Tampereen ammattioreaoulu Raennusteniian oulutusojelma Talonraennusteniia Olli Mattila Opinnäytetyö Pulttiliitosen lasentalomae Eurooodi 5:n muaan Työn ojaaja Työn tilaaja Tampere 05/009 DI Raimo Koreasalo KPM-Engineering Oy, valvojana ra.ins. Heii Löytty
Tampereen ammattioreaoulu Raennusteniian oulutusojelma, Talonraennusteniia Mattila, Olli Pulttiliitosen lasentalomae 31 sivua + 1 liitesivu Tououu 009 Työn ojaaja DI Raimo Koreasalo Työn tilaaja KPM-Engineering Oy, valvojana ra.ins. Heii Löytty Tiivistelmä Tämän opinnäytetyön tulosena syntyi pulttiliitosien mitoitusojelma, joa perustuu tunnettuun tauluolasentaojelmaan. Ojelma sisältää erilaisia liitostyyppejä puusauvojen ja liitoslevyjen välille. Lasentalomaeen on taroitus palvella yritystä myös tulevaisuuden tarpeissa. Raporttiosa äsittelee pulttiliitosen mitoitusen vaieet, niin uin ne on äytetty lasentalomaeessa, ja lasentalomaeen teossa äsitellyt asiat. Lisäsi raportti äsittelee standardeja ja syitä misi työ on tety. Ytenä osana työtä oli myös artoittaa lasentalomaeen madolliset eitysmadollisuudet ja tutia, millaisille ojelmille on jatossa tarvetta. Lasentalomaeen toimivuuden taristamisesi työn loppuun on tety lasentaesimeri. Lasuesimerin lisäsi toimesiantaja tarastutti ojelman ja näin toimivuus saatiin varmistettua. Avainsanat eurooodi, pulttiliitos, lasentalomae
TAMK University o Applied Sciences Construction Engineering, Building construction Mattila, Olli ield seet or bolted connections 31 pages + 1 appendix page May 009 Tesis Supervisor Raimo Koreasalo (MSc) Co-operating Company KPM-Engineering Ltd, supervisor engineer Heii Löytty Abstract Tis tesis is made or KPM-Engineering Ltd. As a result o tis tesis, te Excel program or bolted connections as been made. Te program contains some dierent connection types or timber and gusset plates. Te ield seet is purposed to serve te company in te uture needs. Te report part o tis tesis deals wit calculations o bolted connections same way as tey are used in Excel. It also deals wit matters tat were tougt wen te wor was done. One part o tis report was to inquire ow large development potential tis tesis as and wat oter inds o ield seets are needed in te company. Te last part o tis report is te calculation example o one ind o bolted connection. It is made or ensure tat te program is woring correctly. Keywords eurocode, bolted connection, ield seet
Tampereen ammattioreaoulu Raennusteniian oulutusojelma Talonraennusteniia Sisällysluettelo 1 Jodanto... 6 Standardit... 6 3 Lasentalomaeen eitys... 7 3.1 Sisältö... 7 3. Uloasu... 8 3.3 Ongelmat... 10 3.4 Keitysmadollisuudet... 11 4 Mitoitus... 13 4.1 Yleistä... 13 4. Vaatimuset... 13 4.3 Lätöarvoja... 14 4.4 Leiausestävyys... 15 4.5 Läpiloeamismurto... 18 4.6 Haleamisestävyys... 19 4.7 Teräslevyjen mitoitus... 0 4.7.1 Teräslevyn vetoestävyys... 0 4.7. Teräslevyn reunapuristusestävyys... 1 4.7.3 Teräslevyn palamurtuminen... 1 5 Lasentaesimeri... 3 5.1 Lätötietoja... 4 5. Vaatimuset... 4 5.3 Leiausestävyys... 6 5.4 Läpiloeaminen... 8 5.5 Haleamisestävyys... 8 5.6 Lopputulos... 9 6 Yteenveto... 30 Läteet... 31 Liitteet... 3 Liite 1: Esimerilasun tuloste... 3
1 Jodanto Suomessa luovutaan raentamismääräysooelman mitoitusojeista vuonna 010, ja tämän jäleen aii suunnittelu tulee tedä eurooodin pojalta. Kuten muutin vastaavat yrityset, myös KPM-Engineering Oy, suunnittelee vielä pääasiassa vanan normin muaan. Tämän vuosi KPM-Engineering Oy tarjosi opinnäytetyösi mitoituslomaeen eitystä. Osastonpääliön anssa äydyissä esusteluissa päädyttiin soveltamaan tauluolasentaojelmaa, joa voidaan nimetä mitoitus-excelisi. Työn taroitus on eittää yleisimmille puuosien pulttiliitosille lasentalomae. Työn oessa tulisi myös iinnittää erityisesti uomiota lomaeen äytettävyyteen, seleyteen ja myös ulonäöön. Ytenä osana työtä olisi artoittaa yritysen sisällä, minälaisia lasentaojelmia tarvitaan, un siirrytään eurooodin muaiseen suunnitteluun. Varsinainen opinnäytetyö olisi yritysen äyttöön tuleva väline, joa elpottaa suunnittelijan työtä analien lasujen anssa ja tarjoaa yrityselle lätöodan tulevaisuudessa tarvittaville uusille lasentalomaeille.
