PDF 10
Scurta descriere
1 TEHNICI DE FIXARE 10.1 FIXANTE 10.1 Fitinguri Rezistența la extragere din lipit în lemn stratificat lipit.
Descriere
EMPA20090310 FUTURE H O L Z
10 TEHNICI DE FIXARE - 10.1 REZISTENȚA LA EXTRACȚIE A FIXATORILOR DE LA TIGURI FILATE
10.1 Elementele de fixare Rezistența la extragere a tijelor filetate din oțel lipite în lemn laminat lipit
René Steiger 1 Prezentare generală Cu paralel sau în unghi drept cu bobul din tablă-
2 Comportamentul portant 2.1 Parametrii de influență Rezistența portantă paralelă sau verticală
Tijele lipite de fibră sunt din fol-
placaj lipit tije filetate-
în funcție de parametri:
Într-o zonă mică există forțe mari în componentele din lemn-
le sunt introduse. La utilizarea oțelului-
- Raport suprafață lemn/îmbinare lipici/bare-
tije cu rezultat filet metric
conexiuni deosebit de simple, practice
- Raportul dintre lungimea de ancorare și foraj-
Piese din beton și oțel. Polii sunt ent-
diametrul găurii adică, reprezentat de
nici stresat axial (trăgând afară) și nici vertical-
direct în direcția arborelui (forfecare).
- Marginea și distanța dintre bare - numărul de bare
De mai bine de 30 de ani, Ver-
- Unghiul forței față de unghiul fibrei (inclusiv neplanificat
Am cercetat conexiunile cu tije lipite și le-am folosit cu succes în practica ingineriei lemnului, în special pentru lemnul laminat lipit
de tijă, lemn și lipici
în fundații, conexiuni rigide
- Raportul dintre modulul de elasticitate și modulul de forfecare a
de componente din lemn (rosturi de grinzi, colțuri ale cadrului)
materiale individuale (mai ales în cazul lemnului, din-
și conexiunile la grinzi vertical sau diagonal (forfecare, tracțiune transversală) și introducerea locală mare-
comportamentul său se pronunță ortotrop) -
de lemn - rezistență adezivă/coezivă
Cel mai adesea bare de oțel sunt realizate sub formă de Ar-
- Rezistența tijelor (pentru oțel: așchi de curgere-
sunt cunoscute tije de armare sau filetate cu aplicații metrice ale tijelor din plastic armat cu fibre, mai ales dacă există riscul de coroziune pentru oțel sau dacă con-
Proprietăți mecanice de fractură ale lemnului și lipiciului
Tipul de aplicare a forței - axial sau vertical în raport cu tija
greutatea structurii poate fi menținută redusă
care pot fi aplicate cu ușurință și au o performanță ridicată în ceea ce privește rezistența, rigiditatea și durabilitatea.
- Timp de expunere (static, dinamic)
Au fost dezvoltate adezivi optimizați pentru tije filetate din lemn (în principal 1 și 2 com.)-
Industria adezivilor a fost special concepută pentru Einkle-
Rezistența materialelor utilizate - forfecare, tracțiune transversală și rezistență la compresiune
ßer forțele perpendiculare pe fibră (presiune transversală).
Fir Shem folosit. Dar există și ele
Rigiditatea materialelor utilizate - raportul dintre elasticitate și modulele de forfecare
[1], [2]. Domeniile de aplicare sunt ancorarea coloanelor-
la fibră, dar și la întărirea grinzilor
- Sarcină constantă sau sarcină alternativă -
Alți parametri - tipul de lemn - densitatea lemnului - tipul de legătură (întărire-
timpul adezivului, proprietățile suprafeței etc.).
10 TEHNICI DE FIXARE - 10.1 REZISTENȚA LA EXTRACȚIE A FIXATORILOR DE LA TIGURI FILATE
Toți parametrii de influență pot fi modificați-
tet. Aceste variații, dar și alte eventuale imperfecțiuni, trebuie să fie surprinse în mod adecvat de abordările de proiectare.
