LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO Teknillinen tiedekunta
Konetekniikan koulutusohjelma
Jari Suikkanen
DOUBLE GRADE – RAKENNEPUTKIEN PURISTUSKESTÄVYYS
Työn tarkastajat: Professori Timo Björk DI Jussi Minkkinen
TIIVISTELMÄ
Lappeenrannan teknillinen yliopisto Teknillinen tiedekunta
Konetekniikan koulutusohjelma Jari Suikkanen
Double grade – rakenneputkien puristuskestävyys
Diplomityö 2014
52 sivua, 28 kuvaa, 10 taulukkoa ja 7 liitettä Tarkastajat: Professori Timo Björk
DI Jussi Minkkinen
Hakusanat: kylmämuovattu rakenneputki, puristuskoe, nurjahdus
Double grade S420MH/S355J2H – rakenneputki on Ruukin kylmämuovattujen rakenne- putkien vakioteräslaji. Se voidaan mitoittaa joko lujuusluokan S355 tai S420 mukaisesti.
Teräslajin S355 mukaisesti mitoitettaessa on suunnittelu yksinkertaista. Painonsäästöä ja pidennettyjä jännevälejä haluttaessa käytetään lujuusluokan S420 mukaista mitoitusta.
Työn tavoitteena oli selvittää kylmämuovattujen teräsrakenneputkien todellinen puristus- kestävyys. Eurocode 3:n mukaan kylmämuovatut teräsrakenneputket kuuluvat nurjahdus- käyrälle c. Tutkimukseen valittiin viisi eri profiilia olevaa rakenneputkea, joiden poikki- leikkausluokat olivat 1, 2, 3 ja 4. Käytettäessä rakenneputkia puristussauvoina, on teräksen käyttö tehokkainta poikkileikkausluokassa 3, lähellä poikkileikkausluokkaa 4. Rakenne- putkista laskettiin muunnetun hoikkuuden arvoilla 0.1, 0.5, 1.0 ja 1.5 koesauvojen pituudet kaikille profiileille. Valmistettiin kolme samanlaista koesauvaa jokaisesta koosta ja puris- tuskokeita suoritettiin yhteensä 57 kappaletta. Koesauvojen todelliset pituudet, alku- käyryydet ja poikkileikkaukset mitattiin. Ainestodistuksista saatiin materiaalin todelliset lujuudet. Laskettiin Eurocode 3:n mukaisesti kestävyydet nurjahduskäyrille a, b ja c. Las- kennallisia kestävyyksiä verrattiin puristuskokeiden tuloksiin.
Puristuskokeiden tulosten perusteella voidaan b-käyrää pitää oikeana profiileille 100x100x3, 150,150x5 ja 200x200x6. Profiili 150x150x5 kuuluu poikkileikkausluokkaan 2. Profiilit 100x100x3 ja 200x200x6 kuuluvat poikkileikkausluokkaan 4. Profiili 50x50x2 kuuluu nurjahduskäyrälle c. Profiilin poikkileikkausluokka on 1 ja aiemmat tutkimukset tukevat nurjahduskäyrän c käyttöä. Profiilista 300x300x8.8 ei saatu testattua täyttä sarjaa sen suuren kapasiteetin rikottua testilaitteiston, mutta puristuskokeiden perusteella se kuu- luu nurjahduskäyrälle b. Profiili kuuluu poikkileikkausluokkaan 4.
ABSTRACT
Lappeenranta University of Technology LUT School of Technology
Mechanical Engineering Jari Suikkanen
Compression tests of Ruukki’s double grade tubes
Master`s Thesis 2014
52 pages, 28 figures, 10 tables and 7 appendices Examiners: Professor Timo Björk
MSc Jussi Minkkinen
Keywords: cold-formed square hollow section, compression test, buckling
Double grade S420MH/S355J2H is a standard quality of Ruukki’s cold-formed rectangular hollow section tubes. It combines the properties of S420MH and S355J2H and benefits from the design with eases and weight reduction of S355 and S420, respectively.
The aim of this work was to measure the real axial resistance of cold-formed square hollow sections. Buckling curve c is used for cold-formed steel tubes according to Eurocode 3.
Five different cross-sections ranging from classes 1 to 4 were selected. The cross sections in class 3, near class 4, are the most efficient and preferable profiles in case of using steel.
The non-dimensional slenderness factors 0.1, 0.5, 1.0 and 1.5 had been applied to all cross- sections and the lengths were calculated based on these factors. Three identical steel tubes were produced of each size and 57 buckling tests had been carried out. The actual lengths, global imperfections and cross-sections were measured. Inspection certificates had been used in order to get the real strength of steel. Capacities were calculated for curves a, b and c based on Eurocode 3 and compared to experimental results.
Based on the test results, buckling curve b is suitable for cross-sections 100x100x3(class 4), 150x150x5 (class 2) and 200x200x6 (class 4). Buckling curve c is suitable for cross- section 50x50x2 (class 1) which supports the previous studies using the same curve. Be- cause of high capacity of cross-sections 300x300x8.8 (class 4), complete test of this profile was not possible. But it seems that buckling curve b works fine for this profile.
ALKUSANAT
Tämä diplomityö on syntynyt Lappeenrannan ja Tampereen teknillisten yliopistojen, sekä SSAB:n yhteistutkimuksen rinnalla. Suuret kiitokset Lappeenrannan teknillisen yliopiston professori Timo Björkille ja SSAB:n DI Jussi Minkkiselle mahdollisuudesta tähän laajaan, sekä mielenkiintoiseen aiheeseen. Kiitokset teräsrakenteiden laboratorion henkilöstölle koesauvojen valmistamisesta ja työstä puristuskokeiden suorittamisessa. LUT Koneen muulle henkilöstölle kiitos avusta, jota sain aina sitä pyytäessäni.
Kiitos tyttärelleni ja vaimolleni.
Imatra, joulukuussa 2014
Jari Suikkanen
SISÄLLYSLUETTELO
TIIVISTELMÄ ABSTRACT
ALKUSANAT
SISÄLLYSLUETTELO
SYMBOLILUETTELO
1 JOHDANTO ... 9
1.1 Työn tavoite ... 9
1.2 Työn rajaus ... 10
1.3 Katsaus aiempiin tutkimuksiin ... 10
2 RUUKIN RAKENNEPUTKET ... 12
2.1 Neliönmuotoiset Ruukki double grade – rakenneputket ... 12
2.2 Materiaali ... 13
2.3 Valmistus... 14
3 RAKENNEPUTKEN TEOREETTINEN PURISTUSKESTÄVYYS... 15
3.1 Poikkileikkausluokat ... 15
3.2 Koekappaleiden mitat ... 18
3.3 Muunnettu hoikkuus... 20
3.4 Poikkileikkauksen puristuskestävyys ... 20
3.5 Nurjahduskestävyys ... 21
4 LABORATORIOKOKEET ... 24
4.1 Koekappaleiden valmistus ... 24
4.2 Rakenneputkien merkintä ja mittaus ... 24
4.3 Koejärjestelyt kokeen aikaisine mittauksineen ... 29
4.4 Puristuskokeet ... 33
6
4.4.1 Poikkileikkauksen puristuskestävyys ... 34
4.4.2 Nurjahdus ... 34
5 TULOKSET ... 36
5.1 Laskennalliset kestävyydet ... 36
5.2 Puristuskokeiden tulokset... 36
5.2.1 Paikallinen lommahdus ... 37
5.2.2 Tasonurjahdus ... 38
5.2.3 Lommahdus-nurjahdus interaktio ... 39
6 TULOSTEN TARKASTELU ... 40
6.1 Alkukäyryyden suunta ... 40
6.2 Taivutuksen vaikutus ... 41
6.3 Poikkeamat yksittäisissä koetuloksissa ... 44
6.4 Nurjahduskäyrät ... 47
7 JOHTOPÄÄTÖKSET ... 49
LÄHTEET ... 51
LIITTEET
LIITE 1: Materiaalitodistukset
LIITE 2: Rakenneputkien mitat ja lujuudet
LIITE 3: Poikkileikkausten mallinnus SolidWorks-ohjelmistolla
LIITE 4: Maksimialkukäyryydet, toleranssit ja alkukäyryyksien suunnat LIITE 5: Puristusjärjestys
LIITE 6: Tulosyhteenveto
LIITE 7: Puristuskokeiden tulokset
SYMBOLILUETTELO
A Poikkileikkauksen bruttopinta-ala [mm2]
𝐴5 Murtovenymä [%]
𝐴𝑒𝑓𝑓 Poikkileikkauksen tehollinen pinta-ala [mm2]
b Rakenneputken leveys [mm]
𝑏𝑒𝑓𝑓 Laipan tehollinen leveys [mm]
𝑏̅ Levykentän leveys [mm]
c Levykentän leveys [mm]
𝐸 Kimmokerroin [N/mm2]
𝑓𝑦 Materiaalin nimellinen myötölujuus [N/mm2] 𝐼 Jäyhyysmomentti [mm4]
𝑘𝜎 Lommahduskerroin
𝐿 Pituus [mm]
𝐿𝑐𝑟 Nurjahduspituus [mm]
𝑁𝑏,𝑅𝑑 Puristetun sauvan nurjahduskestävyyden mitoitusarvo [N]
𝑁𝑐𝑟 Kriittinen nurjahduskuorma [N]
𝑁𝑒𝑑 Poikkileikkauksen puristuskestävyys [N]
𝑃 Aksiaalisesti puristava voima [N]
𝑃𝑘𝑟 Aksiaalisesti puristavan voiman kriittinen taso [N]
𝑅𝑒𝐻 Materiaalin ylempi myötöraja [N/mm2] 𝑅𝑚 Materiaalin murtolujuus [N/mm2] t Rakenneputken seinämäpaksuus [mm]
𝛼 Epätarkkuustekijä
𝛾𝑀0 Osavarmuusluku
ε Materiaalikerroin
𝜆̅ Muunnettu hoikkuus
𝜆̅𝑛𝑖𝑚 Muunnettu hoikkuus laskettuna nimellisillä arvoilla 𝜆̅𝑡𝑜𝑑 Muunnettu hoikkuus laskettuna todellisilla arvoilla 𝜆̅𝑝 Taso-osan muunnettu hoikkuus
ρ Pienennyskerroin kahdelta reunalta tuetuille taso-osille
8
𝜌𝑛𝑖𝑚 𝑆355 Pienennyskerroin kahdelta reunalta tuetuille taso-osille laskettuna S355 teräksen nimellisellä lujuudella
𝜌𝑛𝑖𝑚 𝑆420 Pienennyskerroin kahdelta reunalta tuetuille taso-osille laskettuna S420 teräksen nimellisellä lujuudella
𝜌𝑡𝑜𝑑 Pienennyskerroin kahdelta reunalta tuetuille taso-osille laskettuna teräksen todellisella lujuudella
𝜎𝑐𝑟 Kriittinen lommahdusjännitys [N/mm2]
𝜙 Nurjahduskestävyyden pienennystekijän χ määrittämisessä tarvittava muut- tuja
𝜒 Nurjahduskestävyyden pienennystekijä
ψ Jännityssuhde
1 JOHDANTO
Teräsrakenneputkien taivutusjäyhyys, vääntöjäykkyys ja siten nurjahduskestävyys ovat sulkeutuvan poikkileikkauksen ansiosta hyviä, koska materiaali sijaitsee kaukana profiilin poikkileikkauksen keskipisteestä. Rakenneputket ovat helposti liitettäviä ja niistä saadaan luotua arkkitehtuurisesti näyttäviä rakenteita. Suljettu muoto ilman teräviä kulmia on hyvä korroosiolta suojaamisen kannalta. Suojattava ala on pienempi, kuin avoprofiileilla ja suo- jaus kestää kauemmin. Rakenneputket voidaan tarvittaessa täyttää betonilla, joka lisää kan- tokykyä ja parantaa palonkestävyyttä. Rakenneputkien valmistaminen on kalliimpaa ver- rattuna avoprofiileiden valmistamiseen, mutta niiden liittäminen on helppoa yksinkertaisen muodon ansiosta. (Wardenier et al., 2010, s. 1.)
