FI90900B - Puurakenteiden, erityisesti naulalevyrakenteiden liitososa ja liitos - Google Patents

Description

90900

Puurakenteiden, erityisesti naulalevyrakenteiden liitososa ja liitos

Keksintö kohdistuu naulalevyihin, jotka ovat metallisia yleensä sinkitystä teräsohutlevystä valmistettuja puunsitojalevyjä ja jotka on valmistettu meistämällä levystä levyn pintaa vastaan noin 90 as-5 teen kulmaan kääntyviä kielekkeitä ja jotka puuhun puristettuna muodostavat voimia siirtävän liitoksen.

Tällaiset puunsitojalevyt kehitettiin pääasiassa 1950-luvulla, jonka jälkeen useita erilaisia naulalevymal-leja on kehitetty. Ne eroavat toisistaan pääasiassa kieleke- eli naulatyypin ja kielekkeen levyyn jättämän reikämuodon, -koon ja jaotuksen osalta. Erilaisten naulalevyjen hyvyyskriteerinä on ollut pääasiassa lujuus, mikä on tarkoittanut tartuntalujuutta eli levypinnan puupintaan siirtämää maksimileikkausvoimaa 10 ja levymurtolujuutta eli naulalevyn kykyä kestää repeämättä saumaa pitkin veto- ja/tai leikkausvoiman alaisena. Levymurtolujuudella voidaan lisäksi tarkoittaa levyn lommahduslujuutta eli levyn kykyä siirtää puristusvoimaa sauman yli. Keksintö kohdistuu myös naulalevyliitokseen, joka on naulalevyn avulla kokoonpantu puuliitos ja naulalevyrakenteeseen, joka on ainakin osittain naulalevyin kokoonpantu puurakenne.

15 Nykyinen käsittelytapa on tyypillisesti osaoptimointia, mikä näkyy esimerkiksi siten, että liitosta tutkittaessa, analysoitaessa tai mitoitettaessa on käsitelty pelkkää liitosta kokonaisuudesta irrallisena, jolloin valitut ratkaisut eivät useinkaan ole johtaneet kokonaisuuden kannalta hyvään lopputulokseen.

Tämä keksintö nojaa uuteen naulalevyteknologiaan liittyvään kokonaisvaltaiseen ajatteluun, sen nojalla syntyneisiin uusiin vaatimuksiin ja ominaisuuksiin sekä naulalevylle, naulalevyliitokselle ja ko-20 ko naulalevyrakenteelle. Keksinnössä määritellään uudet naulalevyjen ominaisuudet, näiden ominaisuuksien täyttämiseksi vaadittava nykyisiä naulalevyjä oleellisesti parempi naulalevy. Lyhyesti todeten, tätä uutta naulalevyä voidaan luonnehtia momenttia kestäväksi ja jäykäksi levyksi, kun nykyiset levyt on suunniteltu pääasiassa antamaan mahdollisimman suuren murtokuorman puhtaan voiman rasittamassa liitoksessa. Vastaavasti määritellään naulalevyliitoksen uudet ominaisuudet ja uudet liitostyypit. Näitä voi-25 Haan luonnehtia geometriselta kooltaan suuriksi, puuta säästäviksi ja liitosmuotoilun avulla mm. epäkes-kisyyden avulla rasitusjakautumaa sääteleväksi sekä lisäksi puuosan geometrian ja sijoituksen sekä naula-levyn koon ja sijoituksen yhteisvaikutukseen ja samanaikaiseen huomioon ottoon nojautuviksi, kun taas nykyiset liitokset ovat lähinnä voimarasiluksia (ei momenttirasituksia) siirtäviä nivelliitoksia ja niistä on pyritty tekemään mahdollisimman pieniä. Vastaavasti keksintöön liittyy uusi naulalevyrakennetyyppi, 30 joka on ristikon ja palkin tai ristikon ja kehän välimuoto, kun nykyisiä naulalevyrakenteita voidaan luonnehtia puhtaiksi ristikoiksi tai nivelliitoksisiksi kehiksi. Lopputulos poikkeaa nykyisistä merkittävästi mm. kolmessa suhteessa: I) Uusilla rakennetyyleillä voidaan nykyiset perusratkaisut esim. tietty naulalevyrakenteen geometrinen muotoja kuormitus toteuttaa taloudellisemmin kuin aikaisemmin. Tällöin taloudellisuudella tarkoi- 35 telaan puutavaran, liitosten ja valmistuskustannusten summaa, mikä voi tarkoittaa jopa nykyistä kalliimpaa liitoskustannusta.

II) Rakennemuotoina voidaan käyttää sellaisia ratkaisuja, jotka aikaisemmin eivät olleet mahdolli -siä puutteellisten teknisten ominaisuuksien johdosta pääasiassa uusien vaatimusten edellyttämien naula-levyjen puuttumisen vuoksi.

40 III) Rakenteiden toiminta on luotettavampi, sekä lujuus että taipuma voidaan hallita pienemmällä 2 hajonnalla. Tämän johdosta lopputulos on luotettavampi ja silti voidaan saavuttaa materiaalisäästöjä erikoisesti puumenekkisäästöä.

Keksinnön keskeinen lähtökohta on se, että naulalevyliitoksen kautta siirtyy momenttirasituksia (vastoin nykyisin vallitsevaa käsitystä mm. naulalevytestaus- ja mitoituskäytäntöä). Uuden ajattelun mu-S kaan liitoksen kautta välittyvää momenttia ei voi kokonaan välttää edes siinä tapauksessa, että liitoksesta pyritään tekemään tarkoituksellisesti nivel. Keksinnön yksi lähtökohta on se, että tämän momentin läsnäolo hyväksytään, sen vaikutukset naulalevyyn ja liitokseen huomioidaan ja erikoisesti vieläpä sen suuruuteen pyritään vaikuttamaan siten, että mikäli suuremmasta momentista liitoksessa on etua kokonaisrakenteelle tehdään liitos suuremman momentin kantavaksi. Yleensä hyvä lopputulos saavutetaan tavoit-10 telemalla liitoksessa suhteellisen suurta tai täydellistä jäykkyyttä. Tämä on nykyisen käytännön vastakohta, sillä nykyisin liitoksia tarkastellaan nivelisinä ja/tai niiden mitoitus suoritetaan erillisenä ilman yhteyksiä kokonaisuuteen esim. rasitusjakautuman ja naulalevyille ja liitoksille asetettavien vaatimusten osalta. Keksinnössä esitellään ne keinot, oivallukset ja detaljiratkaisujen yhdistelyt, jotka em. kokonaistaloudellisuuden kannalta antavat hyvän lopputuloksen.

15

Keksinnölle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksissa 1 ja 3.

Uuteen ajatteluun ja tähän keksintöön liittyvät seuraavat tunnusomaiset piirteet: 1. Naulalevyn ja puun liitos on tunnusomaisesti voiman lisäksi myös momenttirasitusta kestävä 20 ja jäykkä. Nykyinen käytäntö perustuu vain lujuuteen voimaan nähden eikä siirtymään so. jäykkyyteen eikä myöskään momenttikestävyyteen ole kiinnitetty erikoisempaa huomiota. Tämä tarkoittaa, että naula-levyllä on seuraavia ominaisuuksia: la. Naulalevypiikit pyritään sijoittamaan naulalevyn reuna-alueille, sillä täällä ne vastaanottavat momenttirasituksia tehokkaimmin siitä yksinkertaisesta syystä, että liitoksen momentinkanto perustuu 25 oleelliselta osaltaan naulalevyn ja puun väliseen rotaatioeroon. Rotaatiossa reuna-alueen piikit toimivat tehokkaasti ja rotaatiokeskiössä ja sitä lähellä olevat piikit ovat tehottomia. Nykyisissä naulalevyissä piikit ovat tasaisesti jakautuneita koko naulalevyn alueille. Kuitenkin eräissä tapauksissa jatkosliitoksis-sa käytettävien naulalevyjen keskialueella on voinut olla harvempi pilkkijäkö teräslujuuden lisäämiseksi, mutta näillä naulalevyillä ei voida saavuttaa tässä tarkoitettua momenttilujuutta ja jäykkyyttä, tällainen 30 naulalevy on esitelty esim. suomalaisessa mallisuojassa no. 960/81 lb. Naulalevyn ja tämän alla olevan puun yhteinen pinta-ala pyritään muodostamaan geometriselta muodoltaan mahdollisimman pitkänomaiseksi so. mahdollisimman vähän ympyrän tai neliön muotoiseksi ainakin silloin, kun liitoksessa hyödynnetään tämän keksinnön erityispiirteitä. Tämä on nykyisen yleisen käytännön vastakohta.

