Käsinveistetty luonnonpyöreä vaarnapalkki
Eskelinen, Samuli (2016)
Eskelinen, Samuli
Savonia-ammattikorkeakoulu
2016
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201604053897
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201604053897
Tiivistelmä
Tämän insinöörityön aiheena oli käsinveistettyjen luonnonpyöreästä puusta valmistettujen vaarnapalkkien mitoittaminen, valmistaminen ja testaaminen. Vaarnapalkki on kahdesta tai useammasta yksittäisestä palkista tehty yhdistetty palkkirakenne. Vaarnapalkkia käytetään silloin, kun yhden palkin kapasiteetti ei riitä kantavaksi rakenteeksi. Vaarnapalkkeja on valmistettu jo satoja vuosia, mutta niistä ei löydy paljoakaan tietoa Suomesta. Vaarnapalkkeja on käytetty paljon Keski-Euroopassa esimerkiksi siltarakentamisessa. Luonnonpyöreästä puusta vaarnapalkkeja on valmistettu vähemmän niiden haastavan valmistustekniikan takia. Yleensä vaarnapalkit on tehty massiivisesta sahatavarasta. Luonnonpyöreän vaarnapalkin edut ovat kuitenkin huomattavat; kapasiteetti on merkittävän suuri, jalostusaste alhainen ja palkki voidaan valmistaa paikallisesti pienellä miestyövoimalla ilman kalliita koneita. Luonnonpyöreä vaarnapalkki on erittäin ekologinen vaihtoehto kantavaksi rakenteeksi liima- ja kertopuupalkkeihin verrattuna, ja huomattavasti esteettisempi ratkaisu. Vaarnapalkkien liitostekniikoita on useita. Tässä opinnäytetyössä valmistettiin kolme erilaista vaarnapalkkia erilaisine liitoksineen koeistamista varten.
Opinnäytetyön tavoitteena oli saada lisää tietoa käsinveistetyn luonnonpyöreän vaarnapalkin toiminnasta ja käyttäytymisestä kuormitettuna. Tarkoituksena oli valmistaa toisistaan hieman erilaisia vaarnapalkkeja, jolloin niiden ominaisuuksia pystyttiin vertamaan toisiinsa. Vaarnapalkkien valmistamisessa, rakenteellisessa toiminnassa ja ulkonäössä on omat erityiset piirteensä hyötyineen ja haittoineen. Vaarnapalkit mitoitettiin käsin laskien, ja mitoituksen tuloksia verrattiin laboratoriotesteihin. Vaarnapalkit valmistettiin Savon ammatti- ja aikuisopiston avustuksella Toivalassa sijaitsevalla hirsikoulutuskentällä. Teknistä tukea antoi Alppisalvos Oy. Kaikki vaarnapalkit kuormitettiin Savonia-ammattikorkeakoulun HitSavonian kuormituskehällä murtoon saakka. Mitoituksen luotettavuutta voitiin siten verrata käytännön koetuloksiin.
Kokeen tulokset olivat linjassa mitoituksen kanssa, eli mitoitustapaa voidaan pitää luotettavana. Poikkeuksena eurokoodi 5 suunnitteluohjeen mukainen mitoitustapa, jonka laskennalliset tulokset vaikuttivat ylimitoitetuilta verrattuna kuormitustuloksiin. Tulokset osoittivat, että vaarnapalkeista löytyy huomattava määrä kapasiteettia ja vahvistivat ennakkokäsityksen luonnonpyöreän vaarnapalkin eduista. Tuloksia voidaan kuitenkin pitää vain suuntaa antavina pienestä otoksesta johtuen. Lisäksi puutavara oli tuoretta, joka vaikuttaa lujuuteen ja jäykkyyteen heikentävästi, ja taipumien tarkempaan laskemiseen tarvittaisiin lisää kokeita. Tietoisuutta massiivipuusta valmistettujen vaarnapalkkien käytöstä tulisi lisätä Suomessa niin suunnittelijoiden kuin kirvesmiesten keskuudessa, jolloin siitä voisi tulla vakavasti otettava vaihtoehto vaativiin puurakenteisiin korvaamaan liima- ja kertopuupalkkien käyttöä.
Opinnäytetyön tavoitteena oli saada lisää tietoa käsinveistetyn luonnonpyöreän vaarnapalkin toiminnasta ja käyttäytymisestä kuormitettuna. Tarkoituksena oli valmistaa toisistaan hieman erilaisia vaarnapalkkeja, jolloin niiden ominaisuuksia pystyttiin vertamaan toisiinsa. Vaarnapalkkien valmistamisessa, rakenteellisessa toiminnassa ja ulkonäössä on omat erityiset piirteensä hyötyineen ja haittoineen. Vaarnapalkit mitoitettiin käsin laskien, ja mitoituksen tuloksia verrattiin laboratoriotesteihin. Vaarnapalkit valmistettiin Savon ammatti- ja aikuisopiston avustuksella Toivalassa sijaitsevalla hirsikoulutuskentällä. Teknistä tukea antoi Alppisalvos Oy. Kaikki vaarnapalkit kuormitettiin Savonia-ammattikorkeakoulun HitSavonian kuormituskehällä murtoon saakka. Mitoituksen luotettavuutta voitiin siten verrata käytännön koetuloksiin.
Kokeen tulokset olivat linjassa mitoituksen kanssa, eli mitoitustapaa voidaan pitää luotettavana. Poikkeuksena eurokoodi 5 suunnitteluohjeen mukainen mitoitustapa, jonka laskennalliset tulokset vaikuttivat ylimitoitetuilta verrattuna kuormitustuloksiin. Tulokset osoittivat, että vaarnapalkeista löytyy huomattava määrä kapasiteettia ja vahvistivat ennakkokäsityksen luonnonpyöreän vaarnapalkin eduista. Tuloksia voidaan kuitenkin pitää vain suuntaa antavina pienestä otoksesta johtuen. Lisäksi puutavara oli tuoretta, joka vaikuttaa lujuuteen ja jäykkyyteen heikentävästi, ja taipumien tarkempaan laskemiseen tarvittaisiin lisää kokeita. Tietoisuutta massiivipuusta valmistettujen vaarnapalkkien käytöstä tulisi lisätä Suomessa niin suunnittelijoiden kuin kirvesmiesten keskuudessa, jolloin siitä voisi tulla vakavasti otettava vaihtoehto vaativiin puurakenteisiin korvaamaan liima- ja kertopuupalkkien käyttöä.