Review of modern methods of timber strengthening

• Autorzy: Dygas Justyna

Identyfikatory

DOI

10.17512/znb.2024.1.05

Warianty tytułu

PL

Przegląd nowoczesnych sposobów wzmacniania konstrukcji drewnianych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this review paper is to present modern methods of strengthening timber structures. The first part of the article discusses the characteristics of timber. It needs to be strengthened for several reasons, as described below. The following points describe the strengthening of the components with the use of steel and composite materials. The focus is placed on composite bars, strips and sheets. The materials industry is particularly interested in composites. The work showed their general characteristics and analysed how to use them to reinforce the structure in the best manner. The analysis of the conducted studies suggests that the application of the aforementioned elements is reasonable, and scientists are planning additional research in this domain.

PL

Celem tej pracy przeglądowej było przedstawienie nowoczesnych sposobów wzmacniania konstrukcji drewnianych. W pierwszej części artykułu skupiono się na charakterystyce drewna. Jego wzmacnianie jest konieczne ze względu na szereg przyczyn, które omówiono w niniejszej pracy. W kolejnych punktach opisano wzmacnianie elementów za pomocą stali oraz kompozytów. Szczególną uwagę poświęcono prętom, taśmom i matom kompozytowym. Widoczne jest duże zainteresowanie kompozytami w branży materiałowej. Przedstawiono ich ogólną charakterystykę oraz przeanalizowano ich użyteczność we wzmacnianiu konstrukcji. Z badań wynika, że zastosowanie wyżej wymienionych elementów jest zasadne, a naukowcy planują dalsze badania w tym zakresie.

Słowa kluczowe

EN

composites; glue joints; load-bearing capacity; reinforcement; timber structures

PL

kompozyty; konstrukcje drewniane; nośność; połączenia klejowe; wzmacnianie

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo
• Rocznik: 2024
• Tom: Z. 30 (180)
• Strony: 35--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dygas Justyna

• Kielce University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Architecture, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, Poland

