naulaliitosten mitoitus - metsä wood · naulaliitosten mitoitus perustuu ril 205-1-2009...

NAULALIITOSTEN MITOITUS

SiSällySluettelo

1 Yleistä..........................................................................................................22 Esiporaus ....................................................................................................23 Materiaalit ..................................................................................................24 Kuormitustapa ..........................................................................................35 Leikkausrasitettu naula ...........................................................................4 5.1 Puutavara-puutavara -liitos............................................................4 5.2 Kerto-Kerto -liitos .............................................................................5 5.3 Kerto-Puutavara -liitos ....................................................................5 5.4 Puutavara-Kerto -liitos ....................................................................6 5.5 Puulevy-puutavara -liitos ................................................................6 5.6 Teräslevy-puutavara -liitos .............................................................7 5.7 Palalohkeaminen ..............................................................................86 Vetorasitettu naula (rasitus naulan pituusakselin suunnassa) ........97 Naulojen yhdistetty leikkaus- ja pituussuuntainen kuormitus.......108 Naulojen sijoitus ......................................................................................10 8.1 Naulavälit, reuna- ja päätyetäisyydet ...........................................119 Naulaliitosten sallitut toleranssit .........................................................1410 Laskuesimerkki: Naulaliitoksen mitoitus ...........................................1411 Lähteet ......................................................................................................16

2 Kerto-KäsiKirja, naulaliitosten MitoitusKesäKuu 2012

Tämä ohje on Metsä Woodin omaisuutta. Ohje on laadittu yhteistyössä VTT:n kanssa.

naulaliitosten Mitoitus

3. Materiaalit

Naulat voivat olla seostamattomasta teräksestä tai austeniittisesta ruostumattomasta teräksestä valmistettuja sileitä tai profiloituja nauloja. Naulan paksuuden pitää olla vähintään 1,9 mm ja enintään 8 mm. Poikkileikkaukseltaan naulat voivat olla neliönmuotoisia, uritettuja neliönmuotoisia, pyöreitä sileitä lankanauloja tai profiloituja kierre- ja kampanauloja, joiden kärjen viisteestä alkavan profiloinnin pituus lg ≥ 4,5d. Vetomurtolujuus tulee olla vähintään 600 N/mm2 ja kannan pinta-ala Ah ≥ 2,5d2. Puulevyliitoksissa käytettävien naulojen kannan halkaisijan dh on oltava vähintään 2d.

Naulojen valmistajalta tarvitaan seuraavat ilmoitetut materiaaliominaisuudet ja mitat, jotta mitoitus voidaan tehdä: •naulantartuntalujuusf ax, k

•naulanmyötömomenttiM y,k •kannanläpivetolujuus,käytetäännormiarvoja,joseioleannettuf head, k •naulanteräslaatu(vähintään600N/mm2 ellei valmistajalta muita arvoja) f u •naulannimellishalkaisijad, pituus L, kannan halkaisija dh ja profiloidulla naulalla varren profiloidun osuuden pituus lg. Käytettävien teräslevyjen tulee olla esirei'itettyjä rakenneteräksen tai ruostumattoman austeniitisen teräksen laatuja. Teräslevyjen ja naulojen tulee tarvittaessa olla korroosionkestäviä tai ne tulee suojata korroosiolta. Katso tarkemmat vaatimukset taulukosta 1.

2. esiporaus

Nauloille tulee esiporata reiät, kun naulan nimellispaksuus d > 6 mm tai puun ominaistiheys ρk > 500 kg/m�. Kerto-S ja Kerto-Q -tuottei-den ominaistiheys on 480 kg/m� ja Kerto-T -tuotteen 410 kg/m�. Sahatavaran, Kerto-S ja Kerto-T -tuotteen lapepintaan tulee porata reiät, jos puuosan paksuus t on pienempi kuin

missä d on naulan paksuus [mm] ρk on puun ominaistiheys [kg/m�]

Kertopuun syrjäpintaan tulee porata reiät, jos puuosan paksuus t on pienempi kuin

Kerto-Q:n paksuuden oltava vähintään 4d. Esimerkiksi 21 mm Kerto-Q:lla dmax = 5,25 mm.Esiporatuilla nauloilla puuhun porattavan reiän koon tulee olla 0,5d - 0,8d.

⎪⎩

⎪⎨⎧

−=400)3013(

7max kd

dt ρ

⎪⎩

⎪⎨⎧

−=200)3013(

14max kd

dt ρ

1. Yleistä

Naulatussa puuliitoksessa tulee olla vähintään 2 kpl teräväkärkisiä nauloja. Liiman ja naulojen ei lasketa toimivan yhdessä. Naulan kanta tulee upottaa tasan puupinnan kanssa -0/+3 mm toleranssilla.

Naulaliitosten mitoitus perustuu RIL 205-1-2009 suunnitteluohjee-seen sekä Kerto-sertifikaattiin.

Puun päähän syysuuntaan lyödyn sileävartisen naulan ei katsota välittävän voimia. Syysuuntaan lyötyjä sileitä nauloja voidaan kuiten-kin käyttää sekundaarisissa rakenneosissa, esimerkiksi räystäslaudan kiinnittämiseen kattovasojen päihin.

Profiloituja kampa- ja kierrenauloja voidaan käyttää leikkauskuor-mitetuissa päätypuuliitoksissa käyttöluokissa 1 ja 2, kun naulojen tartuntapituus on vähintään 10d ja liitoksessa on vähintään kolme naulaa.

(1)1

(2)2

1 EN 1995-1-1:2004, kaava (8.18) 2 EN 1995-1-1:2004, kaava (8.19)



4. KuorMitustapa

Nauloilla voi olla joko pelkkää leikkaus- tai vetorasitusta, tai yhdistettyä leikkaus- ja vetorasitusta.

Poikkileikkauksen pienennykset tulee ottaa huomioon sauvojen kestävyysmitoituksessa.