Deși există o anumită cantitate de aderență între adeziv și tijă, transmisia fiabilă a puterii este posibilă numai prin interblocare mecanică între adeziv și tijă.
Tijele folosite trebuie, prin urmare, să aibă un profil, de ex. Nervuri (oțel de armare) sau laminate sau tăiate Ge-
2.2 Tipuri de rupere Cu posibilele tipuri de eșec ale unora-
Fig. 1: Diferite tipuri de stres
tijele lipite trebuie distinse între-
tije filetate lipite (adică = gaură-
între tije individuale și conexiuni-
diametru, d = diametrul exterior al tijei)
format din grupuri de tije. Conexiunile cu o singură bară pot eșua din cauza:
Tipul de aplicare a forței are o influență majoră
Spargerea/defectarea tijei ca urmare a: - Depășirii limitei de debit sau a tensiunii-
rezistența lagărului. Prin urmare, rezultatele semnificative pot fi obținute numai în experimente,
rezistența la sarcina de întindere axială (Fig. 2)
dacă configurarea experimentală a situației din
- Flambând în afara ancorajului la axia-
Corespunde practicii de construcție. De exemplu, rezultatele testelor de la tension-compression-ver diferă-
Tragând tija din ancorarea sa
căutați cu aplicarea directă a forței în lemn
(Fig. 1c) datorită apariției presiunii încrucișate-
spune clar despre rezultatele din experimentele cu
- Eșecul obligațiunilor în tranziția către lemn
introducerea continuă a forței de reacție
- Defectarea articulației adezive în tranziția către tijă
Împingeți întreaga secțiune transversală din lemn pe baza modelului
- Spargerea lemnului în apropierea liniei de lipici (Fig. 5)
(Fig. 1d). Testele de tensiune-compresie conform Fig. 1c sunt, de asemenea, inadecvate, comportamentul conexiunii-
predicție în cazul grinzilor de tracțiune. Aici este prezentat aranjamentul de testare conform Fig. 1d-
Scoaterea tijei, inclusiv o parte a
Împărțirea lemnului deoarece distanțele marginii sunt prea mici (Fig. 7) atunci când sunt paralele cu bobul
tije lipite sau datorită rezistenței la întindere transversală depășită perpendicular pe
Pentru evaluarea statistică corectă a lui Da-
Tije lipite cu fibră
seturi din teste pe corpuri de testare simetrice (Fig. 1a) sau cu diferite tipuri de fracturi, sunt necesare metode statistice speciale [3].
Fractura de tracțiune a componentei din lemn (Fig. 8).
10 TEHNICI DE FIXARE - 10.1 REZISTENȚA LA EXTRACȚIE A FIXATORILOR DE LA TIGURI FILATE
Fig. 5: Lemn rupt lângă linia de lipici
Fig. 2: rupere de tracțiune în tija de oțel
Fig. 3: Pauză adezivă între adeziv și lemn
Fig. 6: Scoaterea barelor, inclusiv o parte din lemnul din jur
Fig. 7: Împărțirea lemnului
Fig. 4: Rupere adezivă între adeziv și oțel
Fig. 8: Fractura de tracțiune a lemnului
10 TEHNICI DE FIXARE - 10.1 FIXE DE FIXARE LA REZISTENȚA LA RETRAGERE DE LA TIGURI FILATE
conexiunile și conexiunile apar, de asemenea, în următoarele-
diferite tipuri de eșec:
Despicarea lemnului din cauza insuficienței Ab-
stați între barele individuale, rupând grupuri întregi de bare.
