Teorijska i eksperimentalna analiza nosača od lepljenog lameliranog drveta ojačanih karbonskim trakama
Theoretical and experimental analysis of glulam beams reinforced with CFRP plates
Doktorand
Glišović, Ivan R.Mentor
Stevanović, BoškoČlanovi komisije
Vuksanović, ĐorđeStojić, Dragoslav
Metapodaci
Prikaz svih podataka o disertacijiSažetak
Rezime
Ideja o ojačanju nosača od lepljenog lameliranog drveta došla je kao odgovor na
potrebu poboljšanja mehaničkih karakteristika, kao i obezbeđivanja veće pouzdanosti
ovih konstrukcijskih elemenata.
Tokom prethodnih desetak godina primena polimera ojačanih vlaknima (FRP)
za ojačanje i sanaciju konstrukcija je značajno povećana. Karakteristike kao što su mala
težina, visoka krutost i čvrstoća na zatezanje, koroziona otpornost i širok spektar
raspoloživih veličina i oblika su neki od razloga koji opravdavaju rastuću upotrebu ove
vrste materijala. Mada su intezivna istraživanja primene FRP kompozita sprovedena za
armiranobetonske i zidane elemente, vrlo ograničene informacije su dostupne vezano za
primenu u drvenim konstrukcijama.
U okviru ove teze se istražuju mogućnosti primene karbonskih (CFRP) traka kao
ojačanja lepljenih lameliranih drvenih nosača. Eksperimentalni, analitički i numerički
pristupi su korišćeni u cilju procene efekta ojačanja na ponašanje nosača pri savijanju.
Pose...bna pažnja je usmerena ka utvrđivanju optimalnog položaja ojačanja koji će
omogućiti maksimalno poboljšanje nosivosti i krutosti u odnosu na neojačani nosač.
Eksperimentalni program je obuhvatio izradu i ispitivanje na savijanje
neojačanih i ojačanih nosača. Svi nosači su ispitani do loma. Mehaničke karakteristike
ojačanih nosača su upoređene sa karakteristikama neojačanih nosača sa aspekta veze
opterećenje-ugib, oblika loma, nosivosti, krutosti i raspodele dilatacija u preseku.
Ostvarivanje spoja lepljenjem je široko prihvaćeno kao efikasan metod za
ravnomerno prenošenje opterećenja između konstrukcijskih materijala i generalno se
smatra kao najpogodnija tehnika povezivanja FRP materijala i drveta. Kvalitativna
procena karakteristika spoja između drveta, epoksidnog lepka i karbonske trake
sprovedena je posebnim ispitivanjem.
Program ispitivanja materijala je, takođe, sproveden, sa ciljem određivanja
mehaničkih karakteristika drveta i CFRP materijala, koje mogu biti korišćene kao ulazni
podaci za analitičku i numeričku analizu...
The idea of reinforcing glued laminated timber (glulam) beams came in response
to the need to improve the mechanical properties, as well as to ensure higher reliability
of this type of structural elements.
In the last decade the use of fiber reinforced polymers (FRPs) in the context of
strengthening and repairing structures has been significantly increased. Properties such
as light weight, high stiffness and tensile strength, corrosion resistance and wide variety
of available sizes and shapes are some of the reasons that justify the growing use of this
type of materials. Although extensive research has been conducted for concrete and
masonry members reinforced with FRP composites, very limited information is
available for timber applications.
This thesis investigated the possibility of using carbon fiber reinforced polymer
(CFRP) plates as reinforcement of glulam beams. Experimental, analytical and
numerical approaches are employed in order to assess the effect of the reinforcement on
...flexural behavior of beams. The main focus of this thesis had been on identifying an
optimum reinforcement arrangement which maximizes the stiffness/strength properties.
The experimental test program involved the fabrication and testing in flexure of
unreinforced beams and reinforced beams. All of the beams were tested to failure to
examine their behavior and determine the effect of various reinforcing schemes. The
mechanical performance of the reinforced beams is compared with that of the
unreinforced glulam beams with regard to the load-deflection behavior, failure mode,
ultimate load capacity, stiffness and strain profile distribution.
Adhesive bonding is widely recognized as an effective method for uniformly
transferring the shear stresses between structural materials and is generally considered
the most effective technique for connecting reinforcing FRP material and timber.
Characterization of the bond performance between the timber, epoxy adhesive and
CFRP plates was undertaken.
A program of material characterization studies was, also, undertaken to
determine mechanical properties for the timber and CFRP which could be used as input
data for the analytical and numerical models...