6(3) Standardit Vuonna 007 elouussa otettiin Suomessa äyttöön eurooodi-standardi (EN). Tästä aloi ns. siirtymäaia eurooodeiin. Siirtymäaiana Suomessa on madollista äyttää olmenlaisia suunnittelumääräysiä. Ne ovat EN-eurooodit (ansalliset liitteet, NA), ENV-eurooodin esistandardi (ansalliset soveltamisasiairjat, NAD) seä Suomen raentamismääräysooelman B-sarja. Joainen em. suunnittelumääräysistä on oma oonaisuutensa, eiä niitä tule äyttää suunnittelussa ristiin toistensa anssa. Nyt äytössä olevasta B-sarjasta on taroitus luopua 1.4.010. Tämän vuosi monilla suunnittelutoimistoilla on jo iire tietojensa päivittämisessä eurooodien muaisisi. Suomessa on myös paljon äytetty valmistajien ja ydistysten laatimia suunnitteluojeita. Tällaisia ovat esimerisi Betoniydistys BY ja Raennusinsinöörien liitto RIL. Suuri osa näistäin ojeista perustuu vielä vanoiin ansallisiin normeiin, mutta osa on jo päivitetty eurooodeiin. Esimerisi RIL on julaissut Puuraenteiden suunnitteluojeen (RIL 05-1-007), joa perustuu eurooodi EN 1995-1-1:een. Tässä ojeirjassa on tiivistetysti ja äyttäjäystävällisesti oottu EN 1995-1-1:n täreimmät asiat. Osaa aavoista on myös muoattu elpommisi ja lasemaan ieman varmalle puolelle. Kyseistä julaisua äytin pääasiassa laatiessani pulttiliitosen mitoitus-exceliä. Vaia erilaiset liitot ovat teneet erilaisia suunnittelua elpottavia ojeita, eurooodeilla laseminen on silti osoittautunut ieman analammasi uin vanojen normien muaan lasenta. Varsinainen mitoitus ei ole merittävästi muuttunut ainaaan puuraenteiden mitoitusessa, mutta muaan on tullut monia uusia ertoimia, joiden tuntemus vaatii ovasti peretymistä niiin. Joiltain osin mitoitus on muuttunut myös taremmasi, ja tämä tuottaa lisää töitä. Erityisesti uormien lasenta eurooodien muaan on uomattavasti aastavampaa uin vanan raentamismääräysooelman muainen. Näiden tosiasioiden perusteella voidaan todeta, että eurooodeiin siirtyminen vaatii suunnittelijoilta asiaan syvällistä peretymistä ja paljon lisätöitä. Tämä tulee uluvan vuoden aiana ja jatossain uormittamaan suunnittelutoimistoja uomattavasti.
7(3) 3 Lasentalomaeen eittäminen 3.1 Sisältö Lasentalomaeen eittäminen aloi sisällön potimisesta. Työ aloitettiin yselemällä muilta työtovereilta, millaisille liitosille ojelma tulisi eittää. Mielipiteiden lisäsi tämän raportin laatija aaruoi itse työn laajuutta luiessaan suunnitteluojetta. Lasennassa päätin soveltaa pääosin RIL:n suunnitteluojetta. Tämä oje on uitenin ysinertaistettu varsinaisesta eurooodista, ja sisi sen ojeiden muaan ei voi lasea aivan aienlaisia liitosia. Näiden podintojen jäleen ja työn ojaajan anssa äydyn esustelun perusteella valittiin liitoset, jota tulevat muaan mitoitusexceliin. Kuviossa 1 on otos lasenta- Excelin etusivulta, ja siitä selviää avainnollisesti, mitä liitoset ovat päässeet muaan. Kuvio 1 Lasentalomaeen etusivu ja liitostyypit Erilaisista puutyypeistä muaan otettiin yleisimmät saatavara- ja liimapuulaadut. Valitettavasti ertopuut oli pao jättää pois, osa niiden lasennassa äytetään osittain erilaisia aavoja, ja se olisi vaieuttanut Excelin teemistä uomattavasti. Puulevyistä muaan valittiin vain vaneri, osa sitä äytetään paljon enemmän uin esim. lastulevyä. Kaii vanerilaadut, jolle RIL 05-1-007 esittää lujuusarvoja, ovat muana vaitoetoina.