Suuri nurjahduskestävyys mahdollistaa pitkät jännevälit ja harvan diagonaalijaon. Seinä- män paksuutta muuttamalla voidaan lujuutta ja jäyhyyttä optimoida ulkomittoja muutta- matta. (Ongelin & Valkonen, 2012, s. 12.) Lujuuden ja yksinkertaisen muodon ansiosta rakenteista saadaan keveitä, edullisia ja näyttäviä. Käyttökohteita ovat rakennusten runko- rakenteet, siltarakenteet, kaiteet, koneiden sekä nostolaitteiden ja kuljetusvälineiden runko- rakenteet, pylväät ja mastorakenteet. (Rautaruukki, 2014a.)
1.1 Työn tavoite
Työn tavoitteena oli selvittää kylmämuovattujen teräsrakenneputkien todellinen puristus- kestävyys. Eurocode 3:n mukaan kylmämuovatut rakenneputket kuuluvat nurjahduskäyräl- le c ja kuumamuovatut rakenneputket nurjahduskäyrälle a. (SFS-EN 1993-1-1, 2005, s.
63.)
Rakenneputkissa teräksen käyttö puristussauvana on tehokkainta silloin, kun ollaan poikki- leikkausluokassa 3 ja lähellä poikkileikkausluokkaa 4. Poikkileikkausluokassa 3 koko poikkileikkauksen pinta-ala on tehollista ja poikkileikkausluokassa 4 pinta-alasta osa on tehotonta.
10
1.2 Työn rajaus
Työssä tutkittiin neliönmuotoisten Ruukki double grade S355J2H/S420MH - rakenneputkien puristuskestävyyttä. Poikkileikkausluokka valittiin mahdollisimman lähelle poikkileikkausluokkien 3 ja 4 välistä rajaa. Tässä työssä suoritettiin tutkimuksen kokeelli- nen osuus. Vertaileva tutkimus on tarkoitus tehdä FEA:lla.
1.3 Katsaus aiempiin tutkimuksiin
Puristuskokeista on julkaistu lukuisia tutkimuksia. Sen sijaan yli lujuusluokan S355 olevi- en rakenneputkien puristuskokeista oli löydettävissä melko vähän aikaisempia tutkimuksia.
Puristusvoiman ja nurjahduskestävyyden suunnittelusäännöt on esitetty Eurocode 3 - standardissa SFS-EN 1993-1-1 (SFS-EN 1993-1-1, 2005).
Niemi ja Rinnevalli ovat tutkineet Fe 510 teräksestä kylmämuovaamalla valmistettuja pro- fiililtaan neliönmuotoisia 100x100x5 mm teräsrakenneputkia. Näissä kokeissa oli kyseessä poikkileikkausluokan 1 rakenneputki (SFS-EN 1993-1-1, 2005, s. 45). Fe 510 teräslaji vas- taa likimääräisesti nykyistä S355 lujuusluokkaa. Niemen ja Rinnevallin puristuskokeiden tulokset asettuivat pienellä hajonnalla c-käyrälle, kun käytettiin teräksen todellista lujuutta.
Käytettäessä nimellistä lujuutta tulokset asettuivat b-käyrälle. (Niemi & Rinnevalli, 1990, s 223–227.)
Liegen yliopisto on tutkinut Cidect-projektissa kuuden eri valmistajan kylmämuovattuja neliönmuotoisia teräsrakenneputkia poikkileikkausluokassa 1(Cidect Research Project No 2R, 1996, s. 7 ). Puristuskokeiden tulokset asettuivat pääsääntöisesti Eurocode 3:n mukai- sen c-käyrän tasolle tai sen alapuolelle. (Cidect Research Project No 2R, 1996, s. IV.)
Key ja Hancock ovat tutkineet kylmämuovattujen neliönmuotoisten teräsrakenneputkien puristuskestävyyttä. Tutkimuksessa oli neljä poikkileikkaukseltaan erilaista profiilia. Näi- den ohutseinäisten rakenneputkien nimellinen myötölujuus oli 350 N/mm2. Rakenneputkis- ta tutkittiin poikkileikkauksen puristuskestävyys ja tasonurjahdus. (Key & Hancock, 1993.)
Ban et al. ovat tutkineet hitsattujen neliönmuotoisten ja I-profiileiden tasonurjahdusta. Tut- kimuksessa oli 12 poikkileikkaukseltaan erilaista profiilia, joista viisi oli neliönmuotoisia ja seitsemän I-profiilia. Profiilit olivat valmistettu myötölujuudeltaan 460 N/mm2 teräkses-
tä. Näissä kokeissa oli kyseessä poikkileikkausluokan 1 profiili (SFS-EN 1993-1-1, 2005, s. 45). Testilaitteisto salli tasonurjahduksen yhteen suuntaan. Neliönmuotoisten profiilei- den kapasiteetit olivat lähellä Eurocode 3:n mukaista c-käyrää. (Ban et al., 2012.)
12
2 RUUKIN RAKENNEPUTKET
Ruukki valmistaa pyöreitä, suorakaiteen- ja neliönmuotoisia teräsrakenneputkia erikokoi- sina sekä useissa eri lujuusluokissa. Laaja mittavalikoima yhdistettynä sopivan teräslajin valintaan mahdollistaa rakenteen toiminnan ja kustannusten optimoinnin. Double grade – laadusta tehdyt rakenneputket voidaan mitoittaa joko S355- tai S420-lujuusluokan mukai- sesti. Teräslajin S355 mukaisesti mitoitettaessa on suunnittelu yksinkertaista. Painon sääs- töä ja pidennettyjä jännevälejä haluttaessa käytetään lujuusluokan S420 mukaista mitoitus- ta. (Ongelin & Valkonen, 2012, s. 12.)
Teräsrakenneputket on suojattava korroosion vaikutusta vastaan. Eurocode 3:n mukaan korroosion esto ei ole tarpeellinen sisällä olevissa rakenteissa, jos ko. sisätilan suhteellinen kosteus on enintään 80 % (SFS-EN 1993-1-1, 2005, s. 29). Kuitenkin korroosion vaikutus alkaa ilman suhteellisen kosteuden ollessa yli 60 %. Yleisin tapa suojata ilman kanssa kos- ketuksissa olevat teräsrakenneputket on korroosionestomaalaus tai kuumasinkitys. (Onge- lin & Valkonen, 2012, s. 519.)
Työn tekemisen aikana Rautaruukista tuli osa SSAB-yhtiötä, kun ruotsalainen SSAB ja Rautaruukki yhdistyivät virallisesti 29. heinäkuuta. Uuden yhtiön pääkonttorin kotipaikka on Ruotsi. (Yle Uutiset, 2014.) Yhtiön suurimmat terästuotantotehtaat sijaitsevat Oxe- lösundissa, Borlängessä ja Luleåssa Ruotsissa, Raahessa ja Hämeenlinnassa Suomessa sekä Montpelierissä ja Mobilessa Yhdysvalloissa (Rautaruukki, 2014b).
