طراحی اتصالات دوگانه برشی چندسازه‌های چوب- استیل و ارزیابی ظرفیت تحمل بار آنها بر اساس EC5

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری فرآورده های چندسازه چوب، گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

2 دانشگاه گرگان

3 عضو هیات علمی/دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

هدف از این پژوهش، پیش­بینی و ارزیابی ظرفیت تحمل بار اتصالات دوگانه برشی در چندسازه­های لایه­ای چوب در ترکیب با صفحه و پین استیل بر اساس دستورالعمل EC5 بوده است. متغیرهای اصلی، نوع چندسازه لایه­ای در چهار سطح (PLT, POLT1, POLT2, OLT)، قطر اتصال­دهنده در دو سطح (6 و 8 میلی­متر) و تعداد اتصال­دهنده در ردیف در سه سطح (1، 2 و 3) در نظر گرفته شد. برای انجام تحقیق، چندسازه جدیدی از فرآورده­های مهندسی­شده چوب مورداستفاده قرار گرفت، بدین‌صورت که تخته لایه و تخته تراشه جهت­دار خود به‌عنوان اجزای ساختار سه‌لایی توسط رزین پلی­اورتان تک جزئی در کنار هم قرار گرفتند. اتصال­دهنده مورداستفاده در اتصالات دوگانه برشی چوب- استیل، پین استیل با قطر 6 و 8 میلی­متر و صفحه استیل باضخامت 4 میلی­متر بوده است. پیش­بینی مقادیر ظرفیت تحمل بار اتصالات بر اساس معادلات دستورالعمل EC5 و مدهای شکست یوهانسن صورت گرفت. نمونه­های آزمونی اتصالات برای بررسی اثر پارامترهای تحقیق، بر اساس استاندارد EN 26891 تحت بارگذاری قرار گرفتند. نتایج نشان داد که اثر افزایش سهم تخته لایه بخصوص در لایه میانی چندسازه­های جدید در افزایش ظرفیت تحمل بار اتصالات معنی­دار بوده است. همچنین افزایش قطر اتصال­دهنده از 6 به 8 میلی­متر نیز، موجب افزایش ظرفیت تحمل بار اتصالات شده است. همچنین با افزایش تعداد پین استیل در ردیف، ظرفیت تحمل بار اتصالات افزایش‌یافته است. یافته­های تحقیق بیانگر این مطلب است که فرمول­های ارائه­شده توسط دستورالعمل EC5 توانایی پیش­بینی مقاومت و رفتار اتصالات در این مطالعه را داشته­اند و حتی در برخی تیمارها مقادیر تجربی بیشتر از مقادیر پیش­بینی بوده­اند. چندسازه­های مهندسی­شده POLT1و POLT2 در اتصالات برشی دوگانه چوب- استیل دارای مقادیر ظرفیت تحمل بار نزدیک به مقادیر پیش­بینی EC5 و بیشتر بوده­اند. در بررسی مدهای شکست اتصالات، پین استیل 6 میلی­متری عملکرد بهتری از خود نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] González, J.L., Dominguez, M., Cabezas, J.A., and Rubio, M.P., 2009. Design of Connections with Metal Dowel-Type Fasteners in Double Shear. Materials and Structures, 42: 385-97.
 [2] Ebrahimi, Gh., 2009. Engineering Design of Wood Structures. University of Tehran Press, Tehran, IRAN, 991 p. (In Persian).
[3] New Building System, 2009. Building and Housing Research Center, Tehran, IRAN, 220 p. (In Persian)
[4] Thelandersson, S., and Hans, L.J., 2003. Timber Engineering. John Wiley & Sons Ltd, England, 456 p.
[5] Porteous, J., and Kermani, A., 2007. Structural Timber Design to Eurocode 5. Wiley-Blackwell, England, 556 p.
[6] Santos, C., Jesus, A., Morais, and J., Fontoura, B., 2013. An Experimental Comparison of Strengthening Solution for Dowel- Type Wood Connections. Journal of Construction and Building Materials, 46:114–127.
[7] Bazu, G., Mahjourian, S., Wehsener, J., Hartig, J., and Haller, P., 2016. An Analytical, Numerical and Experimental Study of Non- Metallic Mechanical for Engineering Timber Constructions. World Conference on Timber Engineering. Aug.22-25 Vienna, Austria, p 198-209.
[8] Bader,T.K., Schweigler, M., Hochreiner, G., Serrano, E., Enquist, B., and Dorn, M., 2016. Exprimental Characterization of the Global and Local Behavior of Multi- Dowel LVL- Connections under Complex. Materials and Structures, 49: 2407-2424.
[9] Misconel, A., Ballerini, M., and Kuilen, J.W., 2016. Steel- To- Timber Joints of Beech- LVL with Very High Strength Steel Dowels. World Conference on Timber Engineering. Aug.22-25 Vienna, Austria. P 224-239.
 [10] Han, Xu.B., Yuan, D.W., Bouchair, A., and Racher, P., 2016. Stiffness of Dowelled Steel- to- Timber Joints. World Conference on Timber Engineering. Aug.22-25 Vienna, Austria. P 303-314.
[11] BSI. Bs En 1995-1-1. 2010. Eurocode 5. Design of timber structures. General. Common rules and rules for buildings BSI.

