Ruostumattomasta teräksestä valmistettujen puurakenteiden liitosten palonkestävyys

Translated title of the contribution: Fire resistance on timber connections with stainless steels fasteners

Tuuli Oksanen, Ari Kevarinmäki, Rainer Yli-Koski, Olli Kaitila

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Tutkimuksessa kehitettiin kokeellisesti varmennettuja suunnittelumenetelmiä valituille austeniittisesta ruostumattomasta teräksestä valmistetuille R30- ja R60-paloluokan puurakenteiden liitoksille. Lähtökohtana olivat kilpailukykyiset tappivaarna-, pultti-, vinotanko- ja palkkikenkäliitokset sekä uudentyyppiset holkkiliitokset. Tutkimuksessa tehtiin ruostumattomasta teräksestä valmistettujen palkkikenkä-, vinotanko-, tappivaarna- ja holkkiliitosten kuormituskokeita standardipalorasituksella ja normaalilämpötilassa. Palonkestävyyskokeiden yhteydessä tehtiin myös pienempiä kokeita tappivaarnojen lämpenemisen sekä ruuvien ja naulojen tartunnan selvittämiseksi korkeissa lämpötiloissa. Tutkimukseen kuului myös puikkoliitosten palonkestävyyttä koskeva kirjallisuusselvitys sekä liitosten lämpötilakentän laskennallisia mallinnuksia 30 min ja 60 min palorasituksella. Normaalilämpötilan kokeet osoittivat, että austeniittisista ruostumattomista teräksistä valmistettujen puurakenteiden liitosten mitoituksessa voidaan soveltaa Eurocode 5:tä. Liitosten paloteknisessä suunnittelussa tulee huomioida rst-materiaalin lujuuden ja kimmokertoimen alenemisen lisäksi myös mahdollinen liitoksen toimintatavan muuttuminen palotilanteessa sekä puun hiiltymisestä aiheutuva väljyys liitoksessa. Merkittävä puurakenteiden liitosten palonkestävyyden paraneminen voidaan saavuttaa hyödyntämällä ruostumattomien teräslaatujen hyviä lujuus- ja jäykkyysominaisuuksia korkeissa lämpötiloissa. Ruostumattomasta teräksestä valmistetuissa liitoksissa mitoittavaksi tekijäksi tulee yleensä puun hiiltyminen, joka on rst-levyn alla tai jopa suljetun rst-holkin sisällä yhtä nopeaa kuin suojaamattoman puupinnan hiiltyminen. Suojaamattomilla ulkopuolisilla rst-levyllisillä liitoksilla, kuten muotolevykiinnikkeillä ja holkkiliitoksilla, päästään ilman normaalilämpötilan ylimitoitusta R30-luokan palonkestävyyteen, kun liittimet ovat yli 60 mm pitkiä ja niiden reunaetäisyydet ovat riittävän suuria. Monileikkeisellä tappivaarnaliitoksella saavutetaan 60 min palonkestävyys ilman tappivaarnojen päiden suojausta ja ilman normaalilämpötilan ylimitoitusta, kun tappivaarnat ja puun sisään sijoitetut teräslevyt valmistetaan ruostumattomasta teräksestä. Tutkimustuloksiin perustuvat rst-liitosten rakennesuunnitteluohjeet on esitetty erillisessä VTT Working Papers 38 -julkaisussa.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages215
ISBN (Electronic)951-38-6589-4
Publication statusPublished - 2005
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameVTT Working Papers
PublisherVTT
No.29
ISSN (Electronic)1459-7683

Fingerprint

fire resistance
fasteners
stainless steel

Keywords

  • construction timber
  • timber structures
  • timber connections
  • stainless steels
  • fasteners
  • fire testing
  • fire resistance
  • fire technical design
  • design recommendations
  • modelling

