FI90900C - Puurakenteiden, erityisesti naulalevyrakenteiden liitososa ja liitos - Google Patents

Description

i 90900

Puurakenteiden, erityisesti naulalevyrakenteiden liitososa ja liitos

Keksinto kohdistuu naulalevyihin, jotka ovat metallisia yleenså sinkitysta teråsohutlevystå val-mistettuja puunsitojalevyjå ja jotka on valmistettu meistamållå levysta levyn pintaa vastaan noin 90 as-5 teen kulmaan kaantyviå kielekkeita ja jotka puuhun puristettuna muodostavat voimia siirtavån liitoksen.

Tållaiset puunsitojalevyt kehitettiin paaasiassa 1950-luvulla, jonka jalkeen useita erilaisia naulalevymal -leja on kehitetty. Ne eroavat toisistaan paaasiassa kieleke- eli naulatyypin ja kielekkeen levyyn jattamån reikåmuodon, -koon ja jaotuksen osalta. Erilaisten naulalevyjen hyvyyskriteerinå on ollut paaasiassa lu-juus, mika on tarkoittanut tartuntalujuutta eli levypinnan puupintaan snrtamaa maksimileikkausvoimaa 10 ja levymurtolujuutta eli naulalevyn kykyå kestaa repeamatta saumaa pitkin veto- ja/tai leikkausvoiman alaisena. Levymurtolujuudella voidaan lisaksi tarkoittaa levyn lommahduslujuutta eli levyn kykya siirtaa puristusvoimaa sauman yli. Keksinto kohdistuu myos naulalevyliitokseen, joka on naulalevyn avulla kokoonpantu puuliitos ja naulalevyrakenteeseen, joka on ainakin osittain naulalevyin kokoonpantu puu-rakenne.

15 Nykyinen kåsittelytapa on tyypillisesti osaoptimointia, mika nakyy esimerkiksi siten, etta liitos ta tutkittaessa, analysoitaessa tai mitoitettaessa on kasitelty pelkkaa liitosta kokonaisuudesta irrallisena, jol-loin valitut ratkaisut eivat useinkaan ole johtaneet kokonaisuuden kannalta hyvaan lopputulokseen.

Tama keksinto nojaa uuteen naulalevyteknologiaan liittyvåån kokonaisvaltaiseen ajatteluun, sen nojalla syntyneisiin uusiin vaatimuksiin ja ominaisuuksiin sekå naulalevylle, naulalevyliitokselle ja ko-20 ko naulalevyrakenteelle. Keksinnossa mååritellåån uudet naulalevyjen ominaisuudet, nåiden ominaisuuk-sien tayttamiseksi vaadittava nykyisia naulalevyja oleellisesti parempi naulalevy. Lyhyesti todeten, tata uutta naulalevya voidaan luonnehtia momenttia kestavåksi ja jaykaksi levyksi, kun nykyiset levyt on suunniteltu paaasiassa antamaan mahdollisimman suuren murtokuorman puhtaan voiman rasittamassa lii-toksessa. Vastaavasti maaiitellaan naulalevyliitoksen uudet ominaisuudet ja uudet liitostyypit. Naita voi-25 daan luonnehtia geometriselta kooltaan suuriksi, puuta såastaviksi ja liitosmuotoilun avulla mm. epakes-kisyyden avulla rasitusjakautumaa saiitelevaksi sekå lisaksi puuosan geometrian ja sijoituksen seka naulalevyn koon ja sijoituksen yhteisvaikutukseen ja samanaikaiseen huomioon ottoon nojautuviksi, kun taas nykyiset liitokset ovat lahi nnå voimarasituksia (ei momenttirasituksia) siiitaviå nivelliitoksia ja niista on pyritty tekemåan mahdollisimman pieniå. Vastaavasti keksintoon liittyy uusi naulalevyrakennetyyppi, 30 joka on ristikon ja palkin tai ristikon ja kehån vålimuoto, kun nykyisia naulalevyrakenteita voidaan luonnehtia puhtaiksi ristikoiksi tai nivelliitoksisiksi kehiksi. Lopputulos poikkeaa nykyisista merkitta-vasti mm. kolmessa suhteessa: I) Uusilla rakennetyyleiliå voidaan nykyiset perusratkaisut esim. tietty naulalevyrakenteen geomet-rinen muoto ja kuormitus toteuttaa taloudellisemmin kuin aikaisemmin. Tålloin taloudellisuudella tarkoi- 35 tctaan puutavaran, liitosten ja valmistuskustannusten summaa, mika voi tarkoittaa jopa nykyista kal-liimpaa liitoskustannusta.

II) Rakennemuotoina voidaan kaytlåa sellaisia ratkaisuja, jotka aikaisemmin eivåt olleet mahdolli -sia puutteellisten teknisten ominaisuuksien johdosta paaasiassa uusien vaatimusten edellyttåmien naulalevyjen puuttumisen vuoksi.

40 III) Rakenteiden toiminta on luotettavampi, sekå lujuus etta taipuma voidaan hallita pienemmallå 2 hajonnalla. Taman johdosta lopputulos on luotettavampi ja silu voidaan saavutiaa materiaalisaastOja eri-koisesti puumenekkisaastoa.

KeksinnOn keskeinen lahtOkohta on se, etta naulalevyliitoksen kautta siirtyy momenttirasituksia (vastoin nykyisin vallitsevaa kasitysta mm. naulalevytestaus- ja mitoituskaytantoa). Uuden ajattelun mu-S kaan liitoksen kautta valittyvaa momenttia ei voi kokonaan valttaa edes siina tapauksessa, etta liitoksesta pyritaan tekemaan tarkoituksellisesti nivel. KeksinnOn yksi lahtOkohta on se, etta taman momentin las· naolo hyvaksytaan, sen vaikutukset naulalevyyn ja liitokseen huomioidaan ja erikoisesti vielapa sen suu* ruuteen pyritaan vaikuttamaan siten, etta mikali suuremmasta momentista liitoksessa on etua kokonais -rakenteelle tehdaan liitos suuremman momentin kantavaksi. Yleensa hyv3 lopputulos saavutetaan tavoit-10 telemalla liitoksessa suhteellisen suurta tai taydellista jaykkyytta. Tama on nykyisen kaytannOn vasta-kohta, silla nykyisin liitoksia tarkastellaan nivelisina ja/tai niiden mitoitus suoritetaan erillisena ilman yhteyksia kokonaisuuteen esim. rasitusjakautuman ja naulalevyille ja liitoksille asetettavien vaatimusten osalta. KeksimtOssa esitellaan ne keinot, oivallukset ja detaljiratkaisujen yhdistelyt, jotka em. kokonais· taloudellisuuden kannalta antavat hyvan lopputuloksen.

15

KeksinnOlle on tunnusomaista se, mika on esitetty patenttivaatimuksissa 1 ja 3.

Uuteen ajatteluun ja tahan keksintOOn iiittyvat seuraavat tunnusomaiset piirteet: 1. Naulalevyn ja puun liitos on tunnusomaisesti voiman lisaksi myOs momenttirasitusta kestava 20 ja jSykka. Nykyinen kaytantO perustuu vain lujuuteen voimaan nahden eika siirtymaan so. jaykkyyteen eika myOskaan momenttikestavyyteen ole kiinnitetty erikoisempaa huomiota. Tama tarkoittaa, etta naula-levylla on seuraavia ominaisuuksia: la. Naulalevypiikit pyritaan sijoittamaan naulalevyn reuna-alueille, silla taalla ne vastaanottavat momenttirasituksia tehokkaimmin siita yksinkertaisesta syysta, etta liitoksen momentinkanto perustuu 25 oleelliselta osaltaan naulalevyn ja puun valiseen rotaatioeroon. Rotaatiossa reuna-alueen piikit toimivat tehokkaasti ja rotaatiokeskiOssa ja sita lahella olevat piikit ovat tehottomia. Nykyisissa naulalevyissa piikit ovat tasaisesti jakautuneita koko naulalevyn alueille. Kuitenkin eraissa tapauksissa jatkosliitoksis-sa kaytettavien naulalevyjen keskialueella on voinut olla harvempi piikkijako teraslujuuden lisaamiseksi, mutta nailia naulalevyilia ei voida saavuttaa tassa tarkoitettua momenttilujuutta ja jaykkyytta, tailainen 30 naulalevy on esitelty esim. suomalaisessa mallisuojassa no. 960/81 lb. Naulalevyn ja taman alla olevan puun yhteinen pinta-ala pyritaan muodostamaan geometriselta muodoltaan mahdollisimman pitkanomaiseksi so. mahdollisimman vahan ympyran tai neliOn muotoisek-si ainakin silloin, kun liitoksessa hyOdynnetaan taman keksinnOn erityispiirteita. Tama on nykyisen ylei-sen kaytannOn vastakohta.

