Reikien sijoittelu, vahvistaminen ja mitoittaminen liimapuupalkissa

Abstract

Liimapuinen mahapalkki soveltuu pitkiä jännevälejä vaativiin rakenteisiin. Talotekniikka vaatii oman tilansa ja aina ei reikien tekemiseltä voida välttyä. Suunnitteluohjeet rajoittavat reiän kokoa ja sallittua sijaintia, jotta reikää ei tehdä minne tahansa. Työn tavoitteena on selvittää miten reikä vaikuttaa yksiaukkoisen mahapalkin rasituksiin, sekä minne on suotuisinta sijoittaa reikä ja mitä vaikutuksia reiän muodolla on.

Työ jakaantuu kahteen osaan. Aluksi perehdytään kirjallisuuskatsauksen avulla käsiteltäviin aiheisiin. Alussa selvitetään liimapuun valmistamisprosessi, sekä Suomessa valmistettavan yhdistetyn liimapuun määritelmä ja sen lujuuden muodostuminen eri lujuuksisista lamelleista. Lisäksi perehdytään liimapuun lujuusominaisuuksiin ja mitkä tekijät vaikuttavat siihen. Lopussa tutustutaan myös paloteknisiin ominaisuuksiin ja säilyvyyteen. Kolmannessa luvussa esitellään reiättömän mahapalkin taivutus- ja leikkausmitoitus. Neljännen luvun aiheena on reiän muodon, koon ja sijainnin vaikutus rakenteen rasituksiin ja halkeamiin. Esitellään myös palkin mitoitus reiän kohdalta. Lopussa selvitetään reiän vahvistamistavat ja perehdytään tarkemmin sisäisen vahvistuksen mitoittamiseen.

Tutkimuksen toisessa osassa tehdään esimerkkilaskelmat mitoitukselle ja vahvistamiselle esitetyn teorian perusteella. Laskelmat tehdään ensin mahapalkille ilman reikää ja tämän jälkeen sijoitetaan samaan palkkiin reikä ja tehdään uudet laskelmat. Lisäksi tehdään kuvaajat samalle palkille reiän sijainnin vaikutuksesta sen taivutus- ja leikkausjännitykselle, sekä poikittaiselle vetojännitykselle, reiän ollessa suurin mahdollinen. Kuvaajien tuloksia vertaillaan esimerkkilaskelmaan.

Työn tuloksissa nähdään, miten rasitukset käyttäytyvät palkin eri kohdissa. Palkin keskikohta on esimerkkilaskelmissa esitellyn palkin tilanteessa suotuisin kohta sijoittaa reikä. Ohjeissa esitettyjen vaatimusten mukaan suurinta mahdollista reikää tehtäessä, on neliömäinen paras vaihtoehto, koska korkeutta rajoitetaan enemmän. Mikäli reiän koko olisi vakio, suotuisin tilanne saavutettaisiin pyöreällä reiällä, koska jännityshuiput eivät sijoittaudu reiän yläreunaan, kuten neliömäisellä.