Calculation method and user interface for plywood plates

Abstract

Vaneri on ristikkäisistä puuviiluista koostuva kerroksellinen, ortotrooppinen materiaali. Suuret kimmo-ominaisuuksien erot asettavat erityisvaatimuksia vanerirakenteiden laskentamenetelmälle. Tavanomaiset laskentamenetelmät eivät huomioi poikkiviilun leikkauskäyttäytymistä. Tässä työssä käytetty menetelmä perustuu toisen kertaluvun leikkausteorian mukaiseen laattarakenteen FEM-ratkaisuun.

Mekaaninen puuteollisuus pyrkii tehokkaampaan materiaalin käyttöön ja kilpailukykyisempiin tuotteisiin. Tästä johtuen mitoitusta tulee tarkentaa ja laskentaa kehittää joustavaksi ja helppokäyttöiseksi. Tässä työssä on kehitetty käyttöliittymä kuormitettujen vanerilaattojen laskentaohjelmistolle ja laskettu sen avulla huomattava määrä erilaisia taulukoita, käyrästöjä ja koetuloksia. Lisäksi on selvitetty käytetyn menetelmän eroavaisuuksia muihin laskentamenetelmiin. Laskelmien lujuusominaisuuksien lähtöarvoina on käytetty RlL120:n mukaisia suunnitteluarvoja aikaluokassa C ja kosteusluokassa 1. Kimmo- ja liukukertoimet perustuvat kokeellisiin arvoihin (E=16000 MPa ja G=65MPa). Työssä todettiin, että RlL120:ssa esitetyt vanerin taivutuslujuusarvot ovat noin 20 % suuremmat kuin SFS2417:ssa esitetyt.

Kuormitusajan pidentyminen ja kosteuspitoisuuden kasvaminen pienentää vanerilaatan lujuuksia. Suurin vaikutus kosteudella on puristuslujuuden ja liukukertoimen arvoihin. Tässä työssä on esitetty koetuloksiin perustuvia kosteusreduktiokertoimia lujuuksille.

Termi lambda*L kuvaa laskennan tarkkuutta. Solmujaon tihentyessä lambda * L-arvo pienenee ja tarkkuus kasvaa. Heinisuon mukaan arvon tulisi tarkalle laskennalle olla alle 8. Suoritetun tarkastelun perusteella tulosten tarkkuus heikkenee voimakkaasti lambda * L-arvon kasvaessa yli 25. Alle 7 arvoilla levyn paksuutta pienemmät elementit saattavat aiheuttaa virhettä reunasolmun kuorman arvoon. Arvon ollessa lähellä 25:tä, ovat maksimiarvot riittävällä tarkkuudella oikein. lambda * L:n arvolla 7 on laskenta-aika noin 10 minuuttia riippuen tarkasteltavan laatan mitoista. Suositeltava väli lambda * L-arvolle on 7-23.

Pistekuormitettujen laattojen kokeiden murtokuormilla laskettaessa olivat taipuman laskentatulokset noin 27% suuremmat kuin koetulokset 10% kosteuspitoisuudessa. Vastaavasti 22 %:n kosteudessa laskenta antoi taipumalle 28 % suurempia arvoja. Toisilla koejärjestelyillä ero lasketun ja kokeellisesti mitatun taipuman ero oli 3%. Momenttikapasiteeteiksi saatiin noin 31 % suuremmat arvot kuin Rautakorpi. Kosteusreduktiokertoimia käytettäessä arvojen suhteet pysyivät samana, joten todettiin kertoimien olevan melko tarkkoja. Lähtökohtana käytettyjen Rautakorven taulukoiden perusteella saatiin molemmissa vanerilaatan kosteuspitoisuuksissa 7 ja 22 % hyvin toisiaan vastaavia tuloksia. Koetulosten ja taulukoiden perusteella laskentamenetelmä todettiin tarkaksi .