35 lc. Naulalevyyn sijoitetaan piikkeja, jotka sijaitsevat toisiaan vastaan selvasti nollasta poikkea- vassa kulmassa edullisimmin noin suorassa kulmassa. Nykyiset naulalevyt on suunniteltu lujiksi vain yhdessa suunnassa ns. paasuunnassa, joka on piikkien jattamien reikien suunta. Tama on ollut riittavaa, silla aikaisemman tarkastelutavan mukaan voima vaikuttaa liitoksessa vain yhdessa suunnassa ja levy on pyritty sijoittamaan taman suunnan mukaisesti. Momentinalaisen liitoksen jannitykset jakautuvat mo-40 niin suuntiin ja siten naulalevyn tulisi olla seka jaykka etta luja kaikissa tai mahdollisimman monissa 90900 3 suunnissa.

Id. Naulalevyn piikin uppoama puuhun tehdaan tehokkaaksi. Nykyiset naulalevyt tassa suhteessa ovat huonoja siina tapauksessa etta levysuunta ja puun syysuunta yhtyvat tai ovat lahes yhdensuuntaisia, silla puun puristuslujuus ei useinkaan kesta puuhun puristettavien piikkien vastusta. Tama ongelma S esiintyy kaytannOssa yksinomaan naulalevyn ja puun valisen liitoksen keskialueella. Tama ongelma poistuu jotakuinkin kokonaan, silla uudessa naulalevytyypissa piikit ovat tyypillisesti osittain toisiaan vastaan kohtisuorassa suunnassa ja piikit sijaitsevat tiheampana reuna-alueilla.

2. Naulalevyliitoksen momentinkantokyvyn kannalta on tarpeellista, etta myOs naulalevy (metalli) on riittavan luja kantamaan momenttien aiheuttamien lisarasituksia. Tama tarkoittaa, etta naulalevylle 10 asetetaan seuraavia ominaisuuksia: 2a. Momentin aiheuttamat rasituksen ovat levysaumassa luonteeltaan epasymmetrisia ja vaikka momentti esiintyy kaytannOllisesti katsoen aina luonteeltaan symmetrisen voiman kanssa, on yhteisvai-kutus epasymmetrinen, eli vain toisella naulalevyn reunalla on lujuuden kannalta merkitysta. Taildin on edullista, ettamyds naulalevy on metallilujuuden osalta epasymmetrinen. Nykyiset naulalevyt ovat me-15 tallilujuuden puolesta symmetrisia. Epasymmetrisen naulalevylujuuden ansiosta naulalevyn lujuutta momentinalaisessa liitoksessa voidaan lisata oleellisesti yksinkertaisesti jattamalla naulalevyn toiselle si· vulle rei'ittamatOn tai vahanrei'itetty kaistale. Edella selostettu epasymmetrisyys on keksinnOn yksi kes-keinen oivallus.

2b. Naulalevyn teraksen reikien valinen poikkileikkaus on suuri verrattuna kokonaispoikkileik-20 kaukseen eli efektiivisyysaste on suuri. TMma aikaansaadaan sinansa tunnetuilla menetelmilia mm. stans-saamalla samasta reiasta useampia piikkeja ja sovittamalla piikkipituus lyhyeksi.

3. Naulalevyliitoksen plastista muodonmuutosta (metallin myOtaamista) ei sallita. Naulalevyn plastisoitumisen kieMminen on nykyisen kSytannOn vastakohta, silla nykyisen mitoituskaytantO hyO-dyntaa plastisoitumisen tuomia korkeampia naulalevylujuuksia seka naulalevytestauksessa etta mitoituk- 25 sessa, jolloin suunniuelussa kaytettavat naulalevyn lujuutta kuvaavat referenssiarvot ovat suuria, minka seurauksena liitosnaulalevyt voivat olla pienia. Kun plastisoitumisen tuomat edut jatetaan kayttamatta, vaitytaan myOs plastisoitumiseen liittyvilta haitoilta erityisesti puuhun syntyvilta lisajannityksilta ja/tai kokonaisuuden kannalta epaedulliselta rasitusjakautumalta eli saavutetaan toisia etuja, jotka osoittautuvat moniulotteisiksi ja vaikutukseltaan huomattavasti haittoja merkittavammiksi. Tama on keksinndn yksi 30 keskeinen oivallus. Plastisoitumista estavia sinansa osittain tunnettuja keinoja on mm.: 3a. Metalli on korkealujuuksista.

3b. Kannakset reikien valissa ovat suuria ja samasta reiasta stanssataan useampia piikkeja, jolloin saadaan aikaan vaikutus "yksi korkea palkki kestaa momenttia paremmin kuin kaksi matalaa".

3c. Efektiivisyysaste on keskialueilla suuri, silla vain levyn keskdalue on yleensa sauman kohdalla 35 ja siten vain keskialueilla (seka pituus etta poikkisuunnassa) metallilujuus on tarpeellinen. Tama vaikutus saavutetaan keksitylla levylla luontevasti, silla myOs muiden syiden vuoksi keskialueella muutoin olevat piikit pyritaan siirtaman reunoille.

4. Puun kokoonpuristuminen ja naulalevyn epataydellinen uppouma puuhun estetaan. Mikali piikki ei uppoa puuhun taydellisesti siis juurta myOten on piikki herkempi taipumaan ja sen lujuus ja 40 jaykkyys on siten myOs oleellisesti huonompi. Tama toteutetaan tyypillisesti seuraavin keinoin: 4 4a. Piikkitiheys on pieni keskialueilla, jossa puun kokoonpuristumista paaasiassa tapahtuu.

4b. NaulalevyssS piikit ovat osittain kohtisuorassa tai ainakin eisamansuuntaisesti toisiinsa nah-den, jolloin kokoonpuristuminen on vahaisempaa, s illa kokoonpuristuminen esiintyy kaytannOssa vain siina tapauksessa, etta levy on puusyiden suuntainen eli naulalevypiikin levea suunta on kohtisuorassa 5 puun syysuuntaan nahden.

4c. Piikit ovat tiheampina naulalevyn reuna-alueella, jossa kokoonpuristumista tapahtuu vahem-m3n tai ei lainkaan.

S. Naulalevyliitos muotoillaan siten, etta puun ja naulalevyn valinen yhteinen tartuntapinta on pitkanomainen, silia tama antaa paihaan mahdollisen jaykkyyden ja siita saavutetaan seuraavat edut: 10 5a. Pitkanomaisella liitoksella voidaan saavuttaa oleellinen puusaastO sahaamalla puun paa yksi- leikkeisesti tai lahes yksileikkeisesti. TallOin yhdesta lankusta voidaan sahata rakenteissa kaytettavia puuosia, joiden yhteenlaskettu mitta on suurempi kuin alkuperaisen lankun pituus, silia sahauksessa paat voivat limiUyfi.