35 le. Naulalevyyn sijoitetaan piikkejä, jotka sijaitsevat toisiaan vastaan selvästi nollasta poikkea vassa kulmassa edullisimmin noin suorassa kulmassa. Nykyiset naulalevyt on suunniteltu lujiksi vain yhdessä suunnassa ns. pääsuunnassa, joka on piikkien jättämien reikien suunta. Tämä on ollut riittävää, sillä aikaisemman tarkastelutavan mukaan voima vaikuttaa liitoksessa vain yhdessä suunnassa ja levy on pyritty sijoittamaan tämän suunnan mukaisesti. Momentinalaisen liitoksen jännitykset jakautuvat mo-40 niin suuntiin ja siten naulalevyn tulisi olla sekä jäykkä että luja kaikissa tai mahdollisimman monissa 90900 3 suunnissa.

Id. Naulalevyn piikin uppoama puuhun tehdään tehokkaaksi. Nykyiset naulalevyt tässä suhteessa ovat huonoja siinä tapauksessa että levysuunta ja puun syysuunta yhtyvät tai ovat lähes yhdensuuntaisia, sillä puun puristuslujuus ei useinkaan kestä puuhun puristettavien piikkien vastusta. Tämä ongelma S esiintyy käytännössä yksinomaan naulalevyn ja puun välisen liitoksen keskialueella. Tämä ongelma poistuu jotakuinkin kokonaan, sillä uudessa naulalevytyypissä piikit ovat tyypillisesti osittain toisiaan vastaan kohtisuorassa suunnassa ja piikit sijaitsevat tiheämpänä reuna-alueilla.

2. Naulalevyliitoksen momentinkantokyvyn kannalta on tarpeellista, että myös naulalevy (metalli) on riittävän luja kantamaan momenttien aiheuttamien lisärasituksia. Tämä tarkoittaa, että naulalevylle 10 asetetaan seuraa via ominaisuuksia: 2a. Momentin aiheuttamat rasituksen ovat levysaumassa luonteeltaan epäsymmetrisiä ja vaikka momentti esiintyy käytännöllisesti katsoen aina luonteeltaan symmetrisen voiman kanssa, on yhteisvaikutus epäsymmetrinen, eli vain toisella naulalevyn reunalla on lujuuden kannalta merkitystä. Tällöin on edullista, että'myös naulalevy on metallilujuuden osalta epäsymmetrinen. Nykyiset naulalevyt ovat me-15 tallilujuuden puolesta symmetrisiä. Epäsymmetrisen naulalevylujuuden ansiosta naulalevyn lujuutta momentinalaisessa liitoksessa voidaan lisätä oleellisesti yksinkertaisesti jättämällä naulalevyn toiselle sivulle rei'ittämätön tai vähänrei'itetty kaistale. Edellä selostettu epäsymmetrisyys on keksinnön yksi keskeinen oivallus.

2b. Naulalevyn teräksen reikien välinen poikkileikkaus on suuri verrattuna kokonaispoikkileik-20 kaukseen eli efektiivisyysaste on suuri. Tämä aikaansaadaan sinänsä tunnetuilla menetelmillä mm. stanssaamalla samasta reiästä useampia piikkejä ja sovittamalla piikkipituus lyhyeksi.

3. Naulalevyliitoksen plastista muodonmuutosta (metallin myötäämistä) ei sallita. Naulalevyn plastisoitumisen kieltäminen on nykyisen käytännön vastakohta, sillä nykyisen mitoituskäytäntö hyödyntää plastisoitumisen tuomia korkeampia naulalevylujuuksia sekä naulalevytestauksessa että mitoituk- 25 sessa, jolloin suunnittelussa käytettävät naulalevyn lujuutta kuvaavat referenssiarvot ovat suuria, minkä seurauksena liitosnaulalevyt voivat olla pieniä. Kun plastisoitumisen tuomat edut jätetään käyttämättä, vältytään myös plastisoitumiseen liittyviltä haitoilta erityisesti puuhun syntyviltä lisäjännityksiltä ja/tai kokonaisuuden kannalta epäedulliselta rasitusjakautumalta eli saavutetaan toisia etuja, jotka osoittautuvat moniulotteisiksi ja vaikutukseltaan huomattavasti haittoja merkittävämmiksi. Tämä on keksinnön yksi 30 keskeinen oivallus. Plastisoitumista estäviä sinänsä osittain tunnettuja keinoja on mm.: 3a. Metalli on korkealujuuksista.

3b. Kannakset reikien välissä ovat suuria ja samasta reiästä stanssataan useampia piikkejä, jolloin saadaan aikaan vaikutus "yksi korkea palkki kestää momenttia paremmin kuin kaksi matalaa".

3c. Efektiivisyysaste on keskialueilla suuri, sillä vain levyn keskialue on yleensä sauman kohdalla 35 ja siten vain keskialueilla (sekä pituus että poikkisuunnassa) metallilujuus on tarpeellinen. Tämä vaikutus saavutetaan keksityllä levyllä luontevasti, sillä myös muiden syiden vuoksi keskialueella muutoin olevat piikit pyritään siirtämän reunoille.

4. Puun kokoonpuristuminen ja naulalevyn epätäydellinen uppouma puuhun estetään. Mikäli piikki ei uppoa puuhun täydellisesti siis juurta myöten on piikki herkempi taipumaan ja sen lujuus ja 40 jäykkyys on siten myös oleellisesti huonompi. Tämä toteutetaan tyypillisesti seuraavin keinoin: 4 4a. Piikkitiheys on pieni keskialueilla, jossa puun kokoonpuristumista pääasiassa tapahtuu.

4b. Naulalevyssä piikit ovat osittain kohtisuorassa tai ainakin eisamansuuntaisesti toisiinsa nähden, jolloin kokoonpuristuminen on vähäisempää, sillä kokoonpuristuminen esiintyy käytännössä vain siinä tapauksessa, että levy on puusyiden suuntainen eli naulalevypiikin leveä suunta on kohtisuorassa 5 puun syysuuntaan nähden.

4c. Piikit ovat tiheämpinä naulalevyn reuna-alueella, jossa kokoonpuristumista tapahtuu vähemmän tai ei lainkaan.

S. Naulalevyliitos muotoillaan siten, että puun ja naulalevyn välinen yhteinen tartuntapinta on pitkänomainen, sillä tämä antaa parhaan mahdollisen jäykkyyden ja siitä saavutetaan seuraavat edut: 10 5a. Pitkänomaisella liitoksella voidaan saavuttaa oleellinen puusäästö sahaamalla puun pää yksi- leikkeisesti tai lähes yksileikkeisesti. Tällöin yhdestä lankusta voidaan sahata rakenteissa käytettäviä puuosia, joiden yhteenlaskettu mitta on suurempi kuin alkuperäisen lankun pituus, sillä sahauksessa päät voivat limittyä.

Sb. Pitkänomainen liitos on edullinen naulalevyn leikkauslujuuden kannalta, sillä keksinnön mu-15 kaiset tavoitteet toteutuvat parhaiten, kun naulalevy on suuri, jolloin sen materiaalin säästämiseksi on oltava ohut. Ohuessa naulalevyssä leikkauslujuus on pieni ja vaikka se edellä selostetuilla keinoilla voidaan saada tavanomaista suuremmaksi, on keksinnölle oleellista, että metalli ei plastisoidu, mikä tarkoittaa sitä, että plastisoitumisen aiheuttamaa lujittavaa vaikutusta ei voi keksinnön mukaisten tavoitteiden saavuttamiseksi hyödyntää ja naulalevyn leikkauslujuusarvo on siten suhteellisen alhainen. Pitkässä liitok-20 sessa leikkausjännitys on myös pieni ja siten ohut ja eiplastinen levy ei aiheuta ongelmia.

