The load-bearing capacity of timber-glass composite I-beams made with polyurethane adhesives

• Autorzy: Rodacki K.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ceer-2017-0054

Warianty tytułu

PL

Nośność belek drewniano-szklanych zespolonych przy udziale klejów poliuretnaowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article discusses the issue of composite timber-glass I-beams, which are an interesting alternative for load-bearing beams of ceilings and roofs. The reasoning behind the use of timber-glass I-beams is the combination of the best features of both materials - this enables the creation of particularly safe beams with regard to structural stability and post-breakage load capacity. Due to the significant differences between the bonding surfaces of timber and glass, a study on the adhesion of various adhesives to both surfaces is presented at the beginning of the paper. After examination, two adhesives were selected for offering the best performance when used with composite beams. The beams were investigated using a four-point bending test under quasi-static loading.

PL

Artykuł poświęcony jest zagadnieniu dwuteowych belek zespolonych drewniano-szklanych, które stanowią ciekawą alternatywę dla nośnych belek stropów i stropodachów. Ideą belek drewniano-szklanych jest połączenie najlepszych parametrów obu tych materiałów przy maksymalizacji bezpieczeństwa ich użytkowania. Sztywne, wytrzymałe i kruche szkło za pomocą elastycznego kleju łączony jest z elastycznym i ciągliwym drewnem. Ze względu na znaczne różnice między łączonymi powierzchniami drewnianymi i szklanymi, na początku artykułu przedstawiono badania przyczepności różnych klejów do obu tych powierzchni. Po przeanalizowaniu kilku klejów poliuretanowych pod kątem zastosowania ich do łączenia drewna ze szkłem w belkach zespolonych wybrano dwa kleje o najlepszych parametrach, a następnie zbadano nośność połączenia wykonanego przy pomocy tych klejów w próbie prostego ścinania. Zespolone belki drewniano-szklane wykonano przy użyciu drewna jodłowego, szkła laminowanego typu float oraz kleju poliuretanowego prezentującego najlepszą współpracę zarówno z drewnem jak i ze szkłem. Belki zespolone zostały przebadane w próbie czteropunktowego zginania quasi-statycznego.

Słowa kluczowe

EN

timber-glass I-beams; polyurethane adhesive; innovative composite structures; composite structures

PL

belka drewniano-szklana; belka zespolona; klej poliuretanowy; konstrukcje zespolone nowej generacji

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego
• Czasopismo: Civil and Environmental Engineering Reports
• Rocznik: 2017
• Tom: No. 27(4)
• Strony: 105--120
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Rodacki K.

