Ze względu na korzystne prośrodowiskowe właściwości drewna, tj. pochodzenie surowca ze źródeł odnawialnych, łatwość ponownego wykorzystania, ujemny ślad węglowy, mały ciężar własny i wynikający z tego faktu tani transport, łatwy i szybki montaż elementów, możliwość prefabrykacji itp., zwiększa się zainteresowanie jego zastosowaniem, w tym jako materiału konstrukcji nośnej budynków wysokich i wysokościowych. Przykłady budynków, które spełniają wymagania i postulaty architektury proekologicznej, zrealizowanych w Szwecji, przedstawiono w artykule. Zwrócono uwagę na wysoki standard wykończenia i możliwy zakres prefabrykacji w tego rodzaju budownictwie, mały ciężar własny konstrukcji, szybki i łatwy jej montaż, ograniczenie emisji substancji zanieczyszczających środowisko w trakcie wznoszenia, krótki czas budowy i uciążliwości dla użytkowników sąsiednich nieruchomości, a także łatwy demontaż wyeksploatowanych elementów z drewna i możliwość ich recyklingu.
EN
Due to the favourable pro-environmental properties of wood; i.e. the origin of the raw material from renewable sources, ease of re-use, negative carbon footprint, low dead weight and the resulting low cost of transport, easy and quick assembly of components, the possibility of prefabrication, etc.; there is increasing interest in its use including as a load-bearing structure material in housing for high and high-rise buildings. Examples of buildings that meet the requirements and pro - ecological architecture postulates constructed in Sweden are presented in this article. Attention was drawn to the high standard of finishing and the prefabrication practicable scope in this type of construction, structure low dead weight and its quick and easy assembly, reduced emissions of pollutants during construction, short construction time and inconvenience for the neighbourhood, as well as easy disassembly of used timber elements and the possibility to recycle them.
Artykuł przedstawia przegląd badań własnych dotyczących belek zespolonych aluminiowo-drewnianych oraz ich połączeń. Zespolenie aluminiowych dwuteowych belek z płytami z drewna klejonego warstwowo z fornirów ma wiele zalet. W badaniach zaobserwowano wzrost nośności oraz sztywności belek aluminiowych oraz ich niewrażliwość na zwichrzenie po zespoleniu z drewnianymi płytami. Jako łączniki ścinane wykorzystano wkręty z łbem sześciokątnym oraz śruby. Zaproponowano wykorzystanie pierścieni zębatych jako elementów wzmacniających połączenia ścinane i oceniono skuteczność tego rozwiązania.
EN
This paper presents a review of the author’s own tests conducted on aluminium-timber composite beams and their connections. Significant benefits were gained by joining aluminium beams and laminated veneer lumber slabs. It provided for the increase of the load-bearing capacity and stiffness, and eliminated the problem of lateral-torsional buckling of aluminium beams. The composite action was assured by the use of bolts or hexagon head wood screws as shear connectors. The use of toothed plate connectors as reinforcement in aluminium-timber connections was suggested and evaluated.
Recently conducted studies have shown that significant benefits are to be gained by joining steel beams and timber slabs. Steel-timber composite beams present a sustainable solution for the construction industry because of their high strength and stiffness, and lower carbon footprint and self-weight than steel-concrete composite beams. The behaviour of steel-timber composite beams is still being investigated to reduce knowledge gaps. This paper presents theoretical and numerical analyses of steel-timber composite beams consisting of steel girders and laminated veneer lumber slabs. The elastic and plastic resistance to bending were estimated analytically based on the elastic analysis and the rigid-plastic theory. The impact of the composite action, the LVL slab thickness, the cross-section of a steel girder and the steel grade on resistance to bending was evaluated. The load-deflection curve of the composite beam was obtained using a 2D finite element model, in which timber failure was captured using the Hashin damage model. The results of the numerical simulation were in good agreement with the ones of the theoretical analyses.
Drewno klejone warstwowo jest obecnie często wykorzystywane w budownictwie. Najczęściej z drewna klejonego warstwowo wykonywane są dźwigary nośne, w których często ze względów architektonicznych istnieje potrzeba wykonania otworów pod różnego rodzaju instalacje. Otwory te osłabiają sztywność. Coraz bardziej powszechnym rozwiązaniem jest wzmacnianie belek drewnianych podłużnymi elementami kompozytowymi. W artykule przeprowadzono obliczenia numeryczne analizujące wpływ podłużnego zbrojenia kompozytowego w formie prętów BFRP na ugięcie belek z drewna klejonego z otworami.