2.1 Neliönmuotoiset Ruukki double grade – rakenneputket
Tässä työssä tutkittiin neliönmuotoisia Ruukki double grade – teräsrakenneputkia. Double grade on Ruukin kylmämuovattujen rakenneputkien vakioteräslaji. Ruukki double grade on standardin EN 10219 mukainen ja täyttää vaatimukset teräslajeille S355J2H ja S420MH.
Standardin EN 10219 perusvaatimusten lisäksi rakenneputket täyttävät seuraavat vaati- mukset:
- Tuotteet on valmistettu kylmämuovaukseen sopivista vanhenemattomista täysin alumiinitiivistetyistä hienoraeteräksistä, joissa Al total ≥ 0.02 %
- Nurkkien säröttömyys on taattu
- Seinämäpaksuuden toleranssi on parempi kuin standardissa - Seosainepitoisuudet ilmoitetaan ainestodistuksessa
- Iskusitkeydelle taataan 40 J testauslämpötilassa - 40 ºC
- Suoritetaan toimituseräkohtainen tarkastus sekä testaus myös laatuluokille JR ja J0 - Soveltuvat kuumasinkitykseen
- Perusaineenkorjaushitsauksia ei sallita
- Kemiallinen koostumus on parempi kuin standardissa - Hiiliekvivalentin maksimiarvo on 0.39
Kylmämuovausmenetelmällä saadaan hyvä mittatarkkuus ja pinnanlaatu. Rakenneputket soveltuvat käytettäväksi jopa alle - 50 ºC lämpötiloissa.
(Ongelin & Valkonen, 2012, s. 15.)
2.2 Materiaali
Merkinnän S420MH/S355J2H mukaan kyseessä on rakenneteräs, jonka myötölujuus on vähintään 420 N/mm2. Iskusitkeysenergiavaatimus on 40 joulea EN 10045-1 mukaisella 10 mm x 10 mm V-lovisauvalla iskusitkeyden testauslämpötilassa - 40 ºC. Kirjain H tarkoittaa rakenneputkea. (Ongelin & Valkonen, 2012, s. 18–20.)
Kahdesta eri teräslajista suunnittelija voi valita soveltuvimman vaihtoehdon. Rakenneput- kien mekaaniset ominaisuudet on esitetty taulukossa 1.
Taulukko 1. Ruukin double grade rakenneputkien mekaaniset ominaisuudet (Ongelin &
Valkonen, 2012, s. 20).
Rakenneputkien todelliset materiaaliarvot on saatu liitteen 1 ainestodistuksissa ja esitetty taulukossa 2 (Minkkinen, 2014a & 2014b).
t < 3 t ≥ 3
420 510 - 660 500 - 630 20 -40 40
Ruukki double grade S420MH / S355J2H
Rm (N/mm2) seinämänpaksuus t (mm) Teräslaji
ReH vähintään (N/mm2)
A5 vähintään
(%)
Iskusitkeys testaus- lämpötila (°C)
Iskuenergia vähintään
(J)
14
Taulukko 2. Puristuskokeissa käytettyjen rakenneputkien todelliset materiaaliarvot.
2.3 Valmistus
Tässä tutkimuksessa olevat rakenneputket valmistetaan kuumavalssatusta teräsnauhasta kylmämuovaamalla ja hitsaamalla. Raaka-aineena on tarkasti putken ulkomittojen mukaan leikattu teräsnauha. Teräsnauha muovataan huoneenlämpötilassa pyöreäksi putkiaihioksi.
Aihion reunat kuumennetaan hitsauslämpötilaan ja puristetaan yhteen. Ulkopuolinen hit- sauspurse poistetaan. Poikkileikkaus muovataan neliön muotoiseksi profilointirullilla. Ku- vassa 1 on esitetty rakenneputkien valmistusperiaate. (Ongelin & Valkonen, 2012, s. 16.)
Kuva 1. Double grade – rakenneputkien valmistusperiaate (Ongelin & Valkonen, 2012, s.
16).
Profiili Sulatusnro Rp0.2 Rm 300x300x8.8 67071 461 553 300x300x8.8 77898 494 571
200x200x6 75646 496 568
150x150x5 78575 525 593
100x100x3 78576 528 599
50x50x2 79574 522 575
3 RAKENNEPUTKEN TEOREETTINEN PURISTUSKESTÄVYYS
Rakenneputkille laskettiin teoreettiset kestävyydet Eurocode 3:n mukaisesti käyttäen sekä nimellisiä että todellisilla mittoja ja lujuuksia. Seuraavissa kappaleissa on kerrottu lasken- nan vaiheet.
3.1 Poikkileikkausluokat
Rakenneputket kuuluvat poikkileikkausluokkiin 1, 2, 3 tai 4. Poikkileikkausluokissa 1, 2 ja 3 koko poikkileikkauksen pinta-ala on tehollinen. Poikkileikkausluokassa 4 vain osa poik- kileikkauksesta on tehollista. Rakenneputkien poikkileikkausluokat määritettiin Eurocode 3:n mukaisesti.
Ensin laskettiin materiaalikerroin 𝜀 yhtälöllä:
𝜀 = √𝑓 235
𝑦[ 𝑁
𝑚𝑚2] (1)
Yhtälössä 1 𝑓𝑦 on teräksen myötölujuus. (SFS-EN 1993-1-5, 2006, s. 16.)
Levykentän leveys 𝑐 laskettiin yhtälöllä (SFS-EN 1993-1-5, 2006, s. 16.):
𝑐 = 𝑏 − 3𝑡 (2)
Yhtälössä 2 rakenneputken leveys on 𝑏 ja seinämän paksuus on 𝑡. Kuvassa 2 on esitetty yhtälön 2 termit 𝑐 ja 𝑡.
16
Kuva 2. Kahdelta reunalta tuetut puristetut taso-osat (SFS-EN 1993-1-1, 2005, s. 45).
Seuraavaksi laskettiin poikkileikkausluokat nimellisille lujuuksille S355 ja S420, sekä to- dellisilla mitoilla todellisille materiaaliarvoille. Rakenneputken suora sivu voidaan ajatella taso-osana. Kuvassa 2 on esitetty puristettujen taso-osien laskenta. Nimellisiä mittoja käy- tettäessä leveys c on saatu yhtälöllä 2. Todellisia mittoja käytettäessä on rakenneputken leveydestä vähennetty nurkkapyöristykset. Taulukossa 3 on esitetty Excel- taulukkolaskentaohjelmalla lasketut poikkileikkausluokat.
Taulukko 3. Poikkileikkausluokat laskettuna kuvan 2 mukaisilla arvoilla.
Kuvassa 3 on esitetty kahdelta reunalta tuetun taso-osan jännitysjakaumat. Puristuskokeis- sa jännitysjakauma on poikkileikkauksen tehollisella osuudella tasainen, jolloin jännitys- suhde 𝜓 = 1 ja lommahduskerroin 𝑘𝜎 = 4.
Kuva 3. Kahdelta reunalta tuetut taso-osat. (SFS-EN 1993-1-5, 2006, s. 18.)
Laskettiin kimmoteorian mukainen teräslevyn kriittinen lommahdusjännitys 𝜎𝑐𝑟 yhtälöllä (SFS-EN 1993-1-5, 2006, s. 42):
𝜎𝑐𝑟 = 190000𝑘𝜎(𝑏̅𝑡)2 yksikkö [MPa] (3)
Yhtälössä 3 levykentän leveys 𝑏̅ = 𝑐.
Profiili S355 S420 Todellinen
300x300x8.8 PL3 PL3 PL4
200x200x6 PL3 PL4 PL4
150x150x5 PL2 PL2 PL2
100x100x3 PL2 PL3 PL4
50x50x2 PL1 PL1 PL1
18
Taso-osan muunnettu hoikkuus 𝜆̅𝑝 laskettiin yhtälöllä (SFS-EN 1993-1-5, 2006, s. 16):
𝜆̅𝑝 = √𝜎𝑓𝑦
𝑐𝑟 (4)
Pienennyskerroin 𝜌 kahdelta reunalta tuetuille taso-osille saatiin yhtälöllä (SFS-EN 1993- 1-5, 2006, s. 16):
𝜌 =𝜆̅𝑝−0,055(3+𝜓) 𝜆𝑝
̅̅̅̅2 (5)
Taulukossa 4 on esitetty Excel-taulukkolaskentaohjelmalla lasketut pienennystekijän 𝜌 arvot. Mikäli pienennystekijä 𝜌 ≥ 1, on koko poikkileikkauksen pinta-ala on tehollista ja laskennassa käytetään poikkileikkauksen bruttopinta-alaa 𝐴𝑒𝑓𝑓 = 𝐴. (SFS-EN 1993-1-5, 2006, s. 16–18.)
Taulukko 4. Pienennystekijän 𝜌 arvot.
3.2 Koekappaleiden mitat
Puristuskokeissa käytettyjen neliönmuotoisten rakenneputkien profiilit on esitetty taulu- kossa x. Sauvojen muunnetun hoikkuuden nimelliset arvot olivat 𝜆̅ = 0.1, 𝜆̅ = 0.5, 𝜆̅ = 1 ja 𝜆̅ = 1.5. Sauvan muunnetun hoikkuuden 𝜆̅ yhtälö on Eurokoodi 3:n mukaan (SFS-EN 1993-1-1, 2005, s. 64):
𝜆̅ = √𝐴𝑒𝑓𝑓𝑁 𝑓𝑦
𝑐𝑟 (6)
Profiili ρnim S355 ρnim S420 ρtod 300x300x8.8 1.001 0.956 0.954
200x200x6 1.013 0.970 0.943
150x150x5 1.068 1.029 0.997
100x100x3 1.013 0.970 0.912
50x50x2 1.130 1.111 1.105
Yhtälöä 6 muokkaamalla saatiin kriittiselle nurjahduskuormalle 𝑁𝑐𝑟 yhtälö:
𝑁𝑐𝑟 =𝐴𝑒𝑓𝑓𝜆̅2𝑓𝑦 (7)
Kimmoteorian mukaisen kriittisen nurjahduskuorman 𝑁𝑐𝑟 yhtälö:
𝑁𝑐𝑟 =𝜋𝐿2𝐸𝐼
𝑐𝑟2 (8)
Yhtälössä 3 teräksen kimmokertoimena 𝐸 käytettiin arvoa 210000 MPa. 𝐼 on rakenneput- ken jäyhyysmomentti ja 𝐿𝑐𝑟 on nurjahduspituus.