• https://orcid.org/0009-0006-6865-7852

Bibliografia

• [1] Żaboklicki A., Rehabilitacja i wzmacnianie zabytkowych konstrukcji drewnianych, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2013.
• [2] Jasieńko J., Połączenia klejowe w rehabilitacji i wzmacnianiu drewnianych belek zginanych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2002.
• [3] Masłowski E., Spiżewska D., Wzmacnianie konstrukcji budowlanych, Ed. 3, Arkady, Warszawa 2000.
• [4] Rapp P., Methodology and examples of revalorization of wooden structures in historic buildings, Wiadomości Konserwatorskie 2015, 43, 92-108 [Online], DOI: 10.17425/WK43WOODENSTRUCT, Access: 12.12.2023.
• [5] Jasieńko J., Nowak T.P., Bednarz Ł.J., Wzmacnianie zginanych litych belek drewnianych prętami i blachami stalowymi oraz materiałami CFRP, Drewno i Materiały Drewnopochodne w Konstrukcjach Budowlanych 2009, 73-85.
• [6] Rajczyk M., Jończyk D., Przegląd metod wzmacniania konstrukcji drewnianych, ZN Politechniki Częstochowskiej 2011, Budownictwo 17, 146-160.
• [7] Boczkowska A., Kapuściński J., Puciłowski K., Wojciechowski S., Kompozyty, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000.
• [8] Siwowski T., Mosty z kompozytów FRP: kształtowanie, projektowanie, badania, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2018.
• [9] Kotynia R., Wzmacnianie żelbetowych belek na ścinanie za pomocą kompozytów polimerowych, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź, 2011, DOI: 10.34658/ZN.RN.2011.1106.415.
• [10] German J., Materiały kompozytowe w budownictwie 1, cz. I, Kalejdoskop Budowlany 2000, 6, 14-17.
• [11] Derkowski W., Zych T., Nowoczesne materiały kompozytowe do wzmacniania konstrukcji budowlanych, Czasopismo Techniczne 2004, 101, 14-B, 15-25.
• [12] A Simpson Strong-Tie Company, Broszura S&P FRP System. System materiałów kompozytowych do wzmacniania konstrukcji budowlanych [Online], Dostępne na: https://www.sp-reinforcement.pl/pl-PL/systemy/ systemy-frp-do-wzmocnien, Access: 16.12.2023.
• [13] Corradi M., Mouli Vemury C., Edmondson V., Poologanathan K., Nagaratnam B., Local FRP reinforcement of existing timber beams, Composite Structures 2021, 258, 113363, DOI: 10.1016/j.compstruct.2020.113363.
• [14] Kossakowski P., Load-bearing capacity of wooden beams reinforced with composite sheets, Structure and Environment 2011, 4, 3, 14-22.
• [15] Bakalarz M., Kossakowski P., Load-bearing capacity of solid timber beams with small cross section height strengthened with composite sheets, SAE 2018, 10, 4, 301-308, DOI: 10.30540/sae-2018-029.
• [16] PN-EN 408+A1:2012; Konstrukcje drewniane. Drewno konstrukcyjne lite i klejone warstwowo. Oznaczanie niektórych właściwości fizycznych i mechanicznych.
• [17] Bakalarz M., Kossakowski P.G., Mechanical properties of laminated veneer lumber beams strengthened with CFRP sheets, Archives of Civil Engineering 2019, 65, 2, 57-66, DOI: 10.2478/ace-2019-0018.
• [18] De La Rosa García P., Escamilla A.C., Nieves González García M., Bending reinforcement of timber beams with composite carbon fiber and basalt fiber materials, Composites Part B: Engineering 2013, 55, 528-536, DOI: 10.1016/j.compositesb.2013.07.016.
• [19] Gezer H., Aydemir B., The effect of the wrapped carbon fiber reinforced polymer material on fir and pine woods, Materials & Design 2010, 31, 7, 3564-3567, DOI: 10.1016/j.matdes.2010.02.031.
• [20] Jasieńko J., Czepiżak D., Nowak T., Wzmacnianie zginanych litych belek drewnianych taśmami CFRP, DWE 2006, 208-217.
• [21] Halicka A., Ślósarz S., Strengthening of timber beams with pretensioned CFRP strips, Structures 2021, 34, 2912-2921, DOI: 10.1016/j.istruc.2021.09.055.
• [22] Bakalarz M., Load bearing capacity of laminated veneer lumber beams strengthened with CFRP strips, Archives of Civil Engineering 2021, 139-155, DOI: 10.24425/ace.2021.138048.
• [23] Tworzewski P., Ocena stanów granicznych zginanych elementów żelbetowych za pomocą optycznego systemu pomiarowego, Politechnika Świętokrzyska, Kielce 2016.
• [24] Bakalarz M.M., Tworzewski P.P., Application of digital image correlation to evaluate strain, stiffness and ductility of full-scale LVL beams strengthened by CFRP, Materials 2023, 16, 3, 1309, DOI: 10.3390/ma16031309.
• [25] Brol J., Wdowiak-Postulak A., Old timber reinforcement with FRPs, Materials 2019, 12, 24, 4197, DOI: 10.3390/ ma12244197.
• [26] Nowak T., Analiza pracy statycznej zginanych belek drewnianych wzmacnianych przy użyciu CFRP, Rozprawa doktorska, Wrocław 2007.
• [27] Rescalvo F.J., Valverde-Palacios I., Suarez E., Gallego A., Experimental and analytical analysis for bending load capacity of old timber beams with defects when reinforced with carbon fiber strips, Composite Structures 2018, 186, 29-38, DOI: 10.1016/j.compstruct.2017.11.078.
• [28] Jasieńko J., Nowak T., Rapp P., Analysis od static work of wooden beams strengthened with CFRP strips, Wiadomości Konserwatorskie 2009, 26, 314-324.
• [29] Raftery G.M., Kelly F., Basalt FRP rods for reinforcement and repair of timber, Composites Part B: Engineering 2015, 70, 9-19, DOI: 10.1016/j.compositesb.2014.10.036.
• [30] Raftery G.M., Harte A.M., Repair of glulam beams using GFRP rods, Zaprezentowano na STREMAH 2009, Tallinn, Estonia, 2009, 417-427, DOI: 10.2495/STR090371.
• [31] Raftery G., Whelan C., Harte A.M., Bonded-in GFRP rods for the repair of glued laminated timber, World Conference on Timber Engineering, Auckland 2012.
• [32] Rajczyk M., Jończyk D., Badania belek z drewna klejonego warstwowo wzmocnionych prętami bazaltowo- -epoksydowymi, Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej 2019, 174, Budownictwo 24, 298-304, DOI: 10.17512/znb.2018.1.47.
• [33] Li Y.-F., Tsai M.-J., Wei T.-F., Wang W.-C., A study on wood beams strengthened by FRP composite materials, Construction and Building Materials 2014, 62, 118-125, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.03.036.
• [34] Yusof A., Saleh A.L., Flexural strengthening of timber beams using glass fibre reinforced polymer, EJSE 2010, 10, 45-56, DOI: 10.56748/ejse.10124.
• [35] Gentile C., Svecova D., Rizkalla S.H., Timber beams strengthened with GFRP bars: development and applications, J. Compos. Constr. 2002, 6, 1, 11-20, DOI: 10.1061/(ASCE)1090-0268(2002)6:1(11).
• [36] Yeboah D., Gkantou M., Investigation of flexural behaviour of structural timber beams strengthened with NSM basalt and glass FRP bars, Structures 2021, 33, 390-405, DOI: 10.1016/j.istruc.2021.04.044.
• [37] Wdowiak-Postulak A., Numerical, theoretical and experimental models of the static performance of timber beams reinforced with steel, basalt and glass pre-stressed bars, Composite Structures 2023, 305, 116479, DOI: 10.1016/j.compstruct.2022.116479

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).