8(3) Oleellinen asia lasentapojan eittämisessä on sen äyttäjäystävällisyys. Tään panostettiin luomalla erilaisia valintanappeja ja -valioita, joista äyttäjä voisi valita oiean vaitoedon omaan työönsä. Usein uitenin tällainen toiminto rajoittaa vaitoetoja eiä sisi sovi äytettäväsi. Pelät tuloset eivät usein riitä suunnittelijalle, vaan tarvitaan myös tapa, jolla asia voidaan esittää asiaaalle tai tarastajalle. Tämän vuosi joaisesta lasennasta opioituvat tiedot tulostuspojalle, jota suunnittelija voi jaaa eteenpäin. Tulostuspoja tuli yrityseltä. Näin pyritään saamaan oo yritysen tulosteet ytenäisisi ja seleisi. Tulostuspojan uloasu on liitteestä 1, jossa on esitetty esimerilasun tulos. Käyttäjän olisi myös täreää tietää mitä normia lasentalomae äyttää. Tätä varten päätettiin tedä erillinen ino-sivu, josta selviävät äytettyjen normien lisäsi Excelin version numero ja madollisesti uomatut ja orjatut vireet. Sisällön tavoitteesi asetettiin tedä valituista liitostyypeistä madollisimman yleispätevät ja seleät lasentapojat. Tämä osoittautui työn edetessä yvin aastavasi, jopa madottomasi. 3. Uloasu Keitysen alussa eseinen asia oli myös lasentalomaeen uloasu, osa sillä voidaan vaiuttaa yvin paljon äyttäjäystävällisyyteen ja seleyteen. Seleä järjestys on täreä myös sen taia, että se väentää äyttäjien vireitä. Tämän vuosi on täreää, että äyttäjien syöttämät odat on seleästi eroteltu muista. Reunusten äyttö elpottaa asioiden toisistaan erottelua, ja sillä voi lisätä seleyttä. Myös väriteosteilla voi orostaa eri enttiä. Excelissä voidaan äyttää testin värjäystä ja solun taustan värjäystä. Työssä päädyttiin muotoiluun, jossa vasemmassa reunassa on solun selite tai symboli. Noin näytön esellä on valintasolu, jossa on joo vetovalio tai täytettävä solu. Täytettävät solut on värjätty ruseisi, ja sivun ylälaidassa on oje, että äyttäjä täyttää nämä solut. Näytön oieaan reunaan sijoitettiin uvia, joiden taroitus on selventää
9(3) äyttäjälle solujen täyttöä ja oo liitosta yleensä. Kuviossa on esimeri ydestä Excelin lasentaosasta. Kuvio Esimeri lasentalomaeesta Kuvat ovat usein paraita selvittämään asioita, mutta ne vievät paljon tilaa. Ytenä täreänä asiana pidettiin myös tauluon ooa. Lasentalomaeen seleyden annalta olisi yvä, että se matuisi näytölle, niin ettei äyttäjän tarvitse liiua ylös ja alas jatuvasti. Tältä on usein uitenin vaieaa välttyä. Täreämpää on, ettei äyttäjä joudu liiumaan tauluon sivusuunnassa. Hiiren rullalla ylös ja alas pääsee uitenin melo ätevästi. Lasennassa on myös paljon sellaisia ertoimia ja välitulosia, joiden ei välttämättä tarvitse olla näyvillä. Piilottamalla nämä rivit lasentalomaeesta saatiin utistettua sen pituutta uomattavasti. Jos näitä tietoja jou uitenin aipaa, ne saa näppärästi esiin adella iiren painallusella. Vasemmassa reunassa sijaitsevat solun selitteet vaativat monesti myös oman selitteensä. Tuntuu eä omituiselta tedä selitteen selitteitä, mutta josus niin on pao toimia. Ainain symbolit on jossain selitettävä. Niiden selittämiseen äyttettiin Excelissä ommentti-toimintoa. Kommentti-testi menee piiloon, mutta sen saa esiin viemällä
10(3) iiren solun päälle. Tämä on oivallinen tapa piilottaa ojeita, jota saattavat josus olla pitiäin. Varsinaisen lasentaosan alle sijoitettiin erillinen tulostussivu. Tulostussivu ei lase enää mitään uutta, vaan sinne opioituvat yläällä lasetut tuloset. Käyttäjän täytyy ainoastaan täyttää nimiön tiedot. Tulostussivulle tulee punainen uomautustesti, jos yllä olevissa lasennoissa on apasiteettien ylitysiä. Samat uomautuset tulevat esiin myös lasentaosassa, ja ne on linitetty tulosteeseen, ettei vireitä tulisi. Liitteessä 1 on malli ydestä tulosteesta. 3.3 Ongelmat Työn eitysen aiana vastaan tuli luuisia ongelmaotia, jota liittyivät eurooodeiin ja Excelin äyttöön. Eurooodeiin liittyvissä ongelmissa työtoverit auttoivat yvin paljon. Muutamassa tapausessa oltiin yteydessä myös VTT:n erioistutija Ari Kevarinmäeen, jolta saatiin vastauset myös vaieisiin ysymysiin. Työpaian oma at-osasto auttoi ansioaasti Exceliin liittyvissä ongelmissa. Suurin ongelma oli uitenin tavoiteltu yleispätevyys. Vaia liitostyypit oliin valittu taroin ja niitä arsittiin työn elpottamisesi, olisi niitä pitänyt silti lisätä. Ongelma liittyy läinnä siien, että eurooodilla lasettaessa liitoset lasetaan yvin tarasti. Tästä jotuen joainen erilainen liitos lasetaan eri tavalla. Sisi ainoa varma tapa siien, että äyttäjä ja lasentalomae toimivat oiein, olisi se, että joainen erilainen liitos olisi oma lomaeensa. Jos niin olisi, myös äyttö olisi uomattavasti elpompaa. Ysi ongelma tuli vastaan näyttöjen resoluutiossa. Kuten aiaisemmin uloasua äsittelevissä appaleessa irjoitettiin, olisi yvä että oo lasenta matuisi äyttäjän näytölle erralla. Lasentalomae on tety tavanomaiselle työoneelle, jona näytölle se sopii oiein yvin, mutta se ei madu esimerisi annettavan tietooneen näytölle samanlaisena. Ysi vaitoeto olisi ollut se, että tauluo olisi puristettu niin pienesi, että se sopisi pieneenin näyttöön yvin. Työpaian esustelujen pojalta päädyttiin isompaan ooon, sillä suurin osa yritusen näytöistä on samaa ooa.