Se. Pitkänomaisessa liitoksessa liitosalueen pituus rakenteen paarteen pituuteen verrattuna on suuri. Tällöin paarteen vapaa, lukematon aukkojänneväli pienenee ja myös aukkomomentti ja nuijahduspi-tuus pienenevät. Vähäiselläkin aukon pienentämisellä on suuri merkitys, sillä sekä momentti että nuijah-dus on verrannollinen likimäärin vapaan aukon pituuden toiseen potenssiin. Pidentämällä liitospituutta 25 suhteessa aukkoon saavutetaan ääritilanteessa palkki eli rakenteellinen muoto, jossa paarre on kokonaan tuettu, mikä paarteiden mitoituksen kannalta on edullinen, sillä paarteet ovat jotakuinkin kokonaan momenteista vapaat ja tyypillisessä tapauksessa kapasiteetti normaalivoimaan nähden kasvaa suuruusluokalleen kaksinkertaiseksi. Nykyisin naulalevyn koon aukkomomenttia pienentävää vaikutusta ei ole voitu huomioida, sillä tähän ei ole ollut olemassa keinoja. Tässä keksinnössä määritellään nämä keinot ja se on 30 keksinnön yksi keskeinen oivallus.

Sd. Pitkänomainen liitos on erityisen tehokas momentin siirtämisessä. Tällöin saavutetaan se etu, että paarteilla mahdollisesti oleva epäkeskisyysmomentti tai eripituisista aukoista tai muista syistä johtuva momenttiepätasapaino jakautuu paitsi paarteille myöskin diagonaaleille, joilla yleensä on kapasiteet-tireserviä momenttiin nähden. Tällöin paarteiden rasitukset pienenevät ja paarteilla voidaan käyttää pie-35 nempää puukokoa tai heikompilaatuista puutavaraa ja kokonaisuuden kannalta pienikin säästö tältä osin on merkittävä, sillä paarrepuutavara on yleensä naulalevyrakenteiden kallein osa.

Se. Liitosten lähentyessä toiminnaltaan jäykkiä, lähentyy rakenteellinen toiminta kehää. Tällöin rakenteellisissa perusmuodoissa ei enää rajoituta tavanomaisiin, yleensä ristikkomuotoihin. Tällöin rakenteen sauvajäijestely ja geometrinen muoto voidaan valita vapaammin.

40 6. Jos naulalevyn koko on pitkänomainen on se nykyisen mitoituskäytännön ja naulalevytyyppien

II

90900 5 osalta tehoton naulalevyn toleranssivähennyksen ja puun reunavähennyksen vuoksi. Teholliseksi pinta-alaksi lasketaan nimittäin vain se osa naulalevyn ja puun välistä peittopinta-alaa, joka on tapauksesta riippuen 5...10 mm etäisyydellä puun reunasta (reunavähennys) ja joka on 0...20 mm etäisyydellä naula-levyn reunasta (toleranssivähennys).

5 6a. Mikäli naulalevyn piikkijakautuma olisi tasainen naulalevyn alueella olisi pitkänomainen te hollinen pinta-ala näiden vähennysten johdosta erityisen epäedullinen, mutta keksinnön mukaisessa naula-levyssä naulalevyn reuna-alueella piikit ovat tiheämmässä. Reuna-aluepiikkejä nämä vähennykset eivät koske, sillä ne säilyvät jotakuinkin kaikissa tapauksissa riittävän etäällä puun reunasta.

6b. Reunavähennysten merkitys keksityssä levyssä on pienempi kuin tavanomaisissa levyissä, sil-10 lä naulalevyt ja liitospinnat ovat suuria, jolloin kiinteäsuuruinen vähennys on merkitykseltään suhteellisesti vähäisempi.

7. Kohdassa 5 ja 6 on jo selostettu, että keksityssä naulalevyliitoksessa liitokset ovat tyypillisesti pitkiä, jolloin saavutetaan parempi rasitusjakautuma paarreaukoille, mutta eräissä tapauksissa suurimmat päätteiden rasitukset voivat esiintyä liitosalueella. Näissä tapauksissa on edullista, että naulalevy on riit- 15 tävän luja vahvistamaan paarretta liitoksen kohdalla siten, että päätteeseen puristettu naulalevy toimii päätteen ja osittain myös diagonaaiien ja vertikaalien paikallisena monoliittisena tai lähes monoliittisena rakenneosana. Tällainen toiminta ei ole mahdollinen käytännössä lainkaan, jos naulalevyssä tapahtuu plastista muodonmuutosta, sillä vaikka levyssä ja liitoksessa tapahtuu plastisoitumisessa lujittumista mm. leikkauslujuuden osalta tapahtuu samalla muiden lujuusominaisuuksien ja/tai jäykkyyden osalta 20 heikentymistä. Keksinnön oleellinen oivallus on se, että liitosnaulalevy säilyy kuormituksessa mitoitus-tilanteessa jäykkänä ja elastisena, jolloin se lujittaa puuosia liitosalueella ja paarre ei mitoitu useimmiten käytännössä lainkaan liitosalueelta. Tämä tarkoittaa sitä, että paarteen kestävyys paranee sekä aukossa että myös tuella so. solmun kohdalla.

8. Useimmat nykyiset naulalevyt on suunniteltu joko rullapuristusta ja/tai suoraa yleensä hydrau-25 lisin keinoin tapahtuvaa puristusta varten. Rullapuristuksessa on ongelmana piikkien kaatuminen, joten piikkien tulee olla lyhyempiä kuin mikä lujuuden kannalta olisi edullista. Suorassa puristuksessa on taas ongelmana rullapuristusta pienempi piikkitiheys, sillä puun kokoonpuristuminen esiintyy pahempana suorassa puristuksessa kuin rullapuristuksessa. Keksityssä naulalevyssä on tyypillisesti toisiaan vastaan kohtisuoria tai lähes kohtisuoria tai ainakin oleellisesti toisistaan suunnaltaan poikkeavia piikkejä. Piikin 30 kaatuminen esiintyy vain piikin kapeammassa suunnassa eikä lainkaan piikin ohuemmassa jäykemmässä suunnassa. Keksityssä naulalevyssä piikkejä on kummassakin suunnassa ja nämä erisuuntaiset piikit estävät siten piikkien kaatumisen kokonaisuutena, jolloin myöskin yksittäiset piikit pysyvät puristusvaiheessa pystyssä. Tällöin rullapuristukseenkin käytettävät naulalevyt voivat piikkipituudeltaan olla suhteellisen pitkiä. Koska erisuuntaiset piikit puristuvat tehokkaammin puuhun, voi piikkitiheys olla tavan· 35 omaista suurempi myös suoran puristuksen naulalevyissä. Lopputuloksena on naulalevy, jossa piikkitiheys voi olla suurempi kuin nykyisissä ja piikkipituus voi silti olla suuri ja silti naulalevy soveltuu samanaikaisesti sekä rullapuristukseen, että suoraan puristukseen. Tämä lisää oleellisesti naulalevyn yleispätevyyttä, sillä nykyiset naulalevyt on suunniteltu joko rulla- tai suorapuristukseen tai tässä suhteessa kompromissilevyt ovat molemmissa puristustavoissa tehottomia. Piikkien tehokkaan pystyssäpysymisen 4Q johdosta keksitty naulalevy soveltuu kiinnitettäväksi myös tavallisella vasaralla nykyisiä naulalevyjä pa- 6 remmin.

