Notice: Undefined index: linkPowrot in C:\wwwroot\wwwroot\publikacje\publikacje.php on line 1275
Strona główna > Publikacje
Publikacje
Pomoc (F2)
[134400] Artykuł:

Wzmocnienie belek drewnianych na zginanie i ścinanie z wykorzystaniem sprężonych prętów stalowych i kompozytowych – badania doświadczalne i numeryczne

Czasopismo: Inżynieria i Budownictwo   Tom: 2024, Zeszyt: 6, Strony: 446-452
ISSN:  0021-0315
Opublikowano: Pażdziernik 2024
 
  Autorzy / Redaktorzy / Twórcy
Imię i nazwisko Wydział Katedra Do oświadczenia
nr 3		 Grupa
przynależności		 Dyscyplina
naukowa		 Procent
udziału		 Liczba
punktów
do oceny pracownika		 Liczba
punktów wg
kryteriów ewaluacji
Agnieszka Wdowiak-Postulak orcid logo WBiAKatedra Wytrzymałości Materiałów i Analiz Konstrukcji Budowlanych *Takzaliczony do "N"Inżynieria lądowa, geodezja i transport118.005.96  
Grzegorz Świt orcid logo WBiAKatedra Wytrzymałości Materiałów i Analiz Konstrukcji Budowlanych *Takzaliczony do "N"Inżynieria lądowa, geodezja i transport118.005.96  
Aleksandra Krampikowska orcid logo WBiAKatedra Wytrzymałości Materiałów i Analiz Konstrukcji Budowlanych *Takzaliczony do "N"Inżynieria lądowa, geodezja i transport118.005.96  
Justyna Zapała-Sławeta orcid logo WBiAKatedra Technologii i Organizacji Budownictwa *****Takzaliczony do "N"Inżynieria lądowa, geodezja i transport118.005.96  
Wioletta Grzmil orcid logo WBiAKatedra Architektury i Urbanistyki**Takzaliczony do "N"Inżynieria lądowa, geodezja i transport118.005.96  
Peter Koteš Niespoza "N" jednostkiInżynieria lądowa, geodezja i transport11.00.00  
Jozef Gocál Niespoza "N" jednostkiInżynieria lądowa, geodezja i transport11.00.00  
František Bahleda Niespoza "N" jednostkiInżynieria lądowa, geodezja i transport11.00.00  
Jozef Prokop Niespoza "N" jednostkiInżynieria lądowa, geodezja i transport11.00.00  

Grupa MNiSW:  Publikacja w czasopismach wymienionych w wykazie ministra MNiSzW (część A)
Punkty MNiSW: 40

Pełny tekstPełny tekst     DOI LogoDOI    
Słowa kluczowe:

belki klejone warstwowo  fornir klejony warstwowo  sprężanie  zginanie ze ścinaniem  obciążenia wielokrotnie zmienne  obciążenia długotrwałe  MES 

Keywords:

glued laminated timber  Laminated veneer lumber  prestressing  shear bending  multi-changing loads  long-term loads  FEM analysis 


Streszczenie:

W artykule opisano program badań doświadczalnych, numerycznych mający na celu określenie właściwości mechanicznych belek z drewna klejonego warstwowo (BSH) oraz z forniru klejonego warstwowo (LVL) wzmocnionych wstępnie naprężonymi prętami z włókien bazaltowych, szklanych, naturalnych i stalowych, mat bazaltowych z rowingiem i przędzą kompozytową, polietylenową oraz naturalną. W pracy zaprezentowano różne rodzaje wzmocnień, których celem było uzyskania wyższej nośności i sztywności przy zginaniu ze ścinaniem niż dla belek niewzmocnionych. Porównano skuteczność różnych schematów wzmocnienia, dla siedemnastu belek poddanych badaniom doświadczalnym na stanowisku badawczym, opisano sposoby zniszczenia, a także właściwości mechaniczne, odkształcenia i ugięcia dla belek zbrojonych i niezbrojonych pod obciążeniem wielokrotnie zmiennym oraz długotrwałym. Na podstawie badań doświadczalnych potwierdzono znaczący wzrost nośności i sztywności belek wzmocnionych poddanych równoczesnemu zginaniu i ścinaniu, oraz wskazano, że wzmocnienia poprzez wstępnie naprężone pręty (stalowe, ze zbrojeniem polimerowym lub włóknami naturalnymi) i maty kompozytowe niwelowały lokalne wady i nieciągłości drewna, bez wpływu jakość i wytrzymałość połączenia FRP–drewno. Wyniki numeryczne analizy modeli belek metodą elementów skończonych wykazały zgodność z badaniami doświadczalnymi pod względem ugięć, odkształceń liniowych i kątowych dla belek wzmocnionych oraz niewzmocnionych.