EN
Glued laminated timber is now often used in construction. Most often, glued laminated timber is used to make load-bearing beams, in which there is often a need for architectural reasons to make openings for various types of installations. These openings weaken the stiffness. An increasingly common solution is to reinforce wooden beams with longitudinal composite elements. The paper presents numerical calculations analyzing the influence of longitudinal composite reinforcement in the form of BFRP bars on the deflection of glued laminated timber beams with openings.
W artykule przedstawiono zastosowanie drewna klejonego warstwowo z fornirów LVL w budownictwie. Opisano konstrukcje drewniane, drewniano-betonowe, stalowo-drewniane oraz aluminiowo-drewniane, w których zastosowano elementy z drewna klejonego warstwowo z fornirów LVL.
EN
The authors of this paper present an application of laminated veneer lumber (LVL) in civil engineering. Timber, timber-concrete, steel-timber, and aluminium-timber structures with LVL elements are described.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki analiz ramowej konstrukcji nośnej hali sportowej z drewna klejonego warstwowo, w której doszło do uszkodzenia strefy przypodporowej jednej z podpór zewnętrznych. Mimo że uszkodzenia pojawiły się 30 lat temu, konieczna okazała się kontrola istniejącego stanu elementów konstrukcyjnych, a szczególnie fragmentów narażonych na działanie czynników atmosferycznych. W ramach prac badawczych przeprowadzono oraz opisano badania materiałowe i wilgotnościowe drewna, pomiary geodezyjne ram oraz wykonano ocenę statyczno-wytrzymałościową konstrukcji. Wykazano, że niezbędne jest zmodyfikowanie i wzmocnienie strefy przypodporowej ramy wraz z odpowiednią konserwacją wszystkich fragmentów zewnętrznych, a także zalecono dalszą kontrolę pracy dźwigara.
EN
The paper presents the results of the analysis of the frame structure of sports hall, made of glued laminated timber, in which the support zone of one of the external supports was damaged. Although the damage occurred 30 years ago, it was necessary to control the existing condition of the structural elements, especially the parts exposed to weathering. The research work included material and moisture testing of the timber, geodetic measurements of several frames and static-strength analysis of the construction. It was shown that the support zone of the considered frame should be modified and strengthened and that all external sections of the structure should be properly preserved. In addition, further inspection of the girder behavior was recommended.
The article presents results of an experimental studies on reinforcement of pine beams made from glued laminated timber with subsurface basalt fibers (BFRP). An experimental research program was presented, in which the bending strength of glued laminated timber of middle and lower quality class was increased after using BFRP basalt fabrics. Thanks to the use of BFRP reinforcement, an average load capacity increased by 47% and stiffness by 6% in comparison to non-reinforced elements. Based on the research, it was found that the use of BFRP basalt fabrics is an effective method for strengthening damaged wooden elements. Thus, it is an environmentally friendly method of improving the static work of structural elements by combining wood with other natural materials such as basalt fiber reinforced polymers.
This paper presents a study of laminated veneer lumber panels subjected to bending. Laminated veneer lumber (LVL) is a sustainable building material manufactured by laminating 3-4-mm-thick wood veneers, using adhesives. The authors of this article studied the behaviour of type R laminated veneer lumber (LVL R), in which all veneers are glued together longitudinally - along the grain. Tensile, compressive and bending tests of LVL R were conducted. The short-term behaviour, load carrying-capacity, mode of failure and load-deflection of the LVL R panels were investigated. The authors observed failure modes at the collapse load, associated with the delamination and cracking of veneer layers in the tensile zone. What is more, two non-linear finite element models of the tested LVL R panel were developed and verified against the experimental results. In the 3D finite element model, LVL R was described as an elastic-perfectly plastic material. In the 2D finite element model, on the other hand, it was described as an orthotropic material and its failure was captured using the Hashin damage model. The comparison of the numerical and experimental analyses demonstrated that the adopted numerical models yielded the results similar to the experimental results.