9. Keksitty naulalevy on tyypillisesti iso. Jotta liitoskustannus ei kasvaisi suureksi tulee naulale-vyn olla ohut. Ohennettaessa naulalevyä ongelmaksi tulee riittävä levymurtolujuus (metallin veto-, puristus- ja leikkauslujuus). Tällöin on erityisen tärkeätä, että keskialueella on mahdollisimman vähän reikiä.

S Tämän syyn vuoksi on erityisen tarpeellista, että piikit ja myös reiät sijaitsevat mahdollisimman suurelta osin naulalevyn reunoilla.

10. Naulalevyt valmistetaan yleensä stanssausmenetelmällä epäkeskopuristimella tms., jossa piikkien lävistys tapahtuu määräleveyteen leikattuun metallirainaan vaiheittain jaksopituuden ollessa yleensä n. 50 mm. Nykyisestä valmistustavasta johtuen on erityisen vaikeaa aikaansaada naulalevyjä (esim suo- 10 malaisessa mallisuojassa no 960/81 esitettyä naulalevyä), joissa piikkitiheys vaihtelee, sillä vaihteleva piikkitiheys edellyttäisi erilaisia lävistyspistinvalikkoja eri lävistysvaiheissa. Keksinnössä oleellinen uusi keino on se, että reunapiikit aikaansaadaan ainakin osittain levyn halkaisuun ja/tai katkaisuun liittyen.

10a. Halkaisun osalta tämä keino on erityisen tehokas, sillä halkaisemalla yksi levy keskeltä nau-lalevypiikin muotoon saadaan piikit kahteen levyyn samanaikaisesti. Samalla levy on luontevasti epä-15 symmetrinen, sillä tämä piikkimuotoiseksi leikattu reuna voi olla reuna-alueeltaan muista piikeistä vapaa ja siten levyn lujuuden epäsymmetrisyyden tarvitsema luja reuna. Halkaisussa piikkeihin käytettävä metalli sijaitsee metallirainassa lopullisen naulalevyn ulkopuolella, eivätkä halkaisupiikit heikennä millään tavalla naulalevyn veto-, puristus ja/tai leikkausominaisuuksia toisin kuin muut piikit 10b. Levyn katkaisussa voidaan soveltaa samaa periaatetta tai levyrainan katkaisutyökaluun voi· 20 daan liittää pistimiä, jotka tekevät naulalevyn päihin pituus- tai poikkisuuntaisia muiden piikkien kaltaisia erilaisia piikkejä.

10c. Pituussuunnassa piikkitihentäminen voidaan toteuttaa myös naulalevyvalmistuksen jaksopi-tuutta vaihtelemalla.

11. Jos naulalevyn reunapiikit tehdään edellä selostetulla tavalla halkaisun ja/tai katkaisun yhtey-25 dessä ovat nämä piikit toisenlaisia kuin muut. Tällöin on edullista, että nämä tai ainakin osa näistä tehdään muita piikkejä pidemmiksi: 1 la Pitkät piikit parantavat naulalevyn paikalleen asettamista valmistuksessa.

1 Ib. Ne ankkuroivat naulalevyn tehokkaasti puuhun, joten muut piikit voivat tämän ansiosta olla lyhyempiä.

30 1 le. Halkaisussa saadaan piikkitiheys hyvin suureksi, mikä on erittäin edullista, kun tämä levyosa liitetään diagonaaleihin ja/tai vertikaaleihin, jotka usein ovat liitosmitoituksen kannalta kapeita ja niitä liitoksen vuoksi joudutaan leventämään ja/tai levy joudutaan sijoittamaan tehottomasti siten, että suuri osa on "tyhjän päällä", mikä on erityisen kallista. Keksityllä naulalevyllä ja liitoksella tätä ongelmaa voidaan oleellisesti pienentää tai se voidaan eräissä tapauksissa poistaa kokonaan.

35 12. Keksityssä naulalevyssä sekä siihen perustuvassa kattotuolituotannossa tarvitaan nykyistä pie nempi naulalevyvalikoima. Tämä johtuu siitä, että uudessa naulalevyssä lujuusominaisuudet ovat vähemmän riippuvia erilaisista naulalevyn sijoitusvaihtoehdoista voimaan, saumaan ja/tai puusyysuuntaan nähden.

13. Keksityllä naulalevyllä voidan nykyistä paremmin tavanomaisen kattotuolin paarrejatkos yh-40 distää liitokseen.

90900 7 13a. Liitoksessa usein määrää vetolujuus, jolloin jatkoksessa on oltava riittävästi levypinta-alaa. Keksityssä liitoksessa levy diagonaalien ja vertikaalien osalla lisää paarteen vetolujuutta oleellisesti ja tämä ominaisuus saavutetaan "ilmaiseksi".

13b. On mahdollista muotoilla liitos niin, että se toiminnaltaan on mitoituksen vaatimalla tark-5 kuudella sama kuin sellainen liitos, jossa ei ole jatkosta. Tästä aiheutuu se merkittävä etu, että vaikka suunnitteluvaiheessa liitokseen on määritelty jatkos, voidaan tämä jättää tuotantovaiheessa pois uutta suunnitelmaa ja piirustusta tekemättä. Tätä ominaisuutta voidaan soveltaa myös niin päin, että suunnitelmassa liitokseen ei piirretä jatkosta, mutta liitokseen voidaan valmistusvaiheessa sijoittaa jatkos (soveltamalla vakioituja menettelytapoja, jotka eivät vaadi uudelleensuunnittelua) rakenteen toiminnan säi-10 lyessä oleellisesti muuttumattomana.

13c. Kohdan 13b tavoitteen saavuttaminen edellyttää puristusvoimien ohjaamista osittain kontaktin välityksellä hyväksikäyttäen ns. ohjattua kontaktia ja sen toteuttaminen kyseisessä liitoksessa on erityisen vaivatonta.

14. Keksinnön mukainen naulalevy on tyypillisesti ohut, jolloin myös naulalevypiikki on mitoil-15 taan pieni. Tällöin päästään tehokkaasti hyödyntämään tunnettua periaatetta: paljon pieniä piikkejä on parempi kuin vähän suuria.

15. Naulalevypinta-alan ollessa suuri on nykyistä paremmin mahdollista ohjata naulalevyn sijoitus liitoksen reunoihin siten, että naulalevyn reuna sijoittuu puuosien nurkkaan tai puun reunaan. Tätä sijoitustapaa voidaan noudattaa joko toisessa ja/tai molemmissa naulalevyn sijoitussuunnissa.

20 15a. Tällöin levyn sijoitus oleellisesti helpottuu, sillä nykyisen käytännön mukainen mittaviival- la osoitettava levysijoitus on tarpeeton tai vaihtoehtoinen nykyinen levyn sijoitustapa: keskeinen sijoitus tarkentuu oleellisesti.

ISb. Nykyisin naulalevyvalmistus tapahtuu vaaka-asennossa valmistusjikissä, jossa naulalevy joudutaan sijoittamaan sekä puuosien päälle että alle. Nykyinen naulalevyjen sijoituskäytäntö mm. mit-25 taviivojen käyttö on erityisen hankala alapuolisessa levyssä. Mittaaminen puun alapuolella on vaikeaa, sillä levy voi olla kokonaan puun alla. Lisäksi mahdollinen virheellinen sijoitus havaitaan vasta levyn puristamisen ja ristikon valmistumisen jälkeen. Ohjaamalla naulalevyjen sijoitus nurkkiin, ei tarvita mittausta ja mahdollinen virheellinen levysijoitus havaitaan ennen levypuristusta, sillä alapuolinenkin levy on näkyvissä.

30 15c. Naulalevy voidaan ulottaa hieman varsinaisen puuosien määrittelemän liitosalueen ohi, sillä useat naulalevyn sijoitukseen liittyvät tämän keksinnön edut mm. liitoksen aukkorasituksia pienentävä vaikutus säilyvät vaikka naulalevy olisi osittain "tyhjän päällä" eli voimat siirtyvät pienen raon yli erityisesti, jos levy on profiloitu. Tämä mahdollistaa 1-leikkeisten liitosten valmistamisen nykyistä oleellisesti helpommin.

