| dc.description.abstract | I masteroppgaven er det sett nærmere på problematikken rundt trykk tvers på fiber for lim- og heltrematerialer. Hovedfokuset har vært bæreevnen for punktlast av svill og bjelker. Endringer i standarder og innføringen av Eurokode 5 i Norge har gitt forandringer for beregning av trykk tvers på fiber. Lavere fasthetsverdier og styrkefaktorer har gitt en dyrere byggeprosess, og skapt et ønske om en mer nøyaktig beregningsmodell av bære¬evnen. Fagmiljøene har hatt ulike tilnærminger til problemet – noen støtter seg på empiriske data, mens andre tar utgangspunkt i en analytisk beregningsmetode for last¬fordelingen.
I denne oppgaven er det brukt tre forskjellige metoder: labforsøk, fotogrammetri og FEM-analyse. Fullskalaforsøket er utført med forskjellige svillemodeller og høy og lav bjelke. Lab-forsøkene ble gjort med både hel- og limtreprøver av norsk gran. Sammentrykning ble registrert med digitale givere, og lastnivå over tid ble logget. Ved enkelte av prøvene ble tøyninger over et større område registrert med fotogrammetri. For en teoretisk sammen-ligning er det blitt utført FEM-analyse i ANSYS (ANSYS1). Både lineær og ikke-lineær analyse ble brukt for å evaluere de analytiske resultatene mot fotogrammetri- og forsøksresultatene. Alle metodene er evaluert og vurdert mot hverandre.
Det er tatt utgangspunkt i tøyningsfordelingen for svill og bjelker for å beskrive bæreevnen. Resultatene tyder på at bæreevnen for svill og bjelker er et lokalt fenomen. Det er påvist at tøyningsområdet varierer med virkeshøyden og er ikke nødvendigvis knyttet relativt til prøvestykkets høyde. ANSYS-analysene bekrefter tøyningsresultatene og gav et til dels realistisk bilde av spennings- og tøyningsfordelingen. FEM-analysene får ikke frem effekten av flytning tvers på fiber over proporsjonalitetsgrensen. For å kunne simulere en god modell for trevirkets oppførsel i det ikke-lineære området, kreves det derfor videre arbeid med modellene.
Labforsøkene har vist at bæreevnen øker med størrelsen av prøvestykket på grunn av henge¬køyeeffekten. Det er dokumentert økende lastkapasitet for både svill og bjelker under trykk tvers på fiber så lenge det er tilstrekkelig med urørt virke til side for lastpåføringen.
En sammenligning av egne resultater med de forskjellige modellene for bære¬evne har vist liten variasjon. Resultatene gir likevel ikke grunnlag for å påstå at modellene beskriver bæreevnen på en dekkende måte. Den uklare tøyningsfordelingen gjør det ikke mulig å beskrive en dekkende modell for trevirke under trykk tvers på fiber. På grunn av usikkerheten rundt tøyningsfordelingen er det valgt å beskrive situasjonen i bruks- og bruddgrensetilstand for en best mulig kontroll av bæreevnen. For kontroll i bruksgrense-tilstand, er det presentert et uttrykk for beregning av inntrykning for svill og bjelker. Beregningsmetoden baserer seg på at initiell spenning ser ut til å være lik for bjelker og sviller med midtlast. Bæreevnen er dokumentert å stige ved økende lastpåkjenning. En bruddspenningskontroll ut fra et inntrykningskrav, vil dermed alltid gi sikkerhet mot kollaps i bruddgrensetilstand.
In this master thesis the main focus has been the problem regarding compression perpendicular to the grain for glulam and softwood materials. The thesis concentrates on the bearing capacity associated with locally loaded sills and beams. Changes in standards and the introduction of Eurocode 5 in Norway have led to changes in the calculation of compression perpendicular to the grain. Lower strength and rope effect values have resulted in a more expensive building process and a desire for a more accurate model for the bearing capacity. Researchers have had different approaches to the problem – some base their model on empiric data, while others have a theoretical assessment of the load distribution.
Laboratory experiments, photogrammetry and FEM analysis are the methods that have been used in this study. A full-scale test has been performed with different sills and beams. Labo-ratory experiments were done with both softwood and glulam of Norwegian spruce. Inden-tation was logged with digital sensors and a load-deformation curve was recorded. For some samples strain was registered over a larger area by use of photogrammetry. FEM analysis has been performed for a theoretical comparison. Both linear and nonlinear analysis was used to evaluate the analytical results against the experimental results and the photo¬gram-metry. All methods are evaluated and rated against each other.
To describe the bearing capacity for sills and beams the strain distribution is examined. The results indicate that the bearing capacity for sills and beams is a local phenomenon. It is shown that the strain and stress field varies with the samples height and are not necessarily related relatively to the sample height. The FEM models were partly realistic and supported the ex¬perimental results. However, ANSYS did not present an accurate model for wood behavior in the nonlinear area of the load-deformation curve. This is essential in order to simulate a good model and requires further work.
The results have shown that the bearing capacity increases with the length, due to the rope effect. It is proven that the bearing capacity increases for both sills and beams as long as there is sufficient unstressed material beside the indentation.
Based on a comparison of the results, it appears that the different models for the bearing capacity have only small variations. Still, it is not proven that the models are accurate for the bearing capacity. The unclear strain distribution makes it impossible to describe a model for the bearing capacity perpendicular to the grain. Because of the uncertainty regarding the strain distribution, it is chosen to describe the situation in both the Serviceability and the Ultimate Limit State. A model for cal¬culation of indentation in beams and sills in the Serviceability Limit State is presented. The model is based on the fact that the initial stress appears to be the same for low and high beams and various sill models with centered load. For the Ultimate Limit State a method to control the stress level by indentation is chosen. An indentation limit is relevant as laboratory results have documented increasing load-deformation curves for all sills and beams. | en_US |
