fbpx

Diplomityö: Lauri Vainio selätti puun kitkan

Diplomi-insinööriksi valmistunut Lauri Vainio tarttui opinnäytetyössään aiheeseen, josta tutkittua tietoa oli kertynyt yllättävän vähän: puun kitkaan. Aiheen ajankohtaisuutta on lisännyt puun kasvanut käyttö massiivisissa runkorakenteissa.

Naulaliitos on puurakenteiden liitostavoista tunnetusti tavallisin ja perinteisin. Tämä liitostyyppi on pitänyt pintansa myös nykyaikaisissa, aiempaa huomattavasti massiivisemmissa puurakenteissa. Puurakenteiden yleistyminen on vauhdittanut myös alan tuotekehitystä ja kotimaisen teollisuuden investointeja: lyhyessä ajassa Suomeen on perustettu monta massiivisia puurakenneosia valmistavaa tehdasta.

Kun puusta tehdään järeitä runkoja, se käy parhaiten päänsä kahdella vaihtoehtoisella laminointitekniikalla: CLT:llä (Cross Laminated Timber) tai LVL:llä (Laminated Veneere Lumber) eli viilupuulla. Kummassakin tapauksessa teollisesti valmistettavien puuelementtien saumojen liitokset kuuluvat vaativimpiin rakenneyksityiskohtiin. Niissä vaikuttavat voimat voivat olla niin suuria, että nauloja on kiinnitettävä liitoskohdissa niin tiheästi, että se hipoo jo mahdollisen rajoja.

”Kun metrin matkalle pitää suurten voimien takia naulata 12 rivissä jopa 90 naulaa, tulee väistämättä mieleen, voisiko olla jokin toinen ratkaisu”, Lauri Vainio sanoo.

 

Perusteelliset kokeet

Muut rakentamisen perusmateriaalit ovat Lauri Vainion mukaan puuhun verrattuna kattavammin tutkitut ja myös yksinkertaisemmin laskelmissa hallittavissa.

”Jossain määrin yllätyin, ettei puun kitkaa juuri ollut tutkittu. Yksityiskohtaista tietoa ei ole välttämättä siinä määrin tarvittu kuin nykyään. Kun ryhdyin valmistelemaan diplomityötutkimusta aiheesta, osoittautui että teollisuudella oli intressejä tutkimustiedon kartuttamiseksi”, Vainio kertoo.

Tutkimuksen tavoitteena oli saada perusteltu selvyys siihen, kuinka paljon erittäin tiheään naulattua liitosta voi ”kohtuullistaa”, kun kahden puuelementtipinnan sekä toisaalta puun ja teräksen välinen kitka otetaan laskelmissa huomioon.

Lauri Vainio tarkasteli tutkimuksessaan kuutta vaihtoehtoista materiaaliparia, joista viisi oli kahden puupinnan välisiä liitoksia ja yksi puun ja teräksen välinen. Osoittautui, että eri materiaaliparien kitka voi vaihdella suuresti.

”Asia on kuitenkin varsin mutkikas, sillä puun kitka on riippuvainen, toisin kuin betoni ja teräs, hyvin monista tekijöistä. Esimerkiksi vallitseva puristusjännitys vaikuttaa, koska puristetussa puurakenteessa pinnan mikroskooppisen ”sahalaitarakenteen” epätasaisuudet oikenevat ja kitka pienenee”, Vainio selvittää.

Myös puurakenteen suhteellisella kosteudella on vaikutusta kitkakertoimen suuruuteen. Pinnan karheus on luonnollisesti myös yksi vaikuttava tekijä siihen, mihin arvoon kitkakerroin välillä 0,1 _ 0,5 täsmälleen asettuu.

Lauri Vainio kehuu työnantajayrityksensä henkeä ja yrityksen johdon panosta siinä, että tukea ja työrauhaa diplomityön tekemiseen on löytynyt.

Valikko