11(3) 3.4 Keitysmadollisuudet Aiataulu ja työn muana selvinneet ongelmaodat aieuttivat sen, että joitain otia jouduttiin jättämään sivuun lasentalomaeesta. Sivuun ne jätettiin ainain opinnäytetyön osalta, mutta ajatusena oli, että työtä eitetään jatossa pidemmälle. Esimerisi ertopuun piti olla alun perin vaitoetona saatavaran ja liimapuun anssa joaisessa liitostyypissä. Kertopuuta äytettäessä laselma tulee uitenin osittain eri aavoilla, ja tämä olisi vaieuttanut lomaeen luontia. Jatossa on taroitus eittää lasentalomaetta siten, että ertopuullain voidaan pulttiliitoset lasea ytä ätevästi. Toinen jatossa toteutettava eitys olisi lasentalomaeen muunto tappivaarnaliitosia varten. RIL 05-1-007 Puuraenteiden suunnitteluojeen muaan tappivaarnaliitosia lasettaessa sovelletaan pultteja osevia sääntöjä pieniä poieusia luuun ottamatta. Näissä liitosissa saadaan yden leieen leiausestävyys ertomalla vastaavan pulttiliitosen leiausestävyys ertoimella 0,8. Muutin muutoset lasentaan ovat yvin pieniä, ja näin ollen lasentalomaeen muutos olisi yvin elppo ja se tullaan varmasti myös teemään. Kuten aiaisemmin ongelmaodissa todettiin, tämä työ ärsi ongelmista, jota jotuivat ysittäisen tauluon liiallisesta tarjonnasta. Varsin oleellinen jatoeitys olisiin eritellä seleästi vedetyt ja puristetut liitoset seä liitoset, joissa liitosappaleet eivät ole samansuuntaisia. Tällä parannusella lasentalomaeesta tulisi äyttäjille elpommin ymmärrettävä ja vireiltä olisi elpompi välttyä. Läitulevaisuudessa yritysessä tullaan varmasti tuottamaan muitain samantapaisia Excel-tauluoita. Nämä ovat asiasisällöltään yvin erilaisia, eiä tämän työn pojaa voida aiissa suoraan äyttää. Työ on uitenin poiinut yviä suuntaviivoja siien, uina asioita tullaan jatossa tauluoissa esittämään. Esimerisi ino- ja tulostussivu ovat varmasti muana jatossa eitettävissä lasentalomaeissa. Puuraenneosastolla on jo jonin aiaa eitetty eurooodilasentaa elpottavia lasentaojelmia. Jo valmiita työaluja on esimerisi pientalon jäyistyslasentaan ja tuipaineen lasentaan. Samaan aiaan tämän työn anssa valmistui myös palien reiien ja iunapalien lasenta-excelit. Kestävyysiin on siis jo paljon peredytty eiä ainaaan vielä ole ilmennyt tarvetta uusille. Toinen oleellinen asia raenteiden
1(3) mitoitusessa on tietysti uormat. Kosa nämäään asiat eivät ole eurooodeissa ovin elppoja, onin yritysessä suunniteltu uormien lasentalomaeita. Suunnitelmat ovat läinnä ideatasolla, eiä niiden toteutusta ole vielä aloitettu. Kaii yritysen suunnittelijat ovat uitenin ytä mieltä siitä asiasta, että uormien lasentaojelmia tarvitaan. Niiden oteina tulisi olla läinnä tuuli- ja lumiuormat.