Yhtälöä 8 muokkaamalla saatiin laskettua koesauvojen pituudet 𝐿 yhtälöllä:
𝐿 = 𝜋√𝑁𝐸𝐼
𝑐𝑟 (9)
Yhtälöitä 7 ja 9 käyttäen laskettiin Excel-taulukkolaskentaohjelmalla puristuskokeissa käy- tettyjen koesauvojen pituudet. Taulukkoon 5 on merkitty rakenneputkien profiilit, pituudet millimetreissä ja näitä vastaavat ID-tunnukset.
Taulukko 5. Rakenneputkien pituudet [mm] ja ID-tunnukset (SFS-EN 1993-1-5, 2006, s.
18).
Pystykehälle mahtuvien koesauvojen maksimipituus on 6250 mm ja maksimivoima on 1200 kN. Megakehälle mahtuvien koesauvojen maksimipituus on 3950 mm ja maksimi- voima on 5000 kN. Putkikoon 300x300x8.8 arvolla 𝜆̅ = 1.0 pituus olisi ollut 8292 mm,
Profiili ID Pituus ID Pituus ID Pituus ID Pituus
300x300x8.8 B1 829 B0 2500 B2 3950 - -
200x200x6 B3 554 B4 2768 B5 3950 B6 6250
150x150x5 B7 413 B8 2067 B9 4134 B10 6201
100x100x3 B11 277 B12 1383 B13 2767 B14 4150
50x50x2 B15 137 B16 683 B17 1366 B18 2050
20
arvolla 𝜆̅ = 1.5 pituus olisi ollut 12438 mm ja putkikoon 200x200x6 arvolla 𝜆̅ = 1.5 pi- tuus olisi ollut 8303 mm, joten näitä mittoja ei voitu testata kokeellisesti.
3.3 Muunnettu hoikkuus
Laskettiin rakenneputkien muunnettu hoikkuus 𝜆̅ yhtälöllä 6. Käytettiin nimellisiä mittoja ja materiaaliarvoja laskettaessa 𝜆̅𝑛𝑖𝑚. Laskettaessa 𝜆̅𝑡𝑜𝑑 käytettiin todellisia mittoja ja ma- teriaaliarvoja. Taulukossa 6 on esitetty Excel-taulukkolaskentaohjelmalla lasketut rakenne- putkien suhteelliset hoikkuudet.
Taulukko 6. Muunnettu hoikkuus 𝜆̅ nimellisillä ja todellisilla arvoilla.
3.4 Poikkileikkauksen puristuskestävyys
Rakenneputken suoraa sivua voidaan ajatella suorakaiteen muotoisena levynä, jonka kaikki sivut on tuettu nivelellisesti. Rakenneputken päihin kohdistuu kahdelta vastakkaiselta si- vulta puristava kalvojännitys. Tiettyyn kriittiseen jännitykseen asti rakenneputki puristuu kokoon kimmoisesti ja sivu pysyy suorana. Kun jännitys on kohonnut kriittisen suuruisek- si, on sivun tasapainotila indifferentti. Pieni häiriö tai voiman kasvu saa sivun taipumaan sinipuoliaallon muotoisesti jompaankumpaan suuntaan levyn tasosta kuvan 4 mukaisesti.
Ilmiö on paikallinen lommahdus. (Niemi, 2003, s. 17.)
ID B1 B0 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9
λnim 0.10 0.30 0.48 0.10 0.50 0.71 1.13 0.10 0.50 1.00
λtod 0.10 0.31 0.49 0.11 0.53 0.75 1.19 0.11 0.55 1.11
ID B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B18
λnim 1.50 0.10 0.50 1.00 1.50 0.10 0.50 1.00 1.50
λtod 1.66 0.11 0.54 1.07 1.61 0.11 0.56 1.12 1.68
Kuva 4. Vakiojännityksen kuormittaman levyn lommahdusmuoto suhteen a/b ollessa suuri (Niemi, 2003, s. 17).
Mikäli muunnettu hoikkuus on 𝜆̅ ≤ 0.2 ei nurjahdusta tarvitse tarkistaa (SFS-EN 1993-1-1, 2005, s. 61–62). Puristusvoiman mitoitusarvo 𝑁𝐸𝑑 saatiin yhtälöllä (SFS-EN 1993-1-1, 2005, s. 53):
𝑁𝐸𝑑 =𝐴𝑒𝑓𝑓𝛾 𝑓𝑦
𝑀0 (10)
Osavarmuuslukuna 𝛾𝑀0 käytettiin arvoa 1.0 (SFS-EN 1993-1-1, 2005, s. 48). Poikkileik- kauksen puristuskestävyys laskettiin Excel-taulukkolaskentaohjelmalla. Tulokset on esitet- ty liitteessä 6.
3.5 Nurjahduskestävyys
Ideaalisessa tapauksessa täysin suoraan rakenneputkeen kohdistuu aksiaalisesti puristava voima 𝑃, joka kasvaa jatkuvasti. Voiman saavuttaessa tietyn arvon 𝑃𝑘𝑟 syntyy rakenneput- keen epästabiili taipuma kriittisessä nurjahdustasossa. Se voiman 𝑃 arvo 𝑃𝑘𝑟, joka juuri kykenee pitämään rakenneputken taipuneessa asennossa, on nurjahdusvoima. (Pennala, 2002, s 289–309.) Puristuskokeissa ei ideaaliseen tapaukseen päästä, koska rakenneputket
22
eivät ole täysin suoria ja koelaitteiston asentaminen siten, että puristava voima vaikuttaa täysin rakenneputken poikkileikkauksen keskipisteeseen, on käytännössä mahdotonta.
Näin ollen puristuskokeissa oli kyseessä epäkeskeisesti puristettu sauva, jolloin rakenne- putkeen kohdistui puristuksen lisäksi taivutusta. Epäkeskisyyttä pyrittiin saamaan mahdol- lisimman pieneksi laitteiston linjauksella.
Nurjahduskäyrissä käytettiin taulukon 7 mukaisia epätarkkuustekijöitä α ja laskettiin yhtä- lössä 12 tarvittava 𝜙 yhtälöllä (SFS-EN 1993-1-1, 2005, s. 61):
𝜙 = 0,5[1 + α(𝜆̅ − 0,2) + 𝜆̅ 2] (11)
Taulukko 7. Nurjahduskäyrien epätarkkuustekijät (SFS-EN 1993-1-1, 2005, s. 62).
Sen jälkeen laskettiin aksiaalisesti puristettujen sauvojen muunnettua hoikkuutta 𝜆̅ vastaa- va nurjahduskestävyyden pienennystekijä 𝜒 yhtälöllä (SFS-EN 1993-1-1, 2005, s. 61):
𝜒 = 1
𝜙+√𝜙2−𝜆̅2 mutta 𝜒 ≤ 1 (12)
Kuvassa 5 on esitetty nurjahduskäyrät. Kuvasta havaitaan muunnetun hoikkuuden 𝜆̅ vai- kutus nurjahduskestävyyden pienennystekijän 𝜒 arvoon.
a0 a b c d
0.13 0.21 0.34 0.49 0.76
Nurjahduskäyrä Epätarkkuustekijä α
Kuva 5. Nurjahduskäyrät (SFS-EN 1993-1-1, 2005, s. 64).
Pienennystekijä ollessa 𝜌 < 1 uuman ja laipan tehollinen leveys 𝑏𝑒𝑓𝑓 laskettiin yhtälöllä (SFS-EN 1993-1-5, 2006, s. 18):
𝑏𝑒𝑓𝑓 = 𝜌𝑏̅ (13)
Puristetun sauvan nurjahduskestävyyden mitoitusarvo 𝑁𝑏,𝑅𝑑 saatiin yhtälöllä. (SFS-EN 1993-1-1, 2005, s. 61):
𝑁𝑏,𝑅𝑑 =𝜒𝐴𝛾𝑒𝑓𝑓𝑓𝑦
𝑀0 (14)
Nurjahduskestävyys laskettiin a- b- ja c-käyrille Excel-taulukkolaskentaohjelmalla. Tulok- set on esitetty liitteessä 6.
24
4 LABORATORIOKOKEET
Laboratoriokokeet ja niihin liittyvä esivalmistelu suoritettiin pääosin Lappeenrannan tek- nillisen yliopiston teräsrakenteiden laboratoriossa. Osa rakenneputkista toimitettiin Rämö Oy:n konepajalle päiden koneistukseen. Seuraavissa kappaleissa on kerrottu kuinka Ruukin toimittamista rakenneputkista valmistettiin koekappaleet, merkittiin ja mitattiin ne, raken- nettiin koelaitteisto sekä suoritettiin puristuskokeet.
