Esimerkkilaskelma. Liimapuuristikon liitos murtorajatilassa ja palotilanteessa R60 (täysin suojattu liitos)

Transkriptio

1 Esimerilaselma Liimapuuristion liitos murtorajatilassa ja palotilanteessa R60 (täsin suojattu liitos)

2 Sisällsluettelo 1 LÄHTÖTIEDOT KUORMAT MATERIAALI MITOITUS MURTORAJATILASSA TAPPIVAARNAN KAPASITEETTI LASKETAAN PUU-TERÄS-PUU LIITTIMEN KAPASITEETTI LASKETAAN TERÄS-PUU-TERÄS LIITTIMEN KAPASITEETTI LIITTIMIEN MÄÄRÄT VEDETYN SAUVAN D 1 KESTÄVYYS LOHKEAMISMURTO TERÄSLEVYN KESTÄVYYS (DIAGONAALI D 1 ) TERÄSLEVYN VETOKESTÄVYYS TERÄSLEVYN LEIKKAUSKESTÄVYYS TERÄSLEVYN REUNAPURISTUS KESTÄVYYS MITOITUS PALOTILANNE R60 (TÄYSIN SUOJATTU) PUUTAPPIEN PITUUS TAPPIVAARNOJEN KAPASITEETTI PALOTILANTEESSA SAUVAN (D 1 ) VETOKESTÄVYYS

3 1 LÄHTÖTIEDOT Raennuspaia: Helsini Raenne: Liimapuuristio R60 liitos Seuraamusluoa: CC Normit: Puuraenteet: RIL , RIL , SFS EN , SFS EN Teräsraenteet: SFS EN , SFS EN Kuormat: RIL , SFS EN 1990, SFS EN , SFS EN ja SFS EN KUORMAT MURTORAJATILA: Kuormitustapaus 1: omapaino 100 % + lumi 100 % PALOTILANNE: N 1,d = 191,0 N (veto) N,d = 156,0 N (puristus) Kseisistä sauvavoimista murtorajatilassa on 80 % lumen aiheuttamaa ja 0 % omapainoa. Alapaarteen tappivaarnoille ohdistuu levn autta sauvavoimien resultantti F d = 34 N, jona ulma siden nähden on 1,09 Kuormitustapaus : omapaino 100 % + lumi 50 % ( 1 = 0,5) N 1,i = 84,6 N (veto) N,i = 69,1 N (puristus) Alapaarteen tappivaarnoille ohdistuu levn autta sauvavoimien resultantti: F x = N 1 x cos (40,3 ) + N x cos (55,54 ) = 103,7 N F = N 1 x sin (40,3 ) - N x sin (55,54 ) = -,3 N F = 103,7 N ja ulma siden nähden 1,3 3 MATERIAALI Liimapuupali GL30h 75x405, 75x5 0,1 600 h 1,1 h taivutuslujuuden ja vetolujuuden ominaisarvon orotuserroin: o 75x405 => h = 1,04 o 75x5 => h = 1,10 => ätetään pienempää arvoa (sinertaistetaan lasua) eli h = 1,04 Aialuoa: Kesipitä Kättöluoa: 1 mod = 0,8-3 -

4 Lujuus- ja jäsominaisuudet M = 1, vetoestävden ominaisarvo t,0, = 4,0 N/mm² puristusestävden ominaisarvo c,0, = 30,0 N/mm² vetoestävden mitoitussarvo t,0,d = h x mod / M => 1,04 x 0,8 / 1, x 4,0 N/mm² = 16,6 N/mm² puristusestävden mitoitussarvo c,0,d = mod / M => 0,8 / 1, x 30,0 N/mm² = 0,0 N/mm² Teräslevt, t = 8 mm (S355) ja tappivaarnat D = 1 mm (S355) 4 MITOITUS MURTORAJATILASSA - 4 -

