Peltovirta · verstas

Liitokset

Miksi liitos pitää

Yksi kappale, joka selittää ne kaikki

Liimasauman lujuus ei riipu liimasta läheskään niin paljon kuin siitä, mihin syysuuntaan se osuu. Kahden höylätyn pitkäsyypinnan välinen sauma on lujempi kuin puu sen ympärillä: kun tällainen liitos murretaan, murtuma tulee puuhun eikä saumaan.

Päätysyy pettää, ja se pettää kahdesta syystä yhtä aikaa. Päätysyy on kuin nippu pillejä: liima imeytyy kapillaarisesti syvälle soluonteloihin, jolloin itse saumaan ei jää riittävästi liimaa. Ja kuormitus osuu puun heikoimpaan suuntaan — vetoon syitä vastaan.

Päätysyypuskuliitos yltää erikoistekniikoillakin vain noin 25 prosenttiin puun syynsuuntaisesta vetolujuudesta. Sama päätysyy viistettynä yltää 90 prosenttiin. Ero ei ole liimassa vaan siinä, kuinka paljon pitkäsyypintaa saumaan saadaan.

Ja tästä seuraa jatkoksen mitoitus ilman nyrkkisääntöjä. Puu on vedossa noin kymmenen kertaa lujempaa kuin leikkauksessa. Jotta liimasauma kestäisi yhtä paljon kuin puu itse, sen pinta-alan on siis oltava kymmenkertainen poikkipintaan nähden. Se on jakolasku, ei perinne.

Päätysyypusku 25 % Liimapinta = poikkipinta. Kapillaarit imevät liiman soluonteloihin, eikä saumaan jää tarpeeksi. Viistojatkos 1:12 90 % 12 × paksuus Kuva on mittakaavassa: 25 mm lankku vaatii 300 mm viisteen. Se on koko liitoksen hinta. Pitkäsyysauma yli 100 % murtuma tulee puuhun, ei saumaan
Sama liima kaikissa kolmessa. Ainoa ero on liimapinnan pinta-ala ja syysuunta — ja se ratkaisee kertaluokan.

Tästä syystä pääty–syrjä-liitoksia (kuten kehyksen kulma) ei tehdä liimaamalla päätyä syrjään. Ne tehdään lomittamalla, niin että liitokseen syntyy pitkäsyytä pitkäsyytä vasten: tappi, vaarna tai huullos. Käsikirja nimeää täsmälleen nämä kolme.

Kaikki tämän kappaleen luvut: FPL Wood Handbook, FPL-GTR-190 (2010), luku 10, kohdat End-Grain Joints ja End-to-Edge-Grain Joints. Neljäsosa, kymmenkertainen pinta-ala, kaltevuus 1:12 ja yhdeksänkymmentä prosenttia ovat kaikki suoraan sieltä. Rakenteellisessa vanerissa käytetään usein 1:8, mikä antaa 8-kertaisen pinta-alan eli jää täyden lujuuden alle — sekin on käsikirjan mainitsema.

Liitoskatalogi

Jokaisesta liitoksesta sama neljä asiaa: miksi se pitää, miten se pettää, mikä on tavallisin virhe ja mitä mittaa noudatetaan. Rakenne on sama joka kortissa, jotta liitoksia voi verrata silmäilemällä.

Ei osumia. Kokeile toista sanaa tai poista ryhmärajaus.

Tappiliitoksen mitoitus

Kolmasosasääntö ei ole perinne vaan tasapaino, ja sen voi johtaa yhdellä rivillä. Kun paksuudesta t tehdään tappi, jonka paksuus on a, hahlon kummallekin puolelle jää poski (t − a)/2. Liitos voi pettää kahdella tavalla: tappi katkeaa tai poski halkeaa. Jos oletetaan että kumpikin kestää suunnilleen paksuutensa verran, tasapaino on siellä missä a = (t − a)/2 — eli a = t/3.

Oletus on karkea: poski on lyhyempi kappale ja halkeaa syyn suuntaan, tappi katkeaa poikki. Tulos on silti sama kolmasosa, jota puusepät ovat käyttäneet ilman laskua. Tämä on siis johdettu, ei mitattu — toisin kuin sivun yläosan lujuusluvut.

tapin paksuus, pyöristettynä talttaan
tapin pituus
poski kummallakin puolella
olkapää joka reunaan
hahlon syvyys

Taltat, joihin pyöristetään: mm (yleinen metrinen sarja). Hahlon leveys tulee taltasta, joten pyöristys kannattaa tehdä siihen kokoon, joka verstaassa on. Tapin pituus on rajattu kappaleen leveyteen: pitempi tappi tuo lisää liimapintaa, mutta kapeassa kappaleessa se puhkaisisi toisen laidan.

Montako puristinta

Liian pieni paine jättää saumaan ilmaa ja liian paksun liimakalvon. Liian suuri paine puristaa liiman puuhun tai ulos, jolloin sauma nälkiintyy — ja nälkiintynyt sauma on heikompi kuin oikein puristettu. Kumpikin ääripää heikentää, ja siksi paine on väli eikä «niin paljon kuin jaksaa».

puristinta
väli, päistä laskien
kokonaisvoima

Puristuspaineet 0,7 MPa kevyelle ja 1,7 MPa tiheimmille lajeille: Wood Handbook luku 10, kohta Pressure. Puristimien voimat ovat välinetietoa eivätkä mittauksia — ne vaihtelevat mallista toiseen, ja jos tiedät oman puristimesi arvon, käytä sitä. Ylipuristaminen on tässä yhtä todellinen virhe kuin alipuristaminen.

Kun lauta on liian lyhyt

Jatkoksen mitoitus on suora seuraus siitä, että puu on vedossa kymmenen kertaa lujempaa kuin leikkauksessa. Viisteen kaltevuus on pinta-alakerroin: kaltevuus 1:12 tarkoittaa, että liimapinta on 12 kertaa poikkipinta.

viisteen pituus
liimapinta suhteessa poikkipintaan
riittääkö täyteen lujuuteen

Kaltevuus 1:12 tai loivempi antaa suurimman lujuuden, ja tarve on 10-kertainen pinta-ala: Wood Handbook luku 10. Sormijatkos pakkaa saman pinta-alan lyhyempään matkaan; siinä kärjen paksuus on ratkaiseva ja käsikirja rajaa sen 0,8 millimetriin.

Levyn on saatava elää

Yksi liitosvirhe on niin yleinen, että se ansaitsee oman osionsa: leveä levy liimataan poikittain kiinni. Pöytälevy ruuvataan tiukasti kehykseen, paneeli liimataan uraan ympäriinsä, tai hyllyyn liimataan poikittainen tukirima koko leveydeltä.

Kaikissa kolmessa levy yrittää muuttaa leveyttään ja on siihen täysin kykenevä — tammilevyllä 600 mm:n leveydellä puhutaan yli kymmenestä millimetristä vuodessa. Kehys tai rima ei anna periksi, koska pituussuunnassa puu ei liiku käytännössä lainkaan. Jompikumpi antaa periksi, ja se on levy.

Liitos ei pety siksi että se on heikko, vaan siksi että se on liian vahva väärään suuntaan. Korjaus ei ole enemmän liimaa vaan liikevara — kahdeksikkolevy, uraan tuleva kiinnike tai pitkä reikä. Kolme ensimmäistä ovat katalogissa ryhmässä Levyn kiinnitys.

Paljonko varaa tarvitaan, lasketaan luvussa Puu elää. Se on sama luku, joka kertoo mihin suuntaan liike menee — ja pitkä reikä väärään suuntaan on yhtä tiukka kuin ei reikää ollenkaan.