Cite this

Oksanen, T., Kevarinmäki, A., Yli-Koski, R., & Kaitila, O. (2005). Ruostumattomasta teräksestä valmistettujen puurakenteiden liitosten palonkestävyys. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Working Papers, No. 29
Oksanen, Tuuli ; Kevarinmäki, Ari ; Yli-Koski, Rainer ; Kaitila, Olli. / Ruostumattomasta teräksestä valmistettujen puurakenteiden liitosten palonkestävyys. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2005. 215 p. (VTT Working Papers; No. 29).
@book{7fb59264f6e74eebaa7a56a87c1f5acd,
title = "Ruostumattomasta ter{\"a}ksest{\"a} valmistettujen puurakenteiden liitosten palonkest{\"a}vyys",
abstract = "Tutkimuksessa kehitettiin kokeellisesti varmennettuja suunnittelumenetelmi{\"a} valituille austeniittisesta ruostumattomasta ter{\"a}ksest{\"a} valmistetuille R30- ja R60-paloluokan puurakenteiden liitoksille. L{\"a}ht{\"o}kohtana olivat kilpailukykyiset tappivaarna-, pultti-, vinotanko- ja palkkikenk{\"a}liitokset sek{\"a} uudentyyppiset holkkiliitokset. Tutkimuksessa tehtiin ruostumattomasta ter{\"a}ksest{\"a} valmistettujen palkkikenk{\"a}-, vinotanko-, tappivaarna- ja holkkiliitosten kuormituskokeita standardipalorasituksella ja normaalil{\"a}mp{\"o}tilassa. Palonkest{\"a}vyyskokeiden yhteydess{\"a} tehtiin my{\"o}s pienempi{\"a} kokeita tappivaarnojen l{\"a}mpenemisen sek{\"a} ruuvien ja naulojen tartunnan selvitt{\"a}miseksi korkeissa l{\"a}mp{\"o}tiloissa. Tutkimukseen kuului my{\"o}s puikkoliitosten palonkest{\"a}vyytt{\"a} koskeva kirjallisuusselvitys sek{\"a} liitosten l{\"a}mp{\"o}tilakent{\"a}n laskennallisia mallinnuksia 30 min ja 60 min palorasituksella. Normaalil{\"a}mp{\"o}tilan kokeet osoittivat, ett{\"a} austeniittisista ruostumattomista ter{\"a}ksist{\"a} valmistettujen puurakenteiden liitosten mitoituksessa voidaan soveltaa Eurocode 5:t{\"a}. Liitosten paloteknisess{\"a} suunnittelussa tulee huomioida rst-materiaalin lujuuden ja kimmokertoimen alenemisen lis{\"a}ksi my{\"o}s mahdollinen liitoksen toimintatavan muuttuminen palotilanteessa sek{\"a} puun hiiltymisest{\"a} aiheutuva v{\"a}ljyys liitoksessa. Merkitt{\"a}v{\"a} puurakenteiden liitosten palonkest{\"a}vyyden paraneminen voidaan saavuttaa hy{\"o}dynt{\"a}m{\"a}ll{\"a} ruostumattomien ter{\"a}slaatujen hyvi{\"a} lujuus- ja j{\"a}ykkyysominaisuuksia korkeissa l{\"a}mp{\"o}tiloissa. Ruostumattomasta ter{\"a}ksest{\"a} valmistetuissa liitoksissa mitoittavaksi tekij{\"a}ksi tulee yleens{\"a} puun hiiltyminen, joka on rst-levyn alla tai jopa suljetun rst-holkin sis{\"a}ll{\"a} yht{\"a} nopeaa kuin suojaamattoman puupinnan hiiltyminen. Suojaamattomilla ulkopuolisilla rst-levyllisill{\"a} liitoksilla, kuten muotolevykiinnikkeill{\"a} ja holkkiliitoksilla, p{\"a}{\"a}st{\"a}{\"a}n ilman normaalil{\"a}mp{\"o}tilan ylimitoitusta R30-luokan palonkest{\"a}vyyteen, kun liittimet ovat yli 60 mm pitki{\"a} ja niiden reunaet{\"a}isyydet ovat riitt{\"a}v{\"a}n suuria. Monileikkeisell{\"a} tappivaarnaliitoksella saavutetaan 60 min palonkest{\"a}vyys ilman tappivaarnojen p{\"a}iden suojausta ja ilman normaalil{\"a}mp{\"o}tilan ylimitoitusta, kun tappivaarnat ja puun sis{\"a}{\"a}n sijoitetut ter{\"a}slevyt valmistetaan ruostumattomasta ter{\"a}ksest{\"a}. Tutkimustuloksiin perustuvat rst-liitosten rakennesuunnitteluohjeet on esitetty erillisess{\"a} VTT Working Papers 38 -julkaisussa.",
keywords = "construction timber, timber structures, timber connections, stainless steels, fasteners, fire testing, fire resistance, fire technical design, design recommendations, modelling",
author = "Tuuli Oksanen and Ari Kevarinm{\"a}ki and Rainer Yli-Koski and Olli Kaitila",
note = "Project code: R3SU00026",
year = "2005",
language = "Finnish",
series = "VTT Working Papers",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "29",
address = "Finland",

