Test Report, End Plate Joints of Steel Tubes, Biaxial Bending in Fire

Abstract

Putkien laipallisia ruuviliitoksia käytetään yleisesti peruspulttiliitoksissa, pilari-palkkiliitoksissa ja jatkoksissa. Putken päähän on konepajalla hitsattu laippa eli liitoslevy, johon on valmiiksi porattu reiät ruuveja varten. Tällainen liitos on edullista esivalmistaa ja koota työmaalla. Yksittäisiä teräksisiä pilari -palkkiliitoskokeita on tehty useita momenttikiertymäsuhteen selvittämiseksi huoneenlämmössä. Suorakaideputken laipallisen jatkosliitoksen taivutusta vahvan akselin suhteen on koestettu ja analysoitu lähteissä [1] [2] [3] ja [4]. Huolimatta käyttölämpötilassa tehtyjen kokeiden tärkeydestä, ne eivät kerro liitosten käyttäytymisestä tulipalossa. Liitosten palokokeita ovat rajoittaneet niiden korkeat kustannukset ja uunin koko.

Tampereen teknillisen yliopiston palolaboratoriossa tehtyjen kokeiden tavoitteena oli selvittää neljäruuvisen laippaliitoksen palonkestoa, kun liitosta rasittaa vino momentti. Tämä tutkimus liittyy laajempaan kokonaisuuteen, joka selvittää putkirakenteisia laippaliitoksia kaksiaksiaalisessa taivutuksessa. Lähteessä [5] käsitellään vastaavia kokeita TE1 ja TE3 huoneenlämmössä. Ainoa ero koekappaleiden nimellismittojen välillä huoneenlämpökokeissa (TE1, TE3) ja tämän tutkimuksen korkeassa lämpötilassa tehdyissä kokeissa TE1* ja TE3* oli putken seinämävahvuus.

Testiohjelma sisälsi kaksi koetta. Koekappaleiden liitoslevyjen paksuus oli erilainen testeissä TE1* ja TE3*. Koekappaleet tuettiin keskeltä uunin kattoon. Testattavat koekappaleet kuormitettiin molemmista päistään nostoketjulla. Ketjut eivät rajoita koekappaleen päiden vaakasuuntaista liikettä. Liitos on ainoastaan taivutettu kuten oli myös huoneenlämpötilakokeissa. Koekappaleiden päitä nostettiin ketjujen avulla hydraulisella tunkeilla. Tunkit oli kiinnitetty tukikehikkoon uunin ulkopuolelle. Kuormitustaso pidettiin vakiona ja uunin lämpötilaa nostettiin murtumiseen asti. Kuormitus ensimmäisessä kokeessa oli 20 kN molemmissa päissä ja toisessa kokeessa 30 kN molemmissa päissä. Kuormituskohtien välimatka oli 1040 millimetriä. Tuki oli kuormituskohtien puolivälissä.

Tunkin painumaa seurattiin siirtymäanturien avulla tietokoneavusteisesti. Koekappaleiden siirtymää mitattiin myös manuaalisesti kahdella uunin ulkopuolelle sijoitetulla takymetrillä. Laitteilla saatiin tarkkailupisteiden kaikki kolme koordinaattia. Ensimmäisessä kokeessa takymetrien suojana oli lasivevy, joka poistettiin toisessa kokeessa. Uunin lämpötila mitattiin levylämpömittarien avulla. Uunin keskimääräinen lämpötila noudatti ISO 834 standardin mukaista lämpötilakäyrää. Uunin ja koekappaleisiin kiinnitettyjen termoelementtien lämpötilat ja uunin paine tallennettiin 15 sekunnin välein.

Kokeista otetiin kuvia digikameralla ja kokeet videoitiin. Lisäksi kolmelle ruuville tehtiin erillinen vetokoe, jonka tuloksena saatiin niiden maksimivetokestävyys huoneenlämmössä. Koekappaleiden valmistajat toimittivat materiaalitodistukset putkista ja levyistä.