Mekaanisin liittimin yhdistetyt rakenteet Vetotangolla vahvistettu palkki 16.08.2014
Sisällysluettelo 1 MEKAANISIN LIITTIMIN YHDISTETYT RAKENTEET... - 3-1.1 VETOTAGOLLA VAHVISTETTU PALKKI ELI JÄYKISTETTY PALKKI... - 3-1.1.1 RAKENNE JA TOIMINTA... - 3-1.1.2 KÄYTTÖKOHTEET... - 4-1.1.3 LIITOKSET... - 4-1.1.4 JÄYKISTETYN PALKIN STABILITEETTI... - 5-1.1.5 KOHTEIDEN KUVIA... - 8 - - 2 -
1 MEKAANISIN LIITTIMIN YHDISTETYT RAKENTEET 1.1 VETOTAGOLLA VAHVISTETTU PALKKI ELI JÄYKISTETTY PALKKI 1.1.1 RAKENNE JA TOIMINTA Perusrakenne Useampi vertikaali (puristussauva) Ansasrakenne Palkki on yleensä puurakenteinen (sahatavara, liimapuu, viilupuu) tai teräsrakenteinen. Puristussauva ja vetosauvat voivat olla puu- tai teräsrakenteisia. Jäykistetyn palkin toimintamalli on ulkoisesti staattisesti määrätty ja sisäisesti yhden asteen staattisesti määräämätön. Vertikaali on tuettu nivelellisesti sekä palkkiin että vetotankoihin. Palkki taipuu, kun sitä kuormitetaan. Vetotangot venyvät ja aiheuttavat puristusta vertikaalisauvaan. Tästä puristuksesta aiheutuu pistekuorma palkin alapintaan. Tämä kuorma kumoaa osan ulkoisesta kuormituksesta. Tästä - 3 -
johtuen rakenteen taipuma ja rasitukset pienenevät merkittävästi yksinkertaiseen palkkiin verrattuna. (Ylä- Pöntinen 1999, s.10.) Palotilanteessa rakenne voidaan mitoittaa siten, että vain palkki toimii kantavana rakenteena. 1.1.2 KÄYTTÖKOHTEET Rakennetta voidaan mm. kattokannattimina, siltarakenteissa ja pilareina. Kyseistä rakennetta voidaan myös käyttää vanhojen rakenteiden vahvistamiseen korjaus- ja saneerauskohteissa. Jäykistetty palkki soveltuu myös pitkille jänneväleille. Ansasrakenteella suositeltava jänneväli on 25 50 m, mutta esimerkiksi STT-kannatteella päästään 30 100 m (Aavajoki 1980). Ansasrakenteille on yhtenäistä asennuksen haasteet, joka usein on yksi rajoittava tekijä näiden rakenteiden käytössä. Yksittäisen vahvistetun palkin asentaminen ei periaatteessa poikkea normaali palkkien asennuksesta. 1.1.3 LIITOKSET Tukiliitokset - 4 -
Vertikaalin vetotankoliitokset 1.1.4 JÄYKISTETYN PALKIN STABILITEETTI Jäykistetyn palkin stabiliteetti on kolmiulotteinen ongelma. Tämä ongelma voidaan mieltää kuitenkin yhdessä tasossa kaksiulotteisena, jolloin systeemissä on kaksi sauvaa. Tässä systeemissä voidaan laskea kriittinen kuormitus ja vaadittavat voimat stabiliteetin kannalta. (Ylä-Pöntinen 1999, s.21.) Jäykistetyn palkin mitoituksessa tulee käsitellä kahta stabiliteetti ongelmaa. Toinen on palkin nurjahdus ja kiepahdus, jotka voidaan ratkaista kuten ristikkorakenteiden yläpaarteen kohdalla. Toinen on vertikaalisauvan alapään liitoksen sivuttainen siirtymä sivulle. Tämä voidaan mieltää myös vetotangon kiepahtamiseksi.. (Ylä-Pöntinen 1999, s.21.) Tämän jälkimmäisen stabiliteettiongelman ratkaisuksi on olemassa kolme vaihtoehtoa: 1. Palkin esikorotus 2. Vertikaalin liitos tehdään jäykäksi tai osittain jäykäksi sivusuunnassa 3. Vertikaalin alapään liitos vetotankoihin tuetaan sivusuunnassa - 5 -
Suora lauta ilman esikorotusta (Ylä-Pöntinen 1999, s.40.) Systeemi on labiili jo aivan pienilläkin kuormilla (Ylä-Pöntinen 1999, s.40.) - 6 -
Laudassa on esikorotus noin 25 mm (Ylä-Pöntinen 1999, s.41.) Esikorotettu systeemi on stabiili suurellakin kuormalla (Ylä-Pöntinen 1999, s.41.) - 7 -
Riittävä esikorotus saavutetaan, kun esikorotus on luokkaa L/200. Yksistään pelkkään esikorotukseen ei ole suositeltavaa luottaa, vaan vertikaalin alapää tulee tukea sivusuunnassa. Sivuttaistuenta voidaan tehdä myös vetotangoilla, kuten harjateräksillä, kierretangoilla tai vaijereilla. Tällöin on huomioitava, että jäykisteet ovat kiristettävissä, jotta ne ottaisivat jännitykset vastaan välittömästi. Muutenkin teräsrakenteisiin vetosauvoihin olisi syytä laittaa jonkinlainen säätöosa, kuten vanttiruuvi. 1.1.5 KOHTEIDEN KUVIA - 8 -
- 9 -
Lähteet: Ylä-Pöntinen, Rami. 1999. Opinnäytetyö: Jäykistetyn palkin stabiliteetti. Kotka. Kymenlaakson Ammattikorkeakoulu. Aavajoki, Risto. 1980. Diplomityö: STT-kannate. Tampere. Tampereen Teknillinen Korkeakoulu. - 10 -