13(3) 4 Mitoitus 4.1 Yleistä Pulttiliitos voidaan mitoittaa puioliitosteorian muaisesti. Sitä varten tarvitaan tiedot materiaalien reunapuristuslujuusista, liittimen myötömomentista seä liitosen geometriasta. Puioliitosteorian eitti tansalainen K. W. Joanssen vuoden 1940 tienoilla. Tarastelumalli on varsin teoreettinen, mutta perustuu uitenin tetyiin oeisiin. Myöemmin eri teijät ovat soveltaneet sitä eri materiaaleille ja sitä on sovellettu myös naula- ja ruuviliitosiin. (Kangas 198.) Seuraavissa appaleissa esitetään Pulttiliitosen mitoitus, uten se on tety lasentaexcelissä. Kaavat perustuvat RIL 05-1-007 julaisuun luuun ottamatta teollisten pulttien määrää (EN-1995-1-1) seä teräslevyn mitoitusta (EN 1993-1-1 & EN 1993-1- 8). RIL 05-1-007:n aavat taas perustuvat EN 1995-1-1:n aavoiin, mutta niitä on osittain ysinertaistettu ja ne jotavat varmalla puolella oleviin tulosiin. 4. Vaatimuset RIL 05-1-007: ota 8.5 Pulttiliitoset -oje osee liitosia, joissa pultin alaisija on alle 4 mm. Pultin vetomurtolujuus ei saa olla yli 800 N/mm (lujuusluoa 8.8). Puutavaran pasuus liitosen reunaosissa on oltava väintään 4 ja sisäosissa 5 ertaa pultinalaisija. Pultattujen puulevyjen ja puunliitosissa reunaliitososana äytettävän puulevyn pasuus on oltava t levy 80 * d mm (1), levy, aavassa d on pultin alaisija,levy, on puulevyn reunapuristuslujuus
14(3) Teräslevyn ja puun välisissä pulttiliitosissa pultin alaisijan masimi on 30 mm, eiä puun pasuudelle ole rajoitteita. Jos liitos on epäsymmetrinen tai siien odistuva voima on epäeseinen, täytyy siien syntyvä momentti uomioida lisärasitusena. RIL 05-1-007 antaa ojeesi äyttää lasennassa 1,5-ertaista rasitusta, jollei syntyvää taivutusjännitystä muuten uomioida. 4.3 Lätöarvoja Varsinaisessa lasennassa aloitetaan lasemalla eri liitososille estävyysiä. Pulteille lasetaan myötömomentti seuraavalla aavalla: M,6 y 0,3* u, * d () Kaavassa u, on pultin vetomurtolujuuden ominaisarvo Seuraavana asiana on liitosen eri puuosien reunapuristusestävyysien lasenta. Kestävyyteen vaiuttaa oleellisesti voimansuunnan ja syysuunnan välinen ulma. Paras reunapuristusestävyys puulla on syysuunnassa ja uonoin syysuuntaan näden otisuorassa.,0,, (3) * sin α + cos α 90, 0, 0,08* (1 0,01* d) * ρ (4) 1,35 + 0,015* d avupuulle 90 1,30 + 0,015* d yteen suuntaan viilutetulle LVL : lle (5) 0,90 + 0,015* d letipuulle Kaavoissa α on ulma syysuuntaan näden ρ on puun ominaistieys
15(3) Jos liitosessa äytetään vaneria puutavaran lisäsi, vanerilevylle lasetaan oma reunapuristusestävyys. Seuraavassa aavassa ei uomioida syysuuntaa:, 0,11*(1 0,01* d) * ρ (6) aavassa ρ on vanerin ominaistieys 4.4 Leiausestävyys Riippuen siitä, mitä eri liitososia liitosessa on puun lisäsi, äytetään erilaisia aavoja leiausestävyyden lasennassa. Seuraavasi on esitetty RIL 05-1-007:n muaisia aavoja, joita on myös äytetty mitoitus-excelissä. Kirjaimet aavojen perässä taroittavat eri murtotapoja. Kaavoja vastaavat murtotavat on esitetty uviossa 3. Kuvio 3 Liitosten murtotavat (RIL 05-1-007)
16(3) Kun liitosessa on peliä puuosia tai puuosia ja puulevyjä, leiausestävyyden ominaisarvo voidaan lasea ytä leiettä oti seuraavasti: 3* M y 0,4* * tu * d * 1+ (A) R min * d * t u (7) * M y * * d (B) t u t1 *,1, min (8) t *,, min(, 1, ;,, ;, s, ) (9) missä t 1 ja t ovat liitosen reunaosien puiden pasuudet,1, ja,, ovat liitosen reunaosien reunapuristuslujuusien ominaisarvoja,s, on asileieisen liitosen esiosan reunapuristuslujuuden ominaisarvo Lasettaessa leiausestävyyttä teräslevyn ja puun välisessä liitosessa otetaan uomioon teräslevyn pasuuden ja pultin alaisijan sude. Kun ysileieisen liitosen toinen liitettävä osa on teräslevy, jona pasuus on t t d, leiausestävyyden ominaisarvo ytä leiettä oti voidaan lasea aavalla: 0,4* * t * d (C) R min (10) * M y * * d (D) aavassa t on puun pasuus Kun vastaavassa liitosessa teräslevyn pasuus on suurempi tai ytä suuri uin pultin alaisija, tulee lasea seuraavasti:
