjoner kan utformes i felt med bæring i flere retninger og som settes sammen til et
skallsystem.
Noen norske prosjekter i limtreskonstruksjoner
anlegget Håkonshall på Lillehammer Fra publikumsterminalen på Gardermoen
”Leonardo-brua” ved Ås i Østfold 158 meter lang limtrebru over Rena elv
Alle limtrekonstruksjonene er levert av Moelven Limtre AS.
Fra
OL-
24

Litteratur:
Fokus på tre Treteknisk, Trefokus
Trehus, Håndbok 45 Sintef Byggforsk, 2008
Byggforskserien Sintef Byggforsk
Fukt i bygninger, håndbok 50 Sintef Byggforsk, 2008
Trekonstruksjoner 1 og 2 P. Aune, Tapir, 1992/94
Limtreboka Moelven Limtre AS, 2002
Massivtreelementer, håndbok Treteknisk, 2006
Mekaniske treforbindelsesmidler, håndbok Treteknisk, 2007
NS 3470:1999
Prosjektering av trekonstruksjoner Norsk Standard
NS-EN 1995:2004, Eurokode 5:
Prosjektering av trekonstruksjoner Norsk Standard
Fotos er hentet fra:
Fokus på tre
Byggforskserien
Wikipedia
Åpne eller egne kilder
25

2– Betong og mur
Innhold
Betong i bygg
Innledning om betong s. 27
Teknologi s. 28
Egenskaper s. 36
Bestandighet s. 40
Materialfasthet s. 42
Noen betongprodukter s. 45
Norsk Standard s. 46
Mur, materialet s. 46
Laboratorieøvelser i betong s. 49
Litteratur s. 50
Betong
Innledning om betong
Betong er det mest benyttede materialet i verden, og er svært allsidig. Betongkonstruksjoner har
lang levetid og har stor fleksibilitet med hensyn på styrke, vekt, form og farge. Et moderne samfunn
er avhengig av betong til bygg og anlegg.
26

Ulike prosjekter utført av Spenncon AS, kilde www.spenncon.no
Betongens positive egenskaper
Betong som konstruksjonsmateriale har mange gode egenskaper:
- Lett tilgjengelig råmaterialer
- Lavt energiforbruk ved framstilling
- Lite vedlikehold
- Gjenbruk eller deponi gir små miljøproblemer
Positive bruksegenskaper:
- God brannmotstandsevne
- Høy styrke
- God bestandighet
- God vanntetthet
Vi skal se nærmere på disse egenskapene etter hvert.
Bruksområder
Betong kan lages på en enkel måte og er derfor benyttet til hjemmebruk i enkle arbeider. Mer
kompliserte konstruksjoner krever god kunnskap og
erfaring hos bygningsarbeiderne. Anleggssektoren
er hovedområdet for bruk av betong i Norge. Broer,
tunneler, dammer (vannkraftdemninger) og kaier er
store og utfordrende oppgaver for ingeniørene. I
Norge har vi opparbeidet stor ekspertise på bygging
av oljeplattformer i betong.
Betongbru i Minneapolis, USA
Typiske betongbygg
Betong benyttes som bærende bygningsdel i mange typer bygg. Ofte benyttes betong i kombinasjon
med andre materialer, da det er mest aktuelt å benytte betong i etasjeskiller/ dekker og i bærende
søyler. I Norge ser vi ikke så ofte bolighus i betong, men mange av våre tradisjonelle trehus har
grunnmur av betong støpt på stedet, såkalt plasstøpt betong. Tidligere var det svært vanlig å
forblende betongbygg med mur, i dag brukes det like ofte ulike platematerialer i kombinasjon med
glass. Produksjon av betongelementer til bærende konstruksjoner og til fasader har etter hvert tatt
en stor del av markedet, særlig i næringsbygg og større leilighetsbygg, se Del 3.2 Betongelementer.
27

Estetikk og stedstilpassing
I Norge har vi lang tradisjon i å bygge eneboliger i tre, men nå ser vi stadig oftere gode eksempler på
mindre boenheter oppført i plasstøpt betong eller betongelementer, og gjerne med flate tak.
Dersom disse bygningen passer på området (landskapet og tomta) og i omgivelsene
(naboeiendommene), kan det bli riktig vellykket. Mange vil kanskje forbinde disse byggene med
stilperioden funksjonalisme, såkalt funkisstil. Betongbransjen markedsfører slike bygg med vekt på
enkelt utvendig vedlikehold.
Det kan være vanskelig å se på et bygg i dag hvilken bærekonstruksjon som skjuler seg bak fasaden.
Det vil være valg av arkitektonisk utforming, takform og fasadematerialer som avgjør om vi synes at
bygget er estetisk og godt tilpasset omgivelsene.
Teknologi
Materialets oppbygging
Betong består av tilslag, sement, tilsetningsstoffer og
vann.
Tilslag
Tilslag er en fellesbetegnelse for sang, grus og stein.
Tilslagsmaterialet må ha god fordeling av forskjellige
kornstørrelser (gradering) og rundest mulig overflate.
Det gir minst mulig hulrom i betongen, relativt høyt
innhold av tilslag og behov for mindre sementlim i
blandingen. Tilslaget utgjør ca 75 % av samlet volum.
Foto: Norcem www.norcem.no
Bergarter:
De sterkeste bergartene er gneis og granitt (eruptive bergarter). Sedimentære bergarter som skifer,
kalkstein og sandstein er ikke like sterke. Om steinen lar seg skjære eller bryte i stykker er den ikke
sterk nok som tilslag i betong. Svovelholdige bergarter som alunskifer og tilslag som inneholder mye
glimmer bør ikke brukes da det gir betongen dårlig bestandighet.
Tilslag med høyt innhold av alkalier (ryolitt, sandstein, kvartsitt, gråvakke, fyllitt, leirskifer og
mylonitt) og høy fuktighet kan føre til sprekker i betongen. Det anbefales at det totale alkaliinnholdet
per kubikkmeter betong er 3 kg eller mindre.
Forurensning:
28

Tilslaget må være fritt for forurensninger som kan skade betongen. Særlig viktig er det å unngå
humus (matjord) som gir en dårlig betongkvalitet og gjør at størkningen uteblir eller utsettes. Er en i
tvil om det er humus i tilslaget, kan en lage en prøveblanding av for eksempel en del sement og tre
deler grus. Prøven skal herdes ved 15 til 20 :C i 24 timer. Dersom betongen da er hard, kan tilslaget
benyttes.
Leire som sitter fast på tilslagsmaterialet bør unngås eller fjernes, da det vil hindre sementlimet å
feste seg til tilslaget.
Nye europeiske standarder for tilslag er NS-EN 13055-1: Lette tilslag, og NS-EN 12620: Betongtilslag.
For de som driver produksjon av resirkulert tilslag (knust betong) til ulike bruksområder må dette
dokumenteres iht. nye standarder, da betongen kan inneholde ukjente bestanddeler.
Kornstørrelse:
Tislagets materialer er inndelt etter kornstørrelse:
- Grovt tilslag: kornstørrelse > 8mm
- Stein: kornstørrelse > 4mm, stein kan være pukk(knust) eller singel(naturlig)
- Sand: kornstørrelse < 4mm
Grus er blanding av sand og singel (naturlig forekomst) og kalles også sams masse.
Fingrus er den delen av tilslaget som har kornstørrelse < 8mm. I fingrusen finnes en del fine korn:
- Fillersand: kornstørrelse < 0,125mm
- Filler: kornstørrelse < 0,074mm
- Silt: 0,002mm < kornstørrelse

268 / 100
FM= 2,68
Tilsvarende kan vi sikte og finne siktekurven for stein (singel).
Siktesatsen for stein har maskevidde 32mm og 16mm, men har også med alle siktene for fingrus, da
steinmasser alltid vil inneholde en del fingrus, som skal tas med i finhetsmodulen og siktekurven for
stein.
Sikt
mm
32
16
8
4
2
1
0,5
0,25
0,125
Sikterest
%
10
45
80
90
92
94
96
98
98/2
Finhetsmodul
FM
10
45
80
90
92
94
96
98
49
Sum 654
654 / 100
FM= 6,54
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Vi finner samlet finhetsmodul ved å bestemme % -fordeling mellom singel og fingrus. For eksempel
ved valg av 45 % singel og 55 % fingrus vil vi få en samlet finhetsmodul på:
FM = 0,55 ∙ 2,68 + 0,45 ∙ 6,54 = 4,41
Siktekurvens form og samlet finhetsmodul sier mye om hvordan tilslaget egner seg for den enkelte
betongkvaliteten. Det viktigste er at fingrus og stein blandes i en best mulig sammensetning. Ved
riktig kornfordeling og god kvalitet på tilslagsmaterialet, reduseres vannbehovet og dermed også
sementforbruket.
Sement
Vi kjenner til bruk av en type sement helt tilbake til 5600 år f.Kr.
Moderne sement ble utviklet i Portland i Sør-England fra ca. 1825.
Derfra kommer navnet portlandsement. Sement i moderne form
ble først produsert i Norge fra 1890-årene.
To steder i Norge produseres i dag sement, i Kjøpsvik og i Brevik.
Sementproduksjon finnes over hele verden og sement er i volum
verden største industriprodukt.
Sement er hovedbestanddelen i betongens bindemiddel, og er et
finkornet pulver fremstilles av kalkstein og som omdannes til lim
ved tilsetning av vann. 90 til 95 % av portlandsementen består ev
fire mineraler: kalsium (Ca), silisium (Si), aluminium (Al) og jern
(Fe). Det finnes også små mengder av mangan (Mg), svovel (S),
Siktekurve for
stein
30

kalium (K) og natrium (Na). Sement med ulik kombinasjon av de fire hovedtypene mineraler har ulike
egenskaper med hensyn på
utvikling av fasthet og varmeutvikling i betongen. Colosseums ganger under arenaen
http://no.wikipedia.org
Det nasjonale tillegget til standarden NS-EN 206-1 gir regler for hvilke typer sement som er tillat
brukt i Norge og Kontrollrådet for betongprodukter foretar pålagt kontroll av sementproduksjonen.
Norcem produserer følgende sementtyper i Kjøpsvik og i Brevik:
Standardsement Brukes til ordinære husbygg og anleggskonstruksjoner.
Standardsement FA Som Standardsement, men bedre bestandighet.
Anleggssement Egnet til oljeplattformer, brukonstruksjoner, veidekker.
Anleggssement FA Spesialsement for anleggskonstruksjoner / massivere konstruksjoner.
Industrisement Brukes i betongelementproduksjon og ved vinterstøping.
Hvit sement Brukes i betongelementindustrien og for kreativbruk av betong.
Mursement Spesialsement for produksjon av mur- og pussmørtler.
Fra kilde til avhending
BRYTING AV KALKSTEIN FABRIKKEN
BYGGING, BRUK OG AVHENDING TRANSPORT
Fra Norcem Rapport om bærekraftig utvikling 2007, www.norcem.no
31