2.3 Influența zveltei/suprafeței La evaluarea testelor pe fire-
Rezistență la extragere Rax, 90 [kN]
În cazul unei conexiuni formate din mai multe tije-
tije cu diametre M12, M16 și M20
care conform sistemului GSA® [4] cu epoxidic-
adezivul de rășină a fost lipit în lemn laminat lipit paralel și perpendicular pe fibră
Suprafața zonei de ancorare A g = d h [mm2]
Influența lungimii de ancorare l și a găurii de foraj-
Fig. 10: Rezistența la extragere (valoarea medie) a
diametru adică cel mai ușor cu unul
Fir lipit în glulam perpendicular pe bob-
Descrieți parametrul subțire = /dh. în
7.5 15, influența zveltei asupra valorii medii a rezistenței la forfecare pentru tijele lipite în paralel cu fibra poate fi determinată cu o abordare -1/3 (Fig. 9).
zona zonei de ancorare. Rezistența la tragere a tijelor lipite perpendicular pe fibră a fost cu aproximativ 20 până la 40% mai mare decât cea a tijelor lipite în paralel cu fibra și depinde de suprafața învelișului-
tije (sistem GSA®) în funcție de partea superioară-
suprafața zonei de ancorare (Fig. 10).
Densitate mică Densitate mare
2.3 Influența densității Influența densității asupra rezistenței lagărului
în cazul stresului la extragere, Li-
discutat controversat. În timp ce se afla în proiectul european de cercetare GIROD [5] nu Ein-
Fluxul de densitate a fost găsit, arată noi experimente elvețiene [6], [7] pe tije filetate-
conexiuni conform sistemului GSA® [4], că rezistența la sarcină necesită să fie extrasă-
8 10 12 Slenderness gaura = /d h
zece tije de oțel lipite cu filet metric, cu condiția ca ruperea lemnului să fie decisivă
Fig. 9: Rezistența la forfecare (valoarea medie) în veran-
depinde de densitatea lemnului.
kerungszone din paralel cu bobul din glulam-
Autorii cuantifică influența densității
tije filetate lipite (sistem GSA®) în radio-
Tijele lipite în glulam paralel cu fibra
subțire a găurii de foraj.
cu un exponent de la 0,5 la 0,6. Influența este mai mică cu tijele lipite perpendicular pe fibră. Poate fi neglijat sau înregistrat cu un exponent de 0,25.
10 TEHNICI DE FIXARE - 10.1 FIXE DE FIXARE LA REZISTENȚA LA RETRAGERE DE LA TIGURI FILATE
3 Filozofia dimensionării Pentru a asigura o capacitate portantă adecvată-
4.1 Abordare din ENV 1995-2: 1997 În standardul Eurocodului 5, partea 2 Ponturi este
starea tijelor filetate lipite
urmând abordarea pentru calcularea Ausziehwi-
(Singuri poli sau grupuri) toate
o singură bară de oțel pentru orice eventualitate
dintre modurile de eșec menționate mai sus-
a fracturii de forfecare enumerate în lemn:
caută sau este dovedit. In constructie-
Sunt preferate componentele, conexiunile și conexiunile xis care pot fi supuse utilizării excesive
deformări cât mai mari în fața Versa-
= lungimea de ancorare a tijei
gen "display", adică comporta-te ductil. De când în
0.2 fv, k 1.2 103 d equ 1.5 k
În cazul tijelor filetate lipite, atât lemnul, cât și adezivul prezintă un comportament de rupere fragil, conexiunile și conexiunile cu tijele lipite ar trebui făcute de preferință folosind tije din oțel (tije filetate sau oțel de armare). Conexiunea poate fi apoi dimensionată astfel încât bara de oțel să fie cea mai slabă verigă din lanț și începe să curgă atunci când capacitatea portantă a conexiunii este atinsă înainte ca lemnul fragil sau defectarea adezivului să apară. Această filosofie de proiectare nu și-a găsit încă drumul în toate standardele.
fv, k și k sunt valorile caracteristice ale rezistenței la forfecare și densității. 4.2 Abordarea GIROD Ca parte a extinsei For europene-
În proiectul de cercetare GIROD, a fost dezvoltată o abordare de proiectare bazată pe mecanica cvasi neliniară a fracturilor [5]: f
= tensiunea de forfecare medie de-a lungul tijei
f = tensiunea de forfecare locală în îmbinarea adezivă = parametru în funcție de geo conexiune-
Ca proprietăți mecanice ale oțelului
metrie, rigiditatea lemnului/lipici /
împrăștie mai puțin decât cele de lipici și
Tija și energia de rupere a liniei de lipici.
Lemn, dacă conexiunea este proiectată pentru defectarea oțelului, capacitatea de încărcare poate fi prezisă mai precis-
Pe baza unui număr mare de experimente,-
fi spus. Pentru conexiuni de tren cu mai multe
din următoarea abordare de evaluare pentru calc-
tijele care acționează simultan este o uniformă-
dezvoltarea rezistenței la extragere:
Distribuția mare a forței în tije individuale poate fi realizată numai cu o ductilitate suficientă a conexiunii individuale a tijei și cu rapoarte optimizate de rigiditate tijă/lemn [8]. 4 Exemple de abordări de proiectare Toate următoarele dimensiuni specificate-
d equ Min (d h, 1,25 d) fax, k = 5,8 N/mm2.
Abordările de soluție sunt valabile numai dacă se respectă anumite distanțe de margine și intermediare ale barelor. În plus, rezistența la rulment a tijelor este de-
4.3 Abordarea Riberholt Riberholt propune o abordare de proiectare (la
grupurile sunt de obicei mai mici de n ori
Nivelul valorii medii) pentru rezistența la extragere
Rezistența la sarcină a unei singure tije [8].
înainte, care între tije cu scurt și
10 TEHNICI DE FIXARE - 10.1 REZISTENȚA LA EXTRACȚIE A FIXATORILOR DE LA TIGURI FILATE
5 Asigurarea calității Multitudinea parametrilor care influențează și a gunoiului-
ancoraje lungi diferențiază [9]:
Același lucru face recomandabil, în vederea asigurării calității, clarificarea-
este o valoare a densității lemnului, care urmează să fie determinată din masa intestinală și din volumul în stare umedă. Parametrii puterii fws și
fwl sunt 520 și 650 N/mm1,5 și, respectiv, 37 și 2
46 N/mm pentru adezivi fragili sau non-fragili.
Pentru a determina comportamentul portant, se efectuează teste preliminare. Trebuie dovedit că comportamentul adezivului și legătura acestuia cu tija profilată și cu lemnul este permanent fiabil pe durata de viață planificată a structurii în intervalele de temperatură și umiditate presupuse. Ce
Potrivit lui Riberholt, rășinile de resorcinol și unele rășini epoxidice aparțineau grupului de adezivi fragili, în timp ce adezivii PUR cu 2 componente erau considerați non-fragili. În prezent se știe că proprietățile reologice ale diferiților adezivi pot fi „ajustate” în mare măsură, indiferent de tipul de adeziv.
Când vine vorba de umiditatea ambientală, majoritatea standardelor de proiectare actuale limitează utilizarea tijelor profilate lipite în componentele care sunt alocate claselor de service 1 și 2. Pentru a asigura o calitate suficientă a unei conexiuni sau a unei conexiuni cu tije lipite, se recomandă ca sistemul-
4.4 Abordare din DIN 1052: 2004 Conform germanului actual
a pune gândurile în prim plan. La erNorm
DIN 1052: 2004, rezistența caracteristică la extragere în cazul defectării îmbinării adezive poate fi calculată cu:
Sistemele de succes se bazează pe serii extinse de teste și considerații teoretice, parametrii de influență lemn (preferabil lemn stratificat lipit), adeziv, tijă (de preferință)
geometria finală (subțire, margine și distanțe intermediare) și tehnologia de aplicare (centric-
Valoarea caracteristică a rezistenței articulației lipiciului-
cionarea tijelor în gaura de foraj, presă adezivă-
viteza fk1, k depinde de ancorare-
sen) atât de optimizat încât cu aceste sisteme
Conexiuni și conectori de înaltă performanță
Modelul se bazează pe experimente realizate de Blass [10] și se bazează îndeaproape pe modelul lui Riberholt [9] (a se vedea secțiunea 3.3).
poate fi produs.
