VERSTASOPAS
Ruuvit ja esiporaus
Esireikä, puun tiheys ja syysuunta ratkaisevat ruuvin pidon. Wood Handbookin ohjeet ja niihin perustuvat laskuesimerkit.
Varsi, kierteen sisähalkaisija ja esireikä
Puuruuvissa on sileä varsi ja kierreosa, jonka ytimen halkaisijaa kutsutaan kierteen sisähalkaisijaksi. Wood Handbookin mukaan se on useimmissa puuruuveissa keskimäärin noin kaksi kolmasosaa varren halkaisijasta. Ulosvetolujuuden kaava olettaa esireiän halkaisijaksi havupuulla noin 70 % ja lehtipuulla noin 90 % kierteen sisähalkaisijasta.
Taulukko soveltaa näitä suhteita tavallisiin yhdysvaltalaisiin ruuvikokoihin käyttäen Wood Handbookin taulukon 8-9 varsihalkaisijoita. Todelliset ruuvit vaihtelevat valmistajan ja kierretyypin mukaan, joten mittaa käyttämäsi ruuvin kierteen sisähalkaisija, kun sovitus on tärkeä. Porakärkiruuvit on suunniteltu tekemään esiporaus tarpeettomaksi.
| Ruuvikoko | Varren halkaisija | Kierteen sisähalkaisija (arvio) | Esireikä, havupuu (70 %) | Esireikä, lehtipuu (90 %) |
|---|---|---|---|---|
| #4 | 2,8 mm | 1,9 mm | 1,3 mm | 1,7 mm |
| #6 | 3,5 mm | 2,3 mm | 1,6 mm | 2,1 mm |
| #8 | 4,2 mm | 2,8 mm | 1,9 mm | 2,5 mm |
| #10 | 4,8 mm | 3,2 mm | 2,3 mm | 2,9 mm |
Tiheys ja pitolujuus
Poikkisyin ruuvatun ruuvin ulosvetolujuus kasvaa suhteellisen tiheyden neliön mukaan. Wood Handbookin koekaava on p = 108,25 × G² × D × L newtoneina, missä D on varren halkaisija ja L kierreosan tunkeuma millimetreinä. Tiheyden kaksinkertaistuminen noin nelinkertaistaa pidon. Siksi kevyessä männyssä tyhjää pyörähtävä ruuvi pitää tiukasti tammessa.
Nämä ovat lyhytkestoisten kokeiden murtokuormia, eivät mitoitusarvoja. Hyvin pitkät ruuvit tuovat vain vähän lisäpitoa tiheissä lehtipuissa, koska ruuvi itse katkeaa ensin vedossa. Päätypuuhun ruuvatun ruuvin pito on keskimäärin vain 75 % poikkisyin ruuvatun ruuvin pidosta, ja tulokset vaihtelevat enemmän.
Lastulevy
Lastulevyssä tavallinen vaurio on kierteen pettäminen. Wood Handbook antaa 15,9 mm:n syvyyteen ruuvatun #8-ruuvin enimmäismomentiksi 3,16 + 0,0096 × tiheys N·m: noin 8,9 N·m tiheydellä 600 kg/m³ ja 10,8 N·m tiheydellä 800 kg/m³. Esireikien vaihtelu välillä 50–90 % kierteen sisähalkaisijasta ei vaikuttanut merkittävästi ulosvetolujuuteen.
Maltillinen kiristys on paras kompromissi ulosvetolujuuden ja kierteiden pettämisen välillä. Kiristysmomentin nostaminen 60 %:sta 90 %:iin enimmäisarvosta lisäsi ulosvetokuormaa vain noin 3 %.
Käytännön huomioita
Käsikirjan mukaan ruuvien voitelu saippualla helpottaa ruuvausta tiheään puuhun ja vaikuttaa vain vähän ulosvetolujuuteen. Esiporaus vähentää myös halkeilua: nauloilla noin 90 % naulan halkaisijasta olevat esireiät lisäävät hieman ulosvetolujuutta ja estävät tai vähentävät halkeilua etenkin tiheissä puulajeissa.
#8-ruuvi (varsi 4,17 mm), jonka kierre tunkeutuu 25 mm loblollymäntyyn (G = 0,51): 108,25 × 0,51² × 4,17 × 25 ≈ 2 935 N. Valkotammessa (G = 0,68): noin 5 218 N eli noin 1,8 kertaa niin paljon.