Masseforhold og miljøklasser
Bindemidlet inneholder tilsetningsmaterialer i tillegg til sement. Dette kan være flygeaske og
silikastøv (pozzolaner), finmalt råjernslagg, steinmel og fargepigmenter. Blandingsforholdet mellom
vann og bindemiddel avgjør hvor sterk og tett sementlimet blir. Dette forholdet kalles v/c-tallet eller
masseforholdet m, og er et viktig begrep i betongteknologi. Masseforholdet kan utrykkes ved:
M =v/(c +Σ k ∙ p), der v =vann, c =sement, p = tilsetningsmaterialer og k =virkningsfaktor (uttrykker
effekten av tilsetningsmaterialene i forhold til sement).
Masseforholdet skal være lavere dess mer aggressivt miljøet er.
Miljøklasser etter NS 3420:
LA: Lite aggressivt miljø er tørt innendørs miljø
NA: Noe aggressivt miljø når konstruksjonen er utendørs eller i fuktig innendørs miljø.
MA: Meget aggressivt miljø er konstruksjon i forbindelse med saltvann, utsatt for aggressive gasser,
salting, andre kjemiske stoffer og utsatt for gjentatt frysing og tining mens betongen fortsatt er bløt.
SA: Særlig aggressivt miljø når konstruksjonen utsettes for sterke kjemiske angrep, og når spesiell
beskyttelse (spesialbetong, påføring av membran)er påkrevet.
Ifølge NS 3470 er betongens største masseforhold i ulike miljøklasser:
Miljøklasse: MA NA LA
Masseforhold: 0,45 0,6 0,9
Norcem: Fabrikken i Kjøpsvik Norcem: Fabrikken i Brevik
Tilsetningsstoffer
Tilsetningsstoffer tilsettes for å påvirke betongens egenskaper i en eller annen retning. De kan
forbedre eller forsterke betongens egenskaper, men utgangspunktet må være at betongen har en
riktig sammensetning. Tilsetningsstoffenes viktigste funksjoner å styre betongens størkningstid,
forbedre støpeligheten med uendret vanninnhold, og å innføre begrensede mengder luft i betongen.
Tilsetningsstoffene deles inn i følgende klasser:
Vannreduserende / plastiserende stoffer
Superplastiserende stoffer
32

Størkningsretarderende stoffer
Størkningsakselererende stoffer
Herdingsakselererende stoffer
Luftinnførende stoffer
Vannreduserende stoffer
Den dominerende gruppen tilsetningsstoffer er de vannreduserende stoffene.
Vi bruker disse stoffene for å oppnå ønsket konsistens på betongen med mindre vann.
Det gir en betong med mindre total vannmengde, og mindre sementbehov for samme v/c forhold.
P-stoffer bedrer støpbarheten og bearbeidbarheten til ”tørr” betong. Plastiserende stoffer kan
imidlertid gi en forsinkelse (retardasjon) av størkningen, hvis en benytter for høy dosering.
Superplastiserende stoffer har en bedre vannreduserende effekt enn plastiserende. Mens
plastiserende stoff gir en vannreduksjon på opptil 8 % gir super plastiserende stoffer en
vannreduksjon fra 12 til 40 %. Disse stoffene har imidlertid ikke samme retarderende effekt som de
plastiserende, og de har svært kort virketid.
Størkningsretarderende stoffer
Dette tilsetningsstoffet benyttes når en ønsker å forsinke størkningen av betongen. Det er bl.a.
aktuelt når vi trenger lengre tid til å bearbeide betongen i formen, for å unngå uønskede
støpeskjøter, ved lang transportveg, når det skal støpes i varmt vær, ved pumpearbeider, ved
undervannsarbeider og ved glidestøp.
Størkningsakselererende stoffer reduserer tiden for blandingens overgang fra plastisk til stiv tilstand.
Dette benyttes særlig i sprøytebetong og ved glatting av dekke.
Herdingsakselererende stoffer
Disse stoffene benyttes for å skape hurtigere utvikling av fastheten i betongen, men uten å påvirke
støpeligheten. Dette gjøres for eksempel ved vinterstøp for å oppnå tidlig frostsikkerhet, ved
glidestøp, ved produksjon av spennbetong og i betongvareindustrien.
Luftinnførende stoffer
Tilsetting av luftinnførende midler i betongen gjør at det dannes mange små og jevnt fordelte
luftbobler i betongen. Boblene er ca. 0,1 til 0,3 med mer store. Dette gir følgende effekt:
Stoffet sikrer frostbestandigheten, betongen tåler bedre vekslende frysing og tining.
Luftboblene virker som ”kulelager” og gir en betong med bedre
støpelighet(vannreduserende).
Fastheten reduseres, i økende grad med økende dosering.
Andre tilsetningsstoffer
Injeksjonsstoffer reduserer separasjonen og øker fluiditeten. Den blir tilsatt når betongen skal brukes
til reparasjoner eller injisering avsprekker i betongkonstruksjoner eller fjell, og til fylling av kanalene i
spennbetong. Injeksjonsstoffer skal også virke ekspanderende, og består av flere typer
tilsetningsstoffer.
Antifroststoff (frostbeskyttelsesmidler) tilsettes for å sette ned vannets frysepunkt. Siden disse
stoffene reduserer trykkfastheten i betongen, benyttes den mest til murmørtel og fugestøp av
elementer.
Antiutvaskningsstoff (hjelpestoff ved undervannsstøp) kan brukes når betongen skal støpes på grunt
vann (ned til 1 m) uten å benytte støperør. Stoffet gjør betongen meget seig og hindrer utvasking.
Korrosjonsinhibitorer er tilsetningsstoffer i betong for å bedre beskyttelsen mot armeringskorrosjon.
Plaster (heftforbedrere) brukes for å gi bedre heft til underlaget, særlig ved påstøp og reparasjoner.
33

Vannavstøtende stoff.
Stoff for reduksjon av vannutskillelse.
Vann
Vann til betong tas fra vannledningsnettet. Det må aldri benyttes saltvann.
Vannbehovet er avhengig av tilslagets finhetsmodul, et grovt tilslag krever mindre vann enn et
finkornet tilsalg med lav finhetsmodul. Tilslagets kornform og overflateegenskaper har også
betydning for vannbehovet. Runde glatte korn (singel) krever mindre vann enn kantete materialer
(pukk). Forskjellen kan være opp til 30 %. Vi kan anslå innflytelsen av tilslagets overflateegenskaper,
men bare prøveblanding gir et sikkert svar.
Tilsetningsstoffene virker inn på vannbehovet som vi har sett, og i størst grad de plastiserende
tilsetningsstoffene.
Proporsjonering av betong
En betongresept kan for eksempel være:
1030 kg sand (tørrvekt) med kornstørrelse fra 0 til 8 mm
850 kg pukk med kornstørrelse fra 12 til 22mm
330 kg sement, MP 30 (modifisert portlandcement)
2 l tilsetningsstoff ”P” (vannreduserende)
172 l vann
Betongblander fra MOE & CO A/S
Å velge blandingsforholdet kan gjøres på forskjellige måter: Strandgaten 71 - 5004 Bergen
1. Ved prøve- og feilemetode til en synes resultatet er bra
2. Ved å vurdere tilslagets kornfordelingskurve
3. Ved å bruke en teoretisk proporsjonerings metode
Det finnes mange teoretiske metoder, men uansett bør en først gjøre en prøveblanding.
Utstøping av betong
Forskaling er en midlertidig konstruksjon som former den ferske betongen og holder den på plass til
den har hardnet. Overflaten til forskalingen som former betongen kalles formen. Med forskaling
menes både formen og de støttende og avstivende konstruksjonene som holder formen på plass.
Tradisjonell forskaling lages av trematerialer/bordforskaling eller platematerialer/lemmer. Utett
bordforskalingen må vannes for å svelle, og all forskaling må oljes på flaten mot betongen for å
unngå skader ved riving.
Systemforskaling er forskalingselementer som kan monteres raskt og brukes om igjen flere ganger.
Klatreforskaling er forskaling som løftes oppover konstruksjonen etappevis etter hvert som
byggearbeidene skrider fram.
Glideforskaling er forskaling som glir med jevn fart oppover konstruksjonen etter hvert som
byggearbeidene skrider fram.
To hovedtyper forskaling:
Støttende forskaling, som vil i praksis si veggforskaling eller lignende. Formen og forskalingen hinder
betongen i å "renne ut".
Bærende forskaling, som vil i praksis si dekkeforskaling. Formen og forskalingen hindrer betongen i å
"falle ned".
34

Armering må bindes opp i forskalingen før utstøping, og etter nøyaktige beregninger fra konsulent.
Se mer om Armert betong, side 14.
Utstøping skjer som to adskilte oppgaver:
- Betongen plasseres på rett plass i formen, slik at horisontal
transport i formen unngås.
- Betongen komprimeres med vibrator, for å få ut
luftlommer i betongen, fordele betongen jevnt i formen og
omslutte armeringen. Overflaten blir også rett ved
vibrering. Det kan likevel være behov for å bruke ulike andre
støpeverktøy i tillegg. Betongen bør utstøpes med jevnt
høyt tempo. Foto: www.byggutengrenser.no
Støpelighet er den egenskapen ved fersk betongblanding som bestemmer hvor lett eller vanskelig
den er å støpe ut. Separasjon er når materialene i betongen vil skille lag. Luft og vann er lettest
sement og tilslag tyngst og på grunn av tyngdekraften vil derfor sement og tilslag ha en tendens til å
synke til bunns i vannet. Vi skiller mellom to ulike typer separasjon:
- Vannseparasjon/bleeding er når vannet flyter til topps, dette gir et høyt v/c forhold og dårlig
betongkvalitet i overflaten. Dette motvirkes gjennom å innføre mer finstoff i tilslaget, mer sement
eller mer finmalt sement og tilførsel av silika.
- Separasjon av tilslag er når det grove tilslaget synker til bunns i formen, resultatet blir en ujevn
betongkvalitet. Botemiddel er å rette opp sammensetningen av tilslag slik at vi får en mest mulig jevn
siktekurve, og benytte en stivere konsistens på betongen.
Herding. Når en blander og støper ut betong vil den holde seg bløt og uten styrke en stund Etter en
tid vil den ”binde av”, størkne, og etter relativt kort tid vil den være så fast at en kan gå på den.
Det er under den første tiden før avbindingen at betongen kan transporteres, bearbeides og vibreres.
Etter at betongen er størknet begynner den egentlige fasthetsutviklingen, eller det vi kaller
betongens herding. Den er avhengig av tre faktorer:
1. Tiden for blanding/støpetidspunktet
Herdingen avhenger av tiden
2. Fuktighetsnivået
3. Temperaturen
100
Fastheten er tidsavhengig.
Etter 14 døgn er 90 % av
28-døgnsfastheten oppnådd når
herdetemperaturen er 20:C.
%
100
80
60
40
20
0
%
80
60
40
20
Herdingen avhenger av fuktigheten
0 1 3 7 14 21 28 døgn
0
0 1 3 7 14 21 28
døgn
fukt hele tiden
uttørking etter 7 døgn
uttørking etter 3 døgn
35

