Bygninger nr. 10 2005 FarmTest Stålrammer eller trægitterspær
Stålrammer eller trægitterspær Af Henrik Frederiksen, Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret, Byggeri og Teknik
Titel: Stålrammer eller trægitterspær Forfatter: Bygningsingeniør Henrik Frederiksen, Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret, Byggeri og Teknik Review: Landskonsulent Jan Brøgger Rasmussen, Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret, Byggeri og Teknik Layout: Sekretær Marianne Mikkelsen, Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret, Byggeri og Teknik Tryk: Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret Udgave: 1. udgave 2005 Oplag: 100 stk. Rapporten koster 150 kr. + moms og forsendelse og kan bestilles via internet på adressen www.landscentret.dk/netbutikken eller på telefon 87 40 55 00 Udgiver: Dansk Landbrugsrådgivning Landscentret Byggeri og Teknik Udkærsvej 15, Skejby 8200 Århus N Telefon 87 40 50 00 Fax 87 40 50 10 E-mail farmtest@landscentret.dk www.farmtest.dk ISSN: 1601-6815
Forord Traditionen tro bygges de fleste svinestalde med trægitterspær. Den mest direkte årsag er prisen, men dette på trods, er der et alternativ, der bør overvejes stålrammer med nedstroppet loft. Denne FarmTest gennemgår de økonomiske og konstruktive forhold i to konkrete byggesager, der i alt omfatter tre stalde. Der blev i begge projekter afgivet tilbud på både trægitterspær og stålrammer. Alle øvrige forudsætninger var ens. Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret, Byggeri og Teknik vil gerne takke de deltagende svineproducenter, der velvilligt har stillet deres materiale og erfaringer til rådighed. Ligeledes rettes der en stor tak til Bygningskontoret på Mors for deres aktive deltagelse i FarmTesten. Rapporten kan ses i farver på www.farmtest.dk. Her kan også ses andre afsluttede, igangværende og planlagte FarmTests. FarmTesten er udført af Landscentret. FarmTest er orienterende undersøgelser af ny teknologi og nye metoder til dansk landbrug. Undersøgelserne foregår under praktiske forhold. Undersøgelserne bliver udført i et tæt samarbejde mellem Dansk Landbrugsrådgivning, leverandører af ny teknologi, forsknings- og forsøgsinstitutioner, lokale rådgivere og sidst, men ikke mindst, landmænd. Ivar Ravn Dansk Landbrugsrådgivning Landscentret Byggeri og Teknik Skejby, juni 2005 Stålrammer eller trægitterspær 4
Indhold Forord... 4 1. Sammendrag og konklusion... 6 2. Indledning... 8 2.1 Baggrund... 8 2.2 Formål... 8 3. FarmTestens gennemførelse... 9 3.1 Dataindsamling... 9 3.2 Beskrivelse af konstruktionsprincipper... 9 3.2.1 Trægitterspær... 9 3.2.2 Stålrammer med nedstroppet loft... 11 4. Resultater... 15 5. Diskussion og anbefalinger... 17 6. Litteraturliste... 19 Stålrammer eller trægitterspær 5
1. Sammendrag og konklusion Der har gennem tiderne været tradition for at vælge trægitterspær til svinestalde. Dette er ofte direkte økonomisk betinget, men det er alligevel værd at overveje et alternativ. I stedet for trægitterspær kan man vælge stålrammer, som er enklere at udføre korrekt. En loftkonstruktionen med diffus ventilation, udføres ved at nedstroppe nogle stål- eller træbjælker. Det primære formål med denne undersøgelse har været at fortage en økonomisk og konstruktiv analyse af de to konstruktionstyper. Resultaterne i denne FarmTest stammer fra to konkrete byggesager på Mors, der i alt omfatter tre stalde. Der blev i begge projekter afgivet tilbud på både trægitterspær og stålrammer. Alle øvrige forudsætninger var identiske: Tabel 1.1. Oversigt over licitationstilbud for tre stalde. Størrelse Bygget Tømrerentreprisen kr. pr. m² Stald B L = areal år Gitterspær Stålrammer Differens 2005-diff. A 21,1 43,4 = 917 m² 2001 605 649 *) 44 67 B 22,1 45,0 = 995 m² 2001 497 556 *) 60 83 C 28,0 44,3 = 1.240 m² 2003 677 733 **) 56 104 *) Alt stål korrosionsbeskyttes