Sb. Pitkanomainen liitos on edullinen naulalevyn leikkauslujuuden kannalta, silia keksinnOn mu-15 kaiset tavoitteet toteutuvat parhaiten, kun naulalevy on suuri, jolloin sen materiaalin saastamiseksi on ol-tava ohut. Ohuessa naulalevyssa leikkauslujuus on pieni ja vaikka se edella selostetuilla keinoilla voidaan saada tavanomaista suuremmaksi, on keksinnOlle oleellista, etta metalli ei plastisoidu, mika tarkoittaa si· ta, etta plastisoitumisen aiheuttamaa lujittavaa vaikutusta ei voi keksinnOn mukaisten tavoitteiden saa-vuttamiseksi hyOdyntaa ja naulalevyn leikkauslujuusarvo on siten suhteellisen alhainen. Pitkassa liitok-20 sessa leikkausjannitys on myOs pieni ja siten ohut ja eiplastinen levy ei aiheuta ongelmia.

Sc. Pitkanomaisessa liitoksessa liitosalueen pituus rakenteen paarteen pituuteen verrattuna on suuri. TallOin paarteen vapaa, tukematon aukkojannevali pienenee ja myOs aukkomomentti ja nuijahduspi-tuus pienenevat. Vahaisellakin aukon pienentamisella on suuri merkitys, silia seka momentti etta nuijah-dus on vetTannollinen likimaarin vapaan aukon pituuden toiseen potenssiin. Pidentamalla liitospituutta 25 suhteessa aukkoon saavutetaan aaritilanteessa palkki eli rakenteellinen muoto, jossa paarre on kokonaan tuettu, mika paarteiden mitoituksen kannalta on edullinen, silia paarteet ovat jotakuinkin kokonaan mo-menteista vapaat ja tyypillisessa tapauksessa kapasiteetti normaalivoimaan nahden kasvaa suuruusluokal-leen kaksinkertaiseksi. Nykyisin naulalevyn koon aukkomomenttia pienentavaa vaikutusta ei ole voitu huomioida, silia tahan ei ole ollut olemassa keinoja. Tassa keksinnOssa maariteliaan nama keinot ja se on 30 keksinnOn yksi keskeinen oivallus.

Sd. Pitkanomainen liitos on erityisen tehokas momentin siirtamisessa. TallOin saavutetaan se etu, etta paarteilla mahdollisesti oleva epakeskisyysmomentti tai eripituisista aukoista tai muista syista joh-luva momenttiepatasapaino jakautuu paitsi paarteille myOskin diagonaaleille, joilla yleensa on kapasiteet-tireservia momenttiin nahden. TallOin paarteiden rasitukset pienenevat ja paarteilla voidaan kayttaa pie-35 nempaa puukokoa tai heikompilaatuista puutavaraa ja kokonaisuuden kannalta pienikin saastO talta osin on merkittava, silia paarrepuutavara on yleensa naulalevyrakenteiden kallein osa.

Se. Liitosten lahentyessa toiminnaltaan jaykkia, lahentyy rakenteellinen toiminta kehaa. TallOin rakenteellisissa perusmuodoissa ei enaa rajoituta tavanomaisiin, yleensa ristikkomuotoihin. TallOin rakenteen sauvajaijestely ja geometrinen muoto voidaan valita vapaammin.

40 6. Jos naulalevyn koko on pitkanomainen on se nykyisen mitoituskaytannOn ja naulalevytyyppien

II

90900 5 osalta tehoton naulalevyn toleranssivahennyksen ja puun reunavahennyksen vuoksi. Teholliseksi pinta-alaksi lasketaan nimittain vain se osa naulalevyn ja puun valista peittopinta-alaa, joka on tapauksesta riippuen 5...10 mm etaisyydella puun reunasta (reunavShennys) ja joka on 0...20 mm etaisyydella naulalevyn reunasta (toleranssivahennys).

5 6a. Mikali naulalevyn piikkijakautuma olisi tasainen naulalevyn alueella olisi pitkanomainen te- hollinen pinta-ala naiden vahennysten johdosta erityisen epaedullinen, mutta keksinnOn muka ise ssa naula-levyssa naulalevyn reuna-alueella piikit ovat tiheammassa. Reuna-aluepiikkeja nama vahennykset eivat koske, silla ne sailyvat jotakuinkin kaikissa tapauksissa riittavan etaalla puun reunasta.

6b. Reunavahennysten merkitys keksityssa levyssa on pienempi kuin tavanomaisissa levyissa, sil-10 la naulalevyt ja liitospinnat ovat suuria, jolloin kiinteasuuruinen vahennys on merkitykseltaan suhteelli-sesti vahaisempi.

7. Kohdassa 5 ja 6 on jo selostettu, etta keksityssa naulalevyliitoksessa liitokset ovat tyypillisesti pilkia, jolloin saavutetaan parempi rasitusjakautuma paarreaukoille, mutta eraissa tapauksissa suurimmat paarteiden rasitukset voivat esiintya liitosalueella. Naissa tapauksissa on edullista, etta naulalevy on riit- 15 tavan luja vahvistamaan paarretta liitoksen kohdalla siten, etta paarteeseen puristettu naulalevy toimii paarteen ja osittain myOs diagonaalien ja vertikaalien paikallisena monoliittisena tai lflhes monoliittisena rakenneosana. Tailainen toiminta ei ole mahdollinen kaytanndssa lainkaan, jos naulalevyssa tapahtuu plastista muodonmuutosta, silla vaikka levyssa ja liitoksessa tapahtuu plastisoitumisessa lujittumista mm. leikkauslujuuden osalta tapahtuu samalla muiden lujuusominaisuuksien ja/tai jaykkyyden osalta 20 heikentymista. Keksinndn oleellinen oivallus on se, etta liitosnaulalevy sailyy kuormituksessa mitoitus-tilanteessa jaykkana ja elastisena, jolloin se lujittaa puuosia liitosalueella ja paarre ei mitoitu useimmiten kaytanndssa lainkaan liitosalueelta. Tama tarkoittaa sita, etta paarteen kestavyys paranee seka aukossa etta myOs tuella so. solmun kohdalla.

8. Useimmat nykyiset naulalevyt on suunniteltu joko rullapuristusta jaAai suoraa yleensa hydrau-25 lisin keinoin tapahtuvaa puristusta vårten. Rullapuristuksessa on ongelmana piikkien kaatuminen, joten piikkien tulee olla lyhyempia kuin mika lujuuden kannalta olisi edullista. Suorassa puristuksessa on taas ongelmana rullapuristusta pienempi piikkitiheys, silla puun kokoonpuristuminen esiintyy pahempana suorassa puristuksessa kuin rullapuristuksessa. Keksityssa naulalevyssa on tyypillisesti toisiaan vastaan kohtisuoria tai lahes kohtisuoria tai ainakin oleellisesti toisistaan suunnaltaan poikkeavia piikkeja. Piikin 30 kaatuminen esiintyy vain piikin kapeammassa suunnassa eika lainkaan piikin ohuemmassa jaykemmassa suunnassa. Keksityssa naulalevyssa piikkeja on kummassakin suunnassa ja nama erisuuntaiset piikit es-tavat siten piikkien kaatumisen kokonaisuutena, jolloin myOskin yksittaiset piikit py sy vat puristusvai-heessa pystyssa. TallOin rullapuristukseenkin kaytettavat naulalevyt voivat piikkipituudeltaan olla suh-teellisen pitkia. Koska erisuuntaiset piikit puristuvat tehokkaammin puuhun, voi piikkitiheys olla tavan· 35 omaista suurempi myOs suoran puristuksen naulalevyissa. Lopputuloksena on naulalevy, jossa piikkitiheys voi olla suurempi kuin nykyisissa ja piikkipituus voi silti olla suuri ja silti naulalevy soveltuu sa-manaikaisesti seka rullapuristukseen, etta suoraan puristukseen. Tama lisaa oleellisesti naulalevyn yleis-patevyytta, silla nykyiset naulalevyt on suunniteltu joko rulla- tai suorapuristukseen tai tassa suhteessa kompromissilevyt ovat molemmissa puristustavoissa tehottomia. Piikkien tehokkaan pystyssapysymisen 40 johdosta keksitty naulalevy soveltuu kiinnitettavaksi myOs tavallisella vasaralla nykyisia naulalevyja pa- 6 remmin.