17(3) * t * d (E) 4 * M y R 1,3* * t * d * + 1 () (11) * d * t 3* M y * * d (G) Teräslevyn pasuuden ollessa välillä 0,5*d<t t <d tulee aavojen välissä äyttää lineaarista interpolointia. Liitosissa, joissa liitosen esiosa on teräslevyllinen ja reunaosat ovat puuta, lasetaan leiausestävyyden ominaisarvo aavan 11 muaan äyttäen puun pasuutena t ouemman puun pasuutta. Kun asileieisessä liitosessa uloimmat osat ovat teräslevyä, tulee leiausestävyyden ominaisarvo lasea aavalla: 0,5* * t * d (H) R min * M * * d un t 0,5* d (I) (1) y t 3* M y * * d un tt d (J) jos teräslevyn pasuus menee rajojen väliin, suoritetaan lineaarinen interpolointi esimmäisen ja alimman aavan välillä (murtotavat I ja J). Kun edellisten aavojen avulla on rataistu leiausestävyyden ominaisarvo leiettä oden, voidaan lasea yden leieen mitoitusestävyys aavalla: R d * R mod (13) γ m missä mod on uorman eston ja osteusvaiutusen muunnoserroin γ m on materiaalin osavarmuusluu Miäli liitosessa on äytetty ata tai useampaa puumateriaalia, äytetään sen materiaalin ertoimia jolla mod /γ m sude on pienempi. Koo liitosen mitoitusestävyyteen vaiuttaa vielä leieiden määrä ja teollisten pulttien määrä. Teollisten pulttien määrä lasetaan puun syiden suuntaiselle liitinriville. RIL 05-1-007 sisältää aavan, jolla teollisesti toimivien pulttien
18(3) luumäärä voidaan lasea vedetyissä sauvanpääliitosissa. Kosa lasenta-excelin on taroitus lasea myös muunlaisia liitosia, päädyttiin äyttämään EN 1995-1-1 muaista aavaa. n n e min 0,9 a (14) 4 1 n 13* d aavassa a 1 on syysuuntainen pulttiväli n on samassa rivissä olevien pulttien määrä Voiman ollessa syysuuntaa vastaan otisuorassa pulttien teollisena määränä äyttää arvoa n e n (15) Eurooodin muainen aava madollistaa myös ulman vaitelun. Kun liitoseen odistuvan voiman ja puun syysuunnan välinen ulma α on välillä 0 < α < 90, teollisten pulttien määrä voidaan interpoloida lineaarisesti aavojen 14 ja 15 välillä. Koo liitosen leiausestävyys saadaan siis ertomalla yden leieen mitoitusestävyys leieiden määrällä, jossa on uomioitu teollisten pulttien määrä. 4.5 Läpiloeamismurto Läpiloeamismurrolla taroitetaan sitä, että puusta murtuu ns. esiosa liitinrymän piiriä pitin. Loeamismurto voi tapatua myös palaloeamisena, mutta sitä ei oteta uomioon pulttiliitosia lasettaessa, vaan se osee pelästään pintaliittimiä ja vaarnoja. Läpiloeamista ei tarvitse uitenaan pulttiliitosissa taristaa, jos aii liittimet ovat ydessä syysuuntaisessa rivissä eiä jos syysuuntaisten liittimien määrä on enintään neljä ja pulttien välinen etäisyys syitä vastaan otisuorassa a 5d. Läpiloeamistarastelu tulee suorittaa myös liitosen puulevyosille.
19(3) Liitospuun läpiloeamisestävyyden ominaisarvon aava: bt, Lnet, t * t1 * bt * t,0, (16) missä t,0, on puun vetolujuuden ominaisarvo t 1 Pultin sileän araosuuden tunema puussa bt 1,5 1,5 Saatavara ja liimapuu LVL L net, t ( D n 1) * ( a ) (17) n on liitinrivien luumäärä puunsyitä vastaan otisuorassa suunnassa a on pulttien välinen etäisyys syitä vastaan otisuorassa suunnassa (Vrt. lasentaesimerin uva 6) D on pultille poratun reiän alaisija Omanaisarvosta saadaan mitoitusarvo ertomalla mod :lla ja jaamalla γ m :llä. 4.6 Haleamisestävyys Jos voima vaiuttaa liitoseen vinossa ulmassa puunsyiin näden, syysuuntaan näden poiittaiset vetojännityset tulee ottaa uomioon tarastamalla puuosan aleamisestävyys. Haleamisestävyyttä varten täytyy tarasteltavasta puusta olla leiausvoimauvio, josta tarastetaan leiausvoiman arvo molemmin puolin liitosvoimaa. Näistä arvoista itseisarvoltaan suurempi on mitoittava eli seuraavan aavan v,ed. v ed 90, d, (18) missä 90,d on avupuun aleamisestävyyden mitoitusarvo
