TESTAUSSELOSTE Nro VTT-S /FI Stonel tiililipintaisen ulkoverhouspanelijärjestelmän lisäkuormitustestit

Transkriptio

1 TESTAUSSELOSTE Nro VTT-S /FI Stonel tiililipintaisen ulkoverhouspanelijärjestelmän lisäkuormitustestit ETAG 034 mukaisesti Tilaaja: Stonel Oy

2 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI 1 (5) Tilaaja Tilaus Stonel Oy Ahlmaninkatu 2 E Jyväskylä J. Katainen (VTT-O ) Yhteyshenkilö VTT Expert Services Oy:ssä Erityisasiantuntija Pekka Sipari PL 1001, VTT Puh Faksi Sähköposti pekka.sipari@vtt.fi Tehtävä Testit Stonel tiililipintaisen ulkoverhouspanelijärjestelmän lisäkuormitustestit ETAG 034 mukaisesti Stonel tiilipintainen ulkoverhousjärjestelmä kuuluu ETAG mukaiseen luokkaan G. Tuulikuormitustestin (testausseloste VTT-S ) lisäksi tehtiin mekaanisia kuormitustestejä ETAG 034 mukaisesti Stonel tiilipintainen ulkoverhousjärjestelmän kiinnitysosien kuormakapasiteetin varmistamiseksi ja järjestelmän mitoittamiseksi. Testejä tehtiin seuraavasti: - pystysuuntaisten kiinnityskiskojen vaakasuuntainen kuormakapasiteetti - pystysuuntainen kuormakapasiteetti (alaspäin) - vaakasuuntaisten kiinnityskiskojen vaakakuormakapasiteetti - kuormakapasiteetti yhdistetylle vinokuormitukselle (vaakaan ja alaspäin) - tiilipintaisen verhouksen taivutuslujuus (molemmissa suunnissa) Testit tehtiin VTT Expert Services Oy:n tutkimushallissa (Kemistintie 3, Espoo). Testipäivät olivat: pystykiskon vaakakuormitustestit järjestelmän pystykuormitustestit vaakakiskojen vaakakuormitustestit vinokuormitustestit (30 kulmassa vaakatasosta) taivutuslujuustestit Testatut kiinnitysosat on esitetty liitteessä 6. Menetelmät ja laitteet Pystykiskon vaakakuormituskokeet Kuusi vetokoetta tehtiin kuormittamalla pystykiskoa vaakakiskon ruuvikiinnityskohdista. Kuormituskohta oli mm etäisyydellä ruuvikohdasta, josta pystykisko kiinnitetään taustakiinnikkeisiin. Kuusi vetokoetta tehtiin myös siten, että ruuvit jätettiin kiristämättä. Kuormaa lisättiin hitaasti murtoon ja kuormituksen aikana tarkasteltiin visuaalisesti kiskon murtumiskäyttäytymistä. Kuormituksen aikana mitattiin myös kuormituksen aiheuttamaa siirtymää. Testijärjestelyt on esitetty liitteen 1 valokuvissa.

