FI71971B - Foerfarande och anordning foer tillverkning av boejspaenningsunderkastade byggnadselement av trae - Google Patents

Description

71 971

Menetelmä ja laite taivutusrasitettujen puisten rakennus-elementtien valmistamiseksi

Keksintö koskee menetelmää ja laitetta asennustilassa 5 taivutusrasitettujen puisten rakennuselementtien valmistami seksi, jotka elementit muodostuvat ainakin kahdesta esijännityksen alaisena toisiinsa liimatusta osasta.

Teräsbetonitekniikasta on tunnettua esijännittää taivutusrasitettu jen palkkien betoniteräkset vetovoiman avulla.

10 Palkit valetaan esijännitetyssä tilassa, minkä jälkeen ne kovetetaan. Kovettumisen jälkeen teräkset vapautetaan jännityksestä, jolloin betoniin kohdistuu paine-esijännitys, joka parantaa taivutusrasituksen alaisten palkkien vetokui-tujen kantokykyä. Tällöin on etenkin tunnettua (ks. DE-15 hakemusjulkaisu 2 300 733) esijännittää vain osa betoni- teräksistä ja myös peittää betonilla vain tämä osa, paine-esijännityksen aikaansaamiseksi vain betonin määrätylle alueelle. Tällaisten betonipalkkien esijännityksen aikaansaaminen edellyttää ehdottomasti betoniterästen käyttöä. Palkin 20 on siksi koostuttava ainakin kahdesta erilaisesta rakenne-materiaalista. Tätä edellytystä puiset palkit eivät täytä.

On edelleen erittäin hankalaa tai jopa mahdotonta sovittaa teräsvahvistus puupalkkeihin, mistä syystä ei ole mahdollista esijännittää puupalkkeja samalla tavalla kuin teräsbetoni-25 palkkeja.

On tunnettua kohottaa puuprofiilien kuormitettavuutta niiden muotoilulla. Siten voidaan esimerkiksi umpiprofiili, jota käytetään taivutuspalkkina, kuormitustilan suhteen vastakkaisessa suunnassa tapahtuvalla esitaivutuksella saattaa 30 tietyn esijännityksen alaiseksi, joka kuormitustilassa täy tyy ensiksi poistaa, ennenkuin ulkopuolinen kuormitus johtaa taivutukseen päinvastaisessa suunnassa.

Tätä periaatetta on käytetty jo myös liimausrakenteissa, jotka ovat rakennustekniikassa saaneet lisää merkitystä.

35 Siten ovat tunnettuja esimerkiksi lautakerrossidepalkit, joissa yksittäiset lamellit taivutetaan kuormituksen suhteen vastakkaisessa suunnassa ja sitten liimataan. Tässä menetel- 2 71 971 mässä varmaankaan koko poikkileikkauksen kannatuskäyttäyty-minen tuskin muuttuu, koska aiheutettujen esijännitysten summa yksittäisissä lamelleissa poikkileikkauksen yli on tasainen. Siten valmistetussa palkissa on ainoastaan esikaa-5 revuus (painumisvara), joka estää liiallisen taipuman.

Eräässä toisessa liimausrakenteesta tunnetussa menetelmässä jaetaan palkin poikkileikkaus esimerkiksi kolmeen yksittäiseen osaan ja keskimmäinen osa taivutetaan kuormituksen suhteen vastakkaisessa suunnassa ja siihen liittyen 10 liimataan molempiin ulompiin osiin. Tällöin aiheutetaan tosin sisäinen momentti, joka on vastakkainen myöhemmin ulkopuolisesta kuormituksesta syntyvälle momentille, mutta kuitenkin syntyy tässä valmistusmenetelmän johdosta poikit-taisvoimia, jotka yhtenäispoikkileikkauksessa vaikuttavat 15 palautusvoimina. Nämä palautusvoimat ovat myöhemmin kuormituksen kanssa samansuuntaiset ja kohottavat siksi leikkausjännityksiä lopullisessa poikkileikkauksessa. Koknaisjännitys asennustilassa vähenee tosin ulommissa kuiduissa verrattuna ei-esijännitettyyn poikkileikkaukseen, mutta saavuttaa 20 kuitenkin rajapinnoissa, siis liimauspinnoissa, uuden jänni-tysmaksimin.

Nämä tunnetut menetelmät puisten taivutuspalkkien kuor-mitettavuuden kohottamiseksi, jotka yleensä suoritetaan aina rakennuspaikalla, eivät ole saavuttaneet mainittavaa käytän-25 nön merkitystä. Keksinnön tehtävänä on siksi edelleen- kehittää edellä mainitun tyyppistä menetelmää siten, että ennaltamäärätyn poikkileikkauksen staattisessa suhteessa suurin mahdollinen hyväksikäyttö on mahdollista.

Tämä tehtävä ratkaistaan rakennuselementillä, joka muo-30 dostuu ainakin kahdesta toisiinsa liimatusta osasta siten, että ainakin yksi osa esijännitetään sen pituussuunnassa vaikuttavalla lineaarisella voimalla jännitysrungon sisällä ja voiman yhä vaikuttaessa liimataan muihin osiin.

Keksinnön mukaisella menetelmällä aikaansaadaan rakennus-35 elementtien tosiasiassa ja pelkästään voimat, samalla tavoin kuin tapahtuu esijännitysbetonissa sisäänlaitettujen jänni-tysteräksien avulla. Päinvastoin kuin esijännitysbetonissa, 71971 asetetaan tässä kuitenkin itse rakenneosa koko poikkileikkaukseltaan esijännityksen alaiseksi. Täten saavutettava momentti on erittäin suuri. Lisäksi on esijännityksestä tuloksena olevien sisäisten jännitysten summa nolla, niin 5 että kaikki jännitys reservit tulevat pelkästään profiilin kantavuuden hyväksi. Esijännityksen, eli synnytetyn momentin johdosta ilmenee liimauksen jälkeen käyristymä, joka on vastakkainen rakennuselementin myöhemmin odotettavalle muodonmuutokselle. Siten on kantokyvyn lisääntymisen ohella 10 annettu myös muotopysyvyyden lisääntyminen, niin että poikkileikkaus samalla materiaalinkäytöllä on arvokkaampi kuin perinteisillä työmenetelmillä, eli toisin sanoen poikkileikkausta voidaan pienentää perinteisiin työmenetelmiin verrattuna. Koska esijännitystä varten synnytetään pelkästään 15 pitkittäisvoimat, on poikkileikkaus liimauksen jälkeen vapaa poikittaisvoimista. Sen johdosta voidaan käyttää hyväksi korkein sallittava leikkausjännitys. Edullisessa suoritusmuodossa rakennuselementin toinen osa esijännitetään vetovoimalla ja toinen osa puristusvoimalla, niin että saavutet-20 tava momentti saa suurimman mahdollisen arvonsa. Esijännitys jännitysrungon sisällä voi tapahtua puunjalostustehtaassa, niin että rakennuselementti voidaan toimittaa esivalmistettuna rakennuspaikalle.

Jos rakennuselementti muodostuu vähintään kolmesta osas-25 ta, esimerkiksi kaksois-T-profiilin muodossa, niin on keksinnön mukaisesti ehdotettu, että veto-esijännitys synnytetään toiseen ulompaan osaan ja puristus-esijännitys toiseen ulompaan osaan.

Sellaisella symmetrisellä poikkileikkauksella synnyte-30 tään yleensä myös puristus- ja veto-esijännitykset symmetrisesti, mutta tietenkin on myös epäsymmetrinen esijännitys mahdollinen. Nämä mahdollisuudet tarjoutuvat myös epäsymmetrisellä poikkileikkauksilla.

Eräs muu optimointi on keksinnön mukaan mahdollista 35 siten, että veto-esijännityksen ja puristus-esijännityksen vastaanottavat osat valmistetaan erilaisista puuaineksista, jolloin niiden valinta tapahtuu niiden lujuusteknisten omi- 71971 naisuuksien mukaisesti.

Samoin on mahdollista, että rakennuselementin esijännityksen vastaanottavat osat ja esiinjännittämättömät osat valmistetaan erilaiasista puuaineksista. Myös tässä valinta 5 tapahtuu lujuusteknisten ominaisuuksien mukaisesti, jotta saavutetaan suurin mahdollinen kantokyky pienimmillä mahdollisilla kustannuksilla.

Menetelmän toteuttamiseksi ehdottaa keksintö laitetta, joka on tunnettu ainakin yhdestä esijännitettävän osan 10 vapaisiin päihin tarttuvasta jännityslaitteesta ja rakennus-elementin kaikki osat yhdensuuntaisasennossa vastaanottavasta liimaus-jännitysrungosta, jossa on ainakin toista ulompaa osaa pitkin kulkevat syötettävät puristuspinnat.

Rakennuselementin esijännitettävät osat - mahdollisesti 15 yhdessä muiden osien kanssa tai ennen näitä - asennetaan jännitysrungon sisään ja liitetään vapaista päistään jänni-tyslaitteeseen. Liimauksen jälkeen, mikä voi tapahtua jännitysrungon ulkopuolella tai tämän sisällä, syötetään puristuspinnat rakennuselementin ulompia osia vasten, kunnes 20 liimaukseen vaadittava puristusvoima on saatettu vaikuttamaan. Tällöin jää jännityslaite toimintaan. Liiman sitoutumisen jälkeen, mitä esimerkiksi voidaan jouduttaa suurtaa-juusmenetelmällä, irroitetaan puristuspinnat ja jännitys-laite kytketään irti. Rakennuselementti muotoutuu sitten 25 synnytettyjä esijännityksiä vastaten. Laitteen edullinen suoritusmuoto on tunnettu kahdesta esijännityslaitteesta veto- ja puristus-esijännityksen synnyttämiseksi liimaus-jännitysrungon sisällä olevan rakennuselementin eri osiin.

Keksinnön muut yksityiskohdat ja edut käyvät selville 30 piirustuksessa esitetyn laitteen edullisen suoritusmuodon kuvauksesta.

Kuvio 1 esittää poikkileikkausta laitteesta.

Kuvio 2 esittää tämän lisäksi sivukuvaa jännityslait-teella varustetun laitteen pään alueelta.

35 Kuvio 3 esittää poikkileikkausta suurtaajuuslaitteen alueelta.

Kuvio 4 esittää kuviota 2 vastaavaa kuvaa jännityslait- 5 71971 teen toisesta suoritusmuodosta.

Piirustuksessa esitetyssä suoritusesimerkissä esijännitetään ja liimataan I-profiili 1. Tämän profiilin 1 muodostavat sauvat muodostavat uumasta 2 ja tämän pitkittäissivui-5 hin liittyvistä laipoista 3

Laitteistossa, joka puhtaana liimauslaitteistona on tunnettu DE-hakemusjulkaisusta 3.036.793, on ensiksi kuljetus-laite vaunun 8 muodossa, joka rullien 6,7 avulla on siirrettävissä kiskoilla 4,5 ja joka palvelee liimaus-jännitys-10 runkona. Tällöin on ainakin yksi rulla 7 muodostettu ohjaus-rullaksi, esimerkiksi varustettuna kaksinkertaisella pyörän-laipalla, vaunun 8 ohjaamiseksi mahdollisimman sälyksettö-mästi. Sen asemesta voi tietenkin olla myös reunarullia. Vaunussa 8 on pohja ja vastakkain olevat sivuseinät 10, 11, 15 joiden väliin vastaanotetaan profiilin 1 sauvat. Vaunun 8 pohjan 9 päällä on alusta 12 alempaan profiiliääriviivaan sovitetun mallineen muodossa. Toisessa sivuseinässä - esitetyssä suoritusesimerkissä sivuseinässä 11 - on puristuslaite, joka piirustuksessa on esitetty kaaviollisesti puristuspin-20 nalla 13 ja suuntanuolella 14. Tämä puristuslaite vaikuttaa sivultapäin profiilin 1 vasempaan laippaan 3, kun taas toinen sivuseinä - mahdollisesti puulaudan tai vastaavan muodostaman välikerroksen välityksellä - palvelee tukena toiselle laipalle 3.

25 Laitteistossa on lisäksi kiinteä puristuslaite 15, joka muodostuu useistavälimatkoin peräkkäin järjestetyistä hirsipuun muotoisista kannattimista 16, joiden palkkeihin kuhunkin on järjestetty suuntanuolella 17 kaaviollisesti esitetty pystysura puristussylinteri. Puristussylinterit vaikuttavat 30 yhden tai useamman puristuskappaleen 18 välityksellä uuman 2 ja laippojen yläsivuun. Myös puristuskappale voi olla muodostettu ylempää profiiliääriviivaa vastaavaksi mallineeksi. Puristuslaitteen 15 sisällä puristetaan uuma 2 ja laipat 3 puristussylinterin 17 avulla alustaa 12 vasten ja tällöin 35 sekä suunnataan että ojennetaan keskenään.

Vaunun 8 päähän, edullisesti molempiin päihin, on järjestetty jännityslaite 27 (kuvio 2), joka on kiinnitetty 6 71971 jännitysrunkoon, siis vaunuun 8, esimerkiksi sivuseiniin 10, 11 tai pohjaan 9. Kuviossa 2 esitetty jännityslaite 27 palvelee veto-esijännityksen synnyttämistä. Siinä on tätä tarkoitusta varten naulalevy 28 tai vastaava, joka tarttuu esi-5 jännitettävään osaan, tässä profiilin 1 laippaan 3. Naula- levy 28 on nivelletty kulmavivun 30 varteen 29, jonka toinen varsi 31 on kuormitettu esijännityksen synnyttävällä painolla 32. Kulmavipu 30 on laakeroitu kääntyvästi jalustaan 33. Vaunun 8 toiseen päähän on joko järjestetty samanlainen 10 veto-jännityslaite 27 tai siellä ainoastaan kiinnitetään laippa 3.

Esitetyssä suoritusesimerkissä saatetaan profiilin toinen laippa 3 puristus-esijännityksen alaiseksi. Tätä tarkoitusta palvelee kuviossa 4 esitetty jännityslaite 27, joka 15 eroaa kuvion 2 mukaisesta ainoastaan siten, että naulalevy on korvattu puristuslaatalla 34. Jännitysrungon toiseen päähän voi olla järjestetty samanlainen jännityslaite tai vain yksinkertainen tuki.

Kuvioiden 2 ja 4 mukaisissa molemmissa esityksissä on 20 liimaus-jännitysrunko 8 ja jännityslaite 27 esitetty vain kaaviollisesti osien 35 ja 36 kanssa. Sen rakenne vastaa kuitenkin kuviota 1. Piirustuksissa esitetyn jännityslait-teen asemesta voi olla myös hydraulisylinterit, jotka tarttuvat profiilin 1 laippihin 3 joko puristaen tai vetäen.

25 Profiilin osat 2, 3 asetetaan kuviossa 1 esitetyllä ta valla liimauksen jälkeen liimaus-jännitysrungon sisään ja jännityslaite 27 liitetään naulalevyn 28 avulla tai puris-tuslevyjen 34 välityksellä laippaan 3 ja kuormitus 32 saatetaan toimimaan. Samalla tai jälkeenpäin saatetaan puristus-30 laite 15 toimimaan, niin että profiilin osat 2, 3 suunnataan pystysuorassa suunnassa eivätkä ne enää voi siirtyä sivuun. Sen jälkeen asetetaan puristuslaite 13, 14 toimintaan ja profiili 1 jännitettään sivuttain, jolloin jännitysvoima on noin kolme kertaa puristusvoima. Sen jälken siirretään pu-35 ristussylinteri 17 lähtöasentoonsa, ja vaunu siis vapautetaan puristuslaitteesta 16, niin että se voi siirtyä kuviossa 3 esitettyyn suurtaajuuslaitteeseen.

7 71971

Suurtaajuuslaitteessa 19 on kaksi ylempää elektrodia 20 kuumaelektrodeina ja kaksi alempaa elektrodia 21 kylmäelekt-rodeina, joiden välistä profiili 1 liikutetaan vaunun 8 avulla. Edullisesti ovat elektrodiit pystysuorassa ja vaaka-5 suorassa suunnasa suunnaassa jousivoiman alaisina, niin että sopivien välipitimien avulla taataan jatkuvasti tasaisenapysyvä etäisyys liimasauman 24 (kuvio 3). Tasainen kosketuspaine voidaan yksinkertaisella tavalla taata siten, että elektrodit 20 ovat nivelen 25 välityksellä pitimessä 10 26, joka puolestaan on pystysuoraan järjestetyn jousen vai kutuksen alaisena. Siten voidaan lisäksi elektrodien 20, 21 asentoa sovittaa erilaisiin profiilimuotoihin.

Claims (7)

8 71971

1. Menetelmä asennustilassa taivutusrasitettujen puisten rakennuselementtien valmistamiseksi, jotka elementit (1) 5 muodostuvat ainakin kahdesta esijännityksen alaisena toisiinsa liimatusta osasta (2, 3), tunnettu siitä, että ainakin yksi osa (3) esijännitetään sen pituussuunnassa vaikuttavalla lineaarisella voimalla ja voiman yhä vaikuttaessa liimataan muihin osiin (2).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että toinen osa (3) esijännitetään vetovoimalla ja toinen osa puristusvoimalla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä ainakin kolmesta osasta (2, 3, 3) muodostuvan rakennuselementin (1) 15 valmistamiseksi, tunnettu siitä, että veto-esijännitys synnytetään toiseen ulompaan osaan (3) ja puristus-esijännitys toiseen ulompaan osaan (3).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että veto-esijännityksen ja 20 puristusesijännityksen vastaanottavat osat (3) valmistetaan erilaisista puuaineksista.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että esijännityksen vastaanottavat osat (3) ja esijännittämättömät osat valmistetaan erilaisis- 25 ta puuaineksista.

6. Laite jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tunnettu ainakin yhdestä esijännitettävän osan (3) vapaisiin päihin tarttuvasta jän-nityslaitteesta (27) ja rakennuselementin (1) kaikki osat 30 (2,3) yhdensuuntaisasennossa vastaanottavasta liimaus- jännitysrungosta (8), jossa on ainakin toista ulompaa osaa pitkin kulkevat syötettävät puristuspinnat 13,14).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite patenttivaatimuksen 3 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tunnet- 35. u kahdesta esijännityslaitteesta (27) veto- ja puristus-esijännityksen synnyttämiseksi liimaus-jännitysrungon (8) sisällä olevan rakennuselementin (1) eri osiin (3).