بررسی خصوصیات مکانیکی تیرهای گلولام ساخته شده به کمک پیچ یا چسب و تقویت شده با تسمه‌های فولادی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران دانشگاه زابل.

2 گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زابل، زابل

3 گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه زابل، زابل، ایران

10.22034/ijwp.2023.1982938.1578

چکیده

تقویت تیرهای گلولام برای جلوگیری از افزایش حجم عنصر سازه و به جهت کاهش مصرف چوب اجتناب‌ناپذیر است. مقدار افزایش مقاومت این محصولات مهندسی شده به همراه استفاده محدود از سایر مصالح این مهم را فراهم می سازد. در این مطالعه، تیرهای گلولام در دو گروه چسبی و پیچی که شماری از آن‌ها با تسمه تقویت و یا پیش‌تنیده شده بودند، ساخته شدند. نمونه‌های گلولام این دو گروه چسبی و پیچی با تسمه و میلگرد تقویت شدند و در یکی از تیمارهای پیچی دارای پیچ و مهره میلگردی پیش‌تنیدگی تقریبی 5 کیلو نیوتنی ایجاد شد. پارامترهای رفتاری MOE، MOR، مقاومت و سختی نمونه‌ها با همدیگر مقایسه شد. همچنین تاثیر مهارهای انتهایی تیر مورد بررسی قرار گرفت. برای مقایسه‌ی رفتار نمونه‌های پیچی با چسبی، از ضریب پیشنهادی لغزش بهره‌جویی گردید. در بررسی ها روش آنالیز واریانس یکطرفه و مقایسه میانگین با آزمون حداقل اختلاف معنی دار انجام شد. محاسبات و تجزیه تحلیل آماری اثر معنی‌دار طرح‌های تقویتی و افزایش مقاومت انواع تیرهای چسبی را نشان می‌دهد. مهارهای انتهایی در تیرهای گلولام با استفاده از تسمه فولادی، نقش مؤثری را از خود نشان می‌دهند. مهارها حرکت نسبی لایه‌ها بر روی یکدیگر را کنترل نموده و در نمونه‌های چسبی سبب کاهش ظرفیت اما در مورد نمونه‌های پیچی افزایش مقاومت نهایی را باعث شدند. از آنجا که سختی از جمله پارامترهای مهم رفتاری برای بررسی خیز و خدمت‌پذیری آن‌ها در طی بهره‌برداری است، ضریب لغزش می‌تواند به عنوان پارامتر رفتاری مناسب برای مقایسه‌ی دو حالت چسبی و پیچی در حضور اندرکنش عوامل طراحی بکار رود. پیش‌تنیدگی سبب کاهش قابل توجه ضریب کشسانی به دلیل تفوق تنش‌های برشی ناشی از دو عامل هم‌زمان مهار و پیش‌تنیدگی بر عوامل سختی نمونه‌ها شده است. بطورکلی استفاده از چسب و تسمه تقویتی اثرگذاری مناسبی بر روی نمونه‌ها داشته و برای شرایط مصرفی متنوع پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Milner, H.R., 2009. Sustainability of engineered wood products in construction. in JM Khatib (ed.), Sustainability of Construction Materials. 1 edn, Woodhead Publishing Limited, Cambridge UK, pp. 184 - 212.
[2] Triantafillou, T.C., 1997. Shear reinforcement of wood using FRP materials. Journal of materials in civil engineering, 9(2): 65 – 69.
[3] Soriano, J., Bruno, P.P. and Mascia, N.T., 2016. Mechanical performance of glued-laminated timber beams. Composite Structures, 150: 200 – 207.
[4] Guan, Z.W., Rodd, P.D. and Pope, D. J., 2005. Study of glulam beams pre-stressed with pultruded GRP. Computers and structures, 83(23): 2476 – 2478.
[5] Moody, R.C., Hernandez, R., 1997. Engineered wood products-A guide for specifiers, designers and users. Forest products laboratory, Madison, First Edition, Chapter 1, pp. 1-39.
[6] Dietsch, P. and Brandner, R., 2015. Self-tapping screws and threaded rods a reinforcement for structural timber elements – A state-of-the-art report. Construction and Building Materials, 97: 78 ­– 79.
[7] Hajihassani, R., Mohebby,  B. and Kazemi Najafi, S., 2020. The effect of hygro-thermo-mechanical modification on the applied properties of glulam made from poplar. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 11(2): 241-253.
[8] Ebrahimi, Gh., 2009. Engineering design of wooden structures. Publisher University of Tehran, 990p. ISBN 978-964-03-5860-3. (In Persian)
[9] Borri, A., Corradi, M. and Speranzini, E., 2013. Reinforcement of wood with natural fibers. Composites Part B: Engineering, 53: 1 – 8.
[10] Ardalany, M., Fragiacomo, M., Carradine, D. and Moss, P., 2013. Experimental behavior of Laminated Veneer Lumber (LVL) joists with holes and different methods of reinforcement. Engineering Structures, 56(6): 2154-2164.