5 4.1 TAPPIVAARNAN KAPASITEETTI Tappivaarnan tehollinen mitta 191 mm viisteet ( x 0,15 x d) ~187 mm Valitaan teräslevn (t = 8 mm) hahlosi 10 mm, esipuusi 71 mm, jolloin reuna puisi jää (187 mm - x 10 mm - 71 mm) / = 48 mm Ehto: reunapuut: esipuu: t 1 = t = 48 mm > 4 x d = 48 mm => o t s = 71 mm > 5 x d = 60 mm => o LASKETAAN PUU-TERÄS-PUU LIITTIMEN KAPASITEETTI Lasetaan alusi erroin 90 : Lasetaan liimapuun reunapuristuslujuus: 1,35 0, 015 d, havupuille 90 1,30 0, 015 d, Kerto S ja T 0,90 0, 015 d, lehtipuille 1,35 0, 015 d 90 1,35 0, , ,08 1 0,01 d h,0, h,0, 0, , , 03 N mm Lasetaan reunapuristuslujuus ulmassa sn suuntaan nähden. Voiman ja sn välinen ulma, = 0. h,0, h,1, 90 sin cos 31,03 h,1, 31,03 N mm 1,53sin 0 cos 0 Lasetaan tappivaarnan mötömomentti, M, u, = 510 N/mm² on vaarnan vetomurtolujuus - 5 -

6 M 0,3 d u,,6 M,6 0, Nmm Lasetaan hden leieen leiausestävs: h,1, 31,03 h min h,, h min 31, 03 h 31, 03 N mm² h, s, t1 h,1, 4831, 03 h 31,03 tu min tu min tu 48mm t h,, 4831, 03 31,03 h Lasetaan tappivaarnan hden leieen apasiteetti: h tu d 4 M R min 1,3 h tu d 1 h d t 3 M h d 31, R min 1,3 31, , , R 13, N leie 4.1. LASKETAAN TERÄS-PUU-TERÄS LIITTIMEN KAPASITEETTI Lasetaan alusi erroin 90 : Lasetaan liimapuun reunapuristuslujuus: 1,35 0, 015 d, havupuille 90 1,30 0, 015 d, Kerto S ja T 0,90 0, 015 d, lehtipuille 1,35 0, 015 d 90 1,35 0, , ,08 1 0,01 d h,0, h,0, 0, , , 03 N mm - 6 -

7 Lasetaan reunapuristuslujuus ulmassa sn suuntaan nähden. Voiman ja sn välinen ulma, = 0. h,0, h,1, 90 sin cos 31,03 h,1, 31,03 N mm 1,53sin 0 cos 0 Lasetaan tappivaarnan mötömomentti, M, u, = 510 N/mm² on vaarnan vetomurtolujuus M 0,3 d u,,6 M,6 0, Nmm Lasetaan hden leieen leiausestävs: h,1, h min h,, h min h 31, 03 N mm² h, s, 31,03 Lasetaan tappivaarnan hden leieen apasiteetti: 0,5 h t d R min M h d, un tt 0,5d 3 M h d, un tt d 0,5 31, R min , , Kosa teräslevn pasuus 0,5d < t t < d => joudutaan interpoloimaan edellisen aavan asi viimeistä arvoa: min 1318; , N leie Yhden leieen apasiteetisi tulee min (13,180 ; 13,18) => R = 13, N/leie Lasetaan hden liittimen apasiteetti murtorajatilassa ( = 1, ja mod = 0,8). Lisäsi pitää huomioida seä tappivaarnojen apasiteetin alennus 0,8 (pultin aavat)