9. Keksitty naulalevy on tyypillisesti iso. Joua liitoskustannus ei kasvaisi suureksi tulee naulale-vyn olla ohut. Ohennettaessa naulalevyS ongelmaksi tulee riittava levymurtolujuus (metallin veto-, puris -tus- ja leikkauslujuus). TallOin on erityisen tarkeata, etta keskialueella on mahdollisimman vahan reikia.

S Taman syyn vuoksi on erityisen tarpeellista, etta piikit ja myOs reiat sijaitsevat mahdollisimman suurelta osin naulalevyn reunoilla.

10. Naulalevyt valmistetaan yleensa stanssausmenetelmaiia epakeskopuristimella tms., jossa piik-kien lavistys tapahtuu maaraieveyteen leikattuun metallirainaan vaiheittain jaksopituuden ollessa yleensa n. 50 mm. Nykyisesta valmistustavasta johtuen on erityisen vaikeaa aikaansaada naulalevyja (esim suo- 10 malaisessa mallisuojassa no 960/81 esitettya naulalevya), joissa piikkitiheys vaihtelee, silla vaihteleva piikkitiheys edellyttaisi erilaisia lavistyspistinvalikkoja eri lavistysvaiheissa. KeksinnOssa oleellinen uusi keino on se, etta reunapiikit aikaansaadaan ainakin osittain levyn halkaisuun ja/tai katkaisuun liittyen.

10a. Halkaisun osalta tama keino on erityisen tehokas, silla halkaisemalla yksi levy keskelta nau-lalevypiikin muotoon saadaan piikit kahteen levyyn samanaikaisesti. Samalla levy on luontevasti ep3-15 symmetrinen, silla tama piikkimuotoiseksi leikattu reuna voi olla reuna-alueeltaan muista piikeista vapaa ja siten levyn lujuuden epasymmetrisyyden tarvitsema luja reuna. Halkaisussa piikkeihin kaytettava metalli sijaitsee metallirainassa lopullisen naulalevyn ulkopuolella, eivatka halkaisupiikit heikenna miliaan tavalla naulalevyn veto-, puristus ja/tai leikkausominaisuuksia toisin kuin muut piikit 10b. Levyn katkaisussa voidaan soveltaa samaa periaatetta tai levyrainan katkaisutyOkaluun voi· 20 daan liittaa pistimia, jotka tekevat naulalevyn paihin pituus- tai poikkisuuntaisia muiden piikkien kaltai-sia erilaisia piikkeja.

10c. Pituussuunnassa piikkitihentaminen voidaan toteuttaa myOs naulalevyvalmistuksen jaksopi-tuutta vaihtelemalla.

11. Jos naulalevyn reunapiikit tehdaan edelia selostetulla tavalla halkaisun ja/tai katkaisun yhtey-25 dessa ovat nama piikit toisenlaisia kuin muut. TailOin on edullista, etta nama tai ainakin osa naista tehdaan muita piikkeja pidemmiksi: 1 la Pitkat piikit parantavat naulalevyn paikalleen asettamista valmistuksessa.

1 lb. Ne ankkuroivat naulalevyn tehokkaasti puuhun, joten muut piikit voivat taman ansiosta olla lyhyempia.

30 1 lc. Halkaisussa saadaan piikkitiheys hyvin suureksi, mika on eriltain edullista, kun tama levyosa liitetaan diagonaaleihin ja/tai vertikaaleihin, jotka usein oval liitosmitoituksen kannalta kapeita ja niita liitoksen vuoksi joudutaan leventamaan ja/tai levy joudutaan sijoittamaan tehottomasti siten, etta suuri osa on "tyhjan paalla", mika on erityisen kallista. Keksitylla naulalevylia ja liitoksella tata ongelmaa voidaan oleellisesti pienentaa tai se voidaan eraissa tapauksissa poistaa kokonaan.

35 12. Keksityssa naulalevyssa seka siihen perustuvassa kattotuolituotannossa tarvitaan nykyista pie- nempi naulalevyvalikoima. Tama johtuu siita, etta uudessa naulalevyssa lujuusominaisuudet ovat va-hemman riippuvia erilaisista naulalevyn sijoitusvaihtoehdoista voimaan, saumaan ja/tai puusyysuuntaan nahden.

13. Keksitylla naulalevylia voidan nykyista paremmin tavanomaisen kattotuolin paarrejatkos yh-40 distaa liitokseen.

90900 7 13a. Liitoksessa usein maaraa vetolujuus, jolloin jatkoksessa on oltava riittavasti levypinta-alaa. Keksityssa liitoksessa levy diagonaalien ja vertikaalien osalla lisaa paarteen vetolujuutta oleellisesti ja tama ominaisuus saavutetaan "ilmaiseksi".

13b. On mahdollista muotoilla liitos niin, etta se toiminnaltaan on mitoituksen vaatimalla tark-5 kuudella sama kuin sellainen liitos, jossa ei ole jatkosta. Tasta aiheutuu se merkittava etu, etta vaikka suunnitteluvaiheessa liitokseen on maaritelty jatkos, voidaan tama jattaa tuotantovaiheessa pois uutta suunnitelmaa ja piirustusta tekematta. Tata ominaisuutta voidaan soveltaa myOs niin pain, etta suunni-telmassa liitokseen ei piiiTeta jatkosta, mutta liitokseen voidaan valmistusvaiheessa sijoittaa jatkos (so-veltamalla vakioituja menettelytapoja, jotka eivat vaadi uudelleensuunnittelua) rakenteen toiminnan sai-10 lyessa oleellisesti muuttumattomana.

13c. Kohdan 13b tavoitteen saavuttaminen edellyttaa puristusvoimien ohjaamista osittain kon tak -tin valitykselia hyvaksikayttaen ns. ohjattua kontaktia ja sen toteuttaminen kyseisessa liitoksessa on eri-tyisen vaivatonta.

14. Keksinndn mukainen naulalevy on tyypillisesti ohut, jolloin myds naulalevypiikki on mitoil-15 taan pieni. TailOin paastaan tehokkaasti hyddyntamaan tunnettua periaatetta: pal jon pienia piikkeja on pa- rempi kuin vahan suuria.

15. Naulalevypinta-alan ollessa suuri on nykyista paremmin mahdollista ohjata naulalevyn sijoi-tus liitoksen reunoihin siten, etta naulalevyn reuna sijoittuu puuosien nurkkaan tai puun reunaan. Tata si-joitustapaa voidaan noudattaa joko toisessa ja/tai molemmissa naulalevyn sijoitussuunnissa.

20 15a. Talldin levyn sijoitus oleellisesti helpottuu, silia nykyisen kaytannOn mukainen mittaviival- la osoitettava levysijoitus on tarpeeton tai vaihtoehtoinen nykyinen levyn sijoitustapa; keskeinen sijoitus tarkentuu oleellisesti.

ISb. Nykyisin naulalevyvalmistus tapahtuu vaaka-asennossa valmistusjikissa, jossa naulalevy joudutaan sijoittamaan seka puuosien paaile etta alle. Nykyinen naulalevyjen sijoituskaytantd mm. mit-25 taviivojen kayttd on erityisen hankala alapuolisessa levyssa. Mittaaminen puun alapuolella on vaikeaa, silia levy voi olla kokonaan puun alla. Lisaksi mahdollinen virheellinen sijoitus havaitaan vasta levyn puristamisen ja ristikon valmistumisen jalkeen. Ohjaamalla naulalevyjen sijoitus nurkkiin, ei tarvita mit· tausta ja mahdollinen virheellinen levysijoitus havaitaan ennen levypuristusta, silia alapuolinenkin levy on nakyvissa.