4.1 Koekappaleiden valmistus
Rakenneputket sahattiin taulukossa x laskettuihin mittoihin. Jokaista kokoa tehtiin kolme samanlaista koekappaletta. 26 rakenneputkea puristettiin sahatuilla putken päillä ja 31 ra- kenneputkea sahauksen jälkeen koneistetuilla putkenpäillä. Yhteensä testattiin 57 rakenne- putkea.
4.2 Rakenneputkien merkintä ja mittaus
Putket merkittiin tunnuksilla, joiden avulla löytyy tiedot putkien mitoista, lujuuksista ja sulatuseristä, sekä laskennalliset arvot että koetulokset. Esimerkiksi merkinnässä B11_2 kirjain B kertoo kyseessä olevan puristuskokeet. Numeron perustella löytyy putken koko ja pituus. Alatunniste 2 kertoo kyseisen sarjan koekappaleen numeron.
Rakenneputkien ala- ja yläpäät merkittiin rakenneputkien päihin ja sivut merkittiin tunnuk- silla A, B, C ja D. Tunnus A merkittiin sivulle, jossa oli rakenneputken tuotantosauma.
Sivut B, C ja D kiertävät järjestyksessä myötäpäivään rakenneputkea alapäästä katsottaes- sa. Tunnuksien perusteella rakenneputket asetettiin puristuskokeissa ennalta määrättyihin suuntiin.
Yli 1000 mm pitkien rakenneputkien suoruudet mitattiin Laser Tracker LTD 500 mittalait- teella. Laite sijoitettiin lähelle putken keskikohtaa. Kuvassa 6 laite mittaa sivua D.
Kuva 6. Rakenneputkien suoruuden mittaus.
Rakenneputkista mitattiin sivut C ja D. Yli 1000 mm pitkien rakenneputkien mittauspistei- den väli oli noin 300 mm. Ensimmäinen ja viimeinen mittauspiste oli putken leveyden ar- von verran putken päästä. Muut mittauspisteet olivat tasavälein, joista yksi mittauspiste oli aina pituussuunnassa keskikohdalla. Mittauspisteet merkittiin ennen mittausta rakenneput- ken suoralle sivulle kulman läheisyyteen, jossa paikallisen muodon vaikutus oli mahdolli- simman pieni. Mittausta suoritti kaksi henkilöä, josta toinen asetti vastaanottimen mittaus- pisteeseen ja toinen käytti lähetintä. Vastaanotin asetettiin pystysuorassa lähetintä vastaan kohtisuorassa olevalle sivulle, josta lasersäde mittasi etäisyyden. Rakenneputkien ensim- mäinen ja viimeinen mittauspiste sai arvon nolla. Näiden pisteiden välisten pisteiden poik- keama nollasta kuvasi rakenneputken muotoa. Mittauslaitteiston epätarkkuus oli 0.01 mm/m.
Alle 1000 mm pitkien rakenneputkien sivut C ja D mitattiin kuvan 7 mukaisella teräsra- kennelaboratorion lasermittalaitteella. Tällä mittalaitteella mittapisteet olivat noin 0.5 mm välein. Rakenneputken päädyn poikkileikkauksen muoto muuttuu sahauksessa hieman jäännösjännitysten vaikutuksesta ja päädyn muodonmuutos suodatettiin pois mittaustulok- sista.
26
Kuva 7. Teräsrakennelaboratorion lasermittalaite.
Standardin SFS-EN 10219-2 mukaan mittatoleranssi suoruudelle on 0.15 % putken koko- naispituudesta ja enintään 3 mm jokaiselta 1 metrin pituudelta. Kaikki rakenneputket olivat toleranssiarvojen sisällä. (SFS-EN 10219-2, 2006, s. 10.) Taulukossa 8 on esitetty mittaus- tulokset.
Taulukko 8. Mitatut maksimialkukäyryydet ja alkukäyryyden toleranssit.
Rakenneputkien todelliset pituudet ja poikkileikkaukset mitattiin standardin SFS-EN 10219-2 mukaan. Pituus mitattiin metrimitalla jokaisesta putkesta sivuilta A ja C. Poikki- leikkaus mitattiin jokaisesta toimitetusta rakenneputkesta. Kaikkien sahattujen rakenneput- kien poikkileikkauksia ei mitattu erikseen. Rakenneputkien leveydet ja seinämäpaksuus kulmissa mitattiin työntömitalla. Seinämäpaksuudet suorilla sivuilla mitattiin mikrometril- lä. Kuvassa 8 on esitetty käytetyt mittauskohdat. (SFS-EN 10219-2 s. 12–14.)
ID Maksimi Toleranssi ID Maksimi Toleranssi ID Maksimi Toleranssi
B1_1 0.32 1.24 B0_1 0.20 3.75 B2_1 0.34 5.93
B1_2 0.38 1.24 B0_2 0.25 3.75 B2_2 0.32 5.93
B1_3 0.29 1.24 B0_3 0.20 3.75 B2_3 0.20 5.93
B3_1 0.21 0.83 B4_1 0.15 4.15 B5_1 0.39 5.93
B3_2 0.15 0.83 B4_2 0.24 4.15 B5_2 0.32 5.93
B3_3 0.22 0.83 B4_3 0.20 4.15 B5_3 0.26 5.93
B6_1 1.15 9.38 B7_1 0.51 0.62 B8_1 0.21 3.10
B6_2 0.94 9.38 B7_2 0.47 0.62 B8_2 0.13 3.10
B6_3 0.81 9.38 B7_3 0.48 0.62 B8_3 0.14 3.10
B9_1 0.36 6.20 B10_1 0.87 9.30 B11_1 0.14 0.42
B9_2 0.42 6.20 B10_2 0.94 9.30 B11_2 0.36 0.42
B9_3 0.44 6.20 B10_3 0.84 9.30 B11_3 0.13 0.42
B12_1 0.59 2.07 B13_1 0.68 4.15 B14_1 2.15 6.23
B12_2 0.42 2.07 B13_2 1.14 4.15 B14_2 1.99 6.23
B12_3 0.46 2.07 B13_3 1.05 4.15 B14_3 2.07 6.23
B15_1 0.12 0.21 B16_1 0.26 1.02 B17_1 0.19 2.05
B15_2 0.17 0.21 B16_2 0.12 1.02 B17_2 0.07 2.05
B15_3 0.13 0.21 B16_3 0.12 1.02 B17_3 0.09 2.05
B18_1 0.33 3.08 B18_2 0.38 3.08 B18_3 0.48 3.08
28
Kuva 8. Poikkileikkauksen leveyden, korkeuden ja seinämänpaksuuden mittauskohdat (SFS-EN 10219-2 s. 14).
Kulmien pyöristyssäteet mitattiin sädetulkilla. Vaihtoehtoinen tapa on mitata kahden vie- rekkäisen sivun oletetun leikkauspisteen sekä sivun ja kulmakaaren välisen leikkauspisteen etäisyys kuvan 9 mukaisesti, josta saadaan kulman ulkopyöristyssäde laskemalla. (SFS-EN 10219-2 s. 18.)
Kuva 9. Poikkileikkauksen kulmien ulkopyöristyssäteen mittauskohta (SFS-EN 10219-2 s.
18).
Kuhunkin sarjaan kuului kolme profiililtaan samanlaista ja samanpituista rakenneputkea.
Näiden todellisista mitoista laskettiin keskiarvo, jota käytettiin laskuissa. Rakenneputkien pituuksien ja poikkileikkausarvojen mittaustulokset, sekä myötö- ja murtolujuudet on esi- tetty liitteessä 2.
4.3 Koejärjestelyt kokeen aikaisine mittauksineen
Koelaitteisto koostui kehästä, nivelpäädyistä, voimasylinteristä ja antureista. Nivelinä käy- tettiin karkaistusta nuorrutusteräksestä valmistettuja keinuniveliä. Nivelen aluslevy on myös karkaistua nuorrutusterästä. Tällainen nivel kestää suuria kuormia ja on lähes kitka- ton. (Björk, 3.4.2014.)
Valmistettiin 48.8 mm paksuiset levyt, joiden ylä- sekä alapinnat oli koneistettu suoriksi.
Levyihin koneistettiin rakenneputkien poikkileikkauksen muotoiset 8.8 mm syvät urat.
Leikattiin 5 mm paksuisesta EN AW 6082 alumiinilevystä uriin palat. Neljästä samanlai- sesta palasta saatiin yhden uran muoto. Poikkeuksena 50x50x2 rakenneputkille koneistet- tiin 5.8 mm syvä ura, johon asetettiin 2.4 mm alumiininen tig-hitsauslanka. Alumiini teräs- tä pehmeämpänä materiaalina tasasi rakenneputken pään pienistä epätasaisuuksista johtu- via jännityksiä. Uralevyt ja uriin asetetut alumiinipalat on esitetty kuvassa 10.
30
Kuva 10. Uralevy ja yksi neljästä uraan asetetuista alumiinipaloista.
Uralevyt kiinnitettiin ruuveilla niveliin. Nivelpinta on lieriömäinen ja sallii sauvanpään kiertymän nurjahdustasossa. Nurjahdussuuntaa vastaan kohtisuorassa suunnassa nurjahdus- ta ei pääse tapahtumaan. Nivelien säteet mitattiin teräsrakennelaboratorion muodonmit- tauslaitteistolla. Säteeksi saatiin 172.5 mm. Rakenneputki asetettiin uraan, jossa olevien alumiinilevyjen ulkopinta on keinunivelen muodostaman ympyränkaaren säteen keskipis- teessä. Voima vaikuttaa siten rakenneputken pään keskikohtaan koko puristuskokeen ajan.
Kuvassa 11 on esitetty voiman vaikutus rakenneputken ollessa taipuneessa tilassa.