8 mod Rliitin, d m R m m leieiden määrä / tappivaarna R hdenleieen apasiteetti 0,8 Rliitin, d 0,8 413,18 8,1 N / liitin 1, (huom! voiman ja sn välinen ulma 0 ) Vastaavasti lasetaan alapaarteen voiman ja snväliselle ulmalle 1,3 => 8,1 N / liitin 4. LIITTIMIEN MÄÄRÄT Sauva D1: 191,0 N / 8,1 N = 6,8 pl => valitaan 10 pl (68 %) Sauva D: 156,0 N / 8,1 N = 5,6 pl => valitaan 10 pl (56 %) alapaarre AP: 34,7 N / 8,1 N = 8,4 pl => valitaan 10 pl (84 %) 4.3 VEDETYN SAUVAN D1 KESTÄVYYS Tarastellaan mallisi vedetn sauvan estävs. Lasetaan tehollinen poiileiaus (sinertaistus: 3 tappivaarnaa päälleäin): A e = (oreus päälleäisten tappien määrä) x (leves teräslevt) A e = (5 mm 3 x 1 mm) x (75 mm x 10 mm) = mm² Lasetaan diagonaalin D 1 vetoestävs: N , 0 N mm 16, 6 N mm (4 %) A 1, d t,0, d e LOHKEAMISMURTO Tarastetaan diagonaalin D 1 loheamismurto vedolle (valitaan liitinvälisi a = 100 mm ja lisäsi vähennetään tappivaarnan tuneumasta hahlojen leves eli 187 mm x 10 mm = 167 mm): F L t bt, net, t 1 bt t,0, 1 F n a D t bt, 1 bt t,0, F ,5 0 F F bt, bt, F bt, d bt, 881,8 N mod m 0,8 Fbt, d 881,8 587,8N 191,0 N (3 %) 1, - 8 -

9 4.5 TERÄSLEVYN KESTÄVYYS (DIAGONAALI D1) TERÄSLEVYN VETOKESTÄVYYS Lasetaan, että mötääö ehjästä poiileiausesta (ehjän levn ohdalta) ennen uin murtuu tehollisesta poiileiausesta (tappivaarnojen ohdalta). Reiien ohta taristetaan vetomurtolujuudella (jona ehittminen tietsti edellttää paiallista mötäämistä). Mötölujuudella taristetaan ehjä poiileiaus => liitosen venminen uminauhasi. Reiien ohdalla tapahtuva paiallinen mötääminen sallitaan, osa ei vielä aiheuta haitallisen suurta venmää MRT:ssä. Oletetaan tässä 3 pl tappivaarnoja päälleäin: teräslevn oreus, h = 130 mm teräslevn leves, b = 8 mm teräslevn (ehjän) poiileiaus, A = h x b =1 040 mm² teräslevn tehollinen oreus, h e = h 3 x 8 mm = 106 mm teräslevn tehollinen poiileiaus, A e = h e x b = 848 mm² Teräslevn murtolujuus, u = 510 N/mm² ( M = 1,5) Teräslevn mötölujuus, = 355 N/mm² ( M0 = 1,00) Lasetaan ehjän poiileiausen mötö: N pl, Rd A M N pl, Rd 369, N lev 1,00 Lasetaan tehollisen poiileiausen murto: - 9 -

10 N u, Rd Ae 0,9 M u Nu, Rd 0,9 311, 4N lev 1, 5 Kosa N pl,rd > N u,rd, levt murtuu tehollisesta poiileiausesta ennen uin mötää ehjästä. Mitään ongelmaa ei ole osa sauvan vetovoima on 191,0 N ja teräslevjen apasiteetti hteensä on 6,8 N (31 %) TERÄSLEVYN LEIKKAUSKESTÄVYYS Diagonaaleissa ja vertiaaleissa on vetoa tai puristusta. Leiausta löt alapaarteen teräslevstä. Tässä tapausessa leiausvoima on niin pieni (34 N x sin 1,09 = 4,5 N) => ei tule mitoittavasi TERÄSLEVYN REUNAPURISTUS KESTÄVYYS Teräslevn reunapuristusestävs lasetaan seuraavalla aavalla: F b, Rd 1 u d t M 1 on pienin seuraavista arvoista: e,8 1, 7 d0 p 1 min 1, 4 1,7 d0,5 e 5 mm( etäiss uormittamattomasta reunasta) d p 0 1 mm( reiän halaisija) 40 mm( esiöväli) 5,8 1, 7 4, min 1, 4 1, 7,97 1,5,