0(3) Haleamisestävyyden ominaisarvo lasetaan seuraavalla aavalla: 90, e 14* b * (19) e (1 ) Omanaisarvosta saadaan mitoitusarvo ertomalla mod :lla ja jaamalla γ m :llä. 4.7 Teräslevyjen mitoitus Kun liitosessa äytettään teräslevyjä, tulee niiden estävyys taristaa aina EN 1993:n muaan. Teräslevystä mitoitus-excelissä taristetaan sen vetoestävyys, reunapuristusestävyys ja palamurtuminen. Näiden lisäsi suunnittelijan tulee taristaa puristetussa liitosessa levyn nurjadus. Nurjaduspituudesi voidaan yleensä olettaa 0,8 ertaa liitossauman eri puolilla olevien pulttien etäisyys. 4.7.1 Teräslevyn vetoestävyys Vetoestävyyden lasenta on pulttiliitos-excelissä lasettu EN 1993-1-1:n muaan seuraavilla aavoilla: N N Ed t, Rd 1,0 (0) aavassa N Ed on vetovoiman mitoitusarvo N pl, Rd N t, Rd min (1) N u, Rd N pl, Rd A* y () γ M 0 N u, Rd 0,9 * Anet * u (3) γ M
1(3) aavoissa A on bruttopoiileiausen pinta-ala A net on nettopoiileiausen pinta-ala y on teräsen myötöraja u on teräsen vetomurtolujuus γ M0 on osavarmuusluu γ M on osavarmuusluu Kaava lasee bruttopoiileiausen plastisuusteorian muaisen mitoitusarvon ja aava 3 nettopoiileiausen estävyyden mitoitusarvon liittimen reiien odalta. 4.7. Teräslevyn reunapuristusestävyys Reunapuristusestävyys lasetaan joaiselle pultille eriseen seuraavalla EN 1993-1-8:n muaisella aavalla: b, Rd * a * 1 b u (4) γ M * d * t Kaavaan on eritelty a b ja 1 arvot sen muaan missä ne sijaitsevat liitosessa. Näiin arvoiin vaiuttavat reunaetäisyydet. Exceliin on uitenin tämä asia ysinertaistettu siten, että on lasettu vain pain tapaus ja se errottu leieiden määrällä, osa tämä ei tule oiein mitenään määrääväsi teijäsi. 4.7.3 Teräslevyn palamurtuminen Kuten edellinen ota myös palamurtuminen on arvoin määräävä murto ns. normaalissa tapausessa, mutta Excel lasee tämän siitä uolimatta. Palamurtumisessa taristetaan erilaiset palaloeamiset siten, että voiman suuntaa vasten otisuora poiileiauspinta-ala mitoitetaan vedolle ja voiman suuntainen poiileiauspintaala leiauselle. Palamurtumisen aava löytyy EN 1993-1-8 irjasta.
(3) V e,1, Rd * A u γ M nt ( + 1 ) * 3 γ M 0 y * A nv (5) missä A nt on vedon rasittama nettopinta-ala A nv on leiausen rasittama nettopinta-ala
3(3) 5 Lasentaesimeri Seuraavassa ysinertaisessa lasuesimerissä näytetään uina olmen puun välinen pulttiliitos voidaan mitoittaa eurooodin muaisesti. Käsin lasenta toimii myös ytenä taristuseinona Excelin toimivuuden ja luotettavuuden varmistamisessa. Kuviossa 4 on esitetty 3d-uva liitosesta, jona apasiteetti selvitetään. Seuraavana alapuolella on uvio 5, josta voidaan todeta pulttien reunaetäisyydet ja muutenin liitosen mittasuteet. Kuvio 4 Liitosen 3-d malli
4(3) Kuvio 5 Liitosen oleelliset mitat 5.1 Lätötietoja Liitosessa on olme liitettävää puuta, jota ovat toistensa anssa samanooisia ja laatuisia. Puutavaran lujuusluoa on C4 ja puun dimensiot ovat 50 mm*00 mm. Puutavaran ominaistieys on 350 g/m 3 ja vetolujuuden ominaisarvo on 14 N/mm. Lasennassa valitaan äyttöluoa ja uormien aialuoa esipitä, jota vastaavat tilannetta tyypillisellä ristiolla. Pulttien alaisija on 10 mm ja lujuusluoa 8.8. Pulteille on porattu alaisijaltaan 11 mm leveät reiät. 5. Vaatimuset RIL 05-1-007:n muaisessa mitoitusessa on liitospuiden pasuusille esitetty minimit. Liitosen reunaosassa puun pasuus on oltava väintään 4*d ja esiosassa 5*d. Kosa puiden pasuus 50 mm ja pultin alaisija 10 mm, todetaan että puiden pasuus on riittävä.
