Kapasiteten til trevirke ved trykk tvers på fiber

Abstract

Sammendrag I denne masteroppgaven er det sett på problematikken ved trykk tvers på fiber i materialer av lim- og heltre. Ved innføringen av den nye trestandarden Eurocode 5 med nye beregningsmetoder og reduserte fasthetsegenskaper, har dette medført utfordringer for treindustrien. Dette har først og fremst ført til en dyrere byggeprosess, men også til mer eller mindre frustrasjon. Derfor er det skapt et ønske om en enklere og mer nøyaktig beregningsmetode for bæreevnen ved trykk tvers på fiber. Fagmiljøene har ikke enest om noen felles modell eller fremgangsmåte. De mange forslagene for løsning rundt problematikken baserer seg på forsøk og erfaringer eller analytiske metoder for lastfordelingen. Oppgaven er bestående av to forskjellige metoder, laboratorieforsøk og fotogrammetri. Laboratorieforsøkene er utført ved testing av forskjellige svillemodeller og bjelkeoppsett. Med variasjoner innen lengde og tverrsnittsdimensjoner for hel- og limtrematerialer. Fotogrammetrien er utført ved hjelp av kameraer som tar bilder av prøvestykkene under testing. Prøvestykkene er påsatt et rutenett av prikker som blir videre analysert etter testingen. Det var behov for å finne en bedre og mer nøyaktig måte for å påføre prikker på prøvestykkene for fotogrammetrien. Disse prikken er nødvendige for å kunne måle deformasjoner og tøyninger ved hjelp av bildeanalysen. Det ble prøvd flere metoder og man endte opp med prikker skåret ut av selvklebende vinylfolie arrangert i et rutenett klart for montering på prøvestykkene. Det var også behov for nye trykkplater med ulike mål og utstyr til testmaskinene. Disse ble tegnet i et 3D program og produsert på et mekanisk veksted. Trykkplatene er laget med variasjon i bredde, avrundede eller skarpe kanter, med eller uten rotasjon. Det har blitt sett mye på sammenhengen mellom ulike trykkplater. Ved sammenliging av prøveresultatene med svilletrykk er det liten eller ikke nevneverdig forskjell mellom trykkplater med avrundet eller skarp kant. For trykkplater med eller uten rotasjon om en akse var forskjellen enda mindre. Ved testing er deformasjoner målt med elektroniske målere under lastpåføringen. For alle prøvestykker er det gjennomført fotogrammetri for å kunne registrere tøyningene som oppstår i trematerialene under belastning med trykk tvers på fiber. Det er samlet inn en stor mengde data som det er vanskelig å behandle. Det er derfor et behov for å utvikle et analyseprogram som klarer å håndtere datamengdene på en mer rasjonell måte. Forsøkene i laboratoriet har vist at bæreevnen til trevirke øker med størrelsen på prøvestykket, dette kommer av bidraget fra hengekøyeeffekten og randeffekter. Forsøkene i laboratoriet er utført med tilstrekkelig lange prøvestykker da ingen at prøvestykkene med unntak av ett sprakk opp ut mot enden. Det har også blitt visuelt observert at spredningsvinkelen er større enn det man tidligere har antatt. Dette gir en positiv effekt ved at trykkbelastningen fordeler seg over et større areal eller volum av trevirket. Helningen i det lineære området er vurdert i arbeidsdiagrammene og funnet relativt konstante med prøveoppsett for sviller med trykkbelastning midt på. Abstract In this master thesis the main focus has been the problem regarding compression perpendicular to the grain for glulam and softwood materials. The introduction of Eurocode 5 in Norway with its new methods of calculation and reduced strength properties, this has resulted in challenges for the wood industry. This has primarily resulted in a more expensive building process, but also more or less frustration. It created a desire for a simpler and more precise method of calculating the bearing capacity at compression perpendicular to the grain. The academic societies have not managed to agree on a common model or approach. The many proposals for the solution to the issue based on experiments and experiences and or analytical methods for load distribution. The thesis is composed of two different methods, laboratory experiments and photogrammetry. The laboratory testing was performed by testing different sill and beam setup, with variations in the length and cross-sectional dimensions of glulam and softwood materials. Photogrammetry is performed by using cameras that take pictures of the test specimens during testing. The samples are equipped with a grid of dots that are further analyzed after testing. There was a need to find a better and more accurate way to apply the dots on the test specimens for the photogrammetry. These dots are necessary for measuring deformation and strain distribution using image analysis. It was tried several different methods and we ended up with spots cut out of adhesive vinyl foil arranged in a grid ready for mounting on the test specimens. There was also a need for new pressure plates with different measurements and equipment compatible with the test machines. These were drawn in a 3D program and produced a mechanical workshop. Pressure plates are made with variations in width, rounded or sharp edges, with or without rotation. It has been seen much on the relationship between different pressure plates. By comparing test results with sill pressure there is little or no appreciable difference between the pressure plates with rounded or sharp edge. For plates with or without rotation the difference is even smaller. By testing the deformations was measured with electronic gauges under load application. For all specimens there was used photogrammetry to record strain distribution that occurs in wood materials under load with compression perpendicular to the grain. It is collected a large amount of data that are difficult to calculate. It is therefore a need to develop an analysis program that can manage the volumes of data in a more rational manner. The experiments in the laboratory have shown that the carrying capacity of the timber increases with the size of the specimen, this is the contribution of the rope effect and boundary effects. The experiments in the laboratory are performed with sufficient length on the specimens as no specimens tested except one cracked up towards the end. It has also been visually observed that the scattering angle is larger than previously thought. This gives a positive effect in that the pressure load is distributed over a larger surface area or volume of the wood material.