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań zginanych paneli wykonanych z drewna klejonego warstwowo z fornirów (LVL). Materiał zgodny z ideą zrównoważonego budownictwa powstaje przez połączenie 3-4 mm fornirów za pomocą kleju. Autorzy badali zachowanie drewna klejonego warstwowo z fornirów, w którym wszystkie forniry są sklejone wzdłużnie - wzdłuż włókien (LVL R). Wyznaczono wytrzymałość materiału LVL R na rozciąganie, ściskanie i zginanie. Określono zachowanie, nośność, formę zniszczenia paneli LVL R oraz zależność siła-przemieszczenie. Autorzy zaobserwowali formę zniszczenia paneli związaną z rozwarstwianiem warstw materiału oraz z pękaniem fornirów w rozciąganej strefie panelu. Przygotowano dwa modele numeryczne panelu LVL R i porównano ich zachowanie z laboratoryjną próbą zginania. W trójwymiarowym modelu numerycznym, zachowanie LVL R opisano za pomocą modelu sprężysto-idealnie plastycznego. W dwuwymiarowym modelu numerycznym materiał LVL R opisano, wykorzystując model ortotropowy a jego zniszczenie uwzględniono, biorąc po uwagę kryterium Hashin’a. Wyniki otrzymane z analiz numerycznych były zbliżone do rezultatów badań.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The mechanical performance of beam-to-column connections plays an essential role in the design of post-and-beam glulam structures. This paper presents an investigation into the mechanical performance of glulam beam-to-column connections with coach screws as fasteners. A series of monotonic and reversed cyclic loading tests were conducted on the beam-to-column connections with coach screws, and the failure modes, moment-resisting capacity, stiffness, ductility and energy dissipation of the connections were analyzed. Results showed that the use of coach screws was an effective way to increase the initial stiffness, ductility and energy dissipation of the glulam beam-to-column connections. The strength of coach screws and glulam members was fully developed, and the moment-resisting capacity of the beam-to-column connections was improved due to the adoption of the coach screws. It was noted that the rotational deformation and energy dissipation of the beam-to-column connections was mainly governed by the mechanical performance of the screwed connections. Moreover, a separating analytical method and a finite element model were established for the tested glulam beam-to-column connections, and results indicated that the stress distribution, deformation and moment–rotation relationships of the connections can be predicted efficaciously versus the test results.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
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.
Due to the favorable properties, composite materials are increasingly used in construction. Especially, they are often used to reinforce structural elements made of traditional building materials. The article presents numerical calculations of glued laminated timber beams reinforced with CFRP fiber composites in the form of tapes and bars, used in a different geometrical arrangement. The analysis was performed in the linearelastic range in the ANSYS program. Based on numerical calculations, it was determined that the most effective method is strengthening using a horizontal tape pasted between the last and the second last sipe.
PL
Ze względu na korzystne właściwości coraz szerzej wykorzystywanym materiałem w budownictwie są materiały kompozytowe. Szczególnie często używa się ich przy wzmacniani elementów konstrukcyjnych wykonanych z tradycyjnych materiałów budowlanych. W artykule przedstawiono obliczenia numeryczne belek z drewna klejonego warstwowo wzmocnionych kompozytami włóknistymi CFRP w postaci taśm i prętów, zastosowanych w różnym układzie geometrycznym. Analizę wykonano w zakresie liniowo-sprężystym w programie ANSYS. Na podstawie obliczeń numerycznych określono, że najbardziej efektywne jest wzmocnienie z wykorzystaniem poziomej taśmy wklejonej pomiędzy ostatnią a przedostatnią lamelę.
Przedstawiono analizę naprężeń normalnych prostopadłych do włókien w swobodnie podpartych dźwigarach o typowym i nietypowym kształcie wykonanych z drewna klejonego warstwowo. Belki są analizowane zgodnie z europejską normą projektową oraz z zastosowaniem metody elementów skończonych. Analiza jest przeprowadzona dla różnych parametrów materiałowych, przy założeniu zarówno ortotropii, jak i izotropii.
EN
The present paper presents the analysis of stress perpendicular to the grain in both standard and non-standard simply supported beams made of glued laminated timber. The beams are analysed according to Eurocode and independently with the finite element approach. The analysis is conducted for various material parameters with the assumption of both orthotropy and isotropy and leads to the conclusion that non-standard beans should be analysed individually.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono jedno z wielu zastosowań konstrukcyjnego drewna klejonego warstwowo – lekkie konstrukcje w postaci łukowych zadaszeń kortów tenisowych pokrytych membraną PCV. Drewno to najbardziej naturalny materiał budowlany, w pełni odnawialny surowiec, pochłaniający niskie ilości energii przy produkcji elementów pochodnych oraz łatwo poddający się recyklingowi. Z drugiej strony sport i zdrowy tryb życia. Idealne połączenie. Nowoczesne sposoby produkcji i obróbki drewna klejonego pozwalają kształtować praktycznie nieograniczone formy architektoniczne, co umożliwia ich stosowanie we wszelkich obiektach sportowych.