11 1,0 ub u min e1 3 d0 p1 1 3 d0 4 N mm liittimen murtolujuus ub u ( ) N mm levn murtolujuus 510 ( ) e 50 mm( etäiss uormitetusta päädstä) d 1 mm ( reiän halaisija) p min100 mm ( liittimien esinäinen etäiss voiman suunnassa) 1, ,0 510 min 50 1, , ,0,51, Fb, Rd 97,9N reiä 1, 5 Tappivaarnan leieen apasiteetti on paljon pienempi eli OK! 5 MITOITUS PALOTILANNE R60 (TÄYSIN SUOJATTU) Palomitoitusessa on huomioitava: Teräslevt suojataan raoon liimatulla puusoirolla, jona pasuus vähintään 30 mm Tappivaarnat suojataan puutulpilla, joiden pasuus määrät aavasta a t t i n lux reg d, i, jossa n on hiiltmisnopeus lux on erroin, jolla huomioidaan liittimen autta lisääntvä lämpövuo ( lux 1,5) t reg on vaadittu palonestoaia t d,i on suojaamattoman liitosen palonestoaia (tappivaarna 0 min, un t 1 > 45 mm) Liitosessa pitää olla joa neljäs tappivaarna täsmäpultti Jos tappivaarnan reunaetäiss ei tät hiiltmisen jäleen, ei tappivaarnaa voida huomioida lasennassa

12 Jos reunapuut palavat liian ohuisi, niin liitos voidaan mitoittaa teräs-puu-teräs liitosena (liitosessa vähintään pl teräslevjä) 5.1 PUUTAPPIEN PITUUS Lasetaan puutappien minimi pituus: a t t i n lux reg d, i ai 0, 7 mm min 1,5 60 min 0 min 4mm Taristetaan sauvan leves: 75 mm x 4 mm 191 mm = 0 mm => leves riittää! 5. TAPPIVAARNOJEN KAPASITEETTI PALOTILANTEESSA Lasetaan edellä ohdan 4.1 aavoilla seuraavin muutosin: Materiaalin varmuuserroin 1,0 mod = 1,0 orotetaan puun reunapuristuslujuutta i = 1,15 (liimapuu) taristetaan reunapuiden pasuus min. 48 mm Taristetaan mallisi diagonaalin D 1 poiileiausen mitat, un liimapuu hiilt 0,7 mm/min: d e = n x t + 0 x d 0, jossa n on hiiltmisnopeus t on palorasitusen esto 0 on tässä tapausessa 1, osa paloaia li 0 min d 0 on 7 mm d e = mm/min x 60 min + 1 x 7 mm = 49 mm Kuormittamattoman reunan reunaetäiss on 3d = 36 mm joa ei tät (3 mm) => laitimmaisia tappivaarnarivejä ei huomioida liitosen mitoitusessa Reunapuiden minimi leves 48 mm ei tät (43 mm) => liitos palomitoitetaan teräs-puu-teräs liitosena (ht. -leiettä). Lasetaan tappivaarnojen apasiteetit seuraaville voiman ja snvälisille ulmille (teräs-puu-teräs): - 1 -

13 voiman ja sn välinen ulma 0 => 13, N / leie (alapaarre 1,3 => 13, N / leie) joten palotilanteessa: mod Rliitin, i m R m m leieiden määrä / tappivaarna R hdenleieen apasiteetti 1,0 Rliitin, i 0,8 13,18 1,1 N / liitin 1,0 (huom! voiman ja sn välinen ulma 0 ) Liitin määrä palotilanteessa diagonaali D 1 :ssä: 84,6 N / 1,1 N / liitin = 4,0 pl => nt esilinjassa 4 pl, joten o! 5.3 SAUVAN (D1) VETOKESTÄVYYS Tarastellaan mallisi vedetn sauvan estävs. Lasetaan tehollinen poiileiaus (sinertaistus: 3 tappivaarnaa päälleäin): A e = (oreus päälleäisten tappien määrä - hiiltmä) x (leves teräslevt - hiiltmä) A e = (5 mm 3 x 1 mm x 49 mm) x (75 mm x 10 mm x 49 mm) = mm² Lasetaan diagonaalin D 1 vetoestävs: N ,9 N mm 1,15 4,0 N mm (1 %) A 1, d i t,0, e