Syrjältään liimatun sahatavarapalkin kestävyys

Abstract

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää syrjältään liimatun sahatavarapalkin valmistamiseen liittyviä ongelmia. Työssä tutkittiin lamellien vuosirengaskuvion asettelun vaikutusta poikkileikkauksen muotovirheisiin, sormijatkosten vaikutusta taivutuskestävyyteen ja liimasaumojen kestävyyttä. Lisäksi tutkimuksessa selvitettiin 1-komponenttisen polyuretaaniliiman soveltuvuutta syrjältään liimatun sahatavarapalkin valmistuksessa ja euronormien käyttömahdollisuuksia liimatun sahatavarapalkin mitoittamisessa.

Syrjältään liimatun sahatavarapalkin valmistamiseen liittyviä ongelmia tutkittiin yhteensä 79 koekappaleen avulla. Tutkimustyö aloitettiin selvittämällä lamellien asettelun vaikutusta poikkileikkauksen suoruuteen. Tutkimuksen toisessa vaiheessa selvitettiin lamellisaumojen leikkauskestävyyttä ja ponttisauman tarpeellisuutta sekä valittiin liimasaumojen liimatyyppi. Taivutuskokeiden tarkoituksena oli tutkia liimattujen 2- ja 3-lamellisten sahatavarapalkkien kestävyyttä. Vertailuarvoja 2-lamellisille palkeille haettiin taivuttamalla niiden kanssa samankorkuisia 1-lamellisia palkkeja täyspitkinä eli jännevälin mittaisina ja sormijatkettuina. Koejärjestelyillä pyrittiin saamaan selville lamellien ja sormijatkosten vaikutus palkin kestävyyteen vertaamalla tuloksia sekä sahatavara- että liimapuupalkkien euronormien mukaisiin ominaisarvoihin. Jokaisen koekappaleen murtokuorma, murtoa vastaava taipuma sekä murtotapa ja -kohta kirjattiin. Koekappaleille laskettiin murtokuormaa vastaava taivutuskestävyys ja yleinen kimmomoduuli sekä määritettiin niiden tiheydet ja kosteusprosentit. Kaikkien koekappaleiden kuormitusohjelmat sekä voima–siirtymä-riippuvuudet tulostettiin graafisesti.

Tutkimustulokseksi saatiin, että poikkileikkauksen kiertyminen pieneni, kun lamellien sydänkuviot asetettiin vuorotellen vastakkaisiin suuntiin. Keskimmäiseksi tuleva lamelli käännettiin alkuperäisestä sahausasennosta pituusakselinsa ympäri vastakkaiseen suuntaan. Tällöin palkin päässä vuorotteli lamellin tyvi-, latva- ja tyvipää. Suorassa polyuretaaniliimasaumassa leikkausjännitysten ominaisarvo oli lähes kaksinkertainen euronormien antamiin sahatavaran ja liimapuupalkin ominaisleikkauslujuuksiin verrattuna. Leikkauskokeiden tuloksena ja tuotannolliset näkökannat huomioon ottaen päädyttiin käyttämään suoraa saumaa ja liimana 1-komponenttista polyuretaaniliimaa. Taivutuslujuudet olivat 1- ja 3-lamellisissa palkeissa riittäviä myös sormijatkettuina. Lujuusluokan C30 sahatavarasta valmistettujen 2-lamellisten palkkien taivutuslujuudet alittivat ominaislujuusvaatimukset. Kimmomoduulit ja tiheydet olivat riittäviä sekä sahatavarana että liimapuupalkkeina. Sormijatkettujen palkkien taipumat olivat murtohetkellä noin nelinkertaiset standardin hyväksymiin lopputaipumiin verrattuina. Pitkäaikaiskokeet osoittivat, että normaaliolosuhteissa virumaluku pysyi alle standardin hyväksymän rajan.

Tutkimustulosten mukaan lujuusluokitellusta sahatavarasta valmistetut syrjältään liimatut sahatavarapalkit täyttivät vastaavien euronormien vaatimukset ominaislujuuksien suhteen sekä sahatavarana että liimapuupalkkeina. Näin ollen euronormien SFS-EN 338 (2010) ja SFS-EN 1194 (1999) vastaavia mitoitusarvoja voidaan käyttää. Tämän tutkimuksen mukaan syrjältään liimatut sahatavarapalkit voidaan mitoittaa käyttämällä lujuusluokkien GL24h ja GL28c mukaisia ominaisarvoja. Poikkileikkaukset voidaan toteuttaa sormijatkettuina.

Ennen syrjältään liimatun sahatavarapalkin tuotannollisen toiminnan aloittamista on syytä varmistaa koestamalla sopiva puristuspaine ja -aika sekä käytettävä liimamäärä.