Abstract:

The paper describes a program of experimental and numerical tests aimed at determining the mechanical properties of beams made of laminated timber (BSH) and laminated veneer lumber (LVL) reinforced with pre-stressed bars made of basalt, glass, natural and steel fibers, basalt mats with roving and composite, polyethylene and natural yarn. The paper presents various types of reinforcements, the purpose of which was to obtain higher load-bearing capacity and stiffness in bending with shear than for unreinforced beams. The effectiveness of different reinforcement schemes was compared for seventeen beams subjected to experimental tests on a test stand, the modes of destruction were described, as well as mechanical properties, deformations and deflections for reinforced and unreinforced beams under multiply variable and long-term loading. Based on the experimental studies, a significant increase in the load-bearing capacity and stiffness of the reinforced beams subjected to simultaneous bending and shear was confirmed, and it was indicated that the reinforcements by pre-stressed bars (steel, with polymer reinforcement or natural fibers) and composite mats eliminated local defects and discontinuities in the wood, without affecting the quality and strength of the FRP-wood connection. The numerical results of the analysis of the beam models using the finite element method showed compliance with the experimental studies in terms of deflections, linear and angular strains for the reinforced and unreinforced beams.


B   I   B   L   I   O   G   R   A   F   I   A
1. Hosseini R., Valipour H.R. Timber–Encased-Steel Beams: Laboratory Experimentation and Analytical Modeling, Journal of Structural Engineering, Vol. 150, Issue 7, https://doi.org/10.1061/JSENDH.STENG-12898.
2. Mei L., Ren J., Lin X., Wu M., Guo N., Yang W., Sheng Y. Analytical model for prestressed glulam beams reinforced with unbonded steel bars, Engineering Structures Volume 307, 15 May 2024, 117862.
3. J. Zhang, H. Shen, R. Qiu, Q. Xu, S. Gao. Short-Term flexural behavior of prestressed glulam beams reinforced with curved tendons, J Struct Eng, 146 (2020), Article 04020086, 10.1061/(asce)st.1943-541x.0002625
4. Dias, A., J. Schänzlin, and P. Dietsch. 2018. Design of timber-concrete composite structures: A state-of-the-art report by COST Action FP1402/WG 4. Aachen, Germany: Shaker.
5. Moritani, F. Y., C. E. J. Martins, and A. M. P. G. Dias. 2021. A literature review on cold-formed steel-timber composite structures. BioResources 16 (4): 8489–8508. https://doi.org/10.15376/biores.16.4.8489-8508.
6. Franke, S., B. Franke, and A. M. Harte. 2015. Failure modes and reinforcement techniques for timber beams–State of the art. Constr. Build. Mater. 97 (Oct): 2–13. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.06.021.
7. Wanninger, F., and A. Frangi. 2016. Experimental and analytical analysis of a post-tensioned timber frame under horizontal loads. Eng. Struct. 113 (Apr): 16–25. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2016.01.029.
8. Raftery, G. M., and C. Whelan. 2014. Low-grade glued laminated timber beams reinforced using improved arrangements of bonded-in GFRP rods. Constr. Build. Mater. 52 (Feb): 209–220. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.11.044.
9. Wdowiak-Postulak, A.
Bahleda, F.
Prokop, J. An Experimental and Numerical Analysis of Glued Laminated Beams Strengthened by Pre-Stressed Basalt Fibre-Reinforced Polymer Bars. Materials 2023, 16(7), 2776, https://doi.org/10.3390/ma16072776.
10. Wdowiak-Postulak, A.
Gocál, J.
Bahleda, F.
Prokop, J. Load and Deformation Analysis in Experimental and Numerical Studies of Full-Size Wooden Beams Reinforced with Prestressed FRP and Steel Bars. Appl. Sci. 2023, 13(24), 13178
https://doi.org/10.3390/app132413178.
11. Wdowiak-Postulak, A.
Świt, G.
Dziedzic-Jagocka, I. Application of Composite Bars in Wooden, Full-Scale, Innovative Engineering Products—Experimental and Numerical Study. Materials 2024, 17(3), 730. https://doi.org/10.3390/ma17030730.
12. Wdowiak-Postulak, A.
Wieruszewski, M.
Bahleda, F.
Prokop, J.
Brol, J. Fibre-Reinforced Polymers and Steel for the Reinforcement of Wooden Elements—Experimental and Numerical Analysis. Polymers 2023, 15(9), 2062, 1-13, https://doi.org/10.3390/polym15092062.
13. Wdowiak-Postulak. A. Basalt Fibre Reinforcement of Bent Heterogeneous Glued Laminated Beams. Materials, 14, 51. https://doi.org/10.3390/ma14010051.
14. Wdowiak-Postulak A. Numerical, theoretical and experimental models of the static performance of timber beams reinforced with steel, basalt and glass pre-stressed bars. Composite Structures 305 (2023),116479, https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.116479.
15. Wdowiak-Postulak A., Świt G., Krampikowska A. Prefabricated system for strengthening full-size wooden girders using pre-stressed fiber-reinforced polymers and steel - bending shear tests. Engineering Mechanics 2024.
16. PN-D-94021:2013-10
Coniferous construction timber sorted by strength methods
Polish Committee for Standardization: Warsaw. Poland. 2013.
17. PN-EN 14080:2013-07 Wooden structures - Glued laminated wood and structural glued solid wood - Requirements.
18. PN-EN 13183-1:2004 Moisture content of lumber. Part 1: moisture determination using the dryer-weighing method.
19. PN-EN 408+A1:2012
Timber Structures—Structural Timber and Glued Laminated Timber—Determination of Some Physical and Mechanical Properties. Polish Committee for Standardization: Warsaw. Poland. 2012.

POWRÓT
Strona główna > Publikacje