}

Oksanen, T, Kevarinmäki, A, Yli-Koski, R & Kaitila, O 2005, Ruostumattomasta teräksestä valmistettujen puurakenteiden liitosten palonkestävyys. VTT Working Papers, no. 29, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Ruostumattomasta teräksestä valmistettujen puurakenteiden liitosten palonkestävyys. / Oksanen, Tuuli; Kevarinmäki, Ari; Yli-Koski, Rainer; Kaitila, Olli.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2005. 215 p. (VTT Working Papers; No. 29).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Ruostumattomasta teräksestä valmistettujen puurakenteiden liitosten palonkestävyys

AU - Oksanen, Tuuli

AU - Kevarinmäki, Ari

AU - Yli-Koski, Rainer

AU - Kaitila, Olli

N1 - Project code: R3SU00026

PY - 2005

Y1 - 2005

N2 - Tutkimuksessa kehitettiin kokeellisesti varmennettuja suunnittelumenetelmiä valituille austeniittisesta ruostumattomasta teräksestä valmistetuille R30- ja R60-paloluokan puurakenteiden liitoksille. Lähtökohtana olivat kilpailukykyiset tappivaarna-, pultti-, vinotanko- ja palkkikenkäliitokset sekä uudentyyppiset holkkiliitokset. Tutkimuksessa tehtiin ruostumattomasta teräksestä valmistettujen palkkikenkä-, vinotanko-, tappivaarna- ja holkkiliitosten kuormituskokeita standardipalorasituksella ja normaalilämpötilassa. Palonkestävyyskokeiden yhteydessä tehtiin myös pienempiä kokeita tappivaarnojen lämpenemisen sekä ruuvien ja naulojen tartunnan selvittämiseksi korkeissa lämpötiloissa. Tutkimukseen kuului myös puikkoliitosten palonkestävyyttä koskeva kirjallisuusselvitys sekä liitosten lämpötilakentän laskennallisia mallinnuksia 30 min ja 60 min palorasituksella. Normaalilämpötilan kokeet osoittivat, että austeniittisista ruostumattomista teräksistä valmistettujen puurakenteiden liitosten mitoituksessa voidaan soveltaa Eurocode 5:tä. Liitosten paloteknisessä suunnittelussa tulee huomioida rst-materiaalin lujuuden ja kimmokertoimen alenemisen lisäksi myös mahdollinen liitoksen toimintatavan muuttuminen palotilanteessa sekä puun hiiltymisestä aiheutuva väljyys liitoksessa. Merkittävä puurakenteiden liitosten palonkestävyyden paraneminen voidaan saavuttaa hyödyntämällä ruostumattomien teräslaatujen hyviä lujuus- ja jäykkyysominaisuuksia korkeissa lämpötiloissa. Ruostumattomasta teräksestä valmistetuissa liitoksissa mitoittavaksi tekijäksi tulee yleensä puun hiiltyminen, joka on rst-levyn alla tai jopa suljetun rst-holkin sisällä yhtä nopeaa kuin suojaamattoman puupinnan hiiltyminen. Suojaamattomilla ulkopuolisilla rst-levyllisillä liitoksilla, kuten muotolevykiinnikkeillä ja holkkiliitoksilla, päästään ilman normaalilämpötilan ylimitoitusta R30-luokan palonkestävyyteen, kun liittimet ovat yli 60 mm pitkiä ja niiden reunaetäisyydet ovat riittävän suuria. Monileikkeisellä tappivaarnaliitoksella saavutetaan 60 min palonkestävyys ilman tappivaarnojen päiden suojausta ja ilman normaalilämpötilan ylimitoitusta, kun tappivaarnat ja puun sisään sijoitetut teräslevyt valmistetaan ruostumattomasta teräksestä. Tutkimustuloksiin perustuvat rst-liitosten rakennesuunnitteluohjeet on esitetty erillisessä VTT Working Papers 38 -julkaisussa.