Poikkileikkauksen pienennykset voidaan jättää huomioimatta seuraavissa tapauksissa: •ilmanesiporaustaolevatenintään6mmpaksutnaulat •sauvojenpuristusalueellaolevatreiät,jotkatäytetäänliitettäviäpuitajäykemmällämateriaalilla.

Puristusrasitetuissa Kerto-Kerto -liitoksissa voidaan ⅔ liitossauma vasten kohtisuorasta rasituksesta siirtää suoralla kontaktilla puulta puulle. Mikäli kontaktipintojen työstö on tehty CNC-ohjatulla työstökoneella, voidaan rasituksesta siirtää kontaktilla vastaavasti ¾. Puristuspuolen halkeaminen vinoissa kontaktiliitoksissa, kuten harjaliitoksissa, tulee estää liitettävien puiden yläpäiden muotoilulla tai sijoittamalla päiden väliin kovakuitulevy tai teräslevy, jonka korkeus on noin ¾ osaa koko liitosalueen korkeudesta.

Leikkauskuormitettujen ripustusliitosten naulat pyritään sijoittamaan palkin puristuspuolelle. Tällöin ei yleensä tarvitse tarkistaa palkin poikittaista vetokestävyyttä.

Puutavaralla tarkoitetaan sahatavaraa, liimapuuta ja Kerto-S sekä Kerto-T -tuotteita. Kerto-Q -tuotteella on lapeliitoksissa muuta puutavaraa parempia ominaisuuksia.

PuulevyjentuleeollaCE-merkittyjästandardinEN13986(vaneri,lastulevy,OSB-levy,japuolikovatjakovat kuitulevyt) mukaan tai käytettävällä levyllä tulee olla rakenteellisen käytön kattava kotimainen tyyppihyväksyntä tai ympäristöministeriön hyväksymän toimielimen lausunto/sertifikaatti.

Kuva 1: leikkausrasitettu naulaliitos

kmod

Materiaali KäyttöluoKKa KuorMan aiKaluoKKa

PySyvä PitKäaiKainen KeSKiPitKä lyhytaiKainen hetKellinen

Sahatavara, Pyöreä puutavara, Liimapuu, Kerto, Vaneri

1 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

2 0,60 0,70 0,80 0,90 1,10

3 0,50 0,55 0,65 0,70 0,90

Lastulevy EN 312-4 ja -5, OSB/2, Kova kuitulevy

1 0,30 0,45 0,65 0,85 1,10

2 0,20 0,30 0,45 0,60 0,80

Lastulevy EN 312-6 ja -7, OSB/3, OSB/4

1 0,40 0,50 0,70 0,90 1,10

2 0,30 0,40 0,22 0,70 0,90

Puolikovat kuitulevyt: MBH.LA , MBH.HLS, MDF.LA ja MDF.HLS

1 0,20 0,40 0,60 0,80 1,10

2 - - - 0,45 0,80

γMPeruSyhdiStelMät

Sahatavara, pyöreä puutavara yleensä Havusahatavara, jonka lujuusluokka ≥ C35 Kerto- ja liimapuu Puulevyt

1,401,251,201,25

Onnettomuusyhdistelmät 1,00

Taulukko 2: liitospuun materiaaliosavarmuusluku γM ja aikavaikutuskerroin kmod4

3 EN1995-1-1:2004, taulukko 4.1 4 EN 1995-1-1:2004/A1:2008, taulukko 3.1 ja EN 1995-1-1:2004/NA, taulukko 2.3(FI)

liitin KäyttöluoKKa

1 2 3

Naulat, joiden halkaisija d ≤ 4 mm Ei mitään Fe/Zn 12c, Z275 Fe/Zn 25c, Z350

Naulat, joiden halkaisija d > 4 mm. Ei mitään Ei mitään Fe/Zn 25c, Z350

Teräslevyt, joiden paksuus t ≤ 3 mm Fe/Zn 12c, Z275 Fe/Zn 12c, Z275 Ruostumaton teräs

Teräslevyt, joiden paksuus t = 3..5 mm Ei mitään Fe/Zn 12c, Z275 Fe/Zn 25c, Z350

Teräslevyt, joiden paksuus t > 5 mm Ei mitään Ei mitään Fe/Zn 25c, Z350

Taulukko 1: liittimien korroosiosuojausta koskevat vähimmäisvaatimukset. Sähkösinkityksen Fe/Zn-luokat ovat standardin iSo 2081 mukaisia ja kuumasinkityksen Z-pinnoitteet on määritelty standardissa en 10346.3



5. leiKKausrasitettu naula

5.1 Puutavara-Puutavara -liitoS

Tämä mitoitusmenetelmä pätee, kun kuvan 2 mukaiset tunkeuma-syvyydet t1 ja t2 ovat esiporaamattomilla nauloilla vähintään 8d ja esi-poratuilla t1,min = t2,min ≥ 4d. Kannan puolella sallitaan sahatavaralla, Kerto-S - ja Kerto-T -tuotteilla t1,min = 7d. Kerto-Q:lla t1,min = 4d.

Kun tunkeumasyvyys t1 ≥ 8d ja t2 ≥ 12d, yksittäisen naulan ominaisleikkauskestävyys leikettä kohden saadaan kaavalla:

Kuva 2: tunkeuma t1 ja t2 (a) yksileikkeisessä liitoksessa, (b) kaksileikkeisessä liitoksessa. naulojen limittyminen t ja t2 (c).

⎩⎨⎧

⋅

⋅=

nauloilla llaesiporatui130nauloilla ttomillaesiporaama120

8,1

7,1

dd

Rk

Yksi-jakaksileikkeistenliitosten(kuva2aja2b)paksuuksiensymbolitonmääriteltyseuraavasti:

t1 on kannanpuoleisen puun paksuus yksileikkeisessä liitoksessa taikaksileikkeisessäliitoksessa=min(kannanpuoleisenpuunpaksuus; kärkiosan tunkeuma)

t2 on kärkiosan tunkeuma yksileikkeisessä liitoksessa tai keskipuun paksuus kaksileikkeisessä liitoksessa

Kolmenpuunliitoksessa(kuva2c)naulatsaavatlimittyäkeskipuussa,jos keskipuun paksuus vähennettynä naulan tunkeumasyvyys (t-t2) > 4d.