3 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI 2 (5) Vaakakiskon vaakasuuntaiset kuormituskokeet Kuusi testiä tehtiin kuormittamalla vaakasuuntaista kiskoa. Vaakakuorma keskitettiin vaakakiskon kiinnityskohtiin. Vaakakiskon kiinnityskohdat olivat 110 mm etäisyydellä kohdasta, josta pystykisko kiinnitetään ruuvein taustakiinnikkeisiin. Kuormaa lisättiin ensin kolme kertaa hitaasti arvioituun käyttötilan kuormaan 1,4 kn ja tämän jälkeen suoraan murtoon. Kuormituksen aikana tarkasteltiin visuaalisesti kiskon murtumiskäyttäytymistä. Kuormituksen aikana mitattiin myös kuormituksen aiheuttamat siirtymä. Testijärjestelyt on esitetty liitteen 2 valokuvissa. Vinokuormituskokeet (yhdistetty vaaka- ja pystykuorma) Kuormitustestit yhdistetylle vaaka- ja pystykuormalle tehtiin koekappaleilla, jotka olivat periaatteessa samanlaisia kuin mitä käytettiin vaakakiskojen vaakakuormitustesteissä. Testejä tehtiin vain kolme, koska kuormitustapaus 30 kulmassa ei ollut kriittinen. Kuorma nostettiin ensin kerran arvioituun käyttötilankuormaan noin 1,4 kn ja sen jälkeen suoraan murtoon. Kuormituksen aikana tarkasteltiin visuaalisesti kiskon murtumiskäyttäytymistä. Kuormituksen aikana mitattiin myös kuormituksen aiheuttamat pysty- ja vaakasiirtymät. Testijärjestelyt on esitetty liitteen 3 valokuvissa. Järjestelmän pystykuormituskokeet Kuusi kuormitustestiä tehtiin kuormittamalla tiilipaneelia (koko 1200 mm x 600 mm) yläreunasta alaspäin. Tiilipaneeli oli asennettu yhteen vaakakiskoon. Vaakakisko oli kiinnitetty kahteen 600 mm etäisyydellä toisistaan olevaan pystykiskoon, jotka olivat pystysuunnassa pystykiskojen kiinnityskohtien puolivälissä. Kuorma nostettiin hitaasti suoraan murtoon ja kuormituksen aikana seurattiin visuaalisesti kiskon murtumiskäyttäytymistä. Kuormituksen aikana mitattiin myös kuormituksen aiheuttama pystysiirtymä. Testijärjestelyt on esitetty liitteen 4 valokuvissa. Tiilipaneelin taivutustestit Kummassakin tiilipanelin pääsuunnassa tehtiin kuusi taivutustestiä koekappaleilla, joiden koko oli 300 mm x 600 mm. Koekappaleet kuormitettiin niin sanottua neljän pisteen kuormitusta käyttäen (kuormat 540 mm jänteen kolmannespisteissä). Testijärjestelyt on esitetty liitteen 5 valokuvissa. Tulokset Pystykiskon vaakakuormituskokeet Kiristettyjen ruuvien tapauksessa pysyvän muodonmuutoksen havaittiin alkavan kuormituksella 1,5 1,7. Lopullinen murtokuorma vaihteli 1,8 3,2 kn riippuen etäisyydestä lähimpään kiinnitysruuviin. Murtokuorman keskiarvo oli 2,49 kn ja keskihajonta oli 0,53 kn. Käyttäen teräskiskolle materiaalin osavarmuuskerrointa 0,9, saadaan vaakasuuntaisen kuormakapasiteetin mitoitus