Den kjemiske prosessen mellom sement og vann heter hydratisering. Den går raskest til å begynne
med, etter hvert dannes en hinne på sementkornene og prosessen går langsommere etter hvert.
Som figuren viser må det imidlertid være vann tilstede under hele herdeprosessen. I motsatt fall
dannes store riss og styrke- og stivhetsegenskapene blir betydelig redusert. Betong må derfor holdes
fuktig med vanning eller ved å dekke til med plastfolie og lignende i herdeperioden.
%
100
80
60
40
20
0
Normal herdetemperatur er 20+-4:C. Kjemiske prosesser går generelt sett raskere i høye
temperaturer og herdingsprosessen vil gå langsomt ved lave temperaturer.
Som figuren viser vil det med en temperatur på 2:C ta 92 døgn å oppnå samme fasthet som med
herdetemperatur 20:C.
Vinterstøping
Under vinterstøping er det viktigste å få høyest mulig fasthet før evt. frysing. Betongen må ikke fryse
før den har fått en frostsikker fasthet som er 5 N/mm². Under herding utvikles det varme når vann og
sement reagerer med hverandre. Dess høyere temperatur det er på betongen når den støpes ut, dess
mer varme vil det utvikles under den begynnende herdingen og desto raskere går herdeprosessen.
Om betongtemperaturen økes fra 20 til 35:C med varmt vann, vil herdingshastigheten øke til det
dobbelte. Følgende andre faktorer innvirker på hvor raskt fastheten utvikler seg:
Sementtype, sementmengde, Silikatilsetning, ulike tilsetningsstoffer, forskaling, tildekking og andre
beskyttelsestiltak.
Sommerstøping
Norske sementer er tilpasset vårt klima, fordeler det gir vinterstid medfører mindre toleranse i meget
varmt vær. Vannet fordamper og reaksjonen mellom vann og sement pågår for raskt. Problemer med
for rask størkning sommerstid kan bøtes på ved bruk av de rette tilsetningsstoffene.
Egenskaper
Herdingen avhenger av temperaturen
Fasthet
Av størst interesse ved prosjektering av betong er de mekaniske egenskapene til den herdede
betongen. Den viktigste mekaniske egenskapen er betongens fasthet, og først og fremst
trykkfastheten. Med fasthet mener vi den maksimale belastningen et prøvestykke kan bære før
sammenbrudd. Fastheten utrykkes i MPa eller i N/mm².
Betongens stivhet angir hvilken deformasjon og nedbøyning en konstruksjon vil få ved belastning.
Stivheten bestemmes av betongens fasthet, av tilslagets stivhet og mengde.
Betongen skal proporsjoneres med krav til en viss minimum fasthet. Det er imidlertid alltid en
spredning i fastheten, derfor må en ta sikte på å oppnå en høyere fasthet enn den
minimumsfastheten som kreves. I standarden NS 3465:2003 Utførelse av betongkonstruksjoner –
Allmenne regler stilles det krav til dokumentasjon av at foreskreven fasthet er oppnådd.
20⁰C
5 ⁰C
2 ⁰C
36

Den viktigste faktoren som innvirker på betongens fasthet er v/c tallet (masseforholdet). Det er
faststoffet i betongen som kan ta opp kraft, og mengden faststoff avtar med økende v/c tall.
Når volumet av luftporer øker vil fastheten reduseres. Store luftporer vil en få av dårlig gradert
tilslag, dårlig komprimering og når det er separasjon i massen. Små luftporer fra riktig dosert
luftinnførende tilsetningsstoff vil ikke gi så stor negative virkning på fastheten.
Herdingsforholdene påvirker fastheten. Både tidlig uttørkning og frysing tidlig i herdeprosessen vil gi
en betong med åpen porøs struktur, som reduserer fastheten. Herding ved forhøyet temperatur vil
øke fastheten den første tiden, men på lengre sikt vil fastheten bli dårligere.
Sementtype har også stor betydning for fastheten. Det finnes mange ulike sementer med ulike
egenskaper, ikke minst med tanke på fasthet. Tilsetning av pozzolaner i betongen bidrar til høyere
fasthet.
Frostbestandig betong
Frostsikker betong er en betong med tilfredsstillende tetthet og god porestruktur. God
luftporestruktur reduserer faren for frostskader. De indre spenninger i betongen forårsaket av
isdannelsen øker jo lenger avstanden er mellom luftporene. Avstanden mellom porene er derfor en
viktig faktor for betongens frostmotstand. Normalt har betong et luftinnhold på ca. 1,5 – 2 %. Denne
”naturlige luften” vil gi en viss trykkavlastning som kan være tilstrekkelig under enkelte forhold. De
naturlige luftporene er imidlertid som oftest for grove og er for ujevnt fordelt til å gi en tilstrekkelig
frostbestandighet. Luftinnførende tilsetningsstoff kreves når betong utsettes for frysing/tining i våt
eller sterkt fuktig tilstand. Tilslaget må være frostbestandig, og det må benyttes betong med lavt v/c -
tall. Frostbelastningen er særlig stor i overflaten. Separasjon og dårlig komprimering vil gi en porøs
og lite frostbestandig betong. Etterbehandlingen av betong som senere utsettes for frost er vesentlig.
Overflatebeskyttelse må anvendes for å hindre hurtig uttørking og dermed rissdannelser og en porøs
ytterflate.
Vanntett betong
Ved behov for vanntette betongkonstruksjoner må det benyttes vanntett betong. Vanntett betong
bestilles fra betongprodusent som skal ha kvalitetsdokumentasjon for produksjon av denne typen
betong. For å sikre at arbeidet blir vellykket og at konstruksjonen blir vanntett, er det enkelte regler
for støp og etterbehandling som må følges under og etter utstøping.
Vanntett betong må være mest mulig rissfri for å unngå lekkasjer. Riktig mengde og plassering av
armering er svært viktig. Veggtykkelser og tilhørende armeringsmengde dimensjoneres av
byggetekniske rådgivere.
Armert betong
Armert betong (jernbetong), er ”betong støpt omkring et jernskjelett”, oppfunnet av Joseph Monier
1849, men først utbredt som byggemateriale etter 1900. De første armerte betongkonstruksjonene
ble bygget i Norge fra 1920-årene.
Armering er en viktig bestanddel i betongkonstruksjoner. Armeringen ligger innstøpt i betong, og
virker sammen med betongen for å bære de lastene som konstruksjonen blir påført.
Armering i betongkonstruksjon har flere funksjoner, den tar opp nesten alle strekkrefter, den tar opp
store deler av skjærkreftene der dette er aktuelt, f.eks. i bjelker og den tar opp trykkrefter, der
betongtverrsnittet alene ikke er sterkt nok, f.eks. ved slanke søyler.
Armeringen hindrer riss og svinn under herding. Dette er fra mikroskopiske til små riss i
betongtverrsnittet som kommer som en følge av krymping når betongen herder. Store riss i
tverrsnittet kan føre til vanninntrenging og en rekke skader som følge av dette, som for eksempel
armeringskorrosjon.
37

Vi skiller vanligvis mellom tre typer armering:
Slakkarmering
Dette er den vanligste typen armering. Tidligere, til litt utpå 1950-tallet, besto den av glatte
stålstenger som ble bøyd i endene slik at den skulle få god forankring i betongen. I 1953 begynte
Christiania Spikerverk å produsere kamstål. Kamstål er stålstenger med kammer (riller) på overflaten
som sørger for god forankring. Da kamstålet kom erobret det raskt markedet, og glatte
armeringsstenger er nå helt ute av bruk i nye betongkonstruksjoner.
Armeringsstenger av andre materialer, blant annet basert på karbonfiber, er under utvikling men
disse er ennå ikke kommersielt konkurransedyktig. Stål har en del gode egenskaper som gjør det
egnet til armering i betong. Stål er billig i forhold til styrken, har høy elastisitetsmodul og har omtrent
samme temperaturutvidelseskoeffisient som betong.
Kamstål
Kamstål fremstilles etter kravene i standarden NS3576-3
Armeringsstål.
Stålkvaliteten bør være høyfast seigt stål som er godt sveisbart, og
som kan bøyes selv ved lave temperaturer.
Kamstål selges med følgende diametre i mm:
Ø= 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 32, og 40.
Betegnelse på kamstål B500NC er for eksempel:
Kamstenger NS 3576-3 – B500NC – 16mm
Hvor karakteristisk flytegrense er 500 MPa og NC står for duktilitetsklassen (seighet).
Vanlig handelsvare for kamstål er stenger på 12 m, men lengder på 6 og 18 m kan bestilles.
Kamstål leveres også i kveil.
Armeringsnett er serieproduserte sveiste stålnett av kamtråd der
alle krysspunkter er sveiset. Armeringsnett kan brukes til armering
av betongdekker og vegger i husbygging, til armering av
betongelementer, til vei- og flyplassdekker etc. Standardnett leveres
med bredde på 2m og lengde 5m.
Spennarmering / spennbetong
Spennarmering er mye brukt i broer og i prefabrikkerte betongelementer. Ved bruk av
spennarmering kan man f.eks. bygge konstruksjoner med større spennvidder enn man kan gjøre hvis
man slakkarmerer. I konstruksjoner med spennbetong blir stål av høg styrke lagt i kanaler i betongen
og spent til etter at betongen er herdet. Med dette påføres betongen trykkspenninger slik at
betongen står under trykk og ikke risser (sprekker) opp.
Det gir to fordeler. Konstruksjonen vil få mindre deformasjoner enn hvis den hadde vært
slakkarmert. Armeringen vil også bli mindre utsatt for korrosjon, fordi den ligger beskyttet inne i
betong som ikke har riss. I sum gjør det at en spennarmert betongkonstruksjon enten kan bære
større laster enn en slakkarmert, ha mindre tverrsnittsdiameter enn en slakkarmert, ha større
spennvidde enn en slakkarmert, eller en kombinasjon av disse.
Vi skiller mellom føroppspent og etteroppspent. Føroppspent betyr at armeringen strekkes før
betongen støpes, og når betongen er utstøpt og har herdet løsner man oppspenningen. Føroppspent
armering er mest vanlig i betongelementer der produksjonen foregår inne i en hall.
Oppspenningskraften kan være på ca. 10 tonn per wire. Etteroppspent armering brukes mest når
man plasstøper, dvs. støper ute på byggeplassen. Da legges det inn trekkerør i formen. Etter at
betongen er støpt og herdet trer man wirene gjennom trekkerørene, strammer armeringen ved hjelp
av hydrauliske jekker og låser wirene i begge ender. Trekkerørene blir fylt med fett for å beskytte
wirene mot rustangrep.
38