30 15c. Naulalevy voidaan ulottaa hieman varsinaisen puuosien maaritteleman liitosalueen ohi, silia useat naulalevyn sijoitukseen liittyvat tamån keksinndn edut mm. liitoksen aukkorasituksia pienentava vaikutus såilyvSt vaikka naulalevy olisi osittain "tyhjan paalla'1 eli voimat siirtyvat pienen raon yli eri-tyisesti, jos levy on profiloitu. Tama mahdollistaa 1-leikkeisten liitosten valmistamisen nykyista oleellisesti helpommin.

35 16. Pyrkimyksessa tehda naulalevyt pinta-alaltaan suuriksi, mutta paksuudeltaan ohuiksi, esiintyy ongelmia puristetuissa liitoksissa seka ison momentin rasittamissa liitoksissa naulalevyn pienen lom-mahduskestavyyden vuoksi. Nykyisessa suunnittelukaytanndssa ei ole havaittu tata ongelmaa lainkaan vaan on oletettu, etta levyn lommahtaessa rasitukset siirtyvat kontaktin avulla liittyvien puuosien valille.

Tailaiseen menettelytapaan liittyy kuitenkin suuri virheen mahdollisuus, silia puuosien valilia voi olla 40 suurikin rako, ja ennen kontaktin syntymista voi olla tarpeen, etta puuosat seka kiertyvat etta siirtyvat 8 oleellisesti. Tama ylimaarainen mahdollista rakoa sulkeva siirtyma ja kiertyma on hyvin haitallista, silla se on rakennetta rasittavan ylimaåraisen kuorman kaltainen ja sen vaikutus voi olla hyvin suuri. Nåita ongelmia voidaan poistaa seuraavilla keinoilla; 16a. Levylommahdus esiintyy yhteisvaikutuksena normaalivoimasta ja momentista, jolloin se on 5 kokonaisvaikutukseltaan epasymmetrinen eli vain toinen levyreuna on lommahduskestSvyyden kannalta oleellinen ja olisi edullista, etta toinen reuna olisi lujempi. Keksityssa ratkaisussa tailainen lommahdusta paremmin kestava reuna syntyy luontevasti tekemalla levyn toiseen ehjaan kaistaleeseen vahvistusjaykis-te erityisesti niin, etta vetoa kestava reuna on myOs erityisen luja puristusta kestava reuna.

16b. Keino 16a ei teholtaan aina ole vaikutukseltaan riittava ja tassa keinossa on se haitta, etta 10 siirrettaessa suuri osa tai koko voima naulalevyn kautta tulee naulalevypinta-alan olla suuri, mika johtaa suureen levykustannukseen, lisaksi suuren naulalevyn kayttO ei eraissa tapauksissa mm. harjaliitoksessa mm. silloin kun harjakulma on suuri, ole mahdollinen. Taman johdosta on edullista hyfidyntaa kontaktia. Tama tapahtuu edullisimmin siten, etta liitosta suunniteltaessa tehdaan valinta kaytetaankO kontaktia vai ei ja mikali kontaktia kaytetaan suunnitellaan liitos erikoisesti puukatkaisun puolesta sellaiseksi, etta 15 kontakti syntyy puuosien vaiille mahdollisista puukatkaisuun liittyvista epatarkkuuksista huolimatta, jolloin voidaan eliminoida useimmiten liitoksessa oleva V-m uo toinen rako siten, etta kontakti syntyy ra-situsten kannalta epaedulliseen kohtaan. Puuosien katkaisulla voidaan siten saadella liitoksessa mahdolli-sesti syntyvan kontaktin paikka. Tama kontaktin saately on naulalevyrakenteiden suunnittelussa ja val-mistuksessa kaytettava uusi menetelma, joka on taman keksinnOn oleellinen oivallus. Kontaktin sijain-20 nin tultua puukatkaisun avulla maaritellyksi, kontaktin kannalta epamaaraisyytta voi aiheuttua viela siita, etta naulalevyrakenteen valmistusvaiheessa kontaktillisiksi liitospinnoiksi aiotuissa pinnoissa on valmis-tusvirheen johdosta rako. Tailainen tapaus on kaytannOssa hyvin harvinainen ja se voidaan korjata tayte-palalla, liimamassalla tms. Lopputuloksena saavutetaan hallittu rakenne, jonka toiminta on vapaa nykyi-seen naulalevyteknologiaan liittyvista epamaaraisyyksista ja suuresta hajonnasta mm. rasitusjakautumas-25 sa ja taipumassa. Uudessa teknologiassa on siis nykyiseen nahden uusi, mm. kustannuksia vaativa ulot-tuvuus, silla kontaktia vårten liitokset on kasiteltava nykyisesta poikkeavalla monimutkaisemmalla ta-valla. Uusi teknologia jaottelee liitokset kahteen tyyppiin: a) kontaktillisiin, joiden kohdalla suunnittelussa, mm. piirustuksissa ja valmistuksessa vaaditaan erityiskasittely ja b) muihin liitøksiin, joiden osalta voidaan sallia suuriakin rakoja ilman, etta rakenteen lujuus ja/tai laatu tasta mitenkaan oleellisesti 30 huononisi. b-tyylin liitokset ovat kaytannOssa hyvin edullisia, silla ne nopeuttavat ja yksinkertaistavat naulalevyrakenteiden valmistusta ja saliivat kokonaan uudentyyppisia valmistusmenetelmia. Vaikka siis uusiin liitostyyppeihin liittyy nykyiseen nahden kontaktiliitosten osalta lisavaatimuksia saavutetaan myOs helpotuksia. KaytannOssa helpotusten merkitys on suurempi, silla kontaktia vaativia liitoksia on hyvin vahan. Nykyisen kaytannGn mukaan kaikissa liitoksissa edellytetaan ainakin pistemaista kontaktia, 35 joten liitokset ovat valmistuksen puolesta kohtuullisen hankalia eivatka silti anna rakenteelle hyvaa ja luotettavaa toimintaa so. korkeata lujuutta ja/tai pienta taipumaa. Uudet liitokset voidaan siis valmistaa taloudellisemmin, mutta silti niiden toiminta on naulalevyrakenteen kannalta parempi.

16c. Hybdyntamaiia kontaktia ja saatelemalla sen sijaintia voidaan vaikuttaa myOs puu-levyliitoksessa vaikuttavan rotaatioeron keskiOOn. Nain kontaktin avulla liitoksen momentinkanto voi lisaantya 40 paitsi epakeskisyyteen liittyvan momentin osalta myOs sen vuoksi, etta naulalevy-puuliitos valittaa suu- li 90900 9 remman momentin suuremman jSykkyyden ansiosta.

17. Seuraavassa keksinnOsta selostetaan eraita havaintoja, jotka ovat ainakin epasuorasti tulleet esille edelia, mutta naiden asioiden tarkeyden vuoksi niita kasiteliaan yksityiskohtaisemmin: 17a. KeksinnOn naulalevy tarttuu reunapiikkien ja/tai reunalla olevan suuremman piikkitiheyden 5 ansiosta tehokkaasti diagonaaleihin ja vertikaaleihin. TailOin liitos on mahdollista tehda niin, etta levy on puun paana eika levy miltaan osin ulotu puun reunan yli tal ulottuu vain vahan. Talla seikalla on tarkea merkitys, kun liitosta suojataan paloa vastaan, silia tassa tapauksessa naulalevyt saavat palosuojan yk-sinkertaisesti naulaamalla liitoksen paaile lauta, lastulevy tms. tai naulaamalla kaksi tai useampia risti-koita rinnakkain. Jos levy ulottuisi liitosalueen yli, tamantapainen palosuojaus ei ole mahdollinen, silia 10 levyn ulottuessa puun reunan yli levyt ovat sisapuolelta piikkien puolelta suojattomia.