minimum til klasse 3. **) Alt stål galvaniseres. Som det ses i tabel 1.1., er det lidt dyre at bygge med stålrammer og nedstroppet loft frem for trægitterspær mellem 44,00 og 60,00 kr. pr. m². I kolonnen længst til højre 2005-diff. er de seneste par års voldsomme prisstigning på stål forsøgt indarbejdet. Det kan derfor forventes, at stålrammer med nedstroppet loft vil være mellem 67,00 og 104,00 kr. dyrere pr. m² i dag. Nedenstående tabel viser en oversigt over fordele og ulemper ved de to konstruktionstyper: Trægitterspær Fordele Pris. Ingen synlige og eventuelt generende konstruktionsdele i staldrummet. Fuldt nedbrydeligt/brændbart materiale, der kan bortskaffes. CO 2 neutralt. Ulemper Ringe fleksibilitet med hensyn til senere ombygning/omlægning til anden produktionstype. Kompliceret konstruktion med relativ stor risiko for fejl i konstruktionen specielt med hensyn til afstivning. Ikke muligt at etablere stor fælles ventilationskanal på lofter for luftrensning på eksisterende bygninger, og det er dyrt at forberede nye bygninger på fælles udsugning. Hele byggeprocessen er meget afhængig af vejret. Det er ikke usædvanligt, at hele byggeriet bliver forsinket på grund af vejret. Ingen eller meget ringe mulighed for genanvendelse af materialer (spær mm.). Stålrammer eller trægitterspær 6
Stålrammer med nedstroppet loft Fordele Stor fleksibilitet med hensyn til senere ombygning/omlægning til anden produktionstype. Ukompliceret konstruktion. Meget nemt efterfølgende at etablere stor fælles udsugningskanal. Byggeprocessen er meget lidt afhængig af vejret. Når punktfundamenterne er støbt, kan rammerne rejses og taget monteres. Herefter kan resten af bygningen opføres i tørvejr. Det er yderst sjældent, at denne type bygning forsinkes af vejret. Stor mulighed for direkte genanvendelse af materialer. Ulemper Pris. Hvis der vælges rammer med indvendig hjørneudfligning, vil disse være synlige i staldrummet. Hvis der vælges rammer med udvendig hjørneudfligning, skal der tages forbehold for eventuelt kondens. Den enkle konklusion på undersøgelsen er, at det under alle omstændigheder bør overvejes, hvilken konstruktionstype der skal vælges til den nye svinestald, og ikke blot tage det for givet, at det skal være trægitterspær. En fordyrelse på op imod 100.000 kr. på en stald på 1.000 m² lyder umiddelbart dyrt, men dette beløb skal sammenlignes med omkostningerne ved senere ændringer af konstruktionen, for eksempel til et helt andet anvendelsesformål. Stålrammer eller trægitterspær 7
2. Indledning 2.1 Baggrund Der har gennem tiderne været tradition for at vælge trægitterspær til svinestaldsbyggeri og stålrammer til kvægstalde. Valget er ofte konstruktivt bestemt, eftersom svinestaldene typisk udføres med diffus ventilation i loftet, mens løsdriftsstaldene til kvæg slet ikke har brug for en loftkonstruktion. Det er imidlertid ikke helt uproblematisk at opføre gitterspærskonstruktioner med spændvidder på op imod 40 meter. I en FarmTest af brede trægitterspær (spændvidder over 20 meter), som blev gennemført i 2002, blev det konstateret, at 41 % af de 15 besøgte ejendomme havde væsentlige fejl eller mangler i trægitterkonstruktionen. Det drejede sig om følgende typer af fejl og mangler: 33 % manglede langsgående afstivning på tængerne. 20 % manglede afstivning i loftpladen. 25 % havde afbrudte vindtrækbånd. 30 % havde slappe vindtrækbånd. 20 % havde ikke tilstrækkelig fastgjorte gavltrekanter. Alle 15 ejendomme var opført i perioden 1990-1996 og havde en bygningsbredde over 20 meter. Alternativet kunne være traditionelle stålrammer, som er enklere at udføre korrekt. Loftkonstruktionen med diffus ventilation udføres ved at nedstroppe nogle stål- eller træbjælker. Udover de udførelsesmæssige forhold i de to typer konstruktioner, er der også de praktiske forhold at tage stilling til. Det kan for eksempel være en fordel, om ikke ligefrem nødvendigt, at vælge stålrammer, hvis det overvejes at omlægge til en helt anden type produktion på et senere tidspunkt. 2.2 Formål Formålet med denne undersøgelse har været, at fortage en økonomisk og konstruktiv analyse af de to konstruktionstyper. Ligeledes at give byggetekniske anvisninger på, hvorledes loftet i en stålrammebygning kan stroppes ned til et vandret loft i sektionerede svinestalde. Stålrammer eller trægitterspær 8