Fiberarmering
Fiberarmering er armering ved hjelp av (et stort antall) fibre som blandes inn i betongen på
blandestasjonen. Det er to typer fibre som er vanlig i bruk, stålfibre og fibre av polypropylen. Det er
viktig å se at disse fibrene har helt ulike egenskaper, og at de benyttes der egenskapene kommer til
sin rett. Man kan også kombinere bruken av disse fibrene.
Lengden av en enkelt fiber er omtrent 5-10cm, og diameteren er som en tynn ståltråd. Fibrene har
kroker i endene slik at de skal forankre godt til betongen. Fiberarmering blir mest benyttet i
sprøytebetong, men blir også brukt som armering i golv på grunn hvis det ikke er fare for at golvet
kan bli belastet med spesielt store laster. Fiberarmert betong kan oppnå stor seighet. Plastfibre
anbefales i gjødselkjellere, men en må da ofte tileggsarmere.
En bør benytte fiber som er tilpasset bruksområdet, en type fibre for sprøytebetong og en annen for
momentbelastede konstruksjonsdeler. Konstruksjonsdeler kan være utelukkende fiberarmert, eller
en kan benytte fiber i kombinasjon med tradisjonell armering. Frittbærende dekker med lange
spennvidder er det området der fiberen har åpenbare svakheter.
Armeringsmengde
I en betongkonstruksjon er det betongen som tar trykkreftene, og armeringen som tar opp
strekkreftene i konstruksjonen. Det vil bety at det oppstår små deformasjoner i betongen slik at den
vil få små sprekker, riss på strekksiden. Disse rissene har stor betydning for bestandigheten.
Mengden av armering i en konstruksjon har innvirkning på bestandigheten ved at den vil fordele
rissene og innvirke på størrelsen av dem. Et finmasket armeringsnett vil fungere bedre med tanke på
rissdannelse, men betongen vil være vanskeligere å legge og vibrere enn om et mer grovmasket nett
benyttes. Krav til minimumsarmering er angitt i beregningsstandarden NS 3473. Hvor mye armering
som skal til avhenger av konstruksjonstype og hvilken miljøklasse konstruksjonen blir utsatt for.
Overdekning
Overdekningen, dvs. tykkelsen av betonglaget, over/under
armeringen, er svært viktig for bestandighet mot
armeringskorrosjon. Størrelsen på armeringen bestemmes
ifølge NS 3473 og NS 3465, og influeres av hvilken
miljøpåkjenning konstruksjonen skal utsettes for.
Standarden gir en minimumsverdi for armeringsoverdekning.
Utlegging av armering. Foto: www.byggutengrenser.no
Fra Byggforskserien blad nr. 520 026.
39

Bestandighet
Armeringskorrosjon
Under normale forhold er armeringen beskyttet mot korrosjon (passivisert) av betongens høye
alkalinitet: pH >12,5. Passiviseringen oppheves ved karbonatisering eller for høyt kloridinnhold i
betongen.
Karbonatisering
Luft inneholder ca. 0,03 % kullsyre (CO₂). Kullsyren diffunderer inn i betongen over tid, reagerer med
betongens kalsiumhydroksid og danner kalsiumkarbonat. Denne prosessen kalles karbonatisering og
fører til at betongens pH-verdi synker fra 12,5 til 9. Betong med pH

Sulfat/nitratsprengning
Betong kan utsettes for denne typen nedbrytning fra aggressive grunnforhold (alunskifer) eller fra
kjemisk produksjon som gjødningsfremstilling. Nedbrytningen skjer ved at reaksjonen gir en
volumvekst i betongen, og det vil dannes et kraftig indre trykk som vil smuldre opp betongen
fullstendig over tid. Sulfat/nitratsprengning kan elimineres gjennom anvendelse av sulfatresistent
sement eller sement i kombinasjon med en pozzolan som silikastøv.
Biologisk nedbrytning
Betong kan angripes ved at bakterier skaper grunnlag for utvikling av svovelangrep eller sulfatangrep.
Slike angrep er mest kjent fra avløpssystemet. Fra sulfater eller proteiner i kloakken vil det kunne
dannes hydrogensulfider, som gjennom oksidasjon vil danne svovelsyre som er sterkt aggressivt for
betongen. Dette forhindres best ved at kloakksystemet har god lufting og gjennomstrømming.
Brannmotstandsevne
Betong er i utgangspunktet et meget godt konstruksjonsmateriale med tanke på branntekniske
forhold. Betong brenner ikke, avgir ikke farlige gasser, betong har en høy varmekapasitet og bidrar
ikke til brannbelastningen. Men betongkonstruksjoner har sine klare begrensninger ved høye
temperaturer i en brannsituasjon.
Betongavskalling ved høye temperaturer kan fort føre til blottlegging av armeringen, som igjen kan
føre til sammenrasing av konstruksjonen. Det er derfor svært viktig med riktig
armeringsoverdekning. Overdekningen sammen med total elementtykkelse er bestemmende for
brannmotstanden i en betongkonstruksjon.
Betongavskalling skyldes i hovedsak et høyt fuktinnhold i betongen.
Avskallingen under et brannforløp kan deles inn i tre typer.
- Overflateavskalling skjer på overflaten av betongen i en tidlig fase av brannen, denne type
avskalling påvirker fort armeringsoverdekningen
- Avskalling av hjørner oppstår i første omgang på søyler/ dragere, og kan redusere
betongoverdekningen der
- Eksplosiv avskalling skjer ved hurtig oppvarming, er den farligste formen for betongavskalling fordi
det da ofte blir forholdsvis ”store” flater som avskalles
Ved å brannisolere betong vil man begrense faren for avskalling og blottlegging av armeringen.
Brannisoleringen bidrar til å holde temperaturen under ca. 500˚C og man vil ikke få effekten med
høy/rask temperaturendring. Ved brannisolering reduseres varmepåvirkningen avhengig av type
brannbeskyttelse og tykkelse som benyttes.
Beskrivelse av en branns påvirkning på konstruksjoner finnes i NS 3491-2. Når man kontrollerer
bæreevne under brann, utnytter man de reservene som ligger i konstruksjonen som er dimensjonert
i såkalt normaltilstand. Ved brannteknisk dimensjonering kan en regne disse reservene å være:
- å redusere partialfaktorer for last og materialer til 1,0, mens det i normaltilstand regnes med
høyere faktorer,
- å beregne halve snølasten og regne med svært beskjeden vindlast,
- å utnytte armering på ueksponert side av konstruksjonen til å ta en større andel av lasteffekten enn
i normaltilstanden.
41

Overflatebehandling
Maling
Maling er en effektiv beskyttelse for betongoverflater fordi at den delvis
fyller kapillærporene i overflaten. Dessuten skapes en tynn overflatefilm
når en maling påføres. Gjennom denne sikres det viktigste kjennetegnet
til malingen – beskyttelseseffekten.
Dette medfører en reduksjon av vannopptaket og de skadelige stoffer
som er løst i vann. Den bidrar også vesentlig til å beskytte armeringen på
grunn av at den hindrer CO2-inntrengning og stopper
karbonatiseringsfronten.
Impregnering Foto Rescon Mapei AS, http://hms.cobuilder.no
Det enkleste og ofte mest kostnadseffektive systemet
for overflatebeskyttelse er hydrofoberende impregnering. Systemet reduserer det kapillære
vannopptaket, noe som gir økt motstand mot frost og salter. Dessuten reduseres opptaket av
skadelige stoffer, f.eks. klorider løst i vann.
Belegg
Ulike typer belegg vil kunne redusere eller stoppe inntrengning av vann og skadelige stoffer.
Belegg vil gi diffusjonsmotstand og evt. også rissoverbyggende egenskaper.
Det finnes på markedet enten tynne eller tykke belegg. Tynne belegg (0,1–1,0 mm) gir
en jevn og porefri overflatebeskyttende film på betongoverflaten, mens det tykke beleggsystemet
(1,0–5,0 mm) jevner ut ujevnheter. Epoksy er en tokomponent herdeplast som består av harpiks og
herder, og som gir et tett belegg som motstår mekaniske og kjemiske påkjenninger.
Levetid – gjenvinning
Dagens regelverk muliggjør høy andel av gjenbruksmaterialer i betong.
Støping påbyggeplass med resirkulert betong benyttes nå i voksende grad. Gjenbruk er avhengig av
god kontroll av kvaliteten. Det foregår ved måling av fukt, fasthet, kryp, svinn og nedbøyning og
analyse av målte data.
Materialfasthet
Laster
Vi deler lastene inn i to kategorier, permanent og variabel last. Naturlastene snø- og vindlast er
variable laster, men også nyttelaster regnes som variable.
Egenlasten er permanent. NS 3490 benytter begrepet
karakteristisk last Fk, som er en statistisk verdi. Det er mye større
spredning i variable lastverdier enn i permanente. Når vi skal
dimensjonere konstruksjoner bruker vi dimensjonerende last Ff som
uttrykkes ved Ff = Fk ∙ γf der γf er en lastfaktor som tar
hensyn til evt. lastavvik, evt. unøyaktige lastmodeller usikkerhet
ved beregning av lastvirkninger.
Bæreevne
Betongfasthet
Betongens karakteristiske terningtrykkfasthet etter 28 døgn ved
standardiserte herdingsforhold benyttes til bestemmelse av
betongens fasthetsklasse, C 25, C35 osv. Karakteristisk fasthet er
en statistisk verdi.
42

Betongens arbeidsdiagram
Tøyningskurve for tilslag,
sementpasta og samlet for
betong.
Forholdet mellom spenninger og tøyninger ved belastning
For å finne forholdet mellom kraft og forlengelse eller spenning og tøyning i betong, utføres en
belastningsprøve, og vi kan sette opp et arbeidsdiagram. Tøyning er den relative lengdeendringen av
materialet som skyldes overføring av kraft, enten det er strekk eller trykk. Arbeidskurven for tilslaget
er bratt og rettlinjet (lite tøyning), for sementpastaen er den også rettlinjet, men oppnår større
tøyning for samme last. For betong samlet ser vi en kurvesom krummer seg mer og mer med økende
last inntil den flater helt ut til den kommer til brudd. Når kurven er horisontal før brudd oppfører
betongen seg som et plastisk materiale.
For normalbetong i fasthetsklasse C25 til C55 som utsettes for trykk, vil tøyningen(relativ
lengdeendring) være 2 ‰ når maksimal spenning oppnås. Deretter oppfører betongen seg plastisk
(tøyningen øker men spenningen er konstant) til tøyningsgrensen 3,5 ‰.
Overføring av enkle krefter, strekk og trykk
Både stål og betong er lineært elastiske i et bestemt spenningsområde, men begge materialer blir
uelastiske ved høgere spenninger.
Sentrisk trykk i armert betong
En kort armert stav blir belastet med en liten sentrisk last N. Det gir trykkrefter i staven som fører til
forkorting (tøyning). Forkortelsen blir den samme for både betong og armering. Siden E-modulen er
forskjellig for betong og stål, vil vi få ulike spenninger i de to materialene. Spenningen ville blitt den
samme over tverrsnittet om vi istedenfor armeringstverrsnittet hadde øket betongtverrsnittet, dvs.
regnet med det transformerte betongtverrsnittet. Denne metoden blir benyttet i dimensjonering av
betong ved trykkpåkjenninger. Mer om dette i faget Konstruksjonslære i 2. og 3. Klasse.
Fasthet ved strekk
Når samme korte armerte stav blir utsatt for sentrisk strekk, får vi ved små spenninger samme
resultat som ved trykkbelastning. Men fordi betongen har så lav strekkfasthet, vil den snart sprekke
opp, og i et snitt gjennom en sprekk vil bare armeringen ta opp strekkreftene. Ved strekkbelastning
regner vi derfor bare med stålets kapasitet.
43

Dimensjonsendringer
Betong vil få dimensjonsendringer det må tas hensyn til i dimensjoneringen når den påvirkes av
- Lastendringer
- Temperaturendringer
- Fuktendringer
- Kjemiske reaksjoner
Betong vil få en liten tøyningsendring ved trykkpåvirkning, men ved store strekkspenninger vil
betongen sprekke opp. Sprekkene reduserer styrke og bestandighet.
For å motvirke dannelsen av sprekker kan en isolere mot temperatur- og fuktendringer, forhindre
kontakt med skadelige kjemikalier og armere konstruksjonen godt slik at den motstår store
spenninger.
Kryp
Lastendringer gir tøyningsendringer. Fortsetter belastningen lenge, fortsetter tøyningsendringene i
langsomt tempo. Dette kalles kryping. Dimensjonsendringen må tas hensyn til i forhold til tilsluttende
materialer. Eksempel: Et høyt hus med vegger i betong har teglforblending som fasade. Da vil
betongen krype mer enn teglvangen. I dimensjonering av betongkonstruksjoner regner en ved
langtidslast med en redusert E-modul for betongen.
Svinn og svelling
Fuktendringer i betongen vil utløse dimensjonsendringer. Oppfukting vil gi svelling, og uttørking gir
svinn. Det er sementlimet som svinner, og riktig v/c-tall er viktig. Betong med lavt vanninnhold vil ha
mindre svinn. I dimensjonering av betongkonstruksjoner skal en regne med at svinn vil medvirke til
økte deformasjoner eller krumninger som kan sammenlignes med krumninger fra bøyemoment. En
legger i beregningene til et konstant svinnmoment til bøyemomentet.
Riss
Vi vil uansett få små sprekker, riss, på strekksiden i armert betong. Det er om å gjøre at disse
sprekkene er små og riktig fordelt. Riss kommer ikke bare av ytre belastninger, men av svinn,
setninger i betongmassen, varmeutvikling gjennom herdingen, påførte tøyninger,
temperaturendringer og armeringskorrosjon. Rissvidde er betegnelsen for rissets bredde, W.
Grunner for å begrense rissvidden er faren for armeringskorrosjon, nedbryting av betongen rundt
risset, at betongen ikke blir vanntett og får et dårlig utseende. Krav til akseptabel rissvidde er knyttet
til miljøklassen konstruksjonen skal beregnes for. Rissutvikling motvirkes av rett armering og
overdekning.
44

Noen betongprodukter
Betongelementer
Foto:
www.opplandske-betong.no Foto: www.opplandske-betong.no
Foto: www.opplandske-betong.no
Betongelementer er en fellesbetegnelse på konstruksjoner støpt i
fabrikk. Metoden er spesielt effektiv når det er behov for mange like
elementer, serieproduksjon. De vanligste prefabrikkerte
elementene er dekkeelementer, søyler, bjelker og fasadeelementer.
Spennarmering benyttes i bjelker og i dekker (hulldekker), noe som
gjør at elementene blir slankere, får lavere vekt og derfor oppnår
større spennvidder enn ved bruk av slakkarmering.
Betongelementer produseres innendørs og under streng kontroll,
produksjonen er underlagt Kontrollrådet for betongprodukter.
Elementene er ferdig herdet i fabrikken og fraktes ut til byggeplass
hvor de monteres med egnet kran. De er gjerne utstyrt med
innstøpingsgods for transport og løfting/montasje.
Det er etter hvert utviklet skjøteløsninger som tar vare på tetting
mot klimapåkjenninger og på gode lyd- og brannegenskaper.
Lettbetong
Vanlig betong har en densitet fra 2300 til 2500 kg/m³. Lettbetong kan lages med densitet fra 300 til
1800 kg/m³. Bruksområdet for lettbetong er når en ønsker god isolasjon i forhold til konstruksjonens
tykkelse, mindre belastning på andre deler av konstruksjonen eller produkter som er lette å
håndtere. Den lette vekten oppnås ved å benytte tilslag som er lettere enn sand og stein, for
eksempel ekspandert leire slagg, pimpestein, skumplastperler og sagflis. Lettbetong er mer eller
mindre porøs og har derfor lavere trykkfasthet, men gir en bedre isolasjon enn vanlig betong.
Lettbetong brukes mest i blokkproduksjon, men også som løs isolasjonsmasse i form av små kuler, for
eksempel som underlag for golv på grunn eller til annen markisolering. Eksempler på lettbetong er
Leca, Siporex og skumbetong.
Leca, illustrasjoner: www.maxit.no
45

Norsk standard
Noen viktige standarder for betong:
NS-EN 206-1:2000 + NA:2007 Betong – Del 1: Spesifikasjon, egenskaper, fremstilling og samsvar
NS 3465:2003 Utførelse av betongkonstruksjoner – Allmenne regler
NS 3420-L:2008 Beskrivelsestekster for bygg, anlegg og installasjoner –
Del L: Betongarbeider
NS 3473:2003 Prosjektering av betongkonstruksjoner –
Beregning og konstruksjonsregler
NS-EN 1992-1-1:2004 + NA:2008 Eurocode 2: Prosjektering av betongkonstruksjoner –
Del 1-1: Allmenne regler og regler for bygninger
NS-EN 1992, Eurokode - 2: Prosjektering av betongkonstruksjoner foreligger i norsk utgave sammen
med sitt nasjonale tillegg. Det nasjonale tillegget angir de nasjonalt bestemte parametrene som skal
benyttes i Norge.
Eurokode 2 gir normalt resultater som samsvarer med det en finner med dagens standard NS 3473,
men standarden er mer omfattende og detaljrik. Når en velger å benytte Eurokode-2, ved
prosjektering av betongkonstruksjoner, må en også benytte resten av pakken med Eurokoder, NS-
EN 1990 Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner og NS-EN 1991 Laster på konstruksjoner.
Mur
Materialet
Murverk er en fellesbetegnelse for en konstruksjon satt sammen av naturstein, betongstein eller
teglstein. Naturstein kan brukes i naturlig etter tilhugget form,
betongstein er støpt stein med fint tilslag og sement eller annet
bindemiddel og teglstein (i daglig tale: murstein) er laget av tørket eller
brent leire. Tegl til muring er oftest formet til rektangulære klosser
hvor forholdet mellom bredde og lengde er 1:2, inkludert én
fugebredde. Med slike dimensjoner kan steinene mures opp i
regelmessige forband uten
gjennomgående vertikale fuger, slik at
murverket blir mer solid.
Standardformatet for norsk tegl siden
omkring år 1840 har vært ca. 11 x 23 x
6,5 cm.
Fasadetegl brukes som forblending av annen konstruksjon i
bygningsfasader. Steinene er frostresistente og beregnet for utvendig
bruk. De legges i forband og har stor målnøyaktighet. Fasadetegn
finnes i flere overflatestrukturer og farger.
46

Murtegl benyttes når veggen skal pusses, og treger derfor ikke å ha samme utseende og
målnøyaktighet som fasadetegl. Om steinen skal benyttes utendørs
må den ha samme klimabestandighet som fasadestein.
Hulltegl har gjennomgående små
sirkulære hull som gir lavere vekt og
bedre isolasjonsevne.
Teglstein uten gjennomgående hull har betegnelsen massivtegl.
Massivtegl brukes gjerne i konstruksjoner der det stilles krav til
brannmotstand og lydisolasjonsevne.
De fleste typer fasadetegl og murtegl levers både som hulltegl og massivtegl.
Bilder og beskrivelse av typer teglstein er hentet fra www.wienerberger.no
Teglflis eller limtegl er flis kuttet av en vanlig teglstein. Man har
rettflis og hjørneflis. Teglflis benyttes oftest til interiør (en teglvegg i
stuen, kjøkken, gang etc.), men kan også brukes på utvendig fasade.
Mørtel
Bindemiddel
Murmørtel består av bindemiddel, sand og vann, og benyttes til muring og pussarbeider. Til muring
benyttes tre mørteltyper:
- Kalksementmørtel, blanding av portlandsement og kalk
- Sementmørtel, portlandsement
- Mursementmørtel, spesialsement for mur- og pussarbeider
Tilslag
Sanden må ha riktig kornstørrelse for at den skal være god å bearbeide. Den skal være ren, fri for
humus og ha en god kornfordeling. 85 % av massen skal ligge mellom 0,063mm og 2mm.
Vannet må være rent og fri for humus, salter og olje.
Mørtelklasser
Som for betong, deles konstruksjoner i mur inn i klasseravhengig av det miljøet konstruksjonen skal
stå i. Mørtelklassene er
A, Utvendig muring og puss i værharde strøk
B, utvendig muring og puss i moderate kyststrøk, og i garasjer, verksteder etc.
C, Utvendig muring og puss i innlandet, innvendig puss
D, innvendig muring
Mur og pussarbeider bør utføres når det ikke er fare for frost, og tildekkes hvis det kommer nedbør.
Ved muring i kaldt vær kan en bruke oppvarmet vann og sand.
47

Frostsprenging av gammel kirkeruin Støttemur, foto Norland Betong
Norsk standard
Følgende standarder benyttes ved prosjektring av murkonstruksjoner.
NS 3475:2004: Prosjektering av murkonstruksjoner - Beregnings- og konstruksjonsregler
NS-EN 1996-1:2005, Eurokode 6: Prosjektering av murkonstruksjoner
Del 1-1: Allmenne regler for armerte og uarmerte murkonstruksjoner
Del 1-2: Brannteknisk dimensjonering
NS-EN 1996-2:2006, Eurokode 6: Prosjektering av murkonstruksjoner
Del 2: Valg av materialer og utførelse av murverk
NS-EN 1996-3:2006, Eurokode 6: Prosjektering av murkonstruksjoner
Del 3: Forenklede beregningsmetoder for uarmerte murkonstruksjoner
48

Laboratorieøvelser i betong
Følgende laboratorieøvelser i betong vil bli gjennomført i faget Materiallære:
Øvelse 1: Egenskaper hos tilslaget
Målsetting: Å finne grusens viktigste egenskaper for produksjon av
betong.
Måling av fuktighet i grus
Humusprøve
Måling av densitet på grus
Sikteanalyse / kornfordelingskurve
Rapport
Øvelse 2: Betongens V/B-forhold og trykkfasthet
Målsetting: Å vise sammenhengen mellom betongens V/B-forhold og fastheten, samt
vannmengdens innflytelse på konsistensen.
Måle konsistens for ulike V/B-blandinger
Vise hvordan konsistensen endres når vannmengden forandres
Støpe prøvestykker for trykkprøving
Trykkprøve etter 7 døgn
Rapport
Øvelse 3: Betongens herdningsforhold og trykkfasthet
Målsetting: Å vise herdningsforholdenes innflytelse på
trykkfastheten.
Det støpes ut terninger som utsettes for 6 ulike
herdeforhold
Terningene trykkprøves etter 7 døgn
Rapport
Øvelse 4: Bruk av plastiserende tilsetningsstoffer og silika.
Målsetting: Å vise hvordan konsistensen forandrer seg når mengden av P-stoffer økes.
Måle konsistens i betongblanding med 3 ulike mengder
polymer/plastiserende tilsetningsstoff
Gjenta målingene i blanding tilsatt silika, og med 3 ulike mengder
polymer/plastiserende tilsetningsstoff
Sammenligne prøvene
Rapport
49

Litteratur:
Betongboka Norcem, Universitetsforlaget, 1995
Betongkompetanse,
Grunnleggende betongteknologi Gjerp, Opsahl, Smeplass, Byggenæringens forlag,
2004
Kompendium, Praktisk betongteknologi Steinar Helland, NIF og Norsk betongforening, 1991
Betong, proporsjonering Markestad og Maage, Tapir, 1995
Byggforskserien Sintef Byggforsk
Konstruksjonslære 1, Dimensjonering av
betongkonstruksjoner Harald Falsen, HIG, 2009
Betongkonstruksjoner, prosjektering K. Røhne og K. Vangestad, Gyldendal, 2001
Laboratorieøvinger i betong Roar Stenvold, HIG
Eurocode 2: Prosjektering av betongkonstruksjoner
Eurokode 6: Prosjektering av murkonstruksjoner
Norsk Standard
Fotos er hentet fra
Byggforskserien
Norcem Cement as
Wikipedia
Åpne eller egne kilder
Foto: Heidelberg Cement Northern Europe, Norcem AS, www.byggutengrenser.no
50

3 – Stål og aluminium
Innhold
Stål som bærekonstruksjon
Stål i bygninger s. 52
Egenskaper s. 53
Bæreevne s. 56
Stålprodukter og klassifisering s. 57
Hvorfor stål s. 60
Aluminium
Innledning om aluminium s. 61
Produksjon s. 62
Egenskaper s. 63
Miljø s. 63
Bæreevne s.64
Litteraturliste s. 66
51

Stål som bærekonstruksjon
:
Stålkonstruksjoner utført av Entreprenør Flemming Rasmussen, Sykkylven (fra Internett)
52

Stål i bygninger
Typiske stålbygg
Det er flere momenter som avgjør om stål kan benyttes som bærende konstruksjon, blant annet krav
til brannmotstandsevne. Vanlige stålbygg er industrihaller, produksjonshaller, lagerhaller,
driftsbygninger, redskapshus, store garasjer osv.
Bærende stålkonstruksjoner er også vanlig i offshore, skipsbygging, bruer, master, stillaser, osv.
Materialer vi ofte kombinerer med stålkonstruksjoner:
I store typiske stålbygg er det vanlig å benytte store fasadeplater av glass, stål, aluminium,
sementbaserte plater, marmor, osv. Ofte velges en type plate som har isolasjonsmaterialet inkludert,
såkalte sandwichelementer.
Estetikk og stedstilpasning
Ved store bygg er tilpasning til omgivelsene, takform og valg av farge viktig. En bør unngå store
ensformige flater, og ”bryte ned” fasadene med flere farger, vinduer og veksling mellom stående og
liggende plate- eller panelretning. Skadede platefasader er skjemmende, plater av metall skades lett.
Det er derfor viktig at adkomsten til og rundt slike bygg er i god avstand fra fasaden.
Egenskaper
Fordeler og ulemper ved stål som konstruksjonsmateriale
Fordeler:
Styrke, slanke og lette konstruksjoner, store spennvidder
Kort byggetid, prefabrikkert, enkel montasje
Stor nøyaktighet, Gode forbindelsesmidler
Fleksibelt, ved ombygging, forsterkning, påbygging
Lett å rive/demontere
Ulemper:
Korrosjon, farlig, kan medføre sammenbrudd, uheldig utseende
Tåler ikke høg varme, dårlig brannmotstandsevne
Store deformasjoner ved konsentrert belastning
Svingninger, pga slanke konstruksjoner
Dyrt (pr. kg) relativ kostbar fremstilling
Fremstilling
Stål er jern-karbon legeringer med opp til 2,1 prosent karbon. Andre legeringselementer kan være
mangan, krom eller nikkel. Når karboninnholdet er mer enn 2,1 %, kalles det støpejern. Ved
tilsetning av ulike metaller, med ulike avkjølingsprosesser og ulik bearbeiding (varm- eller kaldvalset)
får vi forskjellige produkter med ulike egenskaper og kvaliteter. Kjemisk sammensetning av vanlig
konstruksjonsstål i bygninger:
Jern Fe)
Karbon ( C ) fra 0,17 til 0,24 %
Fosfor ( P )
Svovel ( S )
Nitrogen ( N ) P, S og N til sammen = 0,10 %
Mangan ( Mn ) fra 1,4 til 1,6 %
Silisium ( Si ) opptil 0,55 %
53

Ulegert og legert stål:
Ulegert: Vanlig konstruksjonsstål
Lavlegert: Ulegert + Mn, krom og nikkel = økt fasthet. Med kopper = økt korrosjonsmotstand
Legert: Tilsatt andre metaller for spesielle egenskaper, for eksempel 18/8 er rustfritt, med
mye krom og nikkel
Utettet og tettet stål:
Utettet: Seigring i størkeprosessen, samling av gassporer svekker stålet
Halvtettet: Vanlig konstruksjonsstål, tilsatt ferromangan og ferrosilisium, med mindre og bedre
fordelte gassporer
Tettet: Tilsatt aluminium, ikke gassporer
Andre stålkvaliteter:
Seigherdet stål: Varmebehandlet og avkjølt, gir høg fasthet og seighet (duktilitet)
Normalisert stål: Lavlegert stål, oppvarmet avkjølt, blir homogent og finkornig, gir bedre
strekkfasthet og seighet (duktilitet)
Høyfast stål: seigherdet, mikrolegert finkornstål, varmebehandlet og mekanisk behandlet,
gir øket fasthet, hardhet, seighet, sveisbarhet.
Korrosjon, motstandsevne mot fukt
Når stål er utsatt for fukt vil det korrodere, ruste. Det er derfor viktig at bærende konstruksjoner ikke
direkte utsettes for vann eller mye fuktighet. Konstruksjonen kan beskyttes med riktig valg av
byggetekniske detaljer, eller med en eller annen form for korrosjonsbeskyttelse.
Se Kjemi og miljøkunnskap (Britt Rystad og Odd Lauritsen) kapitel 10.8 Korrosjon og korrosjonsvern.
Brannmotstandsevne
Stål er et ubrennbart materiale, men allerede ved 450:C har stålet mistet halvparten av bæreevnen,
ved 600:C er all bæreevne borte. Stålets elastisitetsmodul beholder sin verdi opp til 100:C, ved
stigende temperatur synker den drastisk. Flytespenningen beholder sin verdi opp til 400:C, deretter
synker den. Se reduksjonsforløpet når stål utsettes for temperaturer fra 20:C til 1200:C i NS 3472 –
2001, figur 33 og tabell 24.
Bærende konstruksjoners brannmotstandsevne avgjør hva slags bygningstype og virksomhet som kan
tillates for denne konstruksjonen. Stål mister styrke ved oppvarming og vil ikke kunne benyttes i alle
54

typer og deler av bygg. I Veiledning til Teknisk forskrift til Plan og bygningsloven vises eksempler på
ulike typer bygg/virksomheter og hvilken risikoklasse de tilhører. Risikoklasse graderes fra 1 til 6, der
1 gjelder for enkle bygg med lite fare for personskader ved brann (lager, garasjer, skur). Klasse 5 og 6
utgjør bygg med virksomhet der det ansees at rømning vil bli en utfordring, og faren for personskade
ved brann er stor (forsamlingslokale klasse 5, pleieinstitusjoner klasse 6).
Brannklassen (BKL) som avgjør valg av materialer, vil være avhengig av risikoklassen og antall etasjer
i bygget. Typiske stålbygg er lager, garasjer og store haller. Disse byggene har gjerne bare en etasje,
og brannklassen vil derfor vanligvis være 1 eller 2.
Det er vanlig og ofte nødvendig å isolere stålkonstruksjonen mot brann. Vanlig brukt er steinullplater,
gipsplater, fiberplater og brannhemmende maling.
Stålbjelke isolert med gipsplater, og med steinull (Byggforskserien, 520.315 Brannbeskyttelse av stålkonstruksjoner)
Brannisolerende maling, før og etter brann (Byggforskserien, 520.315 Brannbeskyttelse av stålkonstruksjoner)
Ulike bygningsdeler og materialer er etter brannprøving gitt en brannklassifisering som sier noe om
hvor mange minutter bygningsdelen tåler før den har mistet nødvendige egenskaper.
Mer generelt om brann i faget Byggteknikk.
Levetid - gjenvinning
Dersom stålkonstruksjonene blir tilstrekkelig korrosjonsbeskyttet, og ikke utsettes for laster som
ødelegger bæreevnen, bør de kunne benyttes igjen etter demontering. Det er imidlertid viktig å
55

kontrollere konstruksjonselementene nøye, og legge inn større sikkerhet ved bruk i nye
konstruksjoner.
Bæreevne
For å beregne stålkonstruksjoner må en kunne lastberegninger, mekanikk, statikk, og
materialteknikk. Faget Konstruksjonslære tar bl. a. for seg dimensjonering av bærende
stålkonstruksjoner. Her ser vi innledningsvis litt på vanlige lasttyper og spenninger som oppstår ved
belastning.
Laster
Egenlast er hele konstruksjonens egen vekt. Nyttelast er belastning som inventar, lagervarer osv.
Snølast og vindlast er de vanligste naturlastene. I tillegg har vi ulykkeslaster, laster ved brann, laster
ved temperaturendringer, laster under bygging, og laster fra kraner og maskinutstyr.
Lastene kan være punktlaster, stripelaster eller (jevnt) fordelte laster. Om laster, se NS 3491:
Prosjektering av bygningskonstruksjoner. Dimensjonerende laster, og byggdetaljblader fra Byggforsk
Sintef som omhandler ulike laster:
471.031 Egenlaster for bygningsmaterialer, byggevarer og bygningsdeler (1997)
471.041 Snølast på tak. Dimensjonerende laster (2003)
471.043 Vindlaster på bygninger (2003)
Spenninger
Indre spenninger
Valsede profiler har indre spenninger etter fremstillingsprosessen, og sveisede profiler vil ha
egenspenninger etter sveiseprosessen. I dimensjonering av stålkonstruksjoner vil en korrigere for
slike indre spenninger.
Strekkprøving
Forholdet mellom spenninger og tøyninger ved belastning
For å finne forholdet mellom kraft og forlengelse eller spenning og tøyning i stålmaterialet, utføres
en strekkprøve, og vi kan sette opp et arbeidsdiagram.
Prøvestykket er en stålsylinder med tverrsnitt S0 og lengde L0. Når prøvestykket blir belastet
med strekkraften F får vi en forlengelse ΔL. Strekkspenningen som oppstår er σ = F/ S0 i N/mm²,
og tøyningen av staven blir є= ΔL/ L0.
Diagrammet viser forholdet mellom spenningen σ og tøyningen є i et prøvestykke som utsettes for strekkrefter.
σp = proporsjonalitetsgrense: Forholdet mellom tøyning є og spenning σ er proporsjonal (rettlinjet)
frem til σ = σp og є= 0,2 %
σE = elastisitetsgrense: Forlengelsen / tøyningen går tilbake til 0 når avlastning etter oppnådd ved σE
σF = flytegrense: Ved σF gir spenningen varig forlengelse є= 0,2 %, deretter (i flyteplatået) vil øket
belastning ikke gi øket spenning, men øket tøyning/forlengelse opp til є= 1,5 % til 2 % (varig
deformasjon) Flytegrense σF blir også benevnt fy eller f 0,2.
σB = bruddgrense: Videre belastning øker spenningen frem mot brudd ved σB = bruddgrense ved
tøyning є=12 % til 15 %. σB = bruddgrense skal ligge minst 20 % over σF = flytegrense
56

Beregningsprinsipper
Ved dimensjonering av stålkonstruksjoner er standarden NS 3472 Prosjektering av
stålkonstruksjoner sentral. At kravene i standarden oppfylles, kontrolleres ved å vise at påkjenningen
på konstruksjonen (dimensjonerende lastvirkning) er mindre enn konstruksjonens styrke
(dimensjonerende kapasitet).
Dimensjonerende laster: Sikkerheten på lastene tas hånd om ved å multiplisere karakteristiske
verdier med en lastfaktor.
Dimensjonerende kapasitet: Tilsvarende tas sikkerheten på materialstyrken hånd om ved å dividere
karakteristiske verdier med en materialfaktor. Mer om dette i faget Konstruksjonslære 1 og 2.
Noen ganger er nedbøyningen dimensjonerende, den kan ikke være større en viss verdi, av praktiske
eller funksjonelle årsaker (for eksempel deformasjonens virkning på tilstøtende bygningsdeler).
Stålprodukter og klassifisering
Profiler til bjelker og søyler
Andre bærende profiler
I-bjelker eller IPE-bjelker, lengder fra 12 til 18 m, BxH fra 46x80 til 220x600
Eksempel: IPE 270 der bxh=135 mm x 270 mm
Bredflensbjelker eller HE-bjelker, lengder fra 12 til 18 m, BxH fra 100x100 til
300x1000
HE-A er lette, HE-B er normale og HE-M er sterke bredflensbjelker
Eksempel: HE 320 B der BxH=300 mm x 320 med mer
U-bjelker eller kanalstål, lengder fra 6 til 15 m, bxh fra 15x30 til 110x400
Eksempel: U 200 der bxh=75 mm x 200 med mer
57

Hulprofiler
Kvadratiske lengder fra 6 til 15 m, b=h fra 40 til 350mm, t fra 2,6 til 16mm
Eksempel: HUP 80x4 der b=h=80mm og t=4mm
Rektangulære lengder fra 5 til 12 m, bxh fra 30x50mm til 200x400mm og t=2,6 til 16mm
Eksempel: HUP 80x40x5 der hxbxt= 80x40x5
Vinkelstål
Likebenet lengder fra 6 til 15 m, b=h fra 40 til 350mm, t fra 2,6 til 16mm
Eksempel: L 50x5 der b=h=50mm og t=5mm
Ulikebenet lengder fra 6 til 15 m, b=h fra 40 til 350mm, t fra 2,6 til 16mm
Eksempel: L 80x40x6 der hxbxt= 80x40x5
Andre stålprodukter som benyttes i konstruksjoner:
Z-profiler og T-stål
Spesialprofiler
Plater, - grovplater, mellomplater, (tynnplater)
Stangstål, rundstål, firkantstål, flattstål
Rør
Skinner
Spuntstål, støttevegger
Dørkplatre
Strekkmetallplater
Strekkmetall, prinsipptegning
58

Eksempel på overflatebehandling av stålplater
(Byggforskserien: 542.201 Utvendig kledning av
profilerte plater, paneler og kassetter av metall)
Armeringsstål
Stålet som hovedsakelig benyttes som armering i betongkonstruksjoner er Tempcore kamstenger
K500TS. Standard diametre er fra 8 til 32mm.
Lover, forskrifter og Norsk standard (NS)
I det følgende vises de viktigste lover, forskrifter og standarder som gjelder for stålkonstruksjoner,
EN står for europeisk standard.
Plan og bygningsloven (P&B): overordnet for byggevirksomhet.
Forskrift til P&B: Funksjonskrav – ikke løsninger, - godkjent når NS følges.
NS 3490: Prosjektering av konstruksjoner. Krav til pålitelighet.
NS 3491: Prosjektering av bygningskonstruksjoner. Dimensjonerende laster.
NS 3464: Utførelse av stålkonstruksjoner. Alminnelige regler og regler for bygninger.
NS-EN 10025 Varmvalsede produkter av ulegert konstruksjonsstål. Materialstandard for vanlig
konstruksjonsstål.
NS-EN 10113 Sveisbare finkornbehandlede konstruksjonsstål.
NS-EN 10137 Høyfaste seigherdede stål.
NS 3472 Prosjektering av stålkonstruksjoner
Benevnelse for konstruksjonsstål
Fasthetsklasser
Strekkfastheten i stålmaterialet gir fasthetsklassen S (structural steel). Dimensjoneringsreglene i NS
3472 gjelder de tre standardiserte fasthetsklassene S 232, S 275 og S 355. Tallet viser flytespenningen
i N/mm² for ståltykkelse mindre enn 40mm. Se NS3472 tabell 3.
Kvalitetsklasser
Egenskaper som er med å bestemme kvalitetsklassen er slagseighet, sveisbarhet, hardhet og
korrosjonsmotstand. Bokstaven J står for en energi på 27 Joule som trengs for å slå en bestemt
prøvestav i en slagmaskin ved en bestemt temperatur. K står tilsvarende for en energi på 40 Joule.
Prøvetemperaturen vises ved bokstav/tall nummer to: JR ved + 20:C, J0 ved + 0:C, J2 ved - 20:C, K2
ved - 20:C.
Tilleggsymbolet C benyttes for egnethet for en spesiell anvendelse
Underklasse for leveringstilstand:
Normaliserende valsing +N, Som valset +AR, Termomekanisk valsing +M
Eksempel: S 355 JO C +N (eller +AR) Se NS EN 10025.
Spesifikasjon
Spesifikasjon består av profiltype, NS for tverrsnittsform, tverrsnittsmål og NS for materialet,
Eksempel: L – NS EN 10056 1 - 80x40x6 - NS 10025 2 - S235 JR C +AR
59

Hvorfor stål
Utdrag fra "Verksposten”
”Stålet er vårt absolutt viktigste konstruksjonsmateriale.
Vi lever i en stålalder og ikke i en atomalder. Vår nåværende sivilisasjon, levestandard og kultur
er uttenkelig uten stål og jern.
Alternativer som aluminium, magnesium, plast, glassfiber, karbonfiber, keramikk o.a. overtar for
stål på mange områder. Innenfor et anvendelsesfelt med så ulike produkter som knappenåler,
klokkefjær, bilmotorer og supertankere, ville det være merkelig at andre materialer av og til ikke
skulle være bedre egnet.
Stål som konstruksjonsmateriale er meget allsidig. Det er sterkt og formbart. De gamle
problemer med korrosjon kan i dag beherskes og utviklingen mot stadig mer høyfast stål vil
fortsette.
Innenfor produktområder hvor vekt og vedlikehold betyr mye vil stål tape terreng i forhold til
aluminium. Ved en del forbruksartikler vil stål tape terreng i forhold til plast.
Stålet vil allikevel i lang tid fremover fortsatt være vårt viktigste industrimateriale.”
Kilde: Internett, Linkguiden
60

Aluminium
Aluminiumskonstruksjoner. Foto: Norsk stålforbund, www.stalforbund.com
Innledning om aluminium
Aluminium ble oppdaget tidlig på 1800-tallet, men kom ikke i kommersiell produksjon før på 1900tallet.
I 2007 var verdensproduksjonen på 38 millioner tonn. De største produsentlandene var Kina,
Russland, Canada og USA. Norge produserte 1,1 millioner tonn i 2007, og havnet på 8.plass på listen
over verdens største aluminiumsprodusenter. På verdensbasis er aluminium det mest brukte
metallet, nest etter jern. Aluminium er mer kostbart enn stål, men aluminiumskonstruksjoner krever
mindre vedlikehold.
Aluminium er relativt nytt som konstruksjonsmateriale i bygg og anlegg. Selv om elementer og
profiler kan minne mye om stål, har aluminium andre egenskaper som må tas hensyn til ved
beregning av bærende konstruksjoner.
Bruk
Aluminium er mye brukt til sekundære byggematerialer som tak- og fasadeplater, balkonger og
rekkverk, stiger og stillaser, vindu- og dørinnramning. Metallet korroderer ikke lett og egner seg
derfor godt til utendørs konstruksjoner. Materialet kan ved hjelp av legering, deformasjonsherding
eller varmherding få en fasthet på linje med konstruksjonsstål, og brukes i økende grad i bærende
konstruksjoner i bruer, fly, master og bygningselementer. Forsmo bru i Nordland som ble bygget i
1996 har både bæresystemet, brudekke og rekkverk i aluminium.
Aluminium har god formbarhet og produseres derfor i utallige former og fasonger, i et ubergrenset
antall profiler og plateprodukter. Anvendeligheten er stor pga nye moderne produksjonsmetoder, og
dagens sammenføyningsmidler- og metoder gir også aluminium en fleksibel utførelse.
I solfangerpaneler utnyttes den gode varmeledningsevnen, og den lette vekten gjør aluminium egnet
i bærende rammesystemer.
61

