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/ReportReport

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.
Translated title of the contributionFire resistance on timber connections with stainless steels fasteners
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

SeriesVTT Working Papers
Number29

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. VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Working Papers, No. 29 http://www.vtt.fi/inf/pdf/workingpapers/2005/W29.pdf