3. FarmTestens gennemførelse 3.1 Dataindsamling Resultaterne i denne FarmTest stammer fra to konkrete byggesager på Mors. Der blev i begge projekter afgivet tilbud på både trægitterspær og stålrammer. Alle øvrige forudsætninger var identiske. Det ene projekt består af to bygninger. En med serviceafdeling, fare- og fravænning på i alt 917 m² samt en slagtesvinestald på 995 m². I dette projekt var der ikke krav til konstruktionstypen, men det billigste ville blive valgt i dette tilfælde trægitterspær. Licitationen er afholdt marts 2001. Det andet projekt består af farestald mm. på i alt 1.240 m². I dette projekt var der stillet krav om, at konstruktionen skulle udføres i stålrammer med nedstroppet loft, men der blev dog også afgivet alternativ pris på trægitterspær. Licitationen er afholdt marts 2003. I denne undersøgelse har fokus været rettet mod prisdifferencen pr. m² mellem de to konstruktionsprincipper, idet alle øvrige forudsætninger var ens. 3.2 Beskrivelse af konstruktionsprincipper 3.2.1 Trægitterspær Trægitterspær er langt den mest udbredte tagkonstruktion til svinestalde i dag. Den mest direkte årsag er prisen, men da ventilationsprincippet diffus ventilation, forudsætter et vandret loft, er det naturligt at vælge traditionelle trægitterspær med vandret spærfod. Figur 3.1. Principskitse af staldbygning med trægitterspær. Stålrammer eller trægitterspær 9
Gitterspær af træ har man benyttet i mange år uden de helt store problemer, men i de seneste år er bredden og dermed spændvidden på gitterspærene vokset voldsomt. Det er i dag ikke ualmindeligt med spændvidder på 35 meter eller derover. Disse spær leveres ofte to-delt på grund af transporten, hvilket også er medvirkende til at komplicere sagen. Det er ikke noget problem at få selve spæret til at optage den nødvendige lodrette last, fra for eksempel egenvægt af tagkonstruktion samt snelast. På grund af de store spændvidder er det lidt mere kompliceret at optage de tvær- og langsgående laster. Der skal foretages en ret omfattende afstivning af både spærhoved, spærfod samt gittertænger for at opnå tilstrækkelig stabilitet. Det er ligeledes meget vigtigt med en forsvarlig forankring af hele spærkonstruktionen, så den ikke letter, når det blæser. Figur 3.2. Eksempel på to-delt gitterspærskonstruktion. På billedet ovenfor ses blandt andet vindtrækbåndene, der bidrager til stabiliteten med hensyn til vindlast. Det er desværre ikke ualmindeligt, at disse bånd, uden yderligere foranstaltninger, brydes for at montere en udsugningsskorsten, hvilket kan få katastrofale følger. Figur 3.3. Eksempel på afstivning af gitterspærskonstruktion med gitterdrager i både tag- og loftplan. Stålrammer eller trægitterspær 10
For yderligere oplysninger vedrørende afstivning af trægitterspær henvises til FarmTest Bygninger nr. 7 2002, Brede trægitterspær. Se rapporten på www.farmtest.dk. 3.2.2 Stålrammer med nedstroppet loft Princippet med at anvende stålrammer med nedstroppet loft er ikke ny, men langt fra så udbredt som trægitterspær. I dag benyttes stålrammer hovedsagligt til maskinhaller og uisolerede løsdriftsstalde til kvæg. Figur 3.4. Traditionel anvendelse af stålrammer i uisoleret kvægstald. Der er imidlertid ingen problemer forbundet med at benytte dem til svinestalde eller andre bygninger med vandret loft. Faktisk er det i de fleste tilfælde langt mindre kompliceret at rejse en stålrammehal frem for