Capacity of connections on punched metal plate fasteners made of spruce wood reinforced with perforated plates and screws

• Autorzy: Raczak Angelika , Kubiszyn Wiesław , Nykiel Damian

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2024.151912

Warianty tytułu

PL

Nośność złączy na płytki kolczaste wykonanych z drewna świerkowego wzmocnionych płytkami perforowanymi i wkrętami

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In Poland, until 2010, a number of buildings were built with the support structure of roofs in the form of timber trusses connections with punched metal plate fasteners. Standardisation changes, i.e. the introduction of Eurocodes in 2010, resulted in, among other things, increasing the values of recommended climatic loads. Due to the above, in structures built several years ago, the load capacity limit for both timber and fasteners is exceeded. Modernisation of structures with these trusses usually leads to the need to strengthen existing nodes. The issue of strengthening connections with punched metal plate fasteners is poorly recognised in experimental (failure) tests, and thus there are no detailed standard guidelines. The purpose of the experimental tests was to identify the behaviour of tension connections on metal plate fasteners and to evaluate the impact of the additional reinforcement in the form of perforated plates and screws. The analysis of the results obtained from the experimental tests allows us to conclude that the reinforced nodes achieved a much higher ultimate load than the one resulting from the design calculations.

PL

W Polsce do 2010 roku wybudowano szereg obiektów z konstrukcją nośną dachów w postaci drewnianych wiązarów z węzłami na płytki kolczaste. Zmiany normalizacyjne, tj. wprowadzenie w 2010 r. eurokodów dotyczących obciążeń, spowodowało między innymi zwiększenie wartości zalecanych obciążeń klimatycznych. W związku z powyższym w konstrukcjach wybudowanych kilka lat temu dochodzi do przekroczenia limitu nośności zarówno dla drewna, jak i łączników. Modernizacja obiektów z wiązarami drewnianymi, z reguły prowadzi do konieczności wzmacniania istniejących węzłów. Zagadnienie wzmacniania złączy na płytki kolczaste jest słabo rozpoznane w badaniach doświadczalnych (niszczących), a tym samym brak jest szczegółowych wytycznych normowych. Celem przeprowadzonych badań doświadczalnych było rozpoznanie zachowania się rozciąganych złączy na płytki kolczaste oraz oceny wpływu zastosowanego dodatkowego wzmocnienia w postaci płytek perforowanych i wkrętów. Analiza otrzymanych wyników badań doświadczalnych upoważnia do stwierdzenia, że wzmocnione węzły osiągnęły znacznie większe obciążenie granicznie niż to, które wynikało z obliczeń projektowych.

Słowa kluczowe

EN

destructive test; timber structure; design; connection; roof truss; reinforcement; connections; punched plate fastener

PL

badanie niszczące; konstrukcja drewniana; projektowanie; złącze; wiązar dachowy; wzmacnianie; połączenie; płytka kolczasta

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 70, nr 4
• Strony: 599--613
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Raczak Angelika

• Department of Building Structures, Faculty of Civil Engineering, Environmental Engineering and Architecture, Rzeszow University of Technology, Rzeszow, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-0960-3583

autor

Kubiszyn Wiesław

• Department of Building Structures, Faculty of Civil Engineering, Environmental Engineering and Architecture, Rzeszow University of Technology, Rzeszow, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-4222-9228

autor

Nykiel Damian

• Department of Building Structures, Faculty of Civil Engineering, Environmental Engineering and Architecture, Rzeszow University of Technology, Rzeszow, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-2259-5917