EN
The article presents one of many applications of structural glued laminated timber, that is light structures in the form of arched roofs of tennis courts covered with a PVC membrane. Wood is the most natural building material that is fully renewable, uses low amounts of energy when producing derivatives, as well as is easily recyclable. There’s also the issue of sport and a healthy lifestyle. Modern methods of producing and processing glued laminated timber make it possible to shape various architectural forms, which allows their use in all sports facilities.
W artykule przedstawiono konstrukcje zespolone: aluminiowo-betonowe, drewniano-betonowe, stalowo-drewniane, aluminiowo-drewniane, które są alternatywne do konstrukcji zespolonych stalowo-betonowych.
EN
In this article there are presented composite structures: aluminum-concrete, timber-concrete, steel-timber, aluminum-timber, which are alternative to steel-concrete composite structures.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł opisuje doświadczalne badania pojedynczych modeli belek z drewna klejonego, pochodzących z Małopolskiej Krainy Przyrodniczo-Leśnej, wzmocnionych za pomocą taśm węglowych. Zastosowana tarcica konstrukcyjna została przesortowana wytrzymałościowo metodą wizualną zgodnie z PN-EN 14081-1:2016-03 [13]. Celem tych badań było sprawdzenie skuteczności wzmocnienia belek z drewna z defektami. Eksperymentalny program badawczy obejmował określenie nośności na zginanie niezbrojonych i zbrojonych belek klejonych, wykonanych z tarcicy sosnowej.
EN
This article describes the experimental laboratory testing of individual models of glued laminated timber beams derived from Little Poland Nature and Forest Land, strengthened with the use of carbon tapes. The endurance of used timber construction was graded visually according to PN-EN 14081-1:2016-03 [13]. The aim of this study was to verify the effectiveness of the strengthening defective timber beams. The experimental research programme included evaluation of capacity for bending of unreinforced and reinforced glued laminated timber beams, which were made of pine timber.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono zakres pracy systemu monitoringu technicznego wdrożonego w budynku Afrykarium – Oceanarium we Wrocławiu. Z uwagi na nietypowe rozwiązania konstrukcyjne zastosowano sześć podmodułów pomiarowych rejestrujących rotacje, ugięcia, odkształcenia, a także zmianę temperatury wybranych elementów konstrukcyjnych. System składa się z czujników pomiaru wybranych wielkości fizycznych, a informacje uzyskiwane z czujników umożliwiają ocenę sposobu pracy konstrukcji w aspekcie zmieniających się obciążeń oraz upływającego czasu. W tym kontekście dokonano analizy pracy dźwigara z drewna klejonego o rozpiętości 40 m oraz tarczy żelbetowej o znacznym wysięgu poziomym.
EN
The paper discusses the structural health monitoring system implemented in Afrykarium – Oceanarium bulding in Wroclaw. Due to the unusual structural solutions of the object the health monitoring system (SHM) is used with six sub-modules measuring rotations, displacements, strains and temperature changes of selected components. The SHM system provides online information on the structure state and facilitate its maintenance procedures. In this context, 40 m length laminated timber girders and reinforced concrete shield have been analyzed.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono algorytm obliczeń nośności zginanych przekrojów z drewna klejonego o stałej wysokości wg Eurokodu 5. Podano różnice w wartościach efektu oddziaływań w warunkach pożaru w zależności od przyjętej metody jego obliczania. Ponadto przedstawiona została analiza wpływu smukłości przekroju na jego nośność z uwzględnieniem utraty stateczności przy zginaniu. Porównano dwie metody szacowania nośności w warunkach pożaru – zredukowanego przekroju oraz zredukowanych właściwości.
EN
This paper presents an algorithm for calculating the load-bearing capacity of bent constant-height glulam elements, in accordance to Eurocode 5. The differences in the values of the design effect of action for the fire situation, depending on the adopted calculation method, are included. Moreover, an analysis of the effect of the cross-sectional slenderness on the load-bearing capacity of the cross section, taking into account the loss of stability under bending, is carried out. Two methods of estimating load-bearing capacity in fire conditions, i.e. the reduced cross-section method and the reduced properties method, are compared.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW