Structural particulars of glued laminated beams of variable height

• Autorzy: Vratuša S. , Kitek Kuzman M. , Kilar V.

Warianty tytułu

PL

Specyfika strukturalna klejonych warstwowo belek o zmiennej wysokości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The first part of the paper presents the main structural characteristics of laminated timber and describes some Eurocode 5 code requirements which can be more elaborate than for solid timber. The second part of the paper presents a parametric comparison of two most typical forms of double beams of variable height with levelled or saddled lower edge. The stress conditions were compared for a number of differently-shaped double-tapered and pitched cambered beams. The results obtained for a refined mesh of finite elements in the SAP2000 computer program were compared with the results obtained by simplified formulae given in Eurocode 5. It was demonstrated that, in general, a correctly modelled finite element model could account for all structural particulars of beams of variable height; while the main advantage of the finite element approach seems to be the freedom of forms, shapes, and material characteristics used in the mathematical model.

PL

Nowoczesne klejone warstwowo drewno strukturalne jest produktem wykorzystującym najbardziej zaawansowane technologie, które czerpią z najnowszych odkryć dotyczących materiałów, projektowania i teorii struktur. Drewno klejone warstwowo jest wytwarzane przez sklejenie poszczególnych elementów drewna wymiarowego w kontrolowanych warunkach, co skutkuje powstaniem interesującego, atrakcyjnego i uniwersalnego materiału budowlanego do zastosowań architektonicznych i strukturalnych. Celem niniejszego opracowania jest sprawdzenie możliwośći stosowania nowoczesnych programów komputerowych FEM do analizy belek glulam o zmiennej wysokości. W pierwszej części artykułu zaprezentowano najważniejsze właściwości strukturalne drewna klejonego i opisano niektóre wymagania kodeksu Eurocode 5. W drugiej części artykułu przedstawiono porównanie parametryczne dwóch najbardziej typowych form belek podwójnych o zmiennej wysokości z wyrównaną lub siodłową krawędzią dolną. Porównano warunki naprężeń belek dwutrapezowych i zakrzywionych o zmiennym przekroju i różnych kształtach. Obserwowano naprężenie w strefie kalenicy, jak również maksymalne naprężenie zginające oraz jego lokalizacje. Wyniki uzyskane dla oczyszczonej siatki elementów skończonych w programie komputerowym SAP2000 porównano z wynikami uzyskanymi przy zastosowaniu uproszczonych formuł podanych w kodeksie Eurocode 5. Udowodniono, że model dla elementów skończonych, o odpowiedniej gęstości siatki współrzędnych i z lokalnymi osiami ustawionymi w kierunku przebiegu włókien, wykorzystujący odpowiedni materiał drzewny, może wskazywać wszystkie szczegóły strukturalne belek o zmiennej wysokości. Jednakże, główną zaletą podejścia opartego na wykorzystaniu elementów skończonych pozostaje ogólna swoboda wyboru form, kształtów, różnych orientacji włókien i różnych specyfikacji materiałów zastosowanych w modelu matematycznym.

Słowa kluczowe

EN

glued laminated timber; double-tapered beams; pitched cambered beams; apex area; radial stress

PL

drewno klejone warstwowo; belka dwutrapezowa; belki zakrzywione o zmiennym przekroju; strefa kalenicy

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Drewno : prace naukowe, doniesienia, komunikaty
• Rocznik: 2011
• Tom: vol. 54, nr 185
• Strony: 19--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Vratuša S.

autor

Kitek Kuzman M.

autor

Kilar V.