Kaksileikkeisen liitoksen toispuoleisen naulauksen yhteydessä kärki-puolen puuosa on sidottava esimerkiksi ruuvaamalla tai läpipult-tauksella kun kärjenpuolen tunkeuma t1 < 12d.Liitoksen leikkauskestävyyden mitoitusarvo lasketaan kaavalla:

[N] (3)5

missä d on naulan nimellishalkaisija millimetreinä.

5 RIL 205-1-2009, kaavat (8.5.1S) ja (8.5.2S)6 RIL 205-1-2009, kaava (8.5.3S)7 RIL 205-1-2009, kaava (8.5.3S)

keM

d RkkkR ⋅⋅⋅= ργmod

(4)6

(6)8

ktM

d RkkkR ⋅⋅⋅= ργmod

, kun tunkeuma t1 ≥ 8d ja t2 ≥ 12d

(5)7

, kun tunkeuma t1 < 8d tai t2 < 12d

350kk ρ

ρ =missä

(7)9

(9)11

kuitenkin kt <_ 1,3 sileillä neliskulmaisilla nauloilla kt <_ 1,1 sileillä pyöreillä nauloilla

(8)10muilla nauloilla

Kerto-Q syrjäliitoksissa naulan leikkauskestävyyttä pienennetään kertoimella

Jos liitoksessa on eri lujuusluokan puutavaraa, käytetään pienempää ominaistiheyttä ρk. Kerto-S:n ja Kerto-Q:n kρ = 1,17 ja Kerto-T:n kρ = 1,08.

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

⎧

−⋅+

−⋅+

=

ddt

ddt

kt

6123,01

883,01

max2

1

6,2,

160dM

k kyt ≤

missä My, k on naulan myötömomentti [Nmm] d on naulan nimellispaksuus [mm].

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

⎧

=

dtdt

ke

12

8min2

1

( ) 12003,01 1 ≤−

−=d

adkef (10)12

missä a1 on naulaväli Kerto-Q:n pintaviilujen syysuunassa.

Liitettäessä yhteen kahta eri puumateriaalia mitoituksessa käytetään sen materiaalin kmod ja γM -kertoimia, jonka kmod / γM -suhde on pienempi.

8 RIL 205-1-2009, kaava (8.5.4S)9 RIL 205-1-2009, kaava (8.5.5S)10 RIL 205-1-2009, sivu 104

11 RIL 205-1-2009, kaava (8.5.6S)12 RIL 205-1-2009, kaava (8.19S)

5 Kerto-KäsiKirja, naulaliitosten Mitoitus, KesäKuu 2012 Tämä ohje on Metsä Woodin omaisuutta. Ohje on laadittu yhteistyössä VTT:n kanssa.

5.2 Kerto-Kerto -liitoS

Taulukko 3: taulukossa on esitetty esiporaamattomien yksileikkeisten lankanaulaliitosten leikkauskestävyyden mitoitusarvoja Rd [n] Kerto-Kerto liitoksessa (Kerto-S tai Kerto-Q). taulukon arvoja voi käyttää, kun tartuntapituudet ovat Kerto-S:ssä tai Kerto-Q:ssa t1 ≥ 8d ja t2 ≥ 12d. taulukon arvot on laskettu eurokoodi 5 puikkoliitosteorian eikä ylempänä esitetyn yksinkertaistetun mitoitusmenetelmän mukaan.

aiKaluoKKa PySyvä KeSKiPitKä hetKellinen

KäyttöluoKKa 1 ja 2 3 1 ja 2 3 1 ja 2 3

d L

Neliskulmaisetnaulat

2,5 60 377 314 502 408 691 565

2,8 75 458 381 610 496 839 686

3,4 100 639 532 852 692 1171 958

4,2 125 919 766 1226 996 1685 1379

5,1 150 1285 1071 1713 1392 2355 1927

5,5 200 1463 1220 1951 1585 2683 2195

6,0 225 1701 1417 2268 1842 3118 2551

d L

Pyöreät naulat

2,5 60 354 295 471 383 648 530

2,8 75 428 357 571 464 785 643

3,1 90 509 424 679 552 933 764

3,4 100 593 494 791 642 1087 889

3,8 120 712 594 950 772 1306 1069

4,2 130 840 700 1120 910 1540 1260

4,6 145 976 814 1302 1058 1790 1464

5,0 160 1120 934 1494 1214 2054 1680

5.3 Kerto-Puutavara -liitoS

Taulukko 4: taulukossa on esitetty esiporaamattomien yksileikkeisten lankanaulaliitosten leikkauskestävyyden mitoitusarvoja Rd [n] Kerto-sahatavara -liitoksessa (Kerto-S tai Kerto-Q ja sahatavaran lujuusluokka ≥ C24). taulukon arvoja voi käyttää, kun sahatavara on naulan kärjen puolella ja tartuntapituudet ovat t1 ≥ 8d ja t2 ≥ 12d. taulukon arvot on laskettu puikko-liitosteorian eikä ylempänä esitetyn yksinkertaistetun mitoitusmenetelmän mukaan.