Kuva 11. Periaatteelliset kuvat rakenneputken nivelöinnin toiminnasta kuormituksen alai- sena sekä kuva nivelestä kuormitettuna.
Kuvassa 12 on pystykehä. Rakenneputki asetettiin kehälle siten, että nurjahduksen oli tar- koitus tapahtua suurimman alkukäyryyden suuntaan, joka oli kuvasta katsottuna oikealla.
32
Pystykehällä voitiin puristaa alle 1200 kN voimaa vaativia maksimipituudeltaan 6250 mm pitkiä rakenneputkia. Sähkökäyttöisen pumpun tuottama maksimivoima oli 1000 kN. Kä- sikäyttöisellä pumpulla saatiin 1200 kN maksimivoima.
Kuva 12. Pystykehä.
Kuvassa 13 on vaakasuuntainen puristuskehä, jota kutsutaan nimellä Megakehä. Putki ase- tettiin vaaka-asentoon kehälle siten, että nurjahduksen oli tarkoitus tapahtua suurimman alkukäyryyden suuntaan vaakatasossa. Näin ollen rakenneputken oman paino on käytän- nössä merkityksetön. Megakehällä voitiin puristaa alle 5000 kN voimaa vaativia maksimi- pituudeltaan 3950 mm pitkiä rakenneputkia.
Kuva 13. Megakehä.
Puristuskokeissa, joissa rakenneputki pääsi nurjahtamaan, mitattiin voimaa, putken pituu- densuuntaista siirtymää ja sivusiirtymää. Nurjahduskokeissa oli voima-anturi, siirtymäan- turi pituuden muutokselle, siirtymäanturit keskellä putkea ja keinunivelien lähellä putken ala- ja yläpäissä mittaamassa sivusiirtymää. Poikkileikkauksen puristuskestävyyskokeet suoritettiin ilman keinuniveliä eli uralevyt olivat kiinnitetty suoraan kehään. Nämä stub column – testit suoritettiin Megakehällä ja niissä mitattiin voimaa ja putken pituudensuun- taista siirtymää.
4.4 Puristuskokeet
Rakenneputkille suoritettiin kolmentyyppisiä puristuskokeita. Poikkileikkauksen puristus- kestävyyttä mitattiin lyhyellä koesauvalla, jossa muunnetun hoikkuuden 𝜆̅ laskennallinen arvo oli 0.1. Nurjahduskokeita suoritettiin muunnetun hoikkuuden 𝜆̅ laskennallisilla arvoil- la 0.5-1.5. Nurjahduskokeissa käytettiin keinuniveliä. Kolmas puristuskoetyyppi oli ilman keinuniveliä suoritettu puristuskoe, jossa muunnetun hoikkuuden 𝜆̅ laskennallinen arvo oli
34
0.30 ja 0.48. Näissä kokeissa uralevyt olivat taipuneet edeltävän kokeen suuren voiman johdosta.
4.4.1 Poikkileikkauksen puristuskestävyys
Rakenneputki asetettiin kuvan 14 mukaisesti ilman keinuniveliä uralevyihin. Kyseessä on päistään jäykästi tuettu sauva.
Kuva 14. Poikkileikkauksen puristuskestävyys koe.
4.4.2 Nurjahdus
Rakenneputki asetettiin kuvan 15 mukaisesti keinunivelissä oleviin uralevyihin. Kyseessä oli nivelellisesti päistään tuettu sauva.
Kuva 15. Nurjahdus.
36
5 TULOKSET
Rakenneputkista laskettiin Eurocode 3:n mukaisesti kestävyydet sekä nimellisillä lujuusar- voilla ja mitoilla että todellisilla mitatuilla lujuuksilla ja poikkileikkausarvoilla. Laskennal- lisia kestävyyksiä verrattiin puristuskokeista saatuihin tuloksiin. Jotta kuvaajat ovat luetta- vissa, arvoja jouduttiin keskiarvoistamaan mittalaitteistossa olleen värinän johdosta. Kes- kiarvoistettuja tuloksia verrattiin todellisiin arvoihin ja poikkeamat korjattiin.
5.1 Laskennalliset kestävyydet
Rakenneputkille laskettiin kestävyydet nurjahduskäyrillä a, b ja c. Todelliset lujuudet on saatu liitteessä 1 olevista ainestodistuksista ja todelliset mitat ovat liitteessä 2 (Minkkinen, 2014a & 2014b). Rakenneputkien poikkileikkaukset mallinnettiin SolidWorks 2012 x64 edition 3D CAD – suunnitteluohjelmistolla käyttäen todellisia mittoja. Liitteessä 3 on poikkileikkauskuvat, joista on saatu todelliset pinta-alat ja jäyhyysmomentit. Excel- taulukkolaskentaohjelmalla lasketut kestävyydet on esitetty liitteessä 6. (SFS-EN 1993-1-1, 2005, s. 61–65.)
5.2 Puristuskokeiden tulokset
Puristuskokeista 30 tehtiin Megakehällä ja 27 pystykehällä. Rakenneputkien puristusko- keissa oli kolmenlaisia vauriomuotoja. Paikallinen lommahdus, tasonurjahdus ja lommah- dus-nurjahdus interaktio. Puristuskokeiden tulokset on esitetty liitteessä 6 ja sarjakohtaiset tulokset kuvaajineen on esitetty liitteessä 7. Taulukossa 9 on esitetty todellisilla mitatuilla lujuuksilla ja poikkileikkausarvoilla arvoilla lasketut kestävyydet ja puristuskokeiden tu- lokset.
Taulukko 9. Todellisilla mitatuilla lujuuksilla ja poikkileikkausarvoilla arvoilla lasketut kestävyydet ja puristuskokeiden tulokset.
5.2.1 Paikallinen lommahdus
Paikallisessa lommahduksessa rakenneputki lommahtaa suoralta sivulta. Lommahdus ta- pahtui jäykällä tuella suoritetuissa poikkileikkauksen puristuskestävyyskokeissa. 19 raken- neputkea lommahti ylä- tai alapään läheisyydestä ja kaksi rakenneputkea lommahti keski- osasta. Kaikissa tapauksissa kaksi vastakkaista seinämää lommahti sisäänpäin ja kaksi vas- takkaista seinämää lommahti ulospäin. Kokeesta käytetään nimeä stub column – testi. Ku- vassa 16 on esitetty sekä yläpäästä että keskiosasta lommahtaneet rakenneputket.
ID
Todellinen a-käyrä
(kN)
Todellinen b-käyrä
(kN)
Todellinen c-käyrä
(kN)
Koe1 Koe2 Koe3
B1 4314 4314 4314 4341 4536 4453
B0 4209 4146 4076 4245 4161 4395
B2 4004 3838 3666 4310 3865 4356
B3 2120 2120 2120 2307 2229 2168
B4 1940 1847 1753 2156 2185 2118
B5 1740 1594 1464 1837 1808 1804
B6 1131 1020 925 1106 1084 1077
B7 1450 1450 1450 1570 1545 1514
B8 1315 1246 1178 1372 1379 1370
B9 856 769 696 790 823 797
B10 452 419 387 435 459 458
B11 545 545 545 540 557 540
B12 497 473 448 520 519 515
B13 335 301 272 294 306 283
B14 180 166 154 172 195 171
B15 192 192 192 227 229 215
B16 174 165 156 175 173 168
B17 112 101 91 85 86 84
B18 59 54 50 48 48 48
38
Kuva 16. Paikallinen lommahdus.
5.2.2 Tasonurjahdus
Tasonurjahduksessa rakenneputki taipui sivulle keinunivelien mahdollistamassa suunnassa.
Puristusvoiman saavutettua maksimiarvonsa voima alkoi pienentyä ja sivusiirtymä kasvaa voimakkaasti. Mikäli rakenneputken puristamista jatkettiin nurjahduksen jälkeen, tapahtui lommahdus rakenneputken keskiosassa. 33 rakenneputkea nurjahtivat, joista 20 taipui ole- tettuun ja 13 ei oletettuun suuntaan. Oletussuunta määritettiin esitaipuman maksimiarvon mukaisesti. Kuvassa 17 on esitetty tasonurjahdus.
Kuva 17. Tasonurjahdus.
5.2.3 Lommahdus-nurjahdus interaktio
Lommahdus-nurjahdus interaktiossa rakenneputki taipui sivulle ja stabiiliuden menetys tapahtui äkillisesti lommahduksen vaikutuksesta rakenneputken keskiosassa. Ilmiö tapahtui B12-sarjan rakenneputkilla. Kaikki kolme rakenneputkea taipuivat oletettuun suuntaan.
Kuvassa 18 on esitetty lommahdus-nurjahdus interaktio.
Kuva 18. Lommahdus-nurjahdus interaktio
40
6 TULOSTEN TARKASTELU
Seuraavissa kappaleissa on tarkasteltu tuloksia. Tuotantosaumassa olevan hitsin vaikutus alkukäyryyteen tutkittiin, taivutuksen syntymekanismi rakenneputkiin mallinnettiin, yksit- täiset poikkeukset tuloksissa esitettiin ja puristuskokeiden tuloksia verrattiin todellisilla materiaaliarvoilla laskettuihin nurjahduskäyriin.
6.1 Alkukäyryyden suunta
Neutraaliakselin alkukäyryys on sama kuin mitattujen sivujen C ja D. Sivun C alkukäyryys on sama kuin vastakkaisen sivun A ja sivun D on sama kuin vastakkaisen sivun B. Kuvassa 19 on esitetty periaatepiirros alkukäyryydestä.
Kuva 19. Alkukäyryys.
Taulukossa 10 on esitetty maksimialkukäyryyksien määrä rakenneputkien sivuja kohden.
Sivulla A sijaitsee tuotantosauma. Sivuilla A ja C on alkukäyryyden maksimiarvoja selväs- ti vähemmän, kuin sivuilla B ja D. Tuotantosaumassa olevan hitsin ei näytä määräävän rakenneputkien alkukäyryyden suuntaa. Ruukin double grade – rakenneputkien suoruus oli selvästi parempi kuin standardin SFS-EN 10219 mukaan laskettu toleranssi. Liitteessä 4 on alkukäyryyden maksimiarvot, toleranssit ja niiden suunnat suunnat.
Taulukko 10. Alkukäyryyden maksimiarvojen lukumäärät suuntiin A, B, C ja D.
6.2 Taivutuksen vaikutus
Rakenneputkista osa puristettiin sahatuilla ja osa koneistetuilla päädyillä. Sahatuissa pää- dyissä havaittiin vinoutta. Päädyn vinoudesta johtuen neutraaliakseli ja puristusvoima eivät ole yhdensuuntaisia. Kuvassa 20 on esitetty vinon päädyn puristuskoe.
Kuva 20. Vinon päädyn puristuskoe.
Kuvassa 21 on esitetty tilanne jossa rakenneputken päädyn vinous oli keinunivelen jäyk- kään suuntaan. Rakenneputken päätyyn muodostui epätasainen puristusjännitys.
42
Kuva 21. Vinon päädyn puristus jäykkään suuntaan.
Keinunivelessä havaittiin kesken tutkimuksen epäkeskisyyttä. Kuvassa 22 on esitetty tilan- ne jossa voima ei vaikuta poikkileikkauksen keskipisteeseen.
Kuva 22. Epäkeskeinen puristus.
Vino pääty ja keinunivelien epäkeskisyys aiheuttivat momentin rakenneputkiin. Taivutuk- sen ja puristuksen yhteisvaikutus aiheutti rakenneputken kapasiteetin pienenemisen verrat- tuna puhtaaseen puristukseen. Pienellä voimalla suhteessa maksimivoimaan syntynyt tai- puma oleellisesti heikensi rakenneputken kapasiteettia.
Kuvassa 23 on esitetty B18-sarjan tulokset. Rakenneputki B18_1 puristettiin sahatuilla putkenpäillä. Rakenneputket puristettiin B18_2 ja B18_3 koneistetuilla putkenpäillä. Ko- keen jälkeen havaittiin keinunivelien ruuvien olleen löystyneet. Tästä aiheutui epäkeskei- nen puristus. Putkenpäiden vinous ja epäkeskeinen puristus aiheuttivat rakenneputkeen taivutusta. Samanaikainen taivutus ja puristus heikensivät merkittävästi rakenneputkien kestävyyttä. Tulos jäi alle sekä nimellisen, että laskennallisen c-käyrän.
Kuva 23. B18-sarjan tulokset.
Kuvassa 24 on esitetty B4-sarjan tulokset. Rakenneputkien päät olivat koneistetut ja kei- nunivelet keskitetyt. B4_2 rakenneputkeen syntyi pieni taipuma kuormituksen ollessa vä- häinen suhteessa maksimivoimaan. B4_1 ja B4_3 rakenneputkiin taipuma muodostui lä-
44
hestyttäessä maksimivoimaa. Tulosten voidaan katsoa kuvaavan puhdasta puristusta. Tu- lokset ylittivät a-käyrän laskennallisen arvon.
Kuva 24. B4-sarjan tulokset.
Liitteessä 7 on kuvat kaikista puristuskokeiden tuloksista. Tuennasta aiheutunut taivutuk- sen vaikutus tuloksiin oli suurin 50x50x2 profiilin rakenneputkilla. Rakenneputki oli poik- kileikkaukseltaan tämän tutkimuksen pienin, jolloin materiaali sijaitsi lähimpänä poikki- leikkauksen keskipistettä. Epäkeskeisen puristuksen vaikutus oli näin ollen suurin. Tämän kokoluokan rakenneputkille tulee suunnitella tarkalla säätömahdollisuudella oleva kei- nunivel, jotta päästäisiin mahdollisimman lähelle puhdasta puristusta.
6.3 Poikkeamat yksittäisissä koetuloksissa
Kuvassa 25 on esitetty B9-sarjan tulokset. Rakenneputki B9_2 taipui pienellä voimalla negatiiviseen suuntaan ja voiman kasvettua taipuman suunta muuttui positiiviseksi. Raken- neputket B9_1 ja B9_3 taipuivat positiiviseen suuntaan koko puristuskokeen ajan. Raken- neputken B9_2 alkukäyryys oli suuntaan D ja taipuma oli suuntaan B. Epäkeskeisen puris-
tuksen aiheuttama momentti taivutti rakenneputken vastoin alkukäyryyden suuntaa. Kapa- siteetti oli tässä tapauksessa hieman suurempi kuin todellisuudessa.
Kuva 25. B9-sarjan tulokset.
Kuvassa 26 on esitetty B10-sarjan tulokset. Rakenneputki B10_1 taipui noin puolella voi- malla suhteessa maksimista negatiiviseen suuntaan, jonka jälkeen taipuman suunta muuttui ja alkoi kasvaa voimakkaasti. Kapasiteetti oli yli b-käyrän laskennallisen arvon. Rakenne- putkien B10_2 ja B10_3 kestävyys ylitti laskennallisen a-käyrän arvon taipuman ollessa vähäinen. Kaikki kolme rakenneputkea taipuivat ei oletettuun suuntaan. Alkukäyryys oli alle 1 mm. Rakenneputken B10_1 puristuskokeessa sivusiirtymän värinä oli suurempi kuin sarjan kahdessa muussa puristuskokeessa.
46
Kuva 26. B10-sarjan tulokset.
Kuvassa 27 on esitetty B14-sarjan tulokset. Rakenneputki B14_2 taipui pienellä voimalla suhteessa maksimivoimaan negatiiviseen suuntaan. Kapasiteetti ylitti a-käyrän laskennalli- sen arvon ja kokonaistaipuma oli pieni. Rakenneputket B14_1 ja B14_3 taipuivat voimak- kaasti jo pienillä voimilla ja kestävyys ylitti laskennallisen b-käyrän. Rakenneputki B14_2 taipui ei oletettuun suuntaan ja rakenneputket B14_1 sekä B14_3 oletettuun suuntaan. Ra- kenneputkien päädyt olivat sahattuja ja silmämääräisesti oli havaittavissa pieni vinous.
Kuva 27. B14-sarjan tulokset.
6.4 Nurjahduskäyrät
Puristuskokeissa nimellisellä arvolla 𝜆̅ = 0.5 sarjoissa B4, B8, B12 ja rakenneputki B16_1, sekä B5 𝜆̅ = 0.71 kestävyydet ylittivät laskennallisen a-käyrän. B16_2 ja B16_3 𝜆̅ = 0.5 kapasiteetit ylittivät laskennallisen b-käyrän. Nimellisellä arvolla 𝜆̅ = 1.0 laskennallinen a- käyrä ei ylittynyt. Nimellisellä arvolla 𝜆̅ = 1.5 laskennallinen a-käyrä ylittyi rakenneput- killa B10_2, B10_3 ja B14_2.
Yhtälöä 12 muokkaamalla laskettiin Excel-taulukkolaskentaohjelmalla puristuskokeiden tuloksista nurjahduskestävyyden pienennystekijän 𝜒 todellinen arvo käyttäen todellisia mittoja ja materiaaliarvoja. Kuvassa 28 on verrattu puristuskokeissa saatuja tuloksia todel- lisilla arvoilla laskettuihin nurjahduskäyriin.
48
Kuva 28. Puristuskokeiden tulokset verrattuna todellisilla arvoilla laskettuihin nurjahdus- käyriin.
Tulokset eivät ole täysin verrannollisia keskenään johtuen aiemmin mainitusta taivutuksen aiheuttamasta vaikutuksesta rakenneputkien kestävyyteen. Näiden puristuskokeiden perus- teella vaikuttaa kuitenkin siltä, että kuvan 28 mukaiset nurjahduskäyrät eivät kuvaa todel- lista tilannetta. Muunnetun hoikkuuden arvoilla 𝜆̅ = 1.12 kolme ja 𝜆̅ = 1.68 kaksi nurjah- duskestävyyden pienennystekijän 𝜒 arvoa on alle c-käyrän. Nämä ovat profiilin 50x50x2 rakenneputkia.
7 JOHTOPÄÄTÖKSET
Profiileilla 100x100x3, 150x150x5 ja 200x200x6 kaikkien rakenneputkien kestävyys ylitti todellisilla arvoilla lasketun c-käyrän, 10 rakenneputken kestävyys ylitti b-käyrän ja 15 rakenneputken kestävyys ylitti a-käyrän. Muunnetun hoikkuuden arvolla 𝜆̅ = 0.5 kapasi- teetit ylittivät a-käyrän kaikilla edellä mainittujen profiileiden rakenneputkilla. Profiileilla 100x100x3 ja 150x150x5 arvolla 𝜆̅ = 1.0 kaikkien rakenneputkien kestävyys ylitti todelli- silla arvoilla lasketun c-käyrän ja neljän rakenneputken kestävyys ylitti b-käyrän. Arvolla 𝜆̅ = 1.5 kaikkien rakenneputkien kestävyys ylitti todellisilla arvoilla lasketun c- ja b- käyrän sekä kolmen rakenneputken kestävyys ylitti a-käyrän. Profiililla 200x200x6 muun- netun hoikkuuden arvolla 𝜆̅ = 0.71 kaikkien rakenneputkien kapasiteetti ylitti c-, b- ja a- käyrän. Muunnetun hoikkuuden arvolla 𝜆̅ = 1.13 kestävyys ylitti c- ja b-käyrän. Kapasi- teetin vaihtelua aiheuttivat testilaitteistossa kesken tutkimuksen havaittu epätarkkuus ja rakenneputkien päiden vinous. Näistä syntyi taivutusmomenttia, joka heikensi rakenneput- kien kapasiteettia. Mikäli rakenneputken alkukäyryyden vastakkaiseen suuntaan saadaan taivutusmomentti, joka on samansuuruinen kuin alkukäyryyden suoristumiseen tarvittava voima, voi kapasiteetti olla hieman todellista suurempi. Tilanne on teoreettinen ja tässä tutkimuksessa kaikki epätarkkuudet ovat pääsääntöisesti heikentäneet rakenneputkien kes- tävyyttä. Näiden puristuskokeiden perusteella voidaan pitää b-käyrää oikeana näiden pro- fiileiden mitoituskäyränä. Käyrän muoto olisi näiden puristuskokeiden perusteella hieman erilainen. Muunnetun hoikkuuden 𝜆̅ arvon ollessa 0.2 ja 0.7 välillä, nurjahduskestävyyden pienennystekijän 𝜒 arvon tulisi olla lähempänä arvoa yksi. Muunnetun hoikkuuden la 𝜆̅ ≥ 1.0 käyrän muoto on tämän tutkimuksen perusteella oikea.
Profiilin 50x50x2 rakenneputkien tuloksissa oli suurta vaihtelua. Testilaitteiston epätark- kuuden vaikutus oli suurin profiililtaan pienimmälle rakenneputkelle. Kuuden rakenneput- ken kestävyys alitti todellisilla arvoilla lasketun c-käyrän, kahden rakenneputken kestävyys ylitti todellisilla arvoilla lasketun b-käyrän ja yhden rakenneputken kestävyys ylitti todelli- silla arvoilla lasketun a-käyrän. Muunnetun hoikkuuden arvolla 𝜆̅ = 0.5 kaikkien rakenne- putkien kestävyys ylitti todellisilla arvoilla lasketun c- ja b-käyrän ja yhden rakenneputken kestävyys ylitti a-käyrän. Arvoilla 𝜆̅ = 1.0 ja 𝜆̅ = 1.5 kaikkien kuuden rakenneputken ka-
50
pasiteetti jäi alle c-käyrän. Niemi ja Rinnevalli sekä Liegen yliopisto olivat tutkimuksis- saan saaneet poikkileikkausluokka 1:n rakenneputkilla c-käyrän mukaisia tuloksia. Ban et al. olivat poikkileikkausluokkaa 1 olevilla neliönmuotoisilla hitsatuilla profiileilla saaneet c-käyrän mukaisia tuloksia. Tämä tutkimus tukee näiden aiempien tutkimuksien tuloksia poikkileikkausluokassa 1 muunnetun hoikkuuden arvolla 𝜆̅ ≥ 1.0. Rakenneputkien seinä- män nimellisen paksuuden tulee olla vähintään 2.5 mm liitettäessä rakenneputkia taso- ja avaruusristikoihin (SFS-EN 1993-1-8, 2005, s. 110). 50x50x2 rakenneputkia käytetään vähän rakentamisessa, joten niiden pysymisessä c-käyrällä ei ole käytännön merkitystä (Minkkinen, 2014c).
Profiilin 300x300x8.8 rakenneputkista saatiin suoritettua poikkileikkauksen puristuskestä- vyyskokeet. Tasonurjahdusta ei saatu tutkittua profiilin suuren kapasiteetin rikottua testi- laitteiston. Ensimmäisessä tasonurjahduskokeessa muunnetun hoikkuuden arvolla 𝜆̅ = 0.48 kestävyys ylitti c- ja b-käyrän. Kapasiteetti heikkeni uralevyjen taipumisen johdosta.
Kokeen jälkeen taipuneet uralevyt kiinnitettiin kehään ilman keinuniveliä ja loput viisi koetta suoritettiin stub column – testeinä. Taipunut uralevy puristi rakenneputkea epätasai- sesti aiheuttaen suurimman puristusjännityksen rakenneputken suoralle sivulle, joka lom- mahti. Kuitenkin kapasiteetti oli kahdessa kokeessa yli poikkileikkauksen puristuskestä- vyyden laskennallisen arvon.
LÄHTEET
Ban, H., Shi, G., Shi, Y. & Wang, Y. 2012. Overall buckling behavior of 460 MPa high strength steel columns: Experimental investigation and design method. Journal of Const- ructional Steel Research, Vol. 74. s. 140–150.
Björk, Timo. Ei aihetta [yksityinen sähköpostiviesti]. Vastaanottajat: Markku Heinisuo, Jussi Minkkinen, Ilkka Lehtinen, Jari Suikkanen, Matti Koskimäki. Lähetetty 3.4.2014 klo 19.47 (GMT +0200).
Cidect Research Project No 2R. 1996. Buckling Behaviour of a New Generation of Cold- Formed Hollow Sections. Aachen: RWTH Aachen. University of Liege. 52 s.
Key, P. & Hancock, G. 1993. A Theoretical Investigation of the Column Behaviour of Cold-Formed Square Hollow Sections. Thin-Walled Structures, 16:1-4. s. 31-64.
Minkkinen, J. 2014a. Double grade ainestodistukset [yksityinen sähköpostiviesti]. Vas- taanottajat: Markku Heinisuo, Timo Björk, Lehtinen Ilkka, Sorsa Ilkka. Lähetetty 7.2.2014 15:45 (GMT +0200).
Minkkinen, J. 2014b. Puristusputket ainestodistus [yksityinen sähköpostiviesti]. Vastaanot- tajat: Timo Björk, Matti Koskimäki. Lähetetty 12.2.2014 klo 13:54 (GMT +0200).
Minkkinen, J. 2014c. Re: Puristuskokeet [yksityinen sähköpostiviesti]. Vastaanottaja: Jari Suikkanen. Lähetetty 9.10.2014 klo 10:48 (GMT +0200).
Niemi, E. 2003. Levyrakenteiden suunnittelu. Tekninen tiedotus 2/2003. Helsinki: Tekno- logiainfo Teknova Oy. 136 s.
Niemi, E. & Rinnevalli, J. 1990. Buckling tests on cold-formed square hollow sections of steel Fe 510. Journal of Constructional Steel Research, 16: 3. s. 221-230.
52
Ongelin, P. & Valkonen, I. 2012. Rakenneputket EN 1993 –käsikirja 2012. Hämeenlinna:
Rautaruukki Oyj. 684 s.
Pennala, E. 2002. Lujuusopin perusteet 407. 11. Muuttumaton painos. Helsinki: Otatieto Oy. 400 s.
Rautaruukki. 2014a. Neliönmuotoiset Ruukki double grade –rakenneputket [verkkodoku- mentti]. Rautaruukki Oyj. Päivitetty 11.8.2014 [viitattu 21.10.2014]. 6 s. Saatavissa PDF- tiedostona: http://www.ruukki.fi/Teras/Rakenneputket/Nelionmuotoiset- rakenneputket/Nelionmuotoiset-Ruukki-double-grade--rakenneputket (>Lataa tämän tuot- teen tiedot PDF-tiedostoksi).
Rautaruukki. 2014b. Ruukki & SSAB [verkkodokumentti]. Rautaruukki Oyj. Päivitetty 20.8.2014 [viitattu 1.12.2014]. Saatavissa: http://www.ruukki.fi/Ruukki--SSAB.
SFS-EN 1993-1-1. 2005. Eurocode 3. Teräsrakenteiden suunnittelu. Osa 1-1: Yleiset sään- nöt ja rakennuksia koskevat säännöt. Helsinki: Suomen Standardoimisliitto SFS. 100 s.
SFS-EN 1993-1-5. 2006. Eurocode 3. Teräsrakenteiden suunnittelu. Osa 1-5: Levyraken- teet. Helsinki: Suomen Standardoimisliitto SFS. 58 s.
SFS-EN 1993-1-8. Eurocode 3. 2005. Teräsrakenteiden suunnittelu. Osa 1-8: Liitosten mitoitus. Helsinki: Suomen Standardoimisliitto SFS. 148 s.
SFS-EN 10219-2. 2006. Kylmämuovatut hitsatut seostamattomista teräksistä ja hienoraete- räksistä valmistetut rakenneputket. Osa 2: Toleranssit, mitat ja poikkileikkaukset. 2. Pai- nos. Helsinki: Suomen Standardoimisliitto SFS. 52 s.
Wardenier, J., Packer, J.A., Zhao, X.-L. & van der Vegte, G.J. 2010. Hollow Sections in Structural Applications. Zoetermeer, Alankomaat: Bouwen met Staal. 232 s.
Yle Uutiset. 2014. Rautaruukki on nyt SSAB:n [verkkodokumentti]. Yle Uutiset 29.7.2014 [viitattu 1.12.2014]. Saatavissa: http://yle.fi/uutiset/rautaruukki_on_nyt_ssabn/7381030
Liite 1, 1 Materiaalitodistukset (Minkkinen 2014a & 2014b).
Liite 1, 2
Liite 1, 3
Liite 1, 4
Liite 1, 5
Liite 1, 6
Liite 1, 7
Liite 1, 8
Liite 1, 9
Liite 1, 10
Liite 1, 11
Liite 1, 12
Liite 1, 13
Liite 1, 14
Liite 1, 15
Liite 1, 16
Liite 1, 17
Liite 1, 18
Liite 1, 19
Liite 1, 20