17b. Nykyiset naulalevyliitokset voidaan puristaa vain kuivaan puuhun, suurin sallittu puun kos-teus on n. 18...22%. TMma aiheultaa kaytannOssa suuria ongelmia, silia puu voi kosteana vuodenaikana ja sateen sattuessa olla paljonkin kosteampaa. Jos naulalevy puristetaan kosteaan puuhun koituu tasta kolme haittaa: Liitoksia ei ole mahdollista tehda raottomiksi, silia puu on kosteassa tilassa paisunut ja 15 kutistuu kuivuessaan ja muodostaa liitokseen raon vaikka liitos valmistushetkelia olisi raoton. Liitoksen tartuntalujuus on puun kosteusmuodonmuutoksen johdosta paljon pienempi kuin puristettaessa tavalli-seen kuivaan puuhun. Liitoksen muodonmuutos on suuri. NMma kaikki ongelmat poistuvat kokonaan tai paaosin keksinnOn mukaisessa liitoksessa, silia liitoksen naulalevy on suuri ja sen tartuntajannitys on pieni ja siten tartuntalujuuden pienenemiselia ei ole merkitysta. KeksinnOn mukaisessa rakenteessa lii-20 tokset jaetaan kahteen tyyppiin: raollisiin ja raottomiin. Suurin osa liitoksista on raollisia ja raottomat liitokset on muotoiltu siten, etta kontakti syntyy liitoksen suunnittelussa maarattyyn paikkaan. Nykyi-sen kaytannOn mukaan kontakti syntyy epamaaraiseen paikkaan ja raon suuruus voi olla yhteisvaikutus puun paiden sahauksen virheesta, puun kayristymisesta, asetteluvirheesta ja puun kutistumisesta. Uudessa menettelyssa kaikki em. virhetekijat poistuvat kaytannOllisesti katsoen kokonaan seuraavista syista: Sa-25 hausvirhe ei ole mahdollinen, silia puu sahataan tarkoituksellisesti kontaktin paikkaa ohjaavaksi, joten sahauksen virhe ei lopputulokseen vaikuta. Samasta syysta puun kayristyminen ei vaikuta kontaktin syn-tymiskohtaan. Asetteluvirheen mahdollisuus on myOs kaytannOssa olematon, silia samassa liitoksessa on kaytannOssa aina raollisia ja raottomia liitoksia. Raolliset liitokset muodostavat puun asettelulle peliva-raa siten, etta raottomiksi maaratyt liitososat on helppo aikaansaada. Kontaktiliitokset ovat kaytannOssa 30 yksinomaan puristetun paarteen liitoksia, jossa puun syy on liitospintaa vastaa kohtisuorassa suunnassa, jolloin puun kosteuselaminen on pieni. KeksintO tekee nain mahdolliseksi kayttaa naulalevyliitoksissa puuta, jonka kosteusvaihtelu on nykyista suurempi.

17c. Edelia on selosteuu, etta naulalevypiikeista osa kannattaa aikaansaada levyn reunaan, jolloin piikki ei tee levyyn reikaa eika siten heikenna levya. Talla menettelylla piikkitiheys saadaan suureksi ja 35 teraksen kayttO on tehokasta, silia piikin ymparille ei tarvita lainkaan terasta (piikkitiheys ja hyOtysuhde tavanomaisiin levyn keskialueelta stanssattaviin piikkeihin nahden on suuruusluokalleen 4...8-kertainen).

Tasta koituu suuri etu mm. liitosmuotoilussa ja naulalevyn materiaalimenekissa. Erityisen tarkea etu saavutetaan silloin, kun levyn ja puun valinen tartuntapinta-ala on pieni. Tallainen tapaus on mm. ns. metallidiagonaali, josta yksi esimerkki on kuvattu julkaisussa US 4562683. Tallaiset liitoselimet ovat 40 siten sinansa tunnettuja ja ne ovat perusmuodoltaan tyypillisesti I- tai V-kirjaimen muotoisia, niissa on 10 påissa naulalevypiikit, jotka purisietaan puuhun ja keskiosalla on tyypillisesti profilointijaykiste puris-tuslujuuden lisaamiseksi. Tunnetuissa metallidiagonaaleissa naulalevypiikit on lavistetty metallin keskel-ta siten, etta metalliin tulee reika. TailOin puun ja levyn valinen tartunta on niin pieni, etta tartunta-alue on jouduttu tekemaan isoksi, mika kuluttaa paljon terasta ja liitoksesta tulee epakeskinen ja siten heikko. 5 Terasta saastava, epakeskisyyksia pienentava tai jopa epakeskisyyden poistava ja tehokkaampi metallidia-gonaali saadaan, kun ainakin osa tai kaikki piikit lavistetaan reuna-alueelta. Tama menettely tekee lisSksi mahdolliseksi valmistaa metallidiagonaali rainan suuntaisesti, jolloin valmistusprosessi on edullinen ja yksinkertainen. Nykyiset metallidiagonaalit valmistetaan levedsta rainasta, jolloin diagonaali katkaistaan rainan poikkisuunnassa. Tehokkaan levy-puu-tartunnan ansiosta diagonaalin ja puun valinen kulma voi 10 vaihdella, minka ansiosta yhdella diagonaalilla voidaan valmistaa erikorkuisia palkkeja.

17d. Edella on selostettu, etta liitos kannattaa yleensa tehda mahdollisimman jaykaksi, samoin edella on selostettu keinot jaykan liitoksen aikaansaamiseksi. Tarkea erikoistapaus on se, etta liitokset ovat ainakin rasitetuimpien liitosten osalta silla tavalla jaykkia, etta niita voidaan mm. laskennassa kasi-tella taysin jaykkina.

15 17e. Naulalevyrakenteet suunnitellaan nykyisin jotakuinkin yksinomaan niin, etta rakenteesta muodostetaan ensin yksinkertaistettu malli. Taman pohjalta ratkaistaan rasitussuureet ja lopuksi valitaan vaaditut puupoikkileikkaukset ja -laadut seka valitaan levykoot ja levyjen paikka lujuuteen perustuvalla kriteerilia. Levykoolla ja sen sijainnilla ei katsota olevan vaikutusta rasitusjakautumiin. KeksinnOn mu· kainen menettely on nykyisen yleisen kaytannOn vastakohta, silla siina rakenne valitaan ennen analyysia 20 keskeiselta osin tuotantoteknisiin ja loppukayttOOn liittyviin kriteereihin nojautuen. Mitoituksessa ei tarvitse tukeutua nykyisella tavalla lujuuteen, silla levykoolla ja -sijoituksella voidaan ohjata rasitusten jakaumaa ja puuosien kapasiteettia. Vaikka tallaisesta menettelysta nykyiseen nahden seuraakin joissakin tapauksessa lisaantyva liitoskustannus (esim. suuremman ja/tai lujemman levyn johdosta) kokonaiskus· tannukset kuitenkin pienenevat.

25

KeksinnOn sovellutuksia on esitelty kuvissa fig 1...8

Fig 1 esittaa erasta keksinnOn mukaista naulalevyS katsottuma paaitapain, piikit on esitetty taivuttamat-tomina sellaisena kuin ne metallista leikkautuvat.

Fig 2 esittaa kuvassa fig 1 esitettya naulalevya levyn paasta katsottuna, naulalevypiikit on taivutettu lo-30 pulliseen asentoon.

Fig 3 esittaa naulalevyrainan katkaisuperiaatetta siten, etta katkaisussa syntyy naulalevyn paihin piikkeja. Fig 4 esittaa toista tapaa aikaansaada katkaisuun liittyen naulalevyn paihin piikkeja.

Fig 5 esittaa tyypillista keksinnOn mukaista K-liitosta naulalevyrakenteessa.

Fig 6 esittaa keksinnOn mukaista liitosta, jossa paanejatkos on sijoitettu liitokseen.