d L


2,5 60 288 240 384 312 528 432

2,8 75 349 291 465 378 640 523

3,4 100 486 405 648 526 891 729

4,2 125 697 581 929 755 1277 1045

5,1 150 970 809 1294 1051 1779 1456

5,5 200 1104 920 1472 1196 2024 1656

6,0 225 1281 1068 1708 1388 2349 1922

d L

Pyöreät naulat

2,5 60 264 220 352 286 484 396

2,8 75 319 266 426 346 585 479

3,1 90 379 316 505 410 694 568

3,4 100 442 369 590 479 811 663

3,8 120 533 444 711 577 977 800

4,2 130 631 526 841 683 1156 946

4,6 145 735 612 980 796 1347 1102

5,0 160 846 705 1127 916 1550 1268



5.4 Puutavara-Kerto -liitoS

15 RIL 205-1-2009, kaava (8.5.7S)

Taulukko 5: taulukossa on esitetty esiporaamattomien yksileikkeisten lankanaulaliitosten leikkauskestävyyden mitoitusarvoja Rd [n] Kerto-sahatavara -liitoksessa (Kerto-S tai Kerto-Q ja sahatavaran lujuusluokka > C24). taulukon arvoja voi käyttää, kun sahatavara on naulan kannan puolella ja tartuntapituudet ovat t1 ≥ 8d ja t2 ≥ 12d. taulukon arvot on laskettu puikko-liitosteorian eikä ylempänä esitetyn yksinkertaistetun mitoitusmenetelmän mukaan.



d L


2,5 60 268 223 357 290 491 402

2,8 75 325 271 434 353 597 488

3,4 100 454 378 605 492 832 681

4,2 125 653 544 870 707 1197 979

5,1 150 912 760 1216 988 1671 1368

5,5 200 1038 865 1385 1125 1904 1558

6,0 225 1206 1005 1609 1307 2212 1810

d L

Pyöreät naulat

2,5 60 247 206 330 268 454 371

2,8 75 301 250 401 326 551 451

3,1 90 357 297 476 386 654 535

3,4 100 417 347 555 451 764 625

3,8 120 502 419 670 544 921 753

4,2 130 594 495 792 644 1089 891

4,6 145 692 577 923 750 1269 1039

5,0 160 797 664 1062 863 1461 1195

5.5 Puulevy-Puutavara -liitoS

Kun puulevy on läpinaulattu ja naulan kärjen puolen tartuntapituus puutavarassa on vähintään 12d, saadaan puulevyliitoksessa naulan leikkauskestävyyden mitoitusarvo Rd leikettä kohden alla olevalla kaavalla:

(13)15(11)13

missä Puulevyliitoksissa yksittäisen naulan ominaisleikkaus- kestävyys lasketaan samalla kaavalla vaikka naulalle esiporattaisiin puuhun reiät:

Rk = 120d 1.7

Kun t2 on vähintään 12d, lasketaan klkaavalla(13), muutoin kl = 1,0.

⎪⎩

⎪⎨

⎧⋅⋅⋅=

dtRkkR kl

Md

12

1min 2

mod

γ

(12)14

⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪

⎨

⎧

⋅⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ +

⋅⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ +

⋅⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ +

=

äkovalevyll mukaisella 1-622 EN8

7,0

illakoivuvaner9

6,0

llä:OSB ja lälastulevyl lla,havuvaneri12

5,0

ρ

ρ

ρ

kdt

kdt

kdt

kl

rajoituksena: -neliskulmaisella naulalla: kl ≤ 1,4 kρ -pyöreällä naulalla: kl ≤ 1,2 kρ

missä t on levyn paksuus

kρ on naulan kärkipuoleisen puun tiheyden mukaan kaavalla(6)laskettukerroin.Kerto-SjaKerto-Q:lla kρ = 1,17 ja Kerto-T:llä kρ = 1,08.

Naulan paksuus d saa olla vanerilla, lastulevyllä ja OSB:lläenintään0,5t ja kovalevyllä enintään 0,67t. LisäksilastulevylläjaOSB:llänaulanpaksuussaa olla enintään 5 mm.

havuvanerilla, lastulevyllä jaOSB:llä

koivuvanerilla

EN 622-1 mukaisella kovalevyllä

13 RIL 205-1-2009, kaava (8.5.8S)14 RIL 205-1-2009, kaava (8.5.1S)



Taulukko 6: taulukossa esitetty esiporaamattomien yksileikkeisten lankanaulaliitosten leikkauskestävyyden mitoitusarvoja Rd [n] Puulevy-Kerto -liitoksessa, jossa puulevy on 18 mm havuvaneri. Käytettäessä paksumpaa havuvaneria tai koivuvaneria mitoitusarvot ovat varmalla puolella. taulukon arvoja voi käyttää, kun vaneri on naulan kannan puolella ja tunkeuma Kerto-S tai -Q -kappaleessa ≥ 12d. taulukon arvot on laskettu puikkoliitos-teorian eikä ylempänä esitetyn yksinkertaistetun mitoitusmenetelmän mukaan.



d L


2,5 60 363 303 484 394 666 545

2,8 75 418 348 557 453 766 627

3,4 100 541 451 721 586 991 811

4,2 125 732 610 976 793 1342 1098

5,1 150 986 821 1314 1068 1807 1478

5,5 200 1111 926 1482 1204 2038 1667

6,0 225 1276 1063 1702 1382 2340 1914

d L

Pyöreät naulat

2,5 60 340 283 453 368 623 510

2,8 75 386 321 514 418 707 578

3,1 90 431 359 574 466 789 646

3,4 100 478 398 637 518 876 717

3,8 120 545 455 727 591 1000 818

4,2 130 618 515 824 669 1133 627

4,6 145 695 579 927 753 1275 1043

5,0 160 778 648 1037 843 1426 1167

6,0 200 1007 839 1343 1091 1847 1511

5.6 teräSlevy-Puutavara -liitoS

Teräslevyn lujuus tulee tarkastaa erikseen EN 1993 mukaan. Nämä ohjeet eivät koske Kertopuun syrjään naulattuja teräslevy-liitoksia. Teräslevyliitoksessa naulan leikkauskestävyyden mitoitusarvo saadaan kaavalla:

(17)19

(14)16

missä Esiporatuissa teräslevyliitoksissa yksittäisen naulan ominaisleikkauskestävyys lasketaan samalla kaavalla vaikka naulalle esiporattaisiin puuhun reiät:

Rk = 120d 1.7

Ominaisleikkauskestävyydenarvoavoidaankorottaa kertoimella ks jos naulan kärjenpuoleinen tunkeuma t2 ≥ 12d.

ksM

d RkkR ⋅⋅=γmod

(15)17

dtdt

k

kk

t

ts ≥

≤

⎪⎩

⎪⎨⎧

⋅

⋅=

llä teräslevypaksulla5,0 llä teräslevyohuella

5,1

1,1

ρ

ρ ohuella teräslevyllä tt ≤ 0,5d

paksulla teräslevyllä tt ≥ d

(16)18

Paksun teräslevyn ks käyttö edellyttää, että teräkseen poratun reiän halkaisija on enintään 1,1d. Kartiokantaisen naulan yhteydessä voidaan käyttää teräkseen poratun reiän hal- kaisijana enintään kartion kannan leveyttä vastaavaa reikää.

Teräslevyn paksuuden ollessa 0,5d < tt < d, voidaan ks kerroin interpoloida lineaarisesti.

Kunkampanaulan(ns.ankkurinaula)taikierrenaulan tunkeuma kertopuussa t2 = 8d -12d, ks -kerroin voidaan määrittääkaavalla(17).

⎪⎪

⎩

⎪⎪

⎨

⎧

⋅⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⋅+

⋅⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⋅+

=

ρ

ρ

kdt

kdt

ks

129,06,0

129,02,0

2

2

Kartiokantaisen profiloidun kampa- tai kierrenaulan yhteydessä voidaan käyttää paksun teräslevyn kaavoja myös teräslevyn paksuudella 0,5d ≤ tt < d, kun kartio-osan pituus on vähintään d ja leveys kannassa vähintään 1,3d ja kun kartio pureutuu tiiviisti kiinni teräslevyn reikään.

missä tt on teräslevyn paksuus



ohuella teräslevyllä tt ≤ 0,5d

paksulla teräslevyllä tt ≥ d



5.7 PalalohKeaMinen

Palalohkeaminen tulee kyseeseen teräslevyllisiä pintaliittimiä käytettäessä. Palalohkeamista ei tarvitse tarkistaa teräslevyllisillä esiporaamattomilla naulaliitoksilla, jos peräkkäisten naulojen luku-määrä syysuunnassa on enintään 4 tai jos naulaliitoksen kestävyys on mitoitettu ohuen teräslevyn mukaan.

(21)24

(18)21

D on liitimelle puuhun poratun reiän halkaisija

n1 on liitinrivien lukumäärä puun syysuunnassa

n2 on liitinrivien lukumäärä puun syitä vastaan kohtisuorassa suunnassa

a1 on liitinrivien välinen etäisyys puun syysuunnassa

a2 on liitinrivien välinen etäisyys puun syitä vastaan kohtisuorassa suunnassa

a3 on liittimen päätyetäisyys

ft,0,k on Kertopuun vetolujuus ilman kokovaikutuskorjausta

fv,0,k on Kertopuun tasoleikkauslujuus lappeellaan pintaviilun suuntaan fr,0,k

Rk on liittimen karakteristinen leikkauskestävyys tarkasteltavassaleikkeessä

d on liittimen nimellispaksuus

Mikäli puusauvaan t1 tulee liittimiä vastakkaisilta puolilta ja liitinkohtainen tehollinen paksuus tef ≥ 0,5 t1, tulee teräslevyllisten pintaliittimien yhteydessä tarkistaa myös läpilohkeaminen.

20 RIL 205-1-2009, kuva 8.321 RIL 205-1-2009, kaava (8.4.6S)

24 EN 1995-1-1-2004, kaava (8.32) ja VTT 184/03 Rev. 24 March 2009, sivu 20

Kuva 3: Palalohkeaminen 20

Kertopuun teräslevyllisen lapeliitoksen palalohkeamiskestävyyden ominaisarvo:

( )( )( )kvkteftnetkps fanaftLF ,0,13,0,,, 1 ⋅⋅−++⋅⋅=

( ) ( )DanL tnet −⋅−= 22, 1

kh

kef fd

Rt

,0,⋅=

(19)22

(20)23

⎩⎨⎧

−⋅

⋅−⋅=

Q-Kerto )01,01(37Yleensä)01,01(082,0

,0, dd

f kkh

ρ

Yleensä

Kerto-Q, [N/mm2]


missä



25 RIL 205-1-2009, kuva 8.826 EN 1995-1-1:2004, kaavat (8.23) ja (8.24)

Kuva 4: a) kohtisuora ja b) vino naulaus 25

kaikki naulat

sileät naulat

kampa- ja kierrenaulat

27 EN 1995-1-1:2004, kaavat (8.25) ja (8.26)28 VTT 184/03 Rev. 24 March 2009, kaava (C.1)

6. Vetorasitettu naula(raSituS naulan PituuSaKSelin SuunnaSSa)

Sileitä nauloja ei saa käyttää pituussuuntaan kuormitettuina, jos kuormat ovat pysyviä tai pitkäaikaisia. Jos käytetään profiloitua naulaa, jonka ulosvetolujuusparametrin arvo < 4,5 N/mm2 määri-tettynä RH65:ssä ρk = 350 kg/m3 puun tiheydellä, mitoitus tehdään sileän naulan ohjeilla.

Kärjen puoleisen tunkeuman tpen on oltava ≥ 12d sileillä nauloilla ja ≥ 8d profiloiduilla nauloilla.

Kampa- ja kierrenauloilla vain profiloidun osan oletetaan ottavan pituussuuntaista kuormaa. Päätypuuhun kiinnitetyllä naulalla ei ole ulosvetokestävyyttä.

a)

b)

Kuvan 4 mukaisesti kohtisuoraan tai vinosti syysuuntaan nähden lyö-tyjen naulojen ulosvetokestävyyden ominaisarvo lasketaan kaavalla.

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

⎧

−⋅

⋅+⋅⋅

⋅⋅

=

atkierrenaul jakampa

naulatsileät

naulat kaikki

min2

,

2,,

,

hkhead

hkheadkax

penkax

k

df

dftdf

tdf

R

(22)26

missä

fax,k on naulan ulosvetolujuus

fhead,k on naulan kannan läpivetolujuus

tpenontartuntapituuskärjenpuolella(profiloidunosanpituuskärjen

puoleisessa puussa)

t on puun paksuus kannan puolella

d on naulan paksuus

dhonnaulankannanhalkaisija(tavallisillanauloilladh ≥ 2d)

Vinonaulauksessa tulee olla vähintään kaksi naulaa sijoitettuna sym-metrisesti puun molemmin puolin. Tällöin kuvan 4 mukainen veto aiheuttaa nauloihin ainoastaan pituussuuntaisen kuormituksen. Jos naulaus suoritetaan puun ollessa kostunut lähelle kyllästymispistettä ja se todennäköisesti kuivuu kuormitettuna, arvoja fax,k ja fhead,k pienennetään kertoimella 2/3.

Nauloille voidaan yleisesti käyttää seuraavia ominaisarvoja, kaavat eivät päde Kertopuun viilutason suuntaisesti naulatuissa syrjäliitoksissa.

Mikäli naulalle käytetään kokeellisesti RH65:ssä määritettyä ulosve-tolujuutta,tuleelämmitetyissäsisätiloissa(käyttöluokka1)sijaitsevienliitosten tartuntalujuutta fax,k pienentää sileillä nauloilla kertoimella 0,4 ja muilla nauloilla kertoimella 0,7.

Kertopuun syrjään viilutason suuntaisesti lyödyn sileän naulan ulosvetolujuuden ominaisarvo lasketaan kaavalla

fax,k = 0,32d + 0,8 [N/mm2], kun tpen ≥ 12d

Lämmitetyissäsisätiloissa(käyttöluokka1)kaavan(24)mukaistaulosvetolujuutta pienennetään sileillä nauloilla kertoimella 0,4 ja muilla nauloilla kertoimella 0,7.

( )( ) 2226

,

2226,

N/mm 11,7 T-Kerto , N/mm 16,1 Q-Kerto ja S-Kerto ,1070

N/mm 3,3 T-Kerto ,N/mm 4,6 Q-Kerto ja S-Kerto,1020

kkhead

kkax

f

f

ρ

ρ

⋅⋅=

⋅⋅=−

−

Kerto-S ja Kerto-Q 4,6 N/mm2, Kerto-T 3,3 N/mm2

Kerto-S ja Kerto-Q 16,1 N/mm2, Kerto-T 11,7 N/mm2

( )( ) 2226

,

2226,

N/mm 11,7 T-Kerto , N/mm 16,1 Q-Kerto ja S-Kerto ,1070

N/mm 3,3 T-Kerto ,N/mm 4,6 Q-Kerto ja S-Kerto,1020

kkhead

kkax

f

f

ρ

ρ

⋅⋅=

⋅⋅=−

−

(23)27

(24)28



29 EN 1995-1-1:2004, kaava (8.27)30 EN 1995-1-1:2004, kaava (8.28)

31 EN 1995-1-1:2004, kuva 8.632 EN 1995-1-1:2004, kaava (8.17)33 EN 1995-1-1:2004, taulukko 8.1

(27)32

Kerto-Q:n syrjäliitoksissa pitäisi naulan halkaisijan d ≥ 3,1 mm pyöreillä nauloilla ja d ≥ 2,8 mm neliskulmaisilla nauloilla.

Taulukko 7: taulukossa esitetty sileiden naulojen ulosvetokes-tävyyden mitoitusarvoja Rd [n], kun sileiden naulojen kärjen-puoleinen tunkeuma on vähintään 12d. Kuorman aikaluokka on hetkellinen ja käyttöluokka on 2.

Kerto- laPeliitoS

Kerto- SyrjäliitoS

d [mm] Kerto-t Kerto-S ja -Q

2,1 163 224 71

2,5 231 317 110

2,8 290 397 146

3,1 355 487 189

3,4 428 586 240

3,8 534 732 320

4,2 652 894 416

4,6 783 1073 529

5,0 925 1267 660

5,1 962 1318 696

5,5 1119 1533 852

6,0 1331 1825 1077

6,5 1562 2142 1338

Sileävartiseen naulaan ei saa kohdistua pysyvän tai pitkäaikaisen aikaluokan vetorasitusta.

7. naulojen YhdistettY leiKKaus- ja pituussuuntainen KuorMitus

Pituussuuntaisen kuormituksen Fax ja leikkauksen Fv vaikuttaessa samanaikaisesti liitoksen tulee mitoitusarvojen ja kapasiteettien suhteen täyttää seuraavat yhdistelykaavat.

1,

,

,

, ≤+dv

dv

dax

dax

RF

RF

12

,

,

2

,

, ≤⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

dv

dv

dax

dax

RF

RF

sileillä nauloilla

profiloiduilla nauloilla

(25)29

(26)30

missä

Fax,d on ulkoisen kuorman aiheuttama puristus- tai vetorasituksen mitoitusarvo

Fv,d ulkoisen kuorman aiheuttama leikkausrasituksen mitoitusarvo

Rax,d on liitoksen puristus- tai vetorasituksen mitoituskapasiteetti

Rv,d on liitoksen leikkausrasituksen mitoituskapasiteetti.

8. naulojen sijoitus

Halkeiluvaaran välttämiseksi naulat suositellaan sijoittamaan kuvan 5 mukaan vähintään mitan d verran syynsuunnasta sivuun. Tällöin käytetään perättäisten naulojen tehollisena lukumääränä nef = n, Kerto-Q:n lapeliitoksissa perättäisiä nauloja ei tarvitse sijoittaa lomittain.

Naulojen sallitut sijaintipoikkeamat taulukon 11 mukaisesti.

1 naula2 Syyn suunta

Kuva 5: Samassa rivissä syysuunnassa olevat naulat, jotka ovat lomittain kohtisuoraan syysuuntaa nähden d:n verran 31

Mikäli lomitusta ei tehdä, syynsuuntaisen naularivin laskemisessa käytetään tehollisten liitinten määrää nef

missä n on naulojen määrä rivissä.

kef sahatavaralle ja liimapuulle sekä Kerto-S ja Kerto-T lapeliitoksille, katso taulukko 8

kef=1–0,03(20d – a1)/d ≤ 1 Kerton syrjäliitoksilla

efkef nn =

Taulukko 8: kef:n arvot sahatavaralle, liimapuulle ja Kerto-S:n ja Kerto-t:n lapeliitoksille. 33

naulaväli *) kef kef

ilMan eSiPorauSta eSiPorauS

a1 ≥ 14 d 1,0 1,0

a1 = 10 d 0,85 0,85

a1 = 7 d 0,7 0,7

a1 = 4 d - 0,5

* naulavälin väliarvoilla kef :n lineaarinen interpolointi on sallittu


8.1 naulavälit, reuna- ja PäätyetäiSyydet


Kuva 6: liitinvälejä sekä liitinten pääty- ja reunaetäisyyksiä havainnollistavat kuvat



Taulukko 9: naulojen minimivälit sekä reuna- että päätyetäisyydelle Kerton lappeen puolelta lyödyille nauloille. Merkinnät on selvitetty kuvissa 6 ja 7. 34

34 VTT 184/03 Rev. 24 March 2009, sivut 18-19 ja EN 1995-1-1:2004, taulukko 8.235 EN 1995-1-1:2004, kuva 8.7

Kuva 7: liitinvälit sekä liitinten pääty- ja reunaetäisyydet: (a) syynsuuntainen liitinväli ja syynsuuntaa vastaan kohtisuora liitinväli, (b) liittimien reuna- ja päätyetäisyydet. 35

1 liitin2 Syyn suunta(1) Kuormitettu pää eli vedetty pää(2) Kuormittamaton pää eli puristettu pää(3) Kuormitettu reuna eli vedetty reuna(4) Kuormittamaton reuna eli puristettu reuna

ei reiKien eSiPorauSta reiKien eSiPorauS ei reiKien eSiPorauSta

reiKien

eSiPorauS

Väli tai etäisyys Kulma α Kerto-S Kerto-T

Kerto-Q Kerto-SKerto-T

Kerto-Q Puutavara ρk < 420 kg/m³

Puutavara 420 ≤ ρk ≤ 500 kg/m³

Puutavara

Väli a1 (syiden suuntaan)

0° ≤ α ≤ 360° d < 5 mm:(5+5|cosα|)d d ≥ 5 mm:(5+7|cosα|)d

(5+2|cosα|)d (4+|cosα|)d (4+|cosα|)d d < 5 mm:(5+5|cosα|)d d ≥ 5 mm:(5+7|cosα|)d

(7+8|cosα|)d (4+|cosα|)d

Väli a2 (kohti-suoraan syitä vastaan)

0° ≤ α ≤ 360° 5d 5d (3+sinα)d (3+sinα)d 5d 7d (3+|sinα|)d

Etäisyys a3,t (kuormitettu pää)

-90° ≤ α ≤ 90° (10+5cosα)d (4+3cosα)d (7+5cosα)d (4+3cosα)d (10+5cosα)d (15+5cosα)d (7+5cosα)d

Etäisyys a3,c (kuormittamaton pää)

-90° ≤ α ≤ 270° 10d 4d 7d 4d 10d 15d 7d

Etäisyys a4,t (kuormitettu reuna)

0° ≤ α ≤ 180° d < 5 mm:(5+2sinα)dd ≥ 5 mm:(5+5sinα)d

(3+4sinα)d d < 5 mm:(3+2sinα)dd ≥ 5 mm:(3+4sinα)d

d < 5 mm:(3+2sinα)dd ≥ 5 mm:(3+4sinα)d




Etäisyys a4,c (kuormittamaton reuna)

180° ≤ α ≤ 360° 5d 3d 3d 3d 5d 7d 3d



Taulukko 10: naulojen minimivälit sekä reuna- ja päätyetäisyydet Ker-ton syrjän puolelta lyödyille nauloille. Merkinnät selvitetty kuvassa 7. 36

Puulevyliitoksissa sahatavaran, liimapuun sekä Kerton miniminau-lavälejä a1 ja a2 voidaan pienentää lape- ja syrjäliitoksissa kertoimella 0,85 taulukon 9 ja 10 arvoista, kun puuta ei esiporata. Reuna- ja päätyetäisyyksiä ei saa pienentää.

Minimietäisyydet nauloille ovat vanerissa a4,c ja a3,c = 3d sekä a4,t ja a3,t =(3+4sinα)d, kun α on kuormitussuunnan ja levyn reunan välinen kulma. Muilla puulevyillä käytetään taulukoiden 9 ja 10 mukaisia reunaetäisyyksiä, ellei levylle ole CE-merkissä ilmoitettu muita arvoja.

Teräslevyliitoksissa sahatavaran, liimapuun sekä Kerton minimi-naulavälejä a1 ja a2 voidaan pienentää lapeliitoksissa kertoimella 0,7 taulukon 9 arvoista kun puuta ei esiporata. Reuna- ja päätyetäisyyksiä ei saa pienentää.

9. naulaliitosten sallitut toleranssit

Taulukko 11: naulaliitosten sallitut toleranssit - sallitut poikkeamat suunnitellusta asemasta, ellei rakennesuunnitelmissa ole toisin esitetty. 37

Naulaliitospuu-puu

liittimen sijoitus liitinvälit a1 ja a2 1)

päätyetäisyys a3reunaetäisyys a4

± max(10 %; d)- 0 / + 10 mm- d / + 10 mm

Naulaus-levyliitos

reiän sijaintinaulauslevyn sijoitus

reiät metallilevyssämolemmissa suunnissa

± 3 mm± 5 mm

1) Puun syynsuunnassa peräkkäisten naulojen tulee kuitenkin olla vähintään d verran limittäin toisiinsa nähden, jos a1 < 14d.

10. lasKuesiMerKKi: naulaliitoKsen Mitoitus

Kuva 1: rakennemalli

a-Kattotuoli, KitaPuun naulaliitoS

Kuva 2: Kitapuuliitos

Tutkitaan lankanaulan 2,5 x 60 sopivuutta liitokseen

Tarkistetaan tarvitaanko esiporausta: d ≤ 6 mm ρk ≤ 500 kg/m3(Kerto-S=480kg/m3) –> ei porata

Tunkeumasyvyys: t2 = 60-27 = 33 mm > 12d = 30 mm t1 = 27 mm > 8d = 20 mm -> korotuskerroin

Ominaisarvoleikkeenkestävyydelle: Rk=120d 1.7 = 570 N

naulavälin tai Pääty- SeKä reunaetäiSyyden vähiMMäiSarvo

ei reiKien

eSiPorauSta reiKien eSiPorauS

Väli tai etäisyys Kulma α Kerto-S Kerto-QKerto-T

Kerto-S Kerto-QKerto-T

Väli a1 (syiden suuntaan)

0° ≤ α ≤ 360° (7+8|cosα|)d 1,4 (4+|cosα|)d

Väli a2 (kohti-suoraan syitä vastaan)

0° ≤ α ≤ 360° 7d 1,4 (3+|cosα|)d

Etäisyys a3,t (kuormitettu pää)

-90° ≤ α ≤ 90° (15+5cosα)d 1,4 (7+5cosα)d

Etäisyys a3,c (kuormittamaton pää)

-90° ≤ α ≤ 270° 15d 9,8d

Etäisyys a4,t (kuormitettu reuna)

0° ≤ α ≤ 180° d < 5 mm:(7+2sinα)dd ≥ 5 mm:(7+5sinα)d

d < 5 mm:1,4 (3+2sinα)dd ≥ 5 mm:1,4 (3+4sinα)d

Etäisyys a4,c (kuormittamaton reuna)

180° ≤ α ≤ 360° 7d 4,2d

36 VTT 184/03 Rev. 24 March 2009, sivu 18 ja EN 1995-1-1:2004, taulukko 8.237 RIL 205-1-2009, taulukko 10.2S


Kuva 3: liitoksen yleisnäkymä

naulan MitoituSKeStävyyS eSiPoraaMattoMana

NNmkgmkgRkkkR kt

Md 48957010,1

/350/480

2,18,0

3

3mod =⋅⋅⋅=⋅⋅⋅= ργ

kmod = 0,8, γM=1,2(Kerto-S)

tarvittava naulaMäärä

kNkN

RF

nd

dv

489,02/6,25, == = 26,2 kpl, valitaan 27 kpl 2,5 x 60 mm nauloja molemmilla puolilla liitosta.

naulojen Sijoittelu

Käytettäessä Kerto-S -tuotetta naulat lomitetaan d:n verran sivuun. Naulat sijoitetaan lapepalkin puristuspuolelle. Tällöin ei ole palkin halkeamisvaaraa. Katso kuvat 3 ja 4.

naulaväli KitaPuun SuunnaSSa a1:

kitapuu(α=0°): a1 ≥ a1,min=(5+5|cosα|)d = 25 mm

lapepalkki: a1 ≥ a2,min/sin22° = 5d/sin22° = 33,4 mm

–> valitaan a1 = 40 mm

naulaväli laPePalKin SuunnaSSa ap:

lapepalkki(α=22°): ap ≥ a1,min=(5+5|cosα|)d = 24,1 mm

kitapuu: ap ≥ a2,min/sin22° = 5d/sin22° = 33,4 mm

–> valitaan ap = 40 mm, jolloin kitapuun poikittaissuunnassa a2=15mm(=40mmsin22°)

PäätyetäiSyyS KitaPuuSSa

kitapuu(α=0°): a3,t,min=(10+5cosα)d = 37,5 mm –> valitaan 50 mm

reunaetäiSyydet

lapepalkki, vetopuoli a4,t ≥(5+2sinα)d=14,4mm(α=158°) –> valitaan a4,t = 204 mm

Muut reunat

a4,c ≥ 5d = 12,5 mm –> valitaan a4,c = 40 mm kitapuulle; lapepalkin yläreunalla a4,c = 166 mm

Naulat asetellaan nimellispaksuutensa verran linjasta sivuun molemmissa suunnissa.

480 kg/m3350 kg/m3

570 N = 489 N

25,6kN/20,489kN



Kuva 4: naulauskuvio

11. lähteet

[1] RIL 205-1-2009, 2009, Puurakenteiden suunnitteluohje.

[2] EN 1995-1-1 Suomen standardisoimisliitto SFS.

[3] EN 1993-1-1 Suomen standardisoimisliitto SFS.

[4] VTT-sertifikaatti No 184/03, 2009.

Tämä dokumentti on Metsäliitto Osuuskunnan (Metsä Wood) omaisuutta ja voimassa vain Metsä Woodin tuotteiden kanssa. Dokumentin hyödyntäminen muun valmistajan tuotteiden yhteydessä on kielletty. Metsäliitto Osuuskunta ei vastaa dokumenttien soveltamisesta tai mahdollisista virheistä dokumenteissa. Tätä lauseketta ei saa poistaa. Finnforest ja Kerto ovat Metsäliitto Osuuskunnan (Metsä Wood) rekisteröimiä tavaramerkkejä.

naulaliitosten mitoitus - metsä wood · naulaliitosten mitoitus perustuu ril 205-1-2009...

Documents