Inserttikiinnitykset kerrosrakenteessa : Vapaasti muunneltavan kiinnitysmenetelmän kehittäminen kansikiskoille

Abstract

Kiinnikkeiden asentaminen kerrosrakenteeseen vaatii yleensä rakenteellisia muutoksia kiinnityspisteiden kohdalla. Koska muutokset jälkikäteen ovat aina työläitä toteuttaa, kiinnityspisteiden paikat on määritettävä ennalta. Tämän opinnäytteen tarkoitus oli selvittää vaihtoehtoinen kiinnitysmenetelmä kansikiskoille sekä testata kiinnitysten lujuus kokeellisesti. Tavoitteena oli löytää kokonaiskustannuksiltaan järkevä vaihtoehto, joka mahdollistaisi kiinnikkeiden sijoittelun tuotannon loppuvaiheessa tai jälkiasennuksena. Tutkittavaksi kiinnitysmenetelmäksi valittiin kierreinsertit, joiden lujuuksia verrattiin rakenteen sisäisiin vastarautoihin sekä liimakiinnitykseen. Tämä työ perustuu kirjallisuusselvitykseen sekä koekappaleille suoritettuihin kuormituskokeisiin. Aikaisemmin luotujen, hunajakennorakenteisiin perustuvien laskentamallien luotettavuus selvitettiin vertailemalla testituloksia laskennalliseen menetelmään. Lisäksi kehitettiin mitoitusprosessi kansikiskojen kiinnityksille sekä luotiin pohjaa mitoittavien voimien arviointimenetelmän kehittämiselle. Laskennallisella mitoitusmenetelmällä saadut lujuusarvot olivat vetotesteissä saatuja arvoja pienempiä. Laskentatavassa mitoittavana tekijänä oli ydinaineen leikkauslujuus, eikä liimavalun ja pintalaminaattien välistä liimaliitosta otettu huomioon, mikä voi selittää laskentamenetelmän konservatiivisempia arvoja. Positiiviset testitulokset ja kierreinserttien edut verrattuna rakenteen sisäisiin vastarautoihin kannustivat toimeksiantajaa laajemman testin järjestämiseen sekä mahdolliseen käyttöönottoon.

Sandwich structure usually requires some modifications around the high stress fixing points. Because these modifications are always very work intensive to do afterwards, positions of all fixings should be known beforehand. The objective of this thesis was to find a cost effective solution that would allow positioning of the fixings to be determined in a later phase of production. Threaded inserts were chosen for fastening system in this study. The strength of threaded insert was compared to a sandwich structure with flat bar insert and adhesively bonded fastener. The thesis is based on literature research and pull tests conducted for the test samples. Existing design model was created for honeycomb structures and the validity of this model was established by comparing test results to the theoretical method. A design process was created for the fixings of the deck rails. A foundation was also laid for further development of the evaluation method for design forces. The strength values calculated with the theoretical model were lower than values measured in the pull tests. In the theoretical model, the limiting factor was the shear strength of the core material. The strength of the potting material and adhesion between the face sheets and core were ignored. This may explain the conservative values of the theoretical model compared to test results. Promising test results and benefits of the threaded inserts encouraged to organize more allocated tests that may lead later implementation.