• Cracow University of Technology, Kraków, Poland

Bibliografia

• 1. Kreher K.: Tragverhalten und Bemessung von Holz-Glas-Verbundträgern unter Berücksichtigung der Eigenspannungen im Glas, PhD thesis, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland, 2004.
• 2. Kreher K.: Load introduction with timber. Timber as reinforcement for glued composites (shear-walls, I-beams) structural safety and calculation-model, 9th World Conference on Timber Engineering, Portland 2006.
• 3. Hamm J.: Tragverhalten von Holz und Holzwerkstoffen im statischen Verbund mit Glas, PhD thesis, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland 2000.
• 4. Hamm J.: Development of timber-glass prefabricated structural elements, Innovative Wooden Structures and Bridges IABSE Conference 1, Lahti 2001, pp. 41-46.
• 5. Cruz P. and Pequeno J.: Timber-Glass Composite Beams: Mechanical Behaviour and Architectural Solutions, Proceedings of the Challenging Glass Conference, Delft 2008, pp. 439-449.
• 6. Blyberg L. et. al.: Glass, timber and adhesive joints - Innovative load bearing building components, Constr. Build. Mater., 2014, no 55, pp. 470-478.
• 7. Blyberg L. et. al.: Adhesive joints for structural timber/glass applications: Experimental testing and evaluation methods, International Journal of Adhesion & Adhesives., 2012, no 35, pp. 76-87.
• 8. Blyberg L. i Serrano E.: Timber/Glass adhesively bonded I-beams, Lineaus University.
• 9. Kozłowski M., Serrano E., and Enquist B.: Experimental investigation on timber-glass composite I-beams, Challenging Glass & COST Action TU905 Final Conference, London 2014.
• 10. Kozłowski M.: Experimental and numerical analysis of hybrid timber-glass beams, PhD thesis, Silesian University of Technology, Gliwice 2014.
• 11. Dorn M., Kozłowski M., and Serrano E.: Design approaches for timber-glass beams, Glass, facade, energy: Engineered Transparency International Conference at Glasstec: Conference on Glass, Glass Technology, Facade Engineering and Solar Energy, Dusseldorf, 2014, pp. 1-9.
• 12. Hulimka J. and Kozłowski M.: Mechanism of Failure and Post-Breakage Strength of Hybrid Timber-Glass Beams, 10th International Conference on New Trends in Statics and Dynamics of Building, Bratislava 2012.
• 13. Kozłowski M. and Hulimka J.: Load-bearing capacity of hybrid timber-glass beams, ACEE J., 2014, no 2, pp. 61-70.
• 14. Kozłowski M. and Hulimka J.: Mechanism of Failure and Post-Breakage Strength of Hybrid Timber-Glass Beams, Proceedings of the 10th International Conference on New Trends in Statics and Dynamics of Buildings, Bratislava 2012.
• 15. Premrov M., Zlatinek M., and Štrukelj A.: Experimental analysis of load-bearing timber-glass I-beam, Construction of Unique Buildings and Structures., 2014, no 4 (19), pp. 11-20.
• 16. Rodacki K.: Belki zespolone drewniano-szklane - przegląd zagadnienia, in Zagadnienia aktualne poruszane przez młodych naukowców, t. 2, Kraków, 2016, pp. 549-554.
• 17. Rodacki K. and Mieszczak M.: Obciążenia termiczne belek o szklanym środniku - przegląd, in V Ogólnopolska Konferencja Budowlana Studentów i Doktorantów EUROIŻYNIER 2015 - referaty, Kraków 2015.
• 18. Veer F. and Zuidema J.: The strength of glass, effect of edge quality, Faculty of Architecture, TU Delft.
• 19. Veer F., Zuidema J., and Bos F.: The strength and failure of glass in bending, Glass Processing Days, Tempere 2005.
• 20. Information sheet, Sika®PM, Sika Poland Sp. z o. o., 2014.
• 21. Information sheet, Sika®PS, Sika Poland Sp. z o. o., 2014.
• 22. Information sheet, Sika®PT, Sika Poland Sp. z o. o., 2014.
• 23. Kwiecień A.: Polimerowe złącza podatne w konstrukcjach murowych i betonowych, Kraków: Wydawnictwo PK 2012.
• 24. Zając B.: Doświadczalno analityczne określenie wytężenia polimerowej skleiny w belkach zespolonych, PhD thesis, Kraków, Politechnika Krakowska 2008.
• 25. Kuczma B.: Analiza statyczno-wytrzymałościowa zespolonych belek stalowo-betonowych o podatnych łącznikach, PhD thesis, University of Zielona Góra, Zielona Góra, 2011.
• 26. Freytag B.: Glass-concrete composite technology, Structural Engineering International, nr 14(2), 2004.
• 27. PN-EN 338: 1999 Drewno konstrukcyjne - Klasy wytrzymałości, PKN 1999.
• 28. EN 572-1 Szkło w budownictwie - Podstawowe wyroby ze szkła sodowo-wapniowo-krzemianowego - Część 1: Definicje oraz ogólne właściwości fizyczne i mechaniczne, PKN 2012.
• 29. Information sheet, Sika®ZP Primer, Sika Poland Sp. z o. o., 2014.
• 30. Blyberg L. et al.: Adhesive joints for timber/glass applications - Part 1: Mechanical properties in shear and tension, SP Technical Research Institute of Sweden.
• 31. EN ISO 527-2: 2012 Tworzywa sztuczne - Oznaczenie właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu - Część 2: Warunki badań tworzyw sztucznych przeznaczonych do różnych technik formowania, PKN 2012.
• 32. EN ISO 527-1: 2012 Tworzywa sztuczne - Oznaczenie właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu - Część 1: Zasady ogólne, PKN 2012.
• 33. ISO 12543-1: 2011(E) Szkło w budownictwie - Szkło warstwowe i bezpieczne szkło warstwowe - Część 1: Definicja i opis elementów składowych, 2011.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).