[11] Mei, L.,  Guo, N.,  Li, L.,  Zuo, H. and  Zhao, Y.,  2021. Study on fexural performance of prestressed glulam continuous beams under control influence. J Wood Sci,  doi; 10.1186/s10086-021-01980-w.
[12] Jasienko, J. and Nowak, T.P., 2014. Solid timber beams strengthened with steel plates Experimental studies. Construction and Building Materials, 63(1): 81 - 8.
[13] Negrao, J.H., 2012. Prestressing systems for timber beams. Proceedings of 12th world conference on timber engineering (WCTE/12). Auckland, New Zealand,  PP. 252–62.
[14] De Luca, V. and Marano, C., 2012. Prestressed glulam timbers reinforced with steel bars. Construction and Building Materials, 30: 206–217
[15] Kliger, R., Johansson, M. and Crocetti, R., 2008. Strengthening timber with CFRP or steel plates – short and long-term performance. In: Proceedings of 9th world conference on timber engineering. Miyazaki, Japan; pp. 517–22.
[16] Raftery, G.M. and Harte, A.M., 2011. Low-grade glued laminated timber reinforced with FRP plate. Composites Part B: Engineering, 42(4): 724–35.
[17] Fiorelli, J. and Dias, A., 2006. Fiberglass-reinforced glulam beams: mechanical properties and theoretical model. Materials research, 9(3): 263 – 9.
[18] Hosseini‑Tabatabaei, M.R., Bayatkashkoli, A., Mollaeinia M.R., Kool F., Rahmani Ardakani M.,  and Madahi N.K.,2020, Investigating the effects of rehabilitation and the use of curved‑integrated members on the behavior of chairs, Journal of Wood Science, 66:48, https://doi.org/10.1186/s10086-020-01893-0
[19] Rostampour Haftkhani, A., 2019. Experimental study on flexural performance of poplar glued-laminated timber constructed by mechanical fastener and comparing them with those made with cold press. Iranian Journal of Wood and Paper Industries,  10 (3): 347 - 360. (In Persian).
[20] Rostampour Haftkhani, A. 2020. Effect of reinforcement of the galvanized steel, Aluminum sheet and Glass fiber reinforcement polymer wrapped on flexural behavior of screwed glued laminated timber (glulam) made with poplar. Forest and Wood Products72(4), 327-338. doi: 10.22059/jfwp.2019.292266.1034
[21] Yang, H., Liu, W., Lu, W., Zhu, S. and Geng, Q., 2016. Flexural behavior of FRP and steel reinforced glulam beams: Experimental and theoretical evaluation. Construction and Building Materials, 106:550-563.
[22] Qingfeng, X., Lingzhu, C., Harries, K.A., Zhang, F., Zhuolin, W. and Chen, X., 2017. Experimental study and numerical simulation of long-term behavior of timber beams strengthened with near surface mounted CFRP bars. Materials and Structures, 50 (1): 45.
[23] Thorhallssona, E.R., Hinrikssona, G.I. and Snæbjornssonab, J.T., 2017. Strength and stiffness of glulam beams reinforced with glass and basalt fibres. Composites Part B: Engineering, in press, 115:300-307.
[24] Alikhajeh, P., Hosseini- Tabatabaei, M.R., Rahdar, H.A. and Bayatkashkoli, A., 2019. Mechanical properties of glulam beams made from different arrangements of layers and reinforced by steel rebars. Iranian Journal of Forest and Wood Products, 72 (3): 263 - 273. (In Persian)
[25] Hazrati,  M., Zarea Hosseinabadi, H.,   Moradpour, P. and  Vatani Oskoe,  A., 2020. Experimental investigation of the behavior of joints by glued- in steel and glass fiber reinforced plastic rods parallel to poplar wood grain.  Iranian Journal of Forest and Wood Products, 73 (1): 63 - 75. (In Persian)
[26] Hadi, Y.S.,  Hermawan, D.,  Sulastiningsih, I.M.,  Basri, E.,  Pari, G.,  Pari, R. and Abdillah, I.B., 2021. Color Change and Physical-Mechanical Properties of Polystyrene-Impregnated Glulam from Three Tropical Fast-Growing Wood Species. Forests, 1420 (12): doi; 10.3390/f12101420.