35 16. Pyrkimyksessä tehdä naulalevyt pinta-alaltaan suuriksi, mutta paksuudeltaan ohuiksi, esiintyy ongelmia puristetuissa liitoksissa sekä ison momentin rasittamissa liitoksissa naulalevyn pienen lom-mahduskestävyyden vuoksi. Nykyisessä suunnittelukäytännössä ei ole havaittu tätä ongelmaa lainkaan vaan on oletettu, että levyn lommahtaessa rasitukset siirtyvät kontaktin avulla liittyvien puuosien välille.

Tällaiseen menettelytapaan liittyy kuitenkin suuri virheen mahdollisuus, sillä puuosien välillä voi olla 40 suurikin rako, ja ennen kontaktin syntymistä voi olla tarpeen, että puuosat sekä kiertyvät että siirtyvät 8 oleellisesti. Tämä ylimääräinen mahdollista rakoa sulkeva siirtymä ja kiertymä on hyvin haitallista, sillä se on rakennetta rasittavan ylimääräisen kuorman kaltainen ja sen vaikutus voi olla hyvin suuri. Näitä ongelmia voidaan poistaa seuraavilla keinoilla: 16a. Levylommahdus esiintyy yhteisvaikutuksena normaalivoimasta ja momentista, jolloin se on 5 kokonaisvaikutukseltaan epäsymmetrinen eli vain toinen levyreuna on lommahduskestävyyden kannalta oleellinen ja olisi edullista, että toinen reuna olisi lujempi. Keksityssä ratkaisussa tällainen lommahdusta paremmin kestävä reuna syntyy luontevasti tekemällä levyn toiseen ehjään kaistaleeseen vahvistusjäykis-te erityisesti niin, että vetoa kestävä reuna on myös erityisen luja puristusta kestävä reuna.

16b. Keino 16a ei teholtaan aina ole vaikutukseltaan riittävä ja tässä keinossa on se haitta, että 10 siirrettäessä suuri osa tai koko voima naulalevyn kautta tulee naulalevypinta-alan olla suuri, mikä johtaa suureen levykustannukseen, lisäksi suuren naulalevyn käyttö ei eräissä tapauksissa mm. harjaliitoksessa mm. silloin kun harjakulma on suuri, ole mahdollinen. Tämän johdosta on edullista hyödyntää kontaktia. Tämä tapahtuu edullisimmin siten, että liitosta suunniteltaessa tehdään valinta käytetäänkö kontaktia vai ei ja mikäli kontaktia käytetään suunnitellaan liitos erikoisesti puukatkaisun puolesta sellaiseksi, että 15 kontakti syntyy puuosien välille mahdollisista puukatkaisuun liittyvistä epätarkkuuksista huolimatta, jolloin voidaan eliminoida useimmiten liitoksessa oleva V-muotoinen rako siten, että kontakti syntyy rasitusten kannalta epäedulliseen kohtaan. Puuosien katkaisulla voidaan siten säädellä liitoksessa mahdollisesti syntyvän kontaktin paikka. Tämä kontaktin säätely on naulalevyrakenteiden suunnittelussa ja valmistuksessa käytettävä uusi menetelmä, joka on tämän keksinnön oleellinen oivallus. Kontaktin sijain-20 nin tultua puukatkaisun avulla määritellyksi, kontaktin kannalta epämääräisyyttä voi aiheuttua vielä siitä, että naulalevyrakenteen valmistusvaiheessa kontaktillisiksi liitospinnoiksi aiotuissa pinnoissa on valmis-tusvirheen johdosta rako. Tällainen tapaus on käytännössä hyvin harvinainen ja se voidaan korjata täyte-palalla, liimamassalla tms. Lopputuloksena saavutetaan hallittu rakenne, jonka toiminta on vapaa nykyiseen naulalevyteknologiaan liittyvistä epämääräisyyksistä ja suuresta hajonnasta mm. rasitusjakautumas-25 sa ja taipumassa. Uudessa teknologiassa on siis nykyiseen nähden uusi, mm. kustannuksia vaativa ulottuvuus, sillä kontaktia varten liitokset on käsiteltävä nykyisestä poikkeavalla monimutkaisemmalla tavalla. Uusi teknologia jaottelee liitokset kahteen tyyppiin: a) kontaktillisiin, joiden kohdalla suunnittelussa, mm. piirustuksissa ja valmistuksessa vaaditaan erityiskäsittely ja b) muihin liitoksiin, joiden osalta voidaan sallia suuriakin rakoja ilman, että rakenteen lujuus ja/tai laatu tästä mitenkään oleellisesti 30 huononisi. b-tyylin liitokset ovat käytännössä hyvin edullisia, sillä ne nopeuttavat ja yksinkertaistavat naulalevyrakenteiden valmistusta ja sallivat kokonaan uudentyyppisiä valmistusmenetelmiä. Vaikka siis uusiin liitostyyppeihin liittyy nykyiseen nähden kontaktiliitosten osalta lisävaatimuksia saavutetaan myös helpotuksia. Käytännössä helpotusten merkitys on suurempi, sillä kontaktia vaativia liitoksia on hyvin vähän. Nykyisen käytännön mukaan kaikissa liitoksissa edellytetään ainakin pistemäistä kontaktia, 35 joten liitokset ovat valmistuksen puolesta kohtuullisen hankalia eivätkä silti anna rakenteelle hyvää ja luotettavaa toimintaa so. korkeata lujuutta ja/tai pientä taipumaa. Uudet liitokset voidaan siis valmistaa taloudellisemmin, mutta silti niiden toiminta on naulalevyrakenteen kannalta parempi.

16c. Hyödyntämällä kontaktia ja säätelemällä sen sijaintia voidaan vaikuttaa myös puu-levy liitoksessa vaikuttavan rotaatioeron keskiöön. Näin kontaktin avulla liitoksen momentinkanto voi lisääntyä 40 paitsi epäkeskisyyteen liittyvän momentin osalta myös sen vuoksi, että naulalevy-puuliitos välittää suu- li 90900 9 remman momentin suuremman jäykkyyden ansiosta.

17. Seuraavassa keksinnöstä selostetaan eräitä havaintoja, jotka ovat ainakin epäsuorasti tulleet esille edellä, mutta näiden asioiden tärkeyden vuoksi niitä käsitellään yksityiskohtaisemmin: 17a. Keksinnön naulalevy tarttuu reunapiikkien ja/tai reunalla olevan suuremman piikkitiheyden 5 ansiosta tehokkaasti diagonaaleihin ja vertikaaleihin. Tällöin liitos on mahdollista tehdä niin, että levy on puun päällä eikä levy miltään osin ulotu puun reunan yli tai ulottuu vain vähän. Tällä seikalla on tärkeä merkitys, kun liitosta suojataan paloa vastaan, sillä tässä tapauksessa naulalevyt saavat palosuojan yksinkertaisesti naulaamalla liitoksen päälle lauta, lastulevy tms. tai naulaamalla kaksi tai useampia risti -koita rinnakkain. Jos levy ulottuisi liitosalueen yli, tämäntapainen palosuojaus ei ole mahdollinen, sillä 10 levyn ulottuessa puun reunan yli levyt ovat sisäpuolelta piikkien puolelta suojattomia.