4 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI 3 (5) arvoksi 0,9*(2, *0,53) = 1,20 kn /kiinnityskohta. Tästä saadaan edelleen 1,2/0,36 = 3,3 kn/m 2 (kiinnityskohtien verkkojaotus 0.6 m x 0.6 m). Murtotapa oli useimmiten kiskon uuman lommahtaminen. Kiristämättömien ruuvien tapauksessa pysyvän muodonmuutoksen havaittiin alkavan kuormituksella 0,8 1,2. Lopullinen murtokuorma vaihteli noin 1,5 2,6 kn riippuen etäisyydestä lähimpään kiinnitysruuviin. Murtokuorman keskiarvo oli 2,03 kn ja keskihajonta oli 0,44 kn. Vastaavasti tästä saadaan kuorman mitoitusarvoksi 0,96/0,36 = 2,7 kn/m 2. Murtotapa oli useimmin kiskon uuman lommahtaminen ja lähimmän ruuvikiinnityskohdan murtuminen. Yksittäiset testitulokset ja valokuvia murtumisesta on esitetty liitteessä 1 Vaakakiskon vaakasuuntaiset kuormituskokeet Lopullinen murtokuorma vaihteli 1,85 2,15 kn. Murtokuorman keskiarvo oli 1,97 kn ja keskihajonta oli 0,10 kn. Käyttäen teräskiskolle materiaalin osavarmuuskerrointa 0,9, saadaan vaakasuuntaisen kuormakapasiteetin mitoitus arvoksi 0,9*(1, *0,10) = 1,58 kn /kaksi kiinnityskohtaa. Tästä saadaan edelleen 1,58/2/0,36 = 2,2 kn/m 2 (kiinnityskohtien verkkojaotus 0.6 m x 0.6 m). Murtotapa oli vaakakiskon vaakasuuntainen muodonmuutos ja lopuksi paneelin kielikiinnikkeen irtoaminen vaakakiskosta. Pysyvä vaakasuuntainen siirtymä kolmen käyttökuormaan1,4 kn tehdyn kuormituksen jälkeen oli noin 2,5 mm. Yksittäiset testitulokset, joitakin tyypillisiä kuormitus-siirtymäkuvaajia ja valokuvia murrosta on esitetty liitteessä 2. Vinokuormituskokeet (yhdistetty vaaka- ja pystykuorma) Lopulliset murtokuormat olivat 2,36 kn, 2,74 kn ja 2,79 kn. Murtokuorman keskiarvo oli 2,63 kn. Murtotapa oli vaakakiskon vaakasuuntainen muodonmuutos ja lopuksi paneelin kielikiinnikkeen irtoaminen vaakakiskosta. Yksittäiset testitulokset, joitakin tyypillisiä kuormitus-siirtymäkuvaajia ja valokuvia murrosta on esitetty liitteessä 3. Järjestelmän pystykuormituskokeet Kuormituksessa vaakasuuntaiset kiskot käyttäytyivät pystysuunnassa hyvin kimmoisasti ja pystysiirtymä kasvoi lineaarisesti aina yli 20 mm ennen lopullista murtoa. Lopullinen murto tapahtui vaakakiskoissa ja lähellä murtoa vaakakisko lommahti ja vaakasuuntainen siirtymä kasvoi nopeasti kuten voi nähdä kuorma-siirtymäkuvaajista liitteessä. Kuvaajista arvioidut murtokuormat olivat 3,5, 4,2, 4,0, 3,7, 4,0 ja 4.0 kn. Murtokuorman keskiarvo oli 3,9 kn ja keskihajonta oli 0,25 kn. Käyttäen vaakasuuntaiselle teräskiskolle materiaalin osavarmuuskerrointa 0,9, saadaan pystysuuntaisen kuormakapasiteetin mitoitus arvoksi 0,9*(3, *0,25) = 3,0 kn /kaksi kiinnityskohtaa. Tästä saadaan edelleen noin 4,2 kn/m 2 (kiinnityskohtien verkkojaotus 0.6 m x 0.6 m). Käytännössä pystykuorma riippuu lämpötila ja kosteusvaihteluiden aiheuttamista pakkomuodonmuutoksista, joka saattaa johtaa erilaiseen pystykuormaan kuin mitä tasapainotilanteessa riippuen julkisivun korkeudesta ja liikuntasaumojen toiminnasta. Tasapainotilanteessa omanpainon tasainen jakautuminen aiheuttaa

