Прилог теорији спрезања дрвених ламелираних носача карбонским влакнима

Abstract

Предмет истраживања је понашање статички оптерећених ламелираних дрвених греда ојачаних карбонским тракама. Циљ истраживања је развој методологије за санацију и ојачање ламелираних (GluLam – Glued Laminated) и стандардних дрвених носача спрезањем карбонским влакнима (FRP – Fiber Reinforcement Polymer) и указивање на предности таквог поступка у односу на уобичајене „класичне“ начине санације. Поред тога, у резултате истраживања спада и формулисање МКЕ (метода коначних елемената) нумеричког модела за анализу и прорачун оваквих конструкцијских елемената. Карбонске траке, као производ од карбонских влакана, имају изузетне перформансе носивости и еластичности, чак вишеструко веће од челичних трака истих попречних пресека. Експериментална истраживања у овој дисертацији спроведена су на девет различитих узорака дрвених носача подељених у три групе, који се разликују по облику попречног пресека, положају и величини употребљене карбонске траке. У нумеричким истраживањима понашање ојачаних греда је моделирано применом МКЕ софтвера AxisVM. Резултати проистекли из овог истраживања могу да буду основа за развој