Investigation of timber frame walls loaded horizontally in their plane

• Autorzy: Lehmann Marek , Ziarkiewicz Marek

Identyfikatory

DOI

10.15199/33.2025.07.11

Warianty tytułu

PL

Badania drewnianych ścian szkieletowych obciążonych poziomo w płaszczyźnie

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

In cooperation with the manufacturer of modular houses and timber structures, tests were carried out on timber frame walls covered with gypsum-fiber board loaded with horizontal force in their plane. Various wall variants were tested: walls in which the sheathing was connected to the structure with staples, screws or nails, walls with or without stiffening wooden cross-braces. As a result, the results of the tests were the determination of the maximum horizontal force and stiffness of the tested walls. It was found that the gypsum-fibre board cladding is the main factor influencing the maximum horizontal force. At the same time, it was observed that connecting the cladding to the frame with screws allows for obtaining higher values of horizontal force by approx. 25% compared to connections with nails and staples. The presence of the brace did not contribute to the increase in horizontal force but improved the stiffness of the walls under consideration.

PL

We współpracy z producentem domów modułowych i konstrukcji drewnianych przeprowadzono testy drewnianych ścian szkieletowych pokrytych płytą gipsowo-włóknową obciążonych siłą poziomą w ich płaszczyźnie. Testowano ściany, w których poszycie łączono z konstrukcją za pomocą zszywek, wkrętów lub gwoździ oraz ściany z drewnianymi usztywnieniami lub bez nich. Rezultatem badań było określenie maksymalnej siły poziomej i sztywności badanych ścian. Stwierdzono, że poszycie z płyty gipsowo-włóknowej stanowi główny czynnik wpływający na maksymalną siłę poziomą. Jednocześnie zaobserwowano, że łączenie poszycia ze szkieletem wkrętami pozwala uzyskać większe wartości siły poziomej o ok. 25% w porównaniu z połączeniami na gwoździe oraz zszywki. Występowanie zastrzału nie przyczyniło się do zwiększenia siły poziomej, ale poprawiło sztywność rozpatrywanych ścian.

Słowa kluczowe

EN

timber structure; wood-framed wall; modular building; horizontal force; stiffness; destruction

PL

konstrukcja drewniana; ściana szkieletowa drewniana; budynek modułowy; siła pozioma; sztywność; zniszczenie

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Materiały Budowlane
• Rocznik: 2025
• Tom: nr 7
• Strony: 79--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Lehmann Marek

• Politechnika Koszalińska, Wydział Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji

• https://orcid.org/0000-0002-1314-3014

autor

Ziarkiewicz Marek

• Politechnika Koszalińska, Wydział Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji

• https://orcid.org/0000-0002-0118-9365

Bibliografia

• [1] United Nations Environment Programme, 2020 global status report for buildings and construction, Nairobi, https://wedocs.unep.org/bitstream/handle/20.500.11822/34572/GSR_ES.pdf?sequence=3&isAllowed=y, 2020.
• [2] Amico B.D., Pomponi F., Hart J. Global potential for material substitution In building construction: the case of cross laminated timber. J. Clean. Prod. 2021, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123487.
• [3] Puettmann M., Pierobon F., GangulyI, Gu H., Chen C., Liang S., Jones S., Maples I., Wishnie M. Comparative LCAs of conventional and mass timber buildings in regions with potential for mass timber penetration, Sustain. Times. 2021, https://doi.org/10.3390/su132413987.
• [4] Felmer G., Morales-Vera R., Astroza R., Gonz´alez I., Puettmann M., Wishnie M., A.lifecycle assessment of a low-energy mass-timber building and mainstream concrete alternative in Central Chile, Sustain. Times. 2022, https://doi.org/10.3390/su-14031249.
• [5] Arashpour M., Wakefield R., Abbasi B., Lee E.W.M., Minas J., Off-site construction optimization: sequencing multiple job classes with time constraints, Autom. Con Struct. 2016; https://doi.org/10.1016/j.autcon.2016.08.001.
• [6] Arashpour M., Wake R., Blismas N., Minas J. Optimization of process integration and multi-skilled resource utilization in off-site construction, Autom. Con- Struct. 2015, https://doi.org/10.1016/j.autcon.2014.12.002.
• [7] Hwang B., Shan M., Looi K. Key constraints and mitigation strategies for prefabricated prefinished volumetric construction, J. Clean. Prod. 2018, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.02.136.
• [8] Gibb A.G.F. Off-site Fabrication: Prefabrication, Pre-assembly and Modularisation, John Wiley&Sons, 1999, https://books.google.com/books?id=uTiN_aGtXzwC.
• [9] Kamali M., Hewage K., Sadiq R. Conventional versus modular construction methods: a comparative cradle-to-gate LCA for residential buildings, Energy Build. 2019; https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2019.109479.
• [10] Kamali M., Hewage K. Life cycle performance of modular buildings: a critical review, Renew. Sustain. Energy Rev. 2016, https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.05.031.
• [11] Zheng W., Lu W., Liu W., Wang L., Ling Z. Experimental investigation of laterally loaded double-shear-nail connections used in midply wood shear walls. Constr Build Mater 2015; 101: 761-71.
• [12] Paevere P.J., Foliente G.C., Kasal B. Load-sharing and redistribution in a one-story woodframe building. J Struct Eng 2003; 129 (9): 1275-84.
• [13] Doudak G., Smith I., McClure G., Mohammad M., Lepper P. Tests and finie element models of wood light-frame shear walls with openings. Prog Struct Eng Mater 2006; 8 (4): 165-74.
• [14] Togay A., Anil O., Karagöz Işleyen U., Ediz I., Durucan C. Finite-element analyses of light timber-framed walls with and without openings. Proc Inst Civ Eng-Struct Build 2017; 170 (8): 555-69.
• [15] Kozem Šilih E., Premrov M., Kuhta M., Šilih S. A parametric numerical study on the horizontal load-bearing capacity of the FPB-sheated timber framed wall elements with openings. Int J Civ Eng. 2015; 13 (4): 468-77.
• [16] Anil O., Togay A., Işleyen U.K., Söğütlü C., Döngel N. Hysteretic behavior of bimber framed shear wall with openings. Constr Build Mater. 2016; 116: 203-15.
• [17] Prace B+R prowadzone przez firmę WASCOVILLA S.C. i Politechnikę Koszalińską nad stworzeniem kompleksu rozwiązań systemowych do budowy budynków mieszkalnych wielorodzinnych w systemie modułów mieszkalnych konstrukcji drewnianej łączonych na wysokość i długość budynku. Nr projektu RPZP. 01.01.00-IZ. 00-32-008/20-00.