5 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI 4 (5) noin 0,4 kn/m 2 pystykuorman. Kuitenkin voidaan arvioida, ettei pystykuorma käytännössä ole lähellä pystykuormakapasiteettia edes pakkomuodonmuutoksien tapauksessa. Yksittäiset testitulokset on esitetty liitteessä 4. Yhteenveto Tiilipaneelin taivutustestit Molempien suuntien taivutuslujuudet laskettiin käyttäen tiilenpinnasta mitattua tiilipaneelin keskipaksuutta. Yksittäiset arvot on esitetty liitteessä 5. Pystysuunnassa keskimääräinen taivutuslujuus oli 1,1 N/mm 2 ja keskihajonta oli 0,2 N/mm 2. Täten taivutuslujuuden ominaisarvoksi saadaan (1,13-2,18*0,2)= 0,7 N/mm 2. Taivutusmomentin ominaisarvoksi saadaan 38 N/m. Vaakasuunnassa keskimääräinen taivutuslujuus oli 5,1 N/mm 2 ja keskihajonta oli 0,34 N/mm 2. Täten taivutuslujuuden ominaisarvoksi saadaan (5,1-2,18*0,34) = 4,3 N/mm 2. Taivutusmomentin ominaisarvoksi saadaan 240 N/m. Kun taivutuslujuutta tai taivutusmomenttia käytetään suunnittelussa, tulee käyttää tarkoituksenmukaista materiaalin osavarmuuskerrointa ottaen huomioon, että vaikka paneeli on luonteeltaan hauras, niin paneelin takapintaan kiinnitetty teräspelti aiheuttaa murrossa sitkeän murtotyypin. Tarkasteltaessa ainoastaan teräskiskoja, niin kriittisin on vaakasuuntaisten kiskojen vaakakuormakapasiteetti ja tiilipaneelin kielikiinnitys. Vastaavilla käyttökuormilla aiheutuvien siirtymien voidaan arvioida jäävän sallittuihin rajoihin. Nämä johtopäätökset pätevät tietenkin vain 600 mm x 600 ruudukossa oleville kiinnityksille, mikäli vaakakiskot on kiinnitetty lähelle seinän taustakiinnikkeitä ( mm etäisyydelle pystykiskojen kiinnitysruuveista). Espoo, Mikko Nyman Mikko Nyman Tiimipäällikkö Pekka Sipari Pekka Sipari Erityisasiantuntija Espoo, Pekka Sipari Erityisasiantuntija VTT Expert Services Oy on ilmoitettulaitos no Tämä on suomenkielinen versio samannumeroisesta englanninkielisestä testausselostuksesta. Ristiriitatapauksessa pätee alkuperäinen versio.

6 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI 5 (5) Viite /1/ ETAG 034, Edition April Guideline for European technical Approval of Kits for external Wall Claddings, Part I: Ventilated Cladding Kits comprising Cladding Components and associated Fixings Liitteet Liite 1. Pystykiskon vaakakuormituksien tulokset Liite 2.. Vaakakiskon vaakakuormituksien tulokset Liite 3.. Vinokuormituksien tulokset Liite 4. Järjestelmän pystykuormitustulokset Liite 5. Paneelin taivutuskoetulokset Liite 6. Testatut järjestelmän osat Jakelu Tilaaja Alkuperäinen Arkisto Alkuperäinen

7 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 1 1 (2) STONEL TIILIPINTAINEN ULKOVERHOUSJÄRJESTELMÄ: Pystykiskojen vaakakuormituskokeiden tulokset Pöytäkirja Stonel Vetokokeet Fmax Etäisyys ruuvista Murtotapa kn mm Ruuvi kiristetty K1 2,86 90 Lommahdus K2 1, Lommahdus K3 2, Lommahdus K4 2,92 71 Lommahdus / kannas murtui K5 3,21 71 Lommahdus K6 2, Lommahdus Keskiarvo 2,49 Keskihaj. 0,53 Ominaisarvo 1,33 Mitoitusarvo 1,20 Ruuvi löysällä L1 1, Lommahdus / kannas murtui L2 2,38 91 Lommahdus / kannas murtui L3 2,64 71 Lommahdus / kannas murtui L4 1, Lommahdus / kannas murtui L5 1, Lommahdus / kannas murtui L6 2,36 91 Lommahdus / kannas murtui Keskiarvo 2,03 Keskihaj. 0,44 Ominaisarvo 1,07 Mitoitusarvo 0,96

8 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 1 2 (2) Valokuvat 1 ja 2. Testijärjestelyt, kuormituskohta mm pystykiskon kiinnitysruuvista. Valokuva3. Tyypillinen murto.