5(3) Heti mitoitusen alussa on syytä myös taristaa pulttien minimivälit ja reunaetäisyysien miniarvot, jotta ne eivät ylity. Seuraavassa uviossa on määritelty taristettavat etäisyydet. Kuvio 6 Pulttivälien ja reunaetäisyysien määritelmät (RIL 05-1-007) a1 (4 + cosα ) * d a 1 (4 + cos 5 ) *10 50 49 o a a 4* d 4*10 44 40 o 7 * d a3 t max 80 7 *10 a3 t max 80 84 80 o
6(3) a 4t ( + * sinα ) * d max 3* d ( + * sin 5) * d a4t max 3* d 35 30 o Kaii minimivälit seä -reunaetäisyydet täyttyvät, joten voidaan siirtyä eteenpäin lasussa. 5.3 Leiausestävyys Pultin myötömomentti: M M M y y y 0,3* u, * d 0,3*800*10,6,6 95545,7Nmm Puun reunapuristusestävyys: 90 90 90 1,35 + 0,015* d 1,30 + 0,015* d 0,90 + 0,015* d 1,35 + 0,015*10 1,5 avupuulle yteen suuntaan letipuulle viilutetulle LVL : lle,0,,0,,0, 0,08 *(1 0,01* d) * ρ 0,08 *(1 0,01*10) *350 5,83 N mm,,, 90,0, 5,83 1,5*sin 5 + cos 3,71N mm *sin α + cos α 5
7(3) Kosa aii olme puuosaa ovat saman pasuisia, :n arvo on sama uin yllä lasettu, ja t u :n arvosi tulee 50mm. R R R R R R R d d d 0,4* min * M * t y u * * d * * d 1+ * d * t 3* 95545,7 0,4* 3,71*50*10* 1+ min 3,71*10 * 50 * 95545,7 * 3,71*10 5775,7N min 9519,N 5,78N mod γ * R m 0,8*5,78 1,4 3,30N 3* M y u ' Lasetaan syysuunnan teollisten pulttien määrä: n n n n e e e e n min 0,9 a 4 1 n 13* d 3 min 0,9 60 3 4 13*10 3 min,, Liitosen leiausestävyys saadaan nyt ertomalla yden leieen lasentaestävyysteollisten pulttien määrällä (syysuunta), syysuuntaan näden otisuorasti olevien pulttien määrällä () ja leieiden määrällä (). R d, liitos 3,30 *, * * 9, 3 N
8(3) 5.4 Läpiloeaminen mm L L D a n L t net t net t net 33 11) 1) * (44 ( ) 1) * ( (,,, 1,5 LVL 1,5 liimapuu ja Saatavara 1,5 bt bt N N t L d bt d bt m bt d bt bt bt t bt t net bt 19,8 1,4 0,8*34,65 * 34,65 33*50 *1,5*14 /1000 * * *,,, mod,,,,0, 1,, γ 5.5 Haleamisestävyys N b d d m d e e 17,49 1,4 0,8*30,61 * 30,61 ) 00 141 (1 141 14*100* ) (1 * 14* 90, 90, 90, mod 90, 90, 90, 90, γ
9(3) Yllä lasettua aleamisestävyyttä ei voi verrata muiin estävyysiin, osa sitä ei verrata suoraan vetävään voimaan. Haleamisestävyyttä varten täytyy vaaasuorista puista olla leiausvoimauviot, joista tarastetaan leiausvoiman arvo molemmin puolin liitosvoimaa. Näistä arvoista itseisarvoltaan suurin on mitoittava. 5.6 Lopputulos Laselmien perusteella esimeri liitosen apasiteetti vetävälle voimalle on noin 19N. Määrääväsi teijäsi tuli läpiloeamismurto. Tämän lisäsi tulisi vielä aleamisestävyyden tarastelu tedä loppuun. Se vaatisi uitenin oo raenneosan tuntemusta, että voitaisiin määrittää tarvittava leiausvoimauvio. Työn lopussa liitteessä 1 on tuloste samasta liitosesta joa on lasettu äyttämällä lasenta-exceliä.
30(3) 6 Yteenveto Tätä työtä oli yvin mieleniintoista tedä. Motivaatiota työn teoon lisäsi edottomasti ajatus, että siitä on yötyä yrityselle. Työ oli myös yvin opettavainen seä normien että ojelman äytön annalta. Vaia eurooodia ei jouduttu työn oessa selaamaanaan uin yvin pieneltä alueelta, ului asian ymmärtämiseen paljon aiaa. Raportin laatija on yvin tyytyväinen työ lopputuloseen, vaia siien jäiin paljon parannettavaa. Kun parannusmadollisuudet on uomattu, voidaan muutosia teemällä päästä taas ieman parempaan lopputuloseen. Yrityseltä tuli lasentalomaeen taristusen yteydessä paljon palautetta ja sitä pidettiin yvin täreänä osana oo työtä. Kritiiin autta pystyy näemään paraiten omat vireensä ja niistä tulee oppia. Palaute oli uitenin pääasiassa positiivista ja tämän opinnäytetyön laatija usoo, että myös yritys on yvin tyytyväinen työn lopputuloseen.
31(3) Läteet 1. Eurooodi elp des. [www-sivu]. Saatavissa: ttp://www.eurocodes.i. Kangas, Jorma 198. Puuraenteet 3 Liitoset. Raentajain ustannus Oy. 3. RIL 05-1-007 007. Puuraenteiden suunnitteluoje. 4. EN 1995-1-1 004. Suomen standardisoimisliitto SS. 5. EN 1993-1-1 005. Suomen standardisoimisliitto SS. 6. EN 1993-1-8 005. Suomen standardisoimisliitto SS.
3(3) Liitteet Liite 1: Esimerilasun tuloste