AB - Tutkimuksessa kehitettiin kokeellisesti varmennettuja suunnittelumenetelmiä valituille austeniittisesta ruostumattomasta teräksestä valmistetuille R30- ja R60-paloluokan puurakenteiden liitoksille. Lähtökohtana olivat kilpailukykyiset tappivaarna-, pultti-, vinotanko- ja palkkikenkäliitokset sekä uudentyyppiset holkkiliitokset. Tutkimuksessa tehtiin ruostumattomasta teräksestä valmistettujen palkkikenkä-, vinotanko-, tappivaarna- ja holkkiliitosten kuormituskokeita standardipalorasituksella ja normaalilämpötilassa. Palonkestävyyskokeiden yhteydessä tehtiin myös pienempiä kokeita tappivaarnojen lämpenemisen sekä ruuvien ja naulojen tartunnan selvittämiseksi korkeissa lämpötiloissa. Tutkimukseen kuului myös puikkoliitosten palonkestävyyttä koskeva kirjallisuusselvitys sekä liitosten lämpötilakentän laskennallisia mallinnuksia 30 min ja 60 min palorasituksella. Normaalilämpötilan kokeet osoittivat, että austeniittisista ruostumattomista teräksistä valmistettujen puurakenteiden liitosten mitoituksessa voidaan soveltaa Eurocode 5:tä. Liitosten paloteknisessä suunnittelussa tulee huomioida rst-materiaalin lujuuden ja kimmokertoimen alenemisen lisäksi myös mahdollinen liitoksen toimintatavan muuttuminen palotilanteessa sekä puun hiiltymisestä aiheutuva väljyys liitoksessa. Merkittävä puurakenteiden liitosten palonkestävyyden paraneminen voidaan saavuttaa hyödyntämällä ruostumattomien teräslaatujen hyviä lujuus- ja jäykkyysominaisuuksia korkeissa lämpötiloissa. Ruostumattomasta teräksestä valmistetuissa liitoksissa mitoittavaksi tekijäksi tulee yleensä puun hiiltyminen, joka on rst-levyn alla tai jopa suljetun rst-holkin sisällä yhtä nopeaa kuin suojaamattoman puupinnan hiiltyminen. Suojaamattomilla ulkopuolisilla rst-levyllisillä liitoksilla, kuten muotolevykiinnikkeillä ja holkkiliitoksilla, päästään ilman normaalilämpötilan ylimitoitusta R30-luokan palonkestävyyteen, kun liittimet ovat yli 60 mm pitkiä ja niiden reunaetäisyydet ovat riittävän suuria. Monileikkeisellä tappivaarnaliitoksella saavutetaan 60 min palonkestävyys ilman tappivaarnojen päiden suojausta ja ilman normaalilämpötilan ylimitoitusta, kun tappivaarnat ja puun sisään sijoitetut teräslevyt valmistetaan ruostumattomasta teräksestä. Tutkimustuloksiin perustuvat rst-liitosten rakennesuunnitteluohjeet on esitetty erillisessä VTT Working Papers 38 -julkaisussa.

KW - construction timber

KW - timber structures

KW - timber connections

KW - stainless steels

KW - fasteners

KW - fire testing

KW - fire resistance

KW - fire technical design

KW - design recommendations

KW - modelling

M3 - Report

T3 - VTT Working Papers

BT - Ruostumattomasta teräksestä valmistettujen puurakenteiden liitosten palonkestävyys

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Oksanen T, Kevarinmäki A, Yli-Koski R, Kaitila O. Ruostumattomasta teräksestä valmistettujen puurakenteiden liitosten palonkestävyys. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 2005. 215 p. (VTT Working Papers; No. 29).