Raskaasti kuormitettujen laakereiden ominaisuuksia

Abstract

Rakenteille suunnitellaan nykyään paljon suurempia kuormia, mutta jännevälejä ei haluta kuitenkaan pienentää. Tämä johtaa siihen, että taipumien arvot kasvavat, ja palkin pää kiertyy enemmän. Palkin pään kiertymä siirtää tukireaktion vaikutuspistettä, ja tämä synnyttää pilariin ylimääräistä momenttia. Pilareita ei ole suunniteltu vastaanottamaan momenttirasitusta, joten ylimääräinen momentti on vain haitaksi rakenteen kestävyydelle. Momenttia voidaan pienentää asentamalla palkin ja pilarin väliin laakeri, jonka tehtävänä on tasata tukireaktiota pilarille, ja samalla sallia rakenteiden liikkumista. Tämän tutkimuksen tarkoitus on perehtyä markkinoilla oleviin laakereihin, jotka on tarkoitettu suurille kuormille ja jännityksille. Tutkimuksessa on oletettu, että laakeri tekee liitoksesta täysin nivelellisen, vaikka todellisuudessa se ei aivan näin ole. Tarkoituksena on tutkia ja vertailla olemassa olevien laakereiden ominaisuuksia, ja miten ne soveltuvat esimerkkitapauksessa käyttöön. Sitä ennen tarkastellaan hieman teoriaa laakerin toiminnan takana. Tässä tutkimuksessa käydään myös läpi hieman taipuman ja kiertymän laskentaa. Lopuksi tutkitaan hieman laakerin lämpötilansietoa ja käyttöikää materiaalin näkökulmasta. Tämä tutkimus suoritetaan teorian osalta kirjallisuus tutkimuksena, ja markkinoilla olevien laakereiden tietoja etsitään suoraan valmistajien internetsivuilta. Laakerin toiminta perustuu siihen, että sen kimmokerroin eroaa huomattavasti betonin kimmokertoimesta, jolloin kaikki nivelessä tapahtuvat muodonmuutokset kohdistuvat laakeriin. Tällöin betoni säästyy ylimääräiseltä halkeilulta. Laakeri sallii palkin pään kiertymistä tiettyyn pisteeseen asti, ja siksi onkin tärkeää tietää suunnitteluvaiheessa millaiset kuormat, taipumat ja kiertymät palkkiin syntyy. Laakereille ei ole olemassa yhtenäistä mitoitusohjetta, vaan eri maissa käytetään hieman eri menetelmiä. Tässä työssä esitellään yksi mitoitusmenetelmä, mutta ongelma on, että mitoitusohjeet eivät ole yleisesti tarkoitettu suurille kuormille, vaan sallittua jännitystä on rajattu. Tämän vuoksi tässä tutkimuksessa tarkastelluille laakereille ei voida soveltaa mitoitusohjeita, koska tässä keskitytään nimenomaan suuriin kuormiin. Tähän tutkimukseen otetaan kolmen eri valmistajan kaikki laakerit, jotka on suunniteltu suurille kuormille. Näihin laakerityyppeihin kuuluu tavallisen kumilevylaakerin lisäksi raudoitettuja laakereita. Laakereiden ominaisuuksista tutkitaan sallittua puristusjännitystä, sallittua kiertymää sekä valmistettavia kokoja. Laakereita tutkimalla saadaan selville, että raudoitetut laakerit kestävät isompia puristusjännityksiä verrattuna kumilevylaakereihin. Tutkimuksessa tehdään myös esimerkkilasku, josta käy ilmi, että suurilla kuormilla, laakerin koon vaihtelu merkitsee suuresti, mitä laakereita voidaan käyttää. Laakereiden lämpötilavaihtelunsieto riippuu kumilaadusta, mutta yleisesti liian suuri lämpötilan vaihtelu vahingoittaa kumia, ja tällöin laakerin toiminta heikkenee.