[12] Reisi, M., Khazaeian, A., and Madhoushi, M., 2018. Investigation of Embedment Strength of Metal Fasteners in Wood Engineered Products and Comparison with EC5 Predicted Values. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 9 (1): 87-101.

[13] Kobel, P., Frangi, A., and Steiger, R., 2016. Timber Trusses Made of European Beech LVL. World Conference on Timber Engineering. Aug.22-25 Vienna, Austria. P 344-359.
[14] Johansen KW. 1949. Theory of timber connections.  Int Assoc Bridge Struct Eng, IABSE, 9:249–62.
[15] Schoenmakers, J.C.M., and Jorissen, A. J. M., 2011. Failure Mechanisms of Dowel-Type Fastener Connections Perpendicular to Grain. Engineering Structures, 33(11): 3054-63.
[16] Bader, T., Schweigler, M., Hochreiner, G., Serrano, E., Enquist, B and Dorn, M., 2015. Dowel Deformation in Multi- Dowel LVL- Connections under Moment Loading. Journal of Wood Material Science and Engineering, 3:216–231.
[17] Mischler, A., Prion, H., and Lam, F., 2000. Load-Carrying Behaviour of Steel-to-Timbe Dowel Connection. World conference on timber engineering, July. 31-August 3 Whistler Resort, British Columbia, Canada.
[18] Sandhaas, C., and Kuilen, Jw., 2017. Strength and Stiffness of Timber Joints with Very High Strength Steel Dowels. Engineering Structures, 131: 394- 404.
[19] Brühl, F., Kuhlmann, U., and Jorissen, A., 2011. Consideration of Plasticity within the Design of Timber Structures Due to Connection Ductility. Engineering Structures 33(11): 3007-17.
[20] Wood-based panels. 1993. Determination of density, BS EN 323.
[21] Structural timber. 2013. Sizes, permitted deviations, BS EN 336.
[22] Test methods. 2007. Determination of embedment strength and foundation values for dowel type fasteners, BS EN 38.
[23] Timber structures - Test methods - Load bearing nails, screws, dowels and bolts. 2009. DIN, En 1380. 
[24] Edalat, H.R., and Reisi, M., 2018. Performance Improvement of PVAc Glue in Wood Finger Joints by Using Isocyanate as a Hardener. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 9(4): 585- 596.
[25] Test methods. 2009. Determination of the yield moment of dowel type fasteners. BSI, Bs En 409.
[26] BSI. Bs En 26891:1991, Iso 6891. 1983. Joints made with mechanical fasteners. General principles for the determination of strength and deformation characteristics.