9 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 2 1 (3) STONEL TIILIPINTAINEN ULKOVERHOUSJÄRJESTELMÄ: Vaakakiskojen vaakakuormituskokeiden tulokset Koekpl Murtokuorma (kn)/kaksi kiinityspistettä 1 1,85 2 2,15 3 2,04 4 1,88 5 1,99 6 1,95 Keskiarvo 1,97 Keskihajonta 0,10 Ominaisarvo 1,76 Mitoitusarvo 1,58 Mitoitusarvo (kiinnitys 0.6 m x 0.6 ruuduk 2,20

10 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 2 2 (3) Vaakakiskojen vaakakuormituskokeiden tulokset / tyypilliset kuormasiirtymäkuvaajat 2,5 2 2 Vaakakuorma (kn) 1,5 1 0, Vaakasuuntainen siirtymä (mm)

11 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 2 3 (3) Valokuva 4. Testijärjestelyt. Valokuva 5. Testijärjestelyt koekappaleen takapuolelta. Valokuva 6 and 7. Kuorma keskitettiin takapuolelle 300 mm pitkien kumikaistojen avulla vaakakiskojen kiinnitysalueelle. Valokuva 8. Murron alkaminen. Valokuva 9. Kielekkeet tiilipaneelin takapuolella irtosivat lopulta vaakakiskoista.

12 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 3 1 (2) STONEL TIILIPINTAINEN ULKOVERHOUSJÄRJESTELMÄ: Vinokuormituskokeiden tulokset / tyypilliset kuorma-siirtymäkuvaajat 3 2,5 2 Load (kn) 1,5 1 Series1 0, Displacement (mm)

13 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 3 2 (2) Valokuva 10. Testijärjestelyt Valokuva 11. Testijärjestelyt takapuolelta Valokuva 12. Murtumisen alku Valokuva 13. Vaakakisko murron jälkeen

14 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 4 1 (4) STONEL TIILIPINTAINEN ULKOVERHOUSJÄRJESTELMÄ: Pystykuormituskokeiden tulokset /Kuorma-siirtymäkuvaajat

15 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 4 2 (4)

16 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 4 3 (4)

17 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 4 4 (4) Valokuva 14. Testi elementti Vaakakuormituskokeessa Valokuva 15. Testi elementti takapuolelta ja ja siirtymien mittaus. Valokuva 16. Murtotapa. Valokuva 17. Paneeli ja vaakakisko testin jälkeen

18 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 5 1 (2) STONEL TIILIPINTAINEN ULKOVERHOUSJÄRJESTELMÄ: Tiilipaneelien taivutuskoetulokset Kuuden mitatun paneelin paksuus 18,0 18,2 18,5 18,0 18,4 18,2 Keskiarvo 18,2 Pystysuunta/ vaakasaumojen murtuminen Kuorma (kn) Leveys Paksuus* M (Nmm) Taivutuslujuus (N/mm2) MomenttiKapasiteetti Nm/m 0, , , , , , , , , , , , , , , , , ,07 59 Keskiarvo 0, ,13 63 Keskihajonta 0, ,20 11 Ominaisarvo 0, ,70 38 * Average thickness Vaakasuunta/ tiilien ja pystysaumojen murtuminen Kuorma (kn) Leveys Paksuus* M (Nmm) Taivutuslujuus (N/mm2) MomenttiKapasiteetti Nm/m 1, , , , , , , , , , , , , , , , , , Keskiarvo 0, , Keskihajonta 0, ,34 19 Ominaisarvo 0, , * Keskimääräinen paksuus

19 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 5 2 (2) Valokuvat 18 ja 19. Testijärjestelyt. Valokuva 20. Laastisauman murtuminen. Valokuva 21. Murtohalkeama.

20 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 6 1 (3) VERHOUSJÄRJESTELMÄN KIINNITYSOSAT

21 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 6 2 (3) SEINÄKIINNIKE VAAKSKISKO

22 TESTAUSSELOSTE NRO VTT-S /FI LIITE 6 3 (3) PYSTYKISKO