10 TEHNICI DE FIXARE - 10.1 REZISTENȚA LA EXTRACȚIE A FIXATORILOR DE LA TIGURI FILATE
Surse [1] Aicher S., Reinhardt H.-W. (Editor)
[7] Widmann R., Steiger R., Gehri E. 2006: Pull-
2001: Îmbinări în structuri din lemn. Continua-
rezistența tijelor de oțel încărcate axial
ings PRO 22. Publicații RILEM S.A.R.L.
legat în glulam perpendicular pe bob.
[2] Lucrările Comisiei de lucru
Materiale și structuri 40: 8. 827-839.
W18 „Structuri din lemn” ale internelor-
[8] Gehri E. 2001: Comportament și grup ductil
Consiliul internațional pentru cercetare și inovare în
efectul tijelor de oțel lipite. În: Proceedings
Construcții și construcții CIB.
PRO 22 al International RILEM Sympo-
[3] Steiger R., Köhler J. 2005: Document CIBW18/38-17-1: Analiza exemplelor de date cenzurate în cercetarea ingineriei lemnului. În: Proceedings
Karlsruhe, Germania. [4] www.neueholzbau.ch
sium on Îmbinări în structuri din lemn, Stuttgart, Germania. [9] Riberholt H. 1988: Hârtie CIB-W18/21-7-2: Șuruburi lipite în glulam - Propunere pentru cod CIB. În: Proceedings of CIB-W18 Meeting 21, Parksville, Insula Vancouver, Canada.
[5] Gustafsson P.-J., Serrano E., Aicher S., Jo-
[10] Blass H. J., Eberhart O., Ehlbeck J., Gerold M.
hansson C.-J. 2001: Un design de rezistență echa-
1996: Mod de acțiune al lui Ge-
pentru tijele lipite. În: Proceedings PRO
stâlpii troliului la preluarea transversală-
22 al Simpozionului internațional RILEM pe
forțele de întindere în grinzi curbate și
Îmbinări în structuri din lemn, Stuttgart, Ger-
Partea 3. Institutul de cercetare pentru oțel, lemn și
[6] Steiger R., Gehri E., Widmann R. 2006: Rezistența la tragere a tijelor de oțel încărcate axial legate în glulam paralel cu bobul. Materiale și structuri 40: 1. 69-78.
Pietre. Universitatea din Karlsruhe.
RAPORT DE STARE PRIVIND STAREA ACTUALĂ A UTILIZĂRII LEMNULUI ȘI PRODUSELOR DIN LEMN ÎN INDUSTRIA CONSTRUCȚIEI ȘI EVALUAREA POTENȚIALULUI DE DEZVOLTARE VIITORĂ
VIITORUL LEMNULUI Raport transversal și potențial de dezvoltare Titlul proiectului Zukunft Holz - Raport de stare privind starea actuală a utilizării lemnului și a produselor din lemn în industria construcțiilor și evaluarea potențialului de dezvoltare viitor
Finanțat de Fundația Landesstiftung Baden-Württemberg ca parte a viitoarei ofensive III numărul 54-8214.07 IV/59-15 Institutul de procesare pentru construcția cherestelei Universitatea Biberach Karlstraße 11 88400 Biberach Tel: 07351/582-521 Fax: 07351/582-529 [e-mail protejat] Editor Prof. Dipl.-Ing. Kurt Schwaner Angajat Dipl.-Ing. (FH) Johannes Sessing Dipl.-Ing. (FH) Karen Spanninger Dipl.-Ing. (FH) Stefanie Roßbach Dipl.-Ing. (FH) Timo Beutel Dipl.-Ing. (FH) Volker Knopp Peter Merk Peter Kaufmann Editare Dipl.-Ing. Arnim Seidel, managerul absolvent al lemnului, Stephan Klein
Raport de stare privind starea actuală a utilizării lemnului și a produselor din lemn în construcții și evaluarea potențialului de dezvoltare viitoare