én med trægitterspær. Og så er der for eksempel en ofte overset fordel, når der bygges i vinterhalvåret. Når punktfundamenterne er støbt, kan stålrammerne rejses og taget lægges. Herefter kan resten af stalden færdiggøres i tørvejr, stort set uafhængig af vejret. Det vandrette loft opbygges på traditionel vis med isolering, dampspærre og beklædning på nogle bjælker, der nedstroppes fra stålrammerne. De nedstroppede bjælker kan enten være træbjælker eller stålprofiler, men ofte vælges det at lade stålleverandøren levere en komplet løsning med påsvejsede beslag, hvorpå de mellemliggende træbjælker monteres. Selve nedstropningen udføres bedst som vist på billedet nedenfor. Det vil sige færdigt tilpasset fladjern, der er hængslet til stålrammen, så det lige svinges ned og boltes til I- profilet. Selvom stroppen er tilpasset på længde, bør den udføres, så den kan finjusteres i højden ved montage af I-profilet. Stålrammer eller trægitterspær 11
Figur 3.5. Stålrammerne leveres med færdigmonteret stroppe lige til at svinge ned for montage af bjælker. Figur 3.6. Nedstroppede I-profiler med træbjælker mellem. Den mest normale måde at fremstille stålrammer på er med det, der kaldes indvendig hjørneudfligning. Disse monteres oftest midt i bagmuren for at undgå kondensproblemer, men det kan give lidt problemer i forhold loftafslutningen omkring rammehjørnet. Stålrammer eller trægitterspær 12
Figur 3.7. Stålramme med indvendig udfligning. Figur 3.8. Stålramme med udvendig udfligning. Figur 3.9. Stålrammer med indvendig hjørneudfligning, opstillet midt i bagmuren. Figur 3.10. Det kræver lidt håndværkersnilde at tildanne loftbeklædningen. Stålrammer eller trægitterspær 13
Hvis man er ked af de synlige stålrammer og hjørneudfligninger indvendigt, kan det også lade sig gøre at fremstille stålrammerne med udvendig hjørneudfligning. Disse monteres enten midt i formuren eller lige foran. Herved vil der intet stål være at se på den indvendige side, men derimod en hel del på den udvendige. Tillige kræver det god koordination med hensyn til placering af vindkryds i forhold til vinduer, se eventuelt billede nedenfor. Der kan dog opstå lidt problemer i forhold til kondens på de kolde stålrammer på den indvendige side. Figur 3.11 Stålrammer med udvendig hjørneudfligning, opstillet lige foran formuren. Stålrammer eller trægitterspær 14
4. Resultater Resultaterne i denne FarmTest stammer, som tidligere nævnt, fra to konkrete byggesager på Mors, der i alt omfatter tre stalde. Der blev i begge projekter afgivet tilbud på både trægitterspær og stålrammer. Alle øvrige forudsætninger såsom vægge, diffusloft, tagbeklædning, rådighedsareal og indretning i øvrigt, var identiske: A. Én stald bestående af serviceafdeling, fare- og fravænning på i alt 917 m² B. Én slagtesvinestald på i alt 995 m² C. Én farestald mm. på i alt 1.240 m² Tabel 4.1. Oversigt over licitationstilbud for tre stalde. Størrelse Bygget Tømrerentreprisen kr. pr. m² Stald B L = areal år Gitterspær Stålrammer Differens 2005-diff. A 21,1 43,4 = 917 m² 2001 605 649 *) 44 67 B 22,1 45,0 = 995 m² 2001 497 556 *) 60 83 C 28,0 44,3 = 1.240 m² 2003 677 733 **) 56 104 *) Alt stål korrosionsbeskyttes minimum til klasse 3. **) Alt stål galvaniseres. Som det ses i tabel 4.1, er det lidt dyrere at bygge med stålrammer og nedstroppet loft frem for trægitterspær mellem 44,00 og 60,00 kr. pr. m². Prisen på stål har, på grund af efterspørgsel i Asien, svinget kraftigt de seneste år, se diagram nedenfor. Figur 4.1 Stålprisens udvikling de seneste seks år. Kilde Danmarks Statistik. Stålrammer eller trægitterspær 15