35 Fig 7 esittaa keksinnOn soveltamista metallidiagonaaliin, kuvassa on naytetty stanssaamaton ja taivutta· maton levy puun paaiia, harmailla viivoilla on naytetty taivutus ja leikkauskohdat.

Fig 8 esittaa kuvan 7 mukaista diagonaalia puuhun puristettuna.

Kuvassa fig 1 naulalevy on epasymmetrinen siten, etta reuna 1, jota voidaan pitaa tavallisen naula-40 levyn puolena ja se voi muodostua mista tahansa tunnetusta naulalevysta ja reuna 2, jossa on erikois- 90900 π ominaisuuksia esim. suuremman levyn puristus ja/tai vetolujuuden sisaltava puoli ja/iai tehokkaamman puutartunnan esim. suuremman piikkitiheyden puoli. Kuvan fig 1 tapauksessa taiia puolella on reunapii-kit, jotka voidaan aikaansaada halkaisemalla kaksi levya tai muulla tavoin. Kuvan tapauksessa vahvistus-reuna on lisåksi varustettu puristuskestavyytta (lommahduslujuutta) lisaavaiia jaykistyksella 3. Tama voi 5 muodostua yhdesta tai useammasta samanlaisesta tai erilaisesta jaykisteesta ja ne voivat ulottua levysta piikkien puolelle tai vastakkaiselle puolelle. Vahvistus voidaan aikaansaada my Os siten, etta vahvis-tusosalla levy kaannetaan paailekkain, mikali reunapiikkeja ei ole, on levy tallOin kaksinkerroin ja mikaii levyssa on reunapiikit, on levy vahvistusosalla kaksinkerroin tai kolminkerroin. Mikaii reunasta kaannetaan piikkeja, on edullista, etta nain syntyvat piikit eivat ole samassa rivissa. Tama voidaan estaa yksin-10 kertaisesti kaantamaiia piikit osittain eri kohdista 4 tai katkaisemalla ne eripituisiksi. Naulalevyn poikki-suunta eli rainan katkaisureuna S on kuvan tapauksessa ilman katkaisuun liittyvia piikkeja.

Kuva fig 3 esittaa kahden naulalevyn poikkisuuntiin liittyvaa piikkien muodostusta rainan katkai-sun yhteydessa. Katkaisu voi tapahtua meistamaiia yksi tai kaksi piikkia reiasta, jolloin syntyy kat-kaisukohtaan aukko 7. Aukkojen valiset kannakset 6 voidaan leikata pistimen loppuosassa olevalla teral-IS la. Kuvan esittamassa tapauksessa kannas 6 katkaistaan vuorotellen kummallekin puolelle, joten molem-piin naulalevyn paihin tulee sama tai lahes sama maara naita erikoispiikkeja. Vaihtoehtoisesti voidaan katkaisu tehda niin, etta katkaisussa syntyvat piikit tulevat vain toiselle puolelle, jolloin naulalevy on myOs pituussuunnassa piikkitiheyden osalta epasymmetrinen. Tallainen piikkien tekeminen naulalevyn reunoille on erityisen edullisesta, silla katkaisuna ja piikkien lavistyksena tyOvaihe on hyvin yksinkertai-20 nen ja ylimaaraiset piikit eivat heikenna lainkaan naulalevyn terasominaisuuksia lukuunottamatta hyvin pienta leikkauslujuuden pienentymista, mutta piikeista aiheutuu kaikki edella selostetut edut

Kuvassa fig 4 on esitetty keino piikkien aikaansaamiseksi naulalevyn paihin. LeikkaustyOkalussa voi olla pistimet, jotka tekevat reiat 8 (yksi tai useampia piikkeja reiasta). Nama reiat, kun ne sijaitsevat nurkissa ja kun reikien valiset kannasvaiit ovat sopivat, eivat heikenna lainkaan mitaan naulalevyn teras-25 ominaisuuksia, mutta niiden avulla saadaan reunoille arvokkaat piikit, joissa on edella selostetut edut. Jos levyssa on reunavahvistus 2 voivat reiat 8 olla vain vahvistuspuolella, jossa ne toimivat tehokkaammin tai molemmilla puolilla. Kuvan flg 4 tapauksessa levyn paasuunnan reiat on stanssaUu levyn valmistus-prosessissa muutoin syntyvien reikien valiin. TallOin ongelmana on reikien vaiissa olevan kaistaleen riit-tava leveys. Tata vaikutusta voidaan parantaa siten, etta joka toinen kannas on leveampi, riittavan levea, 30 jotta siihen voidaan ylimaaraiset reiat stanssata ilman terasominaisuuksien oleellista huonontumista. Kun reikien teko tapahtuu leikkaustyOkalussa on se hyvin yksinkertainen ja edullinen.

Kuva fig S esittaa naulalevyrakenteen kahden diagonaalin ja paarteen valista ns. K-liitosta. Tallainen liitos tehdaan nykyisin joko katkaisemalla molemmat diagonaalit keskeisesti ja kaksileikkeisesti eli niin etta katkaisun karki on sauvan keskilinjalla tai niin, etta molemmat sauvat katkaistaan yksileikkei-35 sesti, jolloin liitos muodostetaan siten, diagonaali 11 liittyy diagonaalin 12 sivuun eli kuvan fig S leik-kauspituus 11a on 0. Keksityssa liitoksessa sensijaan puuosien katkaisu on yksileikkeinen tai lahes yksi-leikkeinen, jolloin puukatkaisussa voidaan hyOdyntaa paiden limitysta. Naulalevy on pitkanomainen, jolloin myOs naulalevyn ja puun liitospinnat tulevat pitkanomaisiksi. Suuresta levysta johtuen naulalevy voidaan sijoittaa paikalleen siten etta reunat osuvat puuosien nurkkiin. Tallainen nurkkasijoitus on esitet-40 ty pisteella 13. Tama sijoitus voi tarkoittaa sita, etta naulalevyn reuna sijoitetaan nurkkaan eli mitta c on 12 nolla tai usein edullisemmin sita, etta miialla c on nollasta poikkeava standardiarvo ainakin paarteen suunnassa. Talldin nimittain naulalevy on pidempi ja sen paarreaukkoa tukeva vaikutus ulottuu pidem-malle. Lisaksi liitospinta diagonaalisauvaan 12 on suurempi. Kuvan esittamassa tapauksessa toisella puo-lella liitosta (vasemmalla puolella) levy ei ulotu puunurkan yli, tapauksesta riippuen tama on edullista, 5 silia toisessa aukossa rasitukset voivat olla pienempia ja liitoksen aukkomitoitusta parantavaa vaikutusta ei ole tarpeen hyddyntaa. Lisaksi naulalevy on sijoitettava tasapainoisesti diagonaaleihin nahden mm. pinta-alat ja momentit, jotka levyn ja diagonaalien valissa esiintyvat eivat aina edellyta levyn ulottamista reunan yli, mutta standardiratkaisuna on edullista, etta toinen levyn puoli ulottuu hieman nurkan yli. TassM tapauksessa on oletettu, etta naulalevyssS on vahvistusreunassa 2 halkaisussa aikaansaadut reuna-10 piikit. Kun levy sijoitetaan siten, etta n3m3 piikit ovat diagonaalien 11,12 puolella toimivat ne tehok-kaasti eivatka niiden tehokasta toimintaa vahenna puun reunaan ja/tai levytoleranssiin liittyvat vahennyk-set. Reunan suuren piikkitiheyden ansiosta diagonaalileveyttS ei tarvitse liitoksen vuoksi suurentaa eika levyn tarvitse diagonaalilujuuksien vuoksi ulottua puualueen yli. Naulalevy voidaan leveyssuunnassa kohdentaa nurkkaan, niinkuin on tehty kuvassa tai sijoitus voi tapahtua nykyisen kaytanndn 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 kasiteliaan vedettya tapausta.

