Reduction of perpendicular to grain stress in double-tapered glulam beams with the transverse reinforcement

• Autorzy: Al Sabouni-Zawadzka A. , Gilewski W. , Pełczyński J.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2020.131809

Warianty tytułu

PL

Redukcja naprężeń prostopadłych do włókien w dwutrapezowych belkach z drewna klejonego warstwowo z poprzecznym zbrojeniem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the present paper tensile stresses perpendicular to the grain in reinforced double-tapered beams made of glued laminated timber are discussed. The beams are analysed using the finite element method within the linear elasticity theory with the influence of orthotropic material properties. The main objective is to assess the influence of transverse reinforcement on the values and distributions of the analysed stresses and to identify the most efficient scheme of reinforcement. The obtained results prove that, with the use of the proposed tools, it is possible to assess the level of stress, including delaminating stress, and to indicate the areas of occurrence of such stress with high precision.

PL

W niniejszej pracy skupiono się na analizie naprężeń prostopadłych do włókien w belkach dwutrapezowych z drewna klejonego warstwowo ze zbrojeniem poprzecznym. Belki dwutrapezowe są obecnie jednymi z najczęściej stosowanych elementów konstrukcyjnych z drewna klejonego. Ze względu na swój kształt, używane są powszechnie jako dźwigary dachowe. Ponadto, belki te charakteryzują się dobrym wykorzystaniem materiału, ponieważ ich geometria zwykle odzwierciedla rozkład momentów zginających od większości przypadków obciążeń. W pracy analizowane są swobodnie podparte, dwutrapezowe belki klejone, o standardowej geometrii opisanej w normie projektowej EN-1995-1-1. W projektowaniu i analizie tego typu belek należy brać pod uwagę, obok naprężeń stycznych i normalnych, naprężenia rozciągające prostopadłe do włókien drewna, a w niektórych przypadkach trzeba tez uwzględnić konieczność zbrojenia na te naprężenia. Zgodnie z Eurokodem 5, naprężenia rozwarstwiające powinny być sprawdzane w strefie kalenicowej, której szerokość jest równa wysokości belki w kalenicy, a w przypadku przekroczenia dopuszczalnych wartości tych naprężeń, należy zaprojektować odpowiednie zbrojenie.

Słowa kluczowe

EN

glulam; double tapered beam; stress reduction; transverse reinforcement

PL

drewno klejone warstwowo; belka dwutrapezowa; redukcja naprężeń; zbrojenie poprzeczne

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 66, nr 2
• Strony: 267--283
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Al Sabouni-Zawadzka A.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

autor

Gilewski W.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

autor

Pełczyński J.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. S. Thelandersson, H.J. Larsen, “Timber Engineering”, John Wiley & Sons, Chichester, England, 2003.
• 2. EN 1995-1-1:2004. Eurocode 5: Design of timber structures – Part 1-1: General – Common rules and rules for buildings.
• 3. H. Danielsson, “Perpendicular to grain fracture analysis of wooden structural elements. Models and applications”, PhD thesis at Lund University, Lund, Sweden, 2013.
• 4. H. Danielsson, P.J. Gustafson, “A three dimensional plasticity model for perpendicular to grain cohesive fracture in wood”, Engineering Fracture Mechanics 98: 137-152, 2013.
• 5. S. Franke, B. Franke, A.M. Harte, “Failure modes and reinforcement techniques for timber beams – State of the art”, Construction and Building Materials 97: 2-13, 2015.
• 6. C.K. Umaima Muhammed, R. Arya, “Analytical study on flexural behavior of glued laminated timber”, International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology 4: 2485-2493, 2015.
• 7. S. Vratusa, M. Kitek, V. Kilar, “Structural particulars of glued laminated beams of variable height”, Drewno 54: 19-38, 2011.
• 8. H. Danielsson, “Design and perpendicular to grain tensile stress in double-tapered glulam beams”, Lund University Report, Wallin and Dalholm Digital AB, Lund, Sweden, 2010.
• 9. A. Al Sabouni-Zawadzka, W. Gilewski, J. Pełczyński, “Some considerations on perpendicular to grain stress in double-tapered glulam beams”, Proceedings of XXVI R-S-P Seminar 2017, Theoretical Foundations of Civil Engineering, 2017.
• 10. W. Gilewski, J. Pełczyński, “The influence of orthotropy level for perpendicular to grain stresses in glulam double tapered beams”, 23rd International Conference Engineering Mechanics 2017, Svratka, Czech Republic, 15-18 May 2017.
• 11. A. Al Sabouni-Zawadzka, W. Gilewski, J. Pełczyński, “Perpendicular to grain stress concentrations in glulam beams of irregular shape – finite element modelling in the context of standard design”, International Wood Products Journal 9(4): 157-163, 2018.
• 12. A. Al Sabouni-Zawadzka, W. Gilewski, J. Pełczyński, “2D computational modelling of the influence of transverse reinforcement on perpendicular to grain stress in double tapered glulam beams”, International Conference on Computational Methods in Wood Mechanics – from Material Properties to Timber Structures, Compwood 2019, Vaxjo, Sweden, June 17-19, 2019.
• 13. EN 14080:2013. Timber structures – Glued laminated timber – Requirements.
• 14. ABAQUS Documentation, 2017.
• 15. O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor, “The finite element method. Vol. 1. The basis”, Butterworth-Heinemann, New Jersey, USA, 2000.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).