Disse ret voldsomme stigninger slår dog ikke igennem på hele byggeriet, idet det kun er selve stålprofilet og dermed ikke hele den færdige ramme, der stiger. Prisstigningerne er forsøgt indarbejdet i de tre byggesager fra Mors. Resultatet ses i kolonnen længst til højre 2005-diff., men skal dog tages med et gran salt, idet der er en vis usikkerhed forbundet med beregningerne. Det kan derfor forventes, at stålrammer med nedstroppet loft vil være mellem 67,00 og 104,00 kr. dyrere pr. m² i dag (2005). Den generelle opfattelse er, at det er billigst at anvende stålrammer, fra 22-24 meter og op. Resultaterne i denne undersøgelse bygger kun på tre konkrete projekter med spændvidder mellem 21 og 28 meter med omvendt tendens. Hvorfor, det er således, er ikke umiddelbart til at svare på, men det kunne være meget interessant at analysere et par lignende projekter med større spændvidde, for eksempel 30-35 meter. Hvis teorien holder, burde prisforskellen udlignes væsentligt. Et sidste aspekt kunne være, at det indtil for få år siden var meget almindeligt at henføre hele byggeriet til lav sikkerhedsklasse. Den går ikke længere. I dag regnes alle trægitterkonstruktioner med spændvidder over 12-14 meter i normal sikkerhedsklasse, hvilket fordyrer konstruktionen lidt. Inden for stålverdenen er det stadig accepteret at regne en 30 meter bygning i lav sikkerhedsklasse, dog afhængig af bygningens øvrige størrelse og kompleksitet. Stålrammer eller trægitterspær 16
5. Diskussion og anbefalinger Det vil fordyre byggeriet med mellem 67,00 og 104,00 kr. pr. m² (2005), hvis der vælges at bygge med stålrammer og nedsænket loft frem for trægitterspær. Hvis prisen på råstål fortsætter med at stige, som den har gjort de sidste tre til fire år, vil det helt sikkert blive langt mindre aktuelt i fremtiden, at overveje stålrammer. Som det ser ud i dag, bør stålrammer bestemt indgå i overvejelserne. Hvor vidt man kan affinde sig med de synlige stålrammer, enten i staldrummet eller udvendigt, er en individuel smagssag, men faktum er, at de altid vil være synlige. Det er altid nemt at komme med anbefalinger, når man ikke selv skal betale. Sådan tænker mange sikkert om andres anbefalinger, men sådan bliver det ikke i dette tilfælde. Her opremses blot fordele og ulemper ved de to konstruktionstyper, og så kan læseren selv afgøre, hvad anbefalingerne bør lyde på: Trægitterspær Fordele Pris. Ingen synlige og eventuelt generende konstruktionsdele i staldrummet. Fuldt nedbrydeligt/brændbart materiale, der kan bortskaffes. CO 2 netutalt. Ulemper Ringe fleksibilitet med hensyn til senere ombygning/omlægning til anden produktionstype. Kompliceret konstruktion med relativ stor risiko for fejl i konstruktionen, specielt med hensyn til afstivning. Ikke muligt at etablere stor fælles ventilationskanal på lofter for luftrensning på eksisterende,bygninger og det er dyrt at forberede nye bygninger på fælles udsugning. Hele byggeprocessen er meget afhængig af vejret. Det er ikke usædvanligt, at hele byggeriet bliver forsinket på grund af vejret. Ingen eller meget ringe mulighed for genanvendelse af materialer (spær mm.). Stålrammer eller trægitterspær 17
Stålrammer med nedstroppet loft Fordele Stor fleksibilitet med hensyn til senere ombygning/omlægning til anden produktionstype. Ukompliceret konstruktion. Meget nemt efterfølgende at etablere stor fælles udsugningskanal. Byggeprocessen er meget lidt afhængig af vejret. Når punktfundamenterne er støbt, kan rammerne rejses og taget monteres. Herefter kan resten af bygningen opføres i tørvejr. Det er yderst sjældent, at denne type bygning forsinkes af vejret. Stor mulighed for direkte genanvendelse af materialer. Ulemper Pris. Hvis der vælges rammer med indvendig hjørneudfligning, vil disse være synlige i staldrummet. Hvis der vælges rammer med udvendig hjørneudfligning, skal der tages forbehold for eventuelt kondens. Stålrammer eller trægitterspær 18
6. Litteraturliste Andersen, B.B og J. Hviid, 2002. Brede trægitterspær. FarmTest, Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret, Byggeri og Teknik.ISSN1601-6815. 19 pp. Stålrammer eller trægitterspær 19