• University of Ljubljana, Slovenia,

Bibliografia

• APA (The Engineered Wood Association) [2009]: http://www.apawood.org/
• BCIT (British Columbia Institute of Technology) [2006]: eduFacts – about civil engineering. http://commons.bcit.ca/civil/edufacts/glulam_tree.html
• Buckner C.D., Gopu V.K.A. [1988]: Design aspects of pitched and tapered glued laminated beams. Journal of Structural Engineering – ASCE 114 [4]: 869-884
• CNDB (Centre National pour Developpment du Bois) [2002]: Recherche – production Lamellé Collé. Paris, France
• Eilering S., Halbensleben P. [2007]: Bifurcation loads of single and double tapered beams of glued-laminated timber with intermediate lateral supports. Bautechnic 84 [6]: 397-402
• Götz K. H., Hoor D., Möhler K., Naterer, J. [1996]: Holzbauatlas. Rudolf Müller, Köln
• Gupu V.K.A., Goodman J.R. [1975]: Full-scale tests on tapered and curved glulam beams. Journal of the Structural Division – ASCE 101 [12]: 2609-2626
• Gupu V.K.A., Goodman J.R. [1977]: Design of double tapered and curved glulam beams. Journal of the Structural Division – ASCE 103 [10]: 1921-1937
• Gutkowski R.M., Dewey G.R., Goodman J.R. [1982]: Full-scale tests on double-tappered glulam beams. Journal of the Structural Division – ASCE 108 [10]: 2131-2148
• Gutkowski R.M., Dewey G.R. [1984]: Design stress capacities of tapered glulam members. Journal of the Structural Division – ASCE 110 [3]: 490-504
• Jasieńko J., Nowak T., Czepižak D. [2010]: Numerical analysis of CFRP-reinforced wooden beams under bending. Proceedings of World Conference of Timber Engineering. Riva del Garda: ID/Paper no. 851
• Johnsson H., Blanksvard T., Carolin A. [2007]: Glulam members strengthened by carbon fibre reinforcement. Materials and Structures 40 [1]: 47-56
• Jonsson J. [2005]: Load carrying capacity of curved glulam beams reinforced with self-tapping screws. Holz als Roh-und Werkstoff 63 [5]: 342-346
• Kasal B., Heiduschke A. [2004]: Radial reinforcement of curved glue laminated wood beams with composite materials. Forest Products Journal 54 [1]: 74-79
• Kechter G.E., Gutkowski R.M. [1984]: Double-tapered glulam beams - finite-element analysis. Journal of Structural Engineering 110 [5]: 978-991
• Kitek Kuzman M. [2008]: Gradnja z lesom - izziv in priložnost za Slovenijo. Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Ljubljana
• Larsen H.J. [2001]: Properties affecting reliability design of timber structures. Cost E24 Seminar on Reliability of timber structures, Coimbra: 1-26
• Mackerle J. [2005]: Finite element analysis in wood research: a bibliography. Wood Science and Technology 39: 579-600
• Möhler K. [1976]: Zur Berechnung von Brettschichtholz-Konstruktionen. Bauen mit Holz 3: 104-108
• Möhler K., Blumer H. [1978]: Brettschichtträger veränderlicher Höhe. Bauen mit Holz 8: 406-410
• Noskowiak A., Pajchrowski G., Szumiński G. [2010]: Strength of Polish grown pine (Pinus sylvestris L.) timber. An attempt of determination of quality of timber for structural use. Proceedings of World Conference of Timber Engineering. Riva del Garda: ID/Paper no. 790
• Ratajczak E., Szostak A., Bidzińska G. [2006]: Budownictwo podstawowym użytkownikiem materiałów i wyrobów drzewnych. Drewno – Wood 175: 5-24
• Ratajczak E. [2009]: Foresight w drzewnictwie - scenariusze rozwoju badań naukowych w Polsce do 2020 roku. Drewno – Wood 182: 143-145
• SAP2000 [2008]: Integrated software for structural analysis and design. User’s manual, version 12. Computers and Structures, Inc. Berkeley
• Stungo N. [2001]: Wood: New Directions in Design and Architecture. Chronicle Books, San Francisco
• Vincent T.A., Gopu V.K.A. [1985]: Rational design of radial reinforcement in pitch-cambered glulam beams. Forest Products Journal 35 [1]: 61-67
• Vonroth W., Lober R. [1987]: Computational determination of the radial reinforcement of symmetrical pitch cambered glulam beams according to Vincent Gopu, regarding DIN-1052. Holz als Roh-und Werkstoff 45 [6]: 251-254
• Wolfram S. [2003]: The Mathematica Book, Fifth Edition. Wolfram Media, Inc.
• Žagar Z. [2002]: Drvene konstrukcije I, II. Pretei, Zagreb List of standards
• PN-EN 1194 [1999] Timber structures – Glued laminated timber – Strength classes and determination of characteristic values. CEN, Brussels
• PN-EN 14080 [2005] Timber structures – Glued laminated timber – Requirements. CEN, Brussels
• PN-EN 1995-1-1 [2004] (Eurocode 5) Design of timber structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings. CEN, Brussels