17b. Nykyiset naulalevyliitokset voidaan puristaa vain kuivaan puuhun, suurin sallittu puun kosteus on n. 18...22%. Tämä aiheuttaa käytännössä suuria ongelmia, sillä puu voi kosteana vuodenaikana ja sateen sattuessa olla paljonkin kosteampaa. Jos naulalevy puristetaan kosteaan puuhun koituu tästä kolme haittaa: Liitoksia ei ole mahdollista tehdä raottomiksi, sillä puu on kosteassa tilassa paisunut ja 15 kutistuu kuivuessaan ja muodostaa liitokseen raon vaikka liitos valmistushetkellä olisi raoton. Liitoksen tartuntalujuus on puun kosteusmuodonmuutoksen johdosta paljon pienempi kuin puristettaessa tavalliseen kuivaan puuhun. Liitoksen muodonmuutos on suuri. Nämä kaikki ongelmat poistuvat kokonaan tai pääosin keksinnön mukaisessa liitoksessa, sillä liitoksen naulalevy on suuri ja sen tartuntajännitys on pieni ja siten tartuntalujuuden pienenemisellä ei ole merkitystä. Keksinnön mukaisessa rakenteessa lii-20 tokset jaetaan kahteen tyyppiin: raollisiin ja raottomiin. Suurin osa liitoksista on raollisia ja raottomat liitokset on muotoiltu siten, että kontakti syntyy liitoksen suunnittelussa määrättyyn paikkaan. Nykyisen käytännön mukaan kontakti syntyy epämääräiseen paikkaan ja raon suuruus voi olla yhteisvaikutus puun päiden sahauksen virheestä, puun käyristymisestä, asetteluvirheestä ja puun kutistumisesta. Uudessa menettelyssä kaikki em. virhetekijät poistuvat käytännöllisesti katsoen kokonaan seuraavista syistä: Sa-25 hausvirhe ei ole mahdollinen, sillä puu sahataan tarkoituksellisesti kontaktin paikkaa ohjaavaksi, joten sahauksen virhe ei lopputulokseen vaikuta. Samasta syystä puun käyristyminen ei vaikuta kontaktin syn-tymiskohtaan. Asetteluvirheen mahdollisuus on myös käytännössä olematon, sillä samassa liitoksessa on käytännössä aina raollisia ja raottomia liitoksia. Raolliset liitokset muodostavat puun asettelulle pelivaraa siten, että raottomiksi määrätyt liitososat on helppo aikaansaada. Kontaktiliitokset ovat käytännössä 30 yksinomaan puristetun paarteen liitoksia, jossa puun syy on liitospintaa vastaa kohtisuorassa suunnassa, jolloin puun kosteuseläminen on pieni. Keksintö tekee näin mahdolliseksi käyttää naulalevyliitoksissa puuta, jonka kosteusvaihtelu on nykyistä suurempi.

17c. Edellä on selostettu, että naulalevypiikeistä osa kannattaa aikaansaada levyn reunaan, jolloin piikki ei tee levyyn reikää eikä siten heikennä levyä. Tällä menettelyllä piikkitiheys saadaan suureksi ja 35 teräksen käyttö on tehokasta, sillä piikin ympärille ei tarvita lainkaan terästä (piikkitiheys ja hyötysuhde tavanomaisiin levyn keskialueelta stanssattaviin piikkeihin nähden on suuruusluokalleen 4...8-kertainen).

Tästä koituu suuri etu mm. liitosmuotoilussa ja naulalevyn materiaalimenekissä. Erityisen tärkeä etu saavutetaan silloin, kun levyn ja puun välinen tartuntapinta-ala on pieni. Tällainen tapaus on mm. ns. metallidiagonaali, josta yksi esimerkki on kuvattu julkaisussa US 4562683. Tällaiset liitoselimet ovat 40 siten sinänsä tunnettuja ja ne ovat perusmuodoltaan tyypillisesti I- tai V-kirjaimen muotoisia, niissä on 10 päissä naulalevypiikit, jotka puristetaan puuhun ja keskiosalla on tyypillisesti profilointijäykiste puris-tuslujuuden lisäämiseksi. Tunnetuissa metallidiagonaaleissa naulalevypiikit on lävistetty metaUin keskeltä siten, että metalliin tulee reikä. Tällöin puun ja levyn välinen tartunta on niin pieni, että tartunta-alue on jouduttu tekemään isoksi, mikä kuluttaa paljon terästä ja liitoksesta tulee epäkeskinen ja siten heikko. 5 Terästä säästävä, epäkeskisyyksiä pienentävä tai jopa epäkeskisyyden poistava ja tehokkaampi metallidia-gonaali saadaan, kun ainakin osa tai kaikki piikit lävistetään reuna-alueelta. Tämä menettely tekee lisäksi mahdolliseksi valmistaa metallidiagonaali rainan suuntaisesti, jolloin valmistusprosessi on edullinen ja yksinkertainen. Nykyiset metallidiagonaalit valmistetaan leveästä rainasta, jolloin diagonaali katkaistaan rainan poikkisuunnassa. Tehokkaan levy-puu-tartunnan ansiosta diagonaalin ja puun välinen kulma voi IQ vaihdella, minkä ansiosta yhdellä diagonaalilla voidaan valmistaa erikoikuisia palkkeja.

17d. Edellä on selostettu, että liitos kannattaa yleensä tehdä mahdollisimman jäykäksi, samoin edellä on selostettu keinot jäykän liitoksen aikaansaamiseksi. Tärkeä erikoistapaus on se, että liitokset ovat ainakin rasitetuimpien liitosten osalta sillä tavalla jäykkiä, että niitä voidaan mm. laskennassa käsitellä täysin jäykkinä.

15 17e. Naulalevyrakenteet suunnitellaan nykyisin jotakuinkin yksinomaan niin, että rakenteesta muodostetaan ensin yksinkertaistettu malli. Tämän pohjalta ratkaistaan rasitussuureet ja lopuksi valitaan vaaditut puupoikkileikkaukset ja -laadut sekä valitaan levykoot ja levyjen paikka lujuuteen perustuvalla kriteerillä. Levykoolla ja sen sijainnilla ei katsota olevan vaikutusta rasitusjakautumiin. Keksinnön mukainen menettely on nykyisen yleisen käytännön vastakohta, sillä siinä rakenne valitaan ennen analyysia 20 keskeiseltä osin tuotantoteknisiin ja loppukäyttöön liittyviin kriteereihin nojautuen. Mitoituksessa ei tarvitse tukeutua nykyisellä tavalla lujuuteen, sillä levykoolla ja -sijoituksella voidaan ohjata rasitusten jakaumaa ja puuosien kapasiteettia. Vaikka tällaisesta menettelystä nykyiseen nähden seuraakin joissakin tapauksessa lisääntyvä liitoskustannus (esim. suuremman ja/tai lujemman levyn johdosta) kokonaiskustannukset kuitenkin pienenevät.

25

Keksinnön sovellutuksia on esitelty kuvissa fig 1...8

Fig 1 esittää erästä keksinnön mukaista naulalevyä katsottuina päältäpäin, piikit on esitetty taivuttamat -tomina sellaisena kuin ne metallista leikkautuvat.

Fig 2 esittää kuvassa fig 1 esitettyä naulalevyä levyn päästä katsottuna, naulalevypiikit on taivutettu lo-30 pulliseen asentoon.

Fig 3 esittää naulalevyrainan katkaisuperiaateua siten, että katkaisussa syntyy naulalevyn päihin piikkejä. Fig 4 esittää toista tapaa aikaansaada katkaisuun liittyen naulalevyn päihin piikkejä.

Fig 5 esittää tyypillistä keksinnön mukaista K-liitosta naulalevyrakenteessa.

Fig 6 esittää keksinnön mukaista liitosta, jossa paarrejatkos on sijoitettu liitokseen.

35 Fig 7 esittää keksinnön soveltamista metallidiagonaaliin, kuvassa on näytetty stanssaamaton ja taivutta-maton levy puun päällä, harmailla viivoilla on näytetty taivutus ja leikkauskohdat.

Fig 8 esittää kuvan 7 mukaista diagonaalia puuhun puristettuna.

Kuvassa fig 1 naulalevy on epäsymmetrinen siten, että reuna 1, jota voidaan pitää tavallisen naula-4q levyn puolena ja se voi muodostua mistä tahansa tunnetusta naulalevystä ja reuna 2, jossa on erikois- 90900 π ominaisuuksia esim. suuremman levyn puristus ja/iai vetolujuuden sisältävä puoli ja/iai tehokkaamman puutartunnan esim. suuremman piikki tiheyden puoli. Kuvan fig 1 tapauksessa tällä puolella on reunapii-kit, jotka voidaan aikaansaada halkaisemalla kaksi levyä tai muulla tavoin. Kuvan tapauksessa vahvistus -reuna on lisäksi varustettu puristuskestävyyttä (lommahduslujuutta) lisäävällä jäykistyksellä 3. Tämä voi S muodostua yhdestä tai useammasta samanlaisesta tai erilaisesta jäykisteestä ja ne voivat ulottua levystä piikkien puolelle tai vastakkaiselle puolelle. Vahvistus voidaan aikaansaada myös siten, että vahvis-tusosalla levy käännetään päällekkäin, mikäli reunapiikkejä ei ole, on levy tällöin kaksinkerroin ja mikäli levyssä on reunapiikit, on levy vahvistusosalla kaksinkerroin tai kolminkerroin. Mikäli reunasta käännetään piikkejä, on edullista, että näin syntyvät piikit eivät ole samassa rivissä. Tämä voidaan estää yksin -10 kertaisesti kääntämällä piikit osittain eri kohdista 4 tai katkaisemalla ne eripituisiksi. Naulalevyn poikki -suunta eli rainan katkaisureuna S on kuvan tapauksessa ilman katkaisuun liittyviä piikkejä.

Kuva fig 3 esittää kahden naulalevyn poikkisuuntiin liittyvää piikkien muodostusta rainan katkaisun yhteydessä. Katkaisu voi tapahtua meistämällä yksi tai kaksi piikkiä reiästä, jolloin syntyy kat-kaisukohtaan aukko 7. Aukkojen väliset kannakset 6 voidaan leikata pistimen loppuosassa olevalla teräl-15 lä. Kuvan esittämässä tapauksessa kannas 6 katkaistaan vuorotellen kummallekin puolelle, joten molempiin naulalevyn päihin tulee sama tai lähes sama määrä näitä erikoispiikkejä. Vaihtoehtoisesti voidaan katkaisu tehdä niin, että katkaisussa syntyvät piikit tulevat vain toiselle puolelle, jolloin naulalevy on myös pituussuunnassa piikkitiheyden osalta epäsymmetrinen. Tällainen piikkien tekeminen naulalevyn reunoille on erityisen edullisesta, sillä katkaisuna ja piikkien lävistyksenä työvaihe on hyvin yksinkertai-20 nen ja ylimääräiset piikit eivät heikennä lainkaan naulalevyn teräsominaisuuksia lukuunottamatta hyvin pientä leikkauslujuuden pienentymistä, mutta piikeistä aiheutuu kaikki edellä selostetut edut

Kuvassa fig 4 on esitetty keino piikkien aikaansaamiseksi naulalevyn päihin. Leikkaustyökalussa voi olla pistimet, jotka tekevät reiät 8 (yksi tai useampia piikkejä reiästä). Nämä reiät, kun ne sijaitsevat nurkissa ja kun reikien väliset kannasvälit ovat sopivat, eivät heikennä lainkaan mitään naulalevyn teräs -25 ominaisuuksia, mutta niiden avulla saadaan reunoille arvokkaat piikit, joissa on edellä selostetut edut. Jos levyssä on reunavahvistus 2 voivat reiät 8 olla vain vahvistuspuolella, jossa ne toimivat tehokkaammin tai molemmilla puolilla. Kuvan fig 4 tapauksessa levyn pääsuunnan reiät on stanssaUu levyn valmistusprosessissa muutoin syntyvien reikien väliin. Tällöin ongelmana on reikien välissä olevan kaistaleen riittävä leveys. Tätä vaikutusta voidaan parantaa siten, että joka toinen kannas on leveämpi, riittävän leveä, 30 jotta siihen voidaan ylimääräiset reiät stanssata ilman teräsominaisuuksien oleellista huonontumista. Kun reikioi teko tapahtuu leikkaustyökalussa on se hyvin yksinkertainen ja edullinen.

Kuva fig 5 esittää naulalevyrakenteen kahden diagonaalin ja paarteen välistä ns. K-liitosta. Tällainen liitos tehdään nykyisin joko katkaisemalla molemmat diagonaalit keskeisesti ja kaksileikkeisesti eli niin että katkaisun kärki on sauvan keskilinjalla tai niin, että molemmat sauvat katkaistaan yksileikkei-35 sesti, jolloin liitos muodostetaan siten, diagonaali 11 liittyy diagonaalin 12 sivuun eli kuvan fig 5 leik-kauspituus 11a on 0. Keksityssä liitoksessa sensijaan puuosien katkaisu on yksileikkeinen tai lähes yksi-leikkeinen, jolloin puukatkaisussa voidaan hyödyntää päiden limitystä. Naulalevy on pitkänomainen, jolloin myös naulalevyn ja puun liitospinnat tulevat pitkänomaisiksi. Suuresta levystä johtuen naulalevy voidaan sijoittaa paikalleen siten että reunat osuvat puuosien nurkkiin. Tällainen nurkkasijoitus on esitet-40 ty pisteellä 13. Tämä sijoitus voi tarkoittaa sitä, että naulalevyn reuna sijoitetaan nurkkaan eli mitta c on 12 nolla tai usein edullisemmin sitä, että mitalla c on nollasta poikkeava standardiarvo ainakin paarteen suunnassa. Tällöin nimittäin naulalevy on pidempi ja sen paarreaukkoa tukeva vaikutus ulottuu pidemmälle. Lisäksi liitospinta diagonaalisauvaan 12 on suurempi. Kuvan esittämässä tapauksessa toisella puolella liitosta (vasemmalla puolella) levy ei ulotu puunurkan yli, tapauksesta riippuen tämä on edullista, 5 sillä toisessa aukossa rasitukset voivat olla pienempiä ja liitoksen aukkomitoitusta parantavaa vaikutusta ei ole tarpeen hyödyntää. Lisäksi naulalevy on sijoitettava tasapainoisesti diagonaaleihin nähden mm. pinta-alat ja momentit, jotka levyn ja diagonaalien välissä esiintyvät eivät aina edellytä levyn ulottamista reunan yli, mutta standardiratkaisuna on edullista, että toinen levyn puoli ulottuu hieman nurkan yli. Tässä tapauksessa on oletettu, että naulalevyssä on vahvistusreunassa 2 halkaisussa aikaansaadut reuna-10 piikit. Kun levy sijoitetaan siten, että nämä piikit ovat diagonaalien 11,12 puolella toimivat ne tehokkaasti eivätkä niiden tehokasta toimintaa vähennä puun reunaan ja/tai levytoleranssiin liittyvät vähennykset. Reunan suuren piikkitiheyden ansiosta diagonaalileveyttä ei tarvitse liitoksen vuoksi suurentaa eikä levyn tarvitse diagonaalilujuuksien vuoksi ulottua puualueen yli. Naulalevy voidaan leveyssuunnassa kohdentaa nurkkaan, niinkuin on tehty kuvassa tai sijoitus voi tapahtua nykyisen käytännön mukaan 15 esim. mittaviivoilla tms.

Kuvassa fig. 6 on esitetty liitos, jossa paarrejatkos on sijoitettu tavanomaiseen E-liitokseen. Paar-re voi olla puristettu tai vedetty, ensiksi käsitellään vedettyä tapausta.

On edullista, että solmuun tulisi paarresauvalle negatiivinen momentti eli momentti, joka aiheuttaa vetoa kuvan tapauksessa yläpinnassa sillä tämän ansiosta saadaan tasapainoinen rasitusjakautuma, sil-20 lä kuormat ovat käytännössä aina tasaisesti jakautuneita ja aiheuttavat positiivisen aukkomomentin. Tämä negatiivinen tukimomentti aikaansaadaan yksinkertaisesti sijoittamalla naulalevy puuhun nähden epä-keskiseksi. Tätä on havainnollistettu kuvassa nuolella F, joka kuvaa puun ja naulalevyn välistä tartunta-voimien resultanttia. Kun tämä resultantti on puun keskiviivan (joka on merkitty katkoviivalla) yläpuolella syntyy negatiivinen momentti, jonka suuruutta voidaan säädellä levysijoituksella. Tämä on erittäin 25 edullista, sillä tämä momentti ei tuo levylle ylimääräisiä rotaatiosta aiheutuvia rasituksia ja lisäksi tämä momentti ei ole altis rotaatioeroon perustuvien momenttien hiipumavaikutukselle. Kun liitos on vedetty, ei naulalevyn lujuus tavanomaisin keinoin useinkaan riitä siirtämään vetovoimia. Kuvan 6 tapauksessa naulalevyn liitoksessa oleva vetovoimaa vastaanottava pinta kasvaa liitosalueilta 16,17 ja 18 ja lisäksi yläreuna voi olla tämän keksinnön mukainen luja reuna. Tämä vahvistus ja reunan lujitus sijaitseen rasi-30 tusten kannalta juuri oikeassa paikassa ja se siten saadaan jatkosmitoitukseen "ilmaiseksi'', jolloin liitos on oleellisesti edullisempi kuin nykyinen ratkaisu: erillinen jatkos ja diagonaali-vertikaaliliitos sekä myöskin luotettavampi, koska liitosmomenttia voidaan säädellä, momentti ei ole altis hiipumalle ja te-räspinta-alaa on liitoksessa riittävästi.

Jos liitos on puristettu (eli nuoli F kuvassa fig 6 on vastakkaissuuntainen ja tapausta täytyy tar-35 kastella ylösalaisin käännettynä, sillä puristusliitokset sijaitsevat käytännön rakenteissa yläpaarteilla) pätevät kaikki edellämainitut vetoliitokseen liittyvät edut, koska kuitenkin levy kestää lommahduskuormaa yleensä huomattavasti vähemmän kuin vetoa, joudutaan usein osa puristusvoimasta siirtämään kontaktin avulla. Tällöin on tärkeää, että tämä kontaktivoima on myös sijainniltaan määrätty, tässä tapauksessa kontaktin täytyy syntyä yläpintaan, jotta momenttijakautuma olisi paarremitoituksen kannalta edullinen. 4Q Tätä havainnollistavat nuolet p kuvassa fig 6. Tämä aikaansaadaan yksinkertaisesti esim. loveamalla paar-

II

90900 13 teen toisen pään alaosa 22, jolloin mahdollinen epätarkasta sahauksesta johtuva kontakti ei voi syntyä esim, alareunaan, joka kuvan esittämässä tapauksessa olisi hyvin epäedullinen. Toinen, vaihtoehtoinen, huomattavasti edullisempi ja useimmissa tapauksissa riittävä keino kontaktin paikan ohjauksessa on se, että ylimääräistä leikettä ei tehdä kontaktin vuoksi (niinkuin kuvan fig 6 sauvassa IS on tehty) vaan lii-S tos tehdään V-raolliseksi siten, että kontakti sijoittuu liitospinnan toiseen, rakenteen kannalta edulliseen reunaan. Tällöin kontaktin ohjaukseen liittyvä ylimääräinen työ on hyvin pieni.

Tässä selostettua naulalevyn sijoituksen, koon ja kontaktin paikan ohjausta voidaan käyttää analogisesti myös muissa liitostyypeissä ja tämä uusi suunnittelu· ja liitosmuotoiluperiaate on yksi keskeinen tämän keksinnön oivallus.

10 Kuvissa fig 7 ja fig 8 on esitetty keksinnön sovellutus metallidiagonaalissa 19, joka on puristettu puuosaan 10. Kuva 7 esittää taivuttamatonta ja profiloimatonta levyä, johon on harmailla piinetty piikkien leikkauskohdat 20 ja keskiosan taivutus 21. Kuva fig 8 esittää puuhun puristettua diagonaalia ja siinä on lisäksi keskiosalla tavanomaisia piikkejä. Kuvien esittämässä tapauksessa reunapiikit on aikaansaatu suoraan taivuttamalla ja leikkaamalla levyn reuna. Tällöin piikkitiheys saadaan erityisen suureksi suu-1S rusluokalleen 8-kertaiseksi tavanomaisiin keskialueelta stanssattuihin piikkeihin nähden. Tätä samaa periaateratkaisua voidaan soveltaa myös tavanomaisessa naulalevyssä. Puulaadusta ja/tai levyn ominaisuuksista riippuen reunapiikit voidaan muodostaa metallidiagonaalissa myös leikkaamalla kuvan fig 1 mukaisesti. Kuvien esittämässä tapauksessa metallidiagonaali on muodostettu kapeasta metallirainasta, mikä mahdollistaa erityisen taloudellisen valmistustavan. Vaihtoehtoisesti diagonaali voidaan valmistaa leveäs-20 tä lainasta tavanomaiseen tapaan.

Claims (7)

1. Puurakenteiden, erityisesti naulalevyrakenteiden liitososa, josta on meistetty piikkejä, jotka puuhun puristettuna muodostavat liitoksen tunnettu siitä, että 5 ainakin osa näistä piikeistä muodostaa piikkirivin tai sentapaisen (2,20), mikä on aikaansaatu liitososan reunaan niin, että nämä reunapiikit on tehty liitososan keskialueella oleviin piikkeihin nähden poikkeavalla tavalla esim. niin, että reuna on käännetty ja leikattu piikeiksi tai nämä reunapiikit on tehty halkaisun kautta kahteen liitososaan samanaikaisesti käyttäen piildkästä halkaisuvii vaaja reuna on kään-10 netty ja lisäksi tällaisen reunapiikkirivin suunta on ainakin oleellisesti sama kuin liitososan pituussuunta ja lisäksi liitososa on ainakin pituussuuntansa poikkisuunnassa epäsymmetrinen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liitososa, joka on valmistettu rainasta stanssaamalla tunnettu siitä, että liitososan katkaisukohtien läheisyyteen on aikaansaatu katkaisutyövaiheen yhteydessä ylimääräisiä piikkejä joko niin että liitososan päähän ja/tai reunaan on lävistetty ylimääräisiä reikiä (8,9) tai 20 niin, että katkaisutyökalu on tehty sellaiseksi, että katkaisukohtaan on lävistetty katkai- sua varten reikiä (7) ja katkaisu on tehty näiden reikien kautta.

3. Puurakenteiden, erityisesti naulalevyrakenteiden liitos, jossa paarreosaan (14, 15) on liitetty yksi tai useampi sauva, esim. diagonaali tai vertikaali (11, 12, 16, 17, 18) liitososan avulla 25 tunnettu siitä, että liitososan tartuntalujuus on jakautunut liitososan alueelle epäsymmetrisesti siten, että lujuus on suurempi toisella puolella (2) kuin toisella (1) ja tämä epäsymmetrisyys on aikaansaatu suuremmalla piikkitiheydellä ja/tai tehokkaammilla piikeillä ja tämä lujempi puoli (2) on puristettu liittyvän sauvan (11, 12, 16, 17, 18) puolelle. 30

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen liitos tunnettu siitä, että liitososa on kokonaan puuosien päällä.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 tai mukainen liitos tunnettu siitä, että 35 liitososa on sijoitettu liitokseen käyttäen apuna puuosien välisiä nurkkia (13,14) niin, että lii tososan reunat sijaitsevat vakioidun positiivisen tai negatiivisen mitan (c) päässä nurkasta.

6. Patenttivaatimuksen 3.4 tai 5 mukainen liitos, jossa lisäksi on puristusrasituksen alainen paarrejat-kos tunnettu siitä, että 40 paarreosien päät on katkaistu puristavan kontakti voiman sijaintia ohjaavalla tavalla niin, että 90900 ainakin toisen paaiTeosan pää on katkaistu kaksileikkeiseksi (22) tai toiseen puuosaan nähden vinoksi.

7. Patenttivaatimuksen 3, 4, 5 tai 6 mukainen liitos tunnettu siitä, että 5 liitoksessa on kaksi diagonaalia ja toinen niistä on yksileikkeinen ja toinen kaksileikkeinen. 10 20 25 30 35 40