Bibliografia

• [1] B. Kisielewicz and D. Kram, “Łączniki i połączenia we współczesnych konstrukcjach drewnianych przepustką do różnych form architektonicznych”, Czasopismo Techniczne. Architektura - Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, vol. 108, no. 11, pp. 295-302, 2011.
• [2] M. Major and J. Różycka, “Łączniki stalowe w konstrukcjach drewnianych”, Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo, no. 1, pp. 108-114, 2013.
• [3] MiTek Industries Polska, MiTek Poradnik montażu: Montaż prefabrykowanych wiązarów drewnianych łączonych płytkami kolczastymi. Legnica, 2019.
• [4] T. Błaszczyński, et al., Dachy. Podstawy projektowania i wykonawstwa. Wrocław: Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, 2014.
• [5] J. Jasieńko, T. Nowak, and Ł. Bednarz, “Wzmacnianie zginanych litych belek drewnianych prętami i blachami stalowymi oraz materiałami CFRP“, in Drewno i materiały drewnopochodne w konstrukcjach budowlanych, Z. Mielczarek. Szczecin: PPH ZAPOL, 2009, pp. 73-85.
• [6] Z. Guan and D. Pope, “Modelling of the shear behaviour of punched metal plate timber fasteners”, presented at 9th World Conference on Timber Engineering (WCTE 2006).
• [7] T. Nowak, E. Kotwica, U. Kotwica, and K. Nastulski, “Selected aspects of structural design of timber trusses with punched metal fasteners”, Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW. Forestry and Wood Technology, no. 97, 2017.
• [8] Ž. Tekić and S. Djordjevi, “Experimental Determination of Load Bearing Capacity of Connections Realized by Punched Metal Plate Fastener“, Technics – our Civil Engineering, pp. 25-31, 2014.
• [9] W. Kubiszyn and A. Raczak, “Charakterystyka węzłów kratownic z drewna łączonych na płytki kolczaste oraz sposoby ich wzmacniania”, Inżynieria i Budownictwo. Czasopismo Polskiego Związku Inżynierów i Techników Budownictwa, no. 7-8, pp. 337-341, 2022.
• [10] J. Karadelis and P. Brown, “Punched metal plate timber fasteners under fatigue loading”, Construction and Building Materials, vol. 14, no. 2, pp. 99-108, 2000, doi: 10.1016/S0950-0618(00)00015-5.
• [11] E. Borgström, Ed., Design of timber structures. Structural aspects of timber construction, vol. 1, 2nd ed. Swedish Wood, 2016.
• [12] M. Rajczyk and D. Jończyk, “Przegląd metod wzmacniania konstrukcji drewnianych”, Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo, no. 17, pp. 146-160, 2011.
• [13] PN-EN 1995-1-1:2010/NA:2010 Eurokod 5. Projektowanie konstrukcji drewnianych Część 1-1: Postanowienia ogólne. Reguły ogólne i reguły dotyczące budynków.
• [14] PN-EN 1995-1-1:2010 Eurokod 5. Projektowanie konstrukcji drewnianych, część 1-1: Postanowienia ogólne. Reguły ogólne i reguły dotyczące budynków.
• [15] PN-81/D-04107:1981 Drewno. Oznaczanie wytrzymałości na rozciąganie wzdłuż włókien.
• [16] PN-EN 380:1998 Konstrukcje drewniane. Metody badań. Ogólne zasady badań pod obciążeniem statycznym.
• [17] PN-77/D-04227 Ogólne wytyczne pobierania i przygotowania próbek.
• [18] A. Lis and P. Lis, “Charakterystyka wytrzymałości drewna jako jego podstawowej właściwości mechanicznej”, Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo, no. 19, pp. 77-86, 2013.
• [19] EN-1075:2014 Timber structures – Test methods – Joints made with punched metal plate fasteners.
• [20] PN-EN 26891:1997 Konstrukcje drewniane. Złącza na łączniki mechaniczne. Ogólne zasady określania wytrzymałości i odkształcalności.
• [21] PN-EN 336:2013-12 Drewno konstrukcyjne. Wymiary, dopuszczalne odchyłki.
• [22] PN-EN 14545:2011 Konstrukcje drewniane. Łączniki typu wkładek i pierścieni. Wymagania.
• [23] PN-EN 1990:2004/Ap1. Podstawy projektowania konstrukcji.
• [24] N. L. Rahim, G. Raftery, P. Quenneville, et al., “The stiffness of steel-wood-steel connection loaded parallel to the grain”, Archives of Civil Engineering, vol. 68, no. 2, pp. 37-50, 2022, doi: 10.24425/ace.2022.140628.