On edullista, etta solmuun tulisi paarresauvalle negatiivinen momentti eli momentti, joka aiheut-taa vetoa kuvan tapauksessa ylSpinnassa silia taman ansiosta saadaan tasapainoinen rasitusjakautuma, sil· 20 IH kuormat ovat kaytanndssa aina tasaisesti jakautuneita ja aiheuttavat positiivisen aukkomomentin. Tama negatiivinen tukimomentti aikaansaadaan yksinkertaisesti sijoittamalla naulalevy puuhun nahden epa-keskiseksi. Tata on havainnollistettu kuvassa nuolella F, joka kuvaa puun ja naulalevyn valista tartunta-voimien resultanttia. Kun tama resultantti on puun keskiviivan (joka on merkitty katkoviivalla) ylapuo-lella syntyy negatiivinen momentti, jonka suuruutta voidaan saadelia levysijoituksella. Tama on erittain 25 edullista, silia tama momentti ei tuo levylle ylimaaraisia rotaatiosta aiheutuvia rasituksia ja lisaksi tama momentti ei ole altis rotaatioeroon perustuvien momenttien hiipumavaikutukselle. Kun liitos on vedetty, ei naulalevyn lujuus tavanomaisin keinoin useinkaan riita siirtamaan vetovoimia. Kuvan 6 tapauksessa naulalevyn liitoksessa oleva vetovoimaa vastaanottava pinta kasvaa liitosalueilta 16,17 ja 18 ja lisaksi ylareuna voi olla taman keksinndn mukainen luja reuna. Tama 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 seka mydskin luotettavampi, koska liitosmomenttia voidaan saadelia, momentti ei ole altis hiipumalle ja te-råspinta-alaa on liitoksessa riittavasti.

Jos liitos on puristettu (eli nuoli F kuvassa fig 6 on vastakkaissuuntainen ja tapausta taytyy tar-35 kastella yldsalaisin kaannettyna, silia puristusliitokset sijaitsevat kaytanndn rakenteissa ylapaarteilla) patevat kaikki edeliamainitut vetoliitokseen liittyvat edut, koska kuitenkin levy kestaa lommahduskuormaa yleensa huomattavasti vahemman kuin vetoa, joudutaan usein osa puristusvoimasta siirtamaan kontaktin avulla. Talldin on tarkeaa, etta tama kontaktivoima on myds sijainniltaan maaratty, tassa tapauksessa kontaktin taytyy syntya ylapintaan, jotta momenttijakautuma ollsi paarremitoituksen kannalta edullinen. 40 Tata havainnollistavat nuolet p kuvassa fig 6. Tama aikaansaadaan yksinkertaisesti esim. loveamalla paar-

II

90900 13 teen toisen padn alaosa 22, jolloin mahdollinen epStarkasta sahauksesta johtuva kon tak ti ei voi syntyS esim, alareunaan, joka kuvan esittamassa tapauksessa olisi hyvin epaedullinen. Toinen, vaihtoehtoinen, huomattavasti edullisempi ja useimmissa tapauksissa riittava keino kontaktin paikan ohjauksessa on se, etta ylimadraista leiketta ei tehda kontaktin vuoksi (niinkuin kuvan fig 6 sauvassa IS on tehty) vaan lii-S tos tehdaan V-raolliseksi siten, etta kontakti sijoittuu liitospinnan toiseen, rakenteen kannalta edulliseen reunaan. TallOin kontaktin ohjaukseen liittyva ylimaarainen tyd on hyvin pieni.

Tåssa selostettua naulalevyn sijoituksen, koon ja kontaktin paikan ohjausta voidaan kdyttaa analogisesti myOs muissa liitostyypeissa ja tama uusi suunniuelu- ja liitosmuotoiluperiaate on yksi keskeinen tdman keksinndn oivallus.

10 Kuvissa fig 7 ja Hg 8 on esitetty keksinndn sovellutus metallidiagonaalissa 19, joka on puristettu puuosaan 10. Kuva 7 esittaa taivuttamatonta ja profiloimatonta levya, johon on harmailla piirretty piik-kien leikkauskohdat 20 ja keskiosan taivutus 21. Kuva fig 8 esittaa puuhun puristettua diagonaalia ja sii-na on lisaksi keskiosalla tavanomaisia piikkeja. Kuvien esittamassa tapauksessa reunapiikit on aikaansaa-tu suoraan taivuttamalla ja leikkaamalla levyn reuna. TallOin piikkitiheys saadaan erityisen suureksi suu-1S rusluokalleen 8-kertaiseksi tavanomaisiin keskialueelta stanssattuihin piikkeihin nahden. Tata samaa pe-riaateratkaisua voidaan soveltaa myOs tavanomaisessa naulalevyssS. Puulaadusta ja/tai levyn ominaisuuk-sista riippuen reunapiikit voidaan muodostaa metallidiagonaalissa myOs leikkaamalla kuvan fig 1 mukai-sesti. Kuvien esittamassa tapauksessa metallidiagonaali on muodostettu kapeas ta metallirainasta, mika mahdollistaa erityisen taloudellisen valmistustavan. Vaihtoehtoisesti diagonaali voidaan valmistaa leveas-20 td rainasta tavanomaiseen tapaan.

Claims (7)

1. Puurakenteiden, erityisesti naulalevyrakenteiden liitososa, josta on meistetty piikkeja, jotka puuhun puristettuna muodostavat liitoksen tunnettu siita, etta 5 ainakin osa naista piikeista muodostaa piikkirivin tai sentapaisen (2,20), mika on aikaansaatu liitososan reunaan niin, ettå nama reunapiikit on tehty liitososan keskialueella oleviin piikkei-hin nahden poikkeavalla tavalla esim. niin, etta retina on kaannetty ja leikattu piikeiksi tai nama reunapiikit on tehty halkaisun kautta kahteen liitososaan samanaikaisesti kayttaen piikikasta halkaisuviivaa ja reuna on kaan-10 netty ja lisaksi tallaisen reunapiikkirivin suunta on ainakin oleellisesti sama kuin liitososan pituussuunta ja lisaksi liitososa on ainakin pituussuuntansa poikkisuunnassa epasymmetrinen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liitososa, joka on valmistettu rainasta stanssaamalla tunnettu siita, etta liitososan katkaisukohtien låheisyyteen on aikaansaatu katkaisutyovaiheen yhteydessa ylimaa-raisia piikkejå joko niin etta liitososan pahhhn ja/tai reunaan on lavistetty ylimaaraisia reikia (8,9) tai 20 niin, etta katkaisutyokalu on tehty sellaiseksi, etta katkaisukohtaan on lavistetty katkai - sua vårten reikia (7) ja katkaisu on tehty naiden 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 siita, etta liitososan tartuntalujuus on jakautunut liitososan alueelle epasymmetrisesti siten, etta lujuus on suurempi toisella puolella (2) kuin toisella (1) ja tama epasymmetrisyys on aikaansaatu suuremmalla piikkitiheydelia ja/tai tehokkaammillapii-keillaja tama lujempi puoli (2) on puristettu liittyvån sauvan (11, 12, 16, 17, 18) puolelle. 30

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen liitos tunnettu siita, etta liitososa on kokonaan puuosien paalla.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 tai mukainen liitos tunnettu siita, etta 35 liitososa on sijoitettu liitokseen kayttaen apuna puuosien valisia nurkkia (13,14) niin, etta lii tososan reunat sijaitsevat vakioidun positiivisen tai negatiivisen mitan (c) paassa nurkasta

6. Patenttivaatimuksen 3.4 tai 5 mukainen liitos, jossa lisaksi on puristusrasituksen alainen paarrejat-kos tunnettu siitfl, etta 40 paarreosien paat on katkaistu puristavan kontaktivoiman sijaintia ohjaavalla tavalla niin, etta 90900 ainakin toisen paaiTeosan paa on katkaistu kaksileikkeiseksi (22) tai toiseen puuosaan nahden vinoksi.

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