Produksjon
Omtrent 8 % av jordskorpen består av aluminium i forskjellige mineraler. Råvaretilgangen kan i
praksis anses som ubegrenset. Aluminium finnes i en
rekke mineraler, blant annet feltspat som er et av de
vanligste mineralene i jordskorpen. Ren aluminium
fremstilles fra jordartene bauksitt og lateritt. Fra bauxitt
produseres aluminiumoksid (Al2O3) som blir til
aluminium (primærmetall) via såkalt smelteelektrolyse.
Gjennom smelteelektrolysen skiller en katode og en
anode ionene (Al 3+ og O 2- ) i flytende Aluminiumoksid fra
hverandre. Siden aluminiumoksid har et smeltepunkt på
2000°C, er det veldig energikrevende og dyrt å smelte
det direkte. Aluminiumoksid blir derfor løst i kryolitt. Da
senkes smaltetemperaturen til 950 - 980 °C.
Bauksitt, Foto: Wikipedia
Ekstrudering
Ekstrudering av aluminium innebærer at en oppvarmet aluminiumbolt under høyt trykk presses
gjennom et verktøy. Åpningen i verktøyet tilsvarer tverrsnittet av den ferdige profilen.
Ekstruderingshastigheten er avhengig av legeringen og av hvor komplisert tverrsnitt profilen har.
Profilen presses ut på et utløpsbord, strekkes og avkjøles. Deretter venter kapping og herding, samt
ønsket bearbeiding og etterbehandling.
Foruten at aluminium kan ekstruderes kan det valses i så vel varm som kald tilstand.
Aluminium kan bearbeides ved hjelp av mange metoder, som skjæring, fresing, boring, kapping,
stansing og bøying. Funksjoner for sammenføying bygges ofte inn i profilen eller ved hjelp av
velkjente teknikker som sveising, lodding, liming og nagling.
Overflatebehandling
Aluminiumskonstruksjoner trenger ikke overflatebehandling da det umiddelbart dannes et
oksidasjonssjikt på overflaten, men en del produkter overflatebehandles i tillegg i produksjonen.
Anodisering er en elektrokjemisk prosess som på kunstig vis øker tykkelsen på den naturlige
gjennomsiktige filmen av aluminiumsoksid som er dannet på aluminiumsoverflaten.
Gjennom anodiseringsprosessen senkes aluminiumsprofilen ned i et elektrolytisk bad der det går
strøm gjennom profilen, slik at denne har en rolle som anode i strømkretsen.
Mens den naturlige tykkelsen på oksydlaget bare er på 0,2 my, vil den etter en anodiseringsprosess
kunne ha en tykkelse på mellom 5 og 25 my avhengig av hvilke egenskaper en ønsker eller hvilke
bruksområde produktet skal ha.
Pålegging av en organisk overflate i form av pulverlakkering, blir ofte gjort av dekorative hensyn,
men kan også utgjøre en ytterligere isolering, korrosjons- og varmebeskyttelse. Lakkering av
aluminiumsprofiler kan gjøres på flere måter. Vanlig pulverlakkering skjer i lakkeringsbokser med
lakkering fra to sider for jevnere resultat. Elektrostatisk lakkering utføres ved at lakkpartikler og
objektet som skal lakkeres, har motsatt elektrisk ladning. Dette medfører at lakkpartiklene fester seg
helt dekkende og jevnt til overflaten.
62

Egenskaper
Aluminium er et sølvfarget metallisk grunnstoff som veier omtrent en tredel av stål. Det er ikke
magnetisk, og det utnyttes bl.a. ved gjenvinning, hvor jernskrot etter fragmentering utskilles
gjennom magnetseparering.
Korrosjon
I kontakt med luft dannes et tynt oksidasjonssjikt på overflaten av materialet som forhindrer
korrosjon. Sjiktet er tett og gir svært god beskyttelse mot korrosjon. Skades oksidlaget, gjendannes
det spontant. Ved anodisering økes oksidlagets tykkelse, og den naturlige korrosjonsbeskyttelsen
forsterkes. Aluminium har god korrosjonsmotstand i normale og lett sure miljøer. Som en følge av
dette benyttes ofte aluminium i konstruksjoner brukt i sjøvann.
Leder
I ren form er aluminium mykt og har lav styrke. For de fleste anvendelser benyttes derfor
aluminiumslegeringer som kan smis, og er lette å bearbeide i maskiner og ved støpning.
Aluminium leder elektrisitet og varme svært godt. En aluminiumsleder veier ca. halvparten så mye
som en kobberleder med samme overføringskapasitet, og konkurrerer derfor også i pris.
Varmeledningsevne er høg, 200 W/(m²∙:C), noe som kan utnyttes positivt i en del sammenhenger.
Utvidelse
Sammenlignet med andre materialer utvider aluminium seg mye når temperaturen stiger. En 10m
lang aluminiumsstang vil bli 1 cm lenger når temperaturen endres fra -20 til +20 °C. En tilsvarende
jernstang vil bare bli 0,5 cm lenger.
Brann
Aluminiumskonstruksjoner er ubrennbart og bidrar ikke til å vedlikeholde brannen.
Aluminiumslegeringer mister ca 50 % av fastheten ved 180 til 250 :C, og smelter ved 580 til 660 :C.
Når det settes krav til brannmotstand, må bærende konstruksjoner i aluminium brannbeskyttes.
Brannbeskyttelse kan være isolerende plater eller ekspanderende belegg rundt elementet. Ved
branndimensjonering av konstruksjoner multipliseres lastene med en lastkoeffisient for
brannbelastning, og dimensjonerende kapasitet avhenger av temperaturen konstruksjonen vil få
etter en viss branntid, 30, 60 eller 90 minutter avhengig av typen bygg (se Byggteknikk om brann).
Miljø
Produksjonen av aluminium er svært energikrevende, men et miljøregnskap for materialet viser til en
del aspekter som setter aluminium i et bedre lys med tanke på klima og miljø.
Gjenvinning
Med den nåværende produksjonstakten av aluminium rekker
forekomstene i 200 – 400 år. Da er ikke gjenvunnet
aluminium tatt med. Det ble i 2007 gjenvunnet omkring 3,5
millioner tonn aluminium og i dag består ca 25 % av verdens
forbruk av gjenvunnet aluminium.
I prinsippet kan alt aluminium gjenvinnes og bli nye
produkter. Ved gjenvinning kreves kun 5 % av energien som
brukes til fremstilling av ny aluminium.
Sparer energi
Aluminium har god elektrisk ledningsevne, og elektriske ledere av aluminium gir mindre energitap.
63

Transport
Gods som veier lite er billigere å transportere, bygningsmaterialer av aluminium er veier adskillig
mindre enn tilsvarende i stål, og det går mindre drivstoff til transport.
Materialet kan også med fordel brukes i kjøretøyer, både i personbiler og større kjøretøy, og lettere
kjøretøy bruker altså mindre drivstoff. I løpet av bilens levetid spares det ekstra energiforbruket inn
drøyt åtte ganger. Aluminiumdelene gir 100 kg mer CO2-utslipp ved produksjon enn ståldelene. Den
økte miljøbelastningen kompenseres mange ganger gjennom det reduserte forbruket av bensin.
CO2-utslippene reduseres med ca 1500 kg i løpet av bilens levetid.
Regnskogen
Til utvinning av bauxitt legges det beslag på totalt 16
km² areal pr. år, hvorav drøyt 10 % er regnskog. Årlig
avvirkes 170 000 – 200 000 km² regnskog
(tømmerproduksjon og ny åkermark) og
bauxittbryting forårsaker følgelig 0,001 % av
avvirkingen av regnskog.
Bæreevne
Når vi dimensjonerer en bærende konstruksjon analyserer vi først lastvirkningene på konstruksjonen.
Denne analysen er tilnærmet lik uansett konstruksjonsmateriale. Om laster, se NS 3491:
Prosjektering av bygningskonstruksjoner. Dimensjonerende laster, og Eurocode 1, Laster på
konstruksjoner.
Når vi kommer til dimensjoneringen vil imidlertid materialegenskapene ha svært stor betydning. Selv
om både aluminium og stål er metaller, kan vi ikke dimensjonere de to metallene på helt samme
måte.
Fasthet
Aluminiumlegeringer har en strekkfasthet på mellom 70 og 700 N/mm². De vanligste legeringene for
ekstrudering ligger mellom 150 og 300 N/mm².
Aluminium blir ikke sprøtt ved lave temperaturer, slik som de fleste ståltyper blir. Tvert imot blir
materialet seigere og styrken økes. Ved høye temperaturer reduseres styrken. I konstruksjoner med
konstante temperaturer over 100 °C må man ta hensyn til dette forholdet.
Indre spenninger
Sveiste tverrsnitt vil på grunn av ulike temperaturer i tverrsnittet få egenspenninger. Ekstrudert profil
vil bli stukket etterpå, og egenspenningene blir da nesten borte. Kalddeformasjon kan også gi
egenspenninger i bjelketverrsnitt, men siden aluminium er et duktilt (seigt) materiale, vil ikke
egenspenningene få betydning for bjelkens bæreevne.
64

Strekkprøving
For å finne forholdet mellom kraft og forlengelse eller spenning og tøyning i aluminiumsmaterialet,
utføres en strekkprøve, og vi kan sette opp et arbeidsdiagram.
Prøvestykket er en aluminiumsylinder med tverrsnitt A0 og lengde L0. Når prøvestykket blir belastet
med strekkraften F får vi en forlengelse ΔL. Strekkspenningen som oppstår er σ = F/ A0 i N/mm², og
tøyningen (relativ forlengelse) av staven blir e= ΔL/ L0.
Diagrammet viser forholdet mellom spenningen σ og
tøyningen e i et prøvestykke som utsettes for
strekkrefter.
Som vi ser har ikke arbeidsdiagrammet til aluminium noe flyteplatå slik vi så hos stål.
Bruddfastheten fu er den maksimale strekkspenningen før brudd.
Flytespenningen f02 er den spenningen som gir 0,2 % varig deformasjon ved avlastning.
Begrensninger
Aluminium har lav fasthet ved høg temperatur som omtalt under avsnittet om brann. Aluminium har
også lav utmattingsfasthet, det vil si at ved dynamiske belastninger vil levetiden til elementet
reduseres, noe en må regne med ved dimensjonering. Elastisitetsmodulen til aluminium er lav,
E=σ/e=70 000 MPa. Dette får betydning ved at det gir større forskyvninger i elementer. Aluminium
utvider seg dobbelt så mye som stål, dette må tas hensyn til ved kombinert bruk av disse
materialene.
Beregningsprinsipper
Ved dimensjonering av aluminiumskonstruksjoner benyttes NS-EN 1999-1-1:2007 Eurokode 9:
Prosjektering av aluminiumskonstruksjoner. At kravene i standarden oppfylles, kontrolleres ved å vise
at påkjenningen på konstruksjonen er mindre enn konstruksjonens styrke. Sikkerheten på lastene tas
hånd om ved å multiplisere karakteristiske verdier med en lastfaktor. Tilsvarende tas sikkerheten på
materialstyrken hånd om ved å dividere karakteristiske verdier med en materialfaktor. Mer om dette
i faget Konstruksjonslære 1 og 2.
65

Litteratur
Stålkonstruksjoner grunnkurs, 1 til 6 Per Kr. Larsen, NTH 1986
Konstruksjonslære 1,
Dimensjonering av stålkonstruksjoner Harald Falsen, HIG, 2009
Stålkonstruksjoner 1 John Eie, NKI , 2002
Aluminiumskonstruksjoner, Håndbok 46 Tarald Rørvik, Byggforsk, 1997
Byggforskserien Byggforsk Sintef
Byggdetaljer nr. 571.403
Metaller til bygningsbruk Byggforsk Sintef
Tekniske tabeller Jarle Johannesen, Cappelen, 2002
NS 3472:2001
Prosjektering av stålkonstruksjoner Norsk Standard
NS-EN 1993:2007, Eurokode 3:
Prosjektering av stålkonstruksjoner Norsk Standard
NS-EN 1999:2007, Eurocode 9:
Prosjektering av aluminiumskonstruksjoner Norsk Standard
Fotos er hentet fra
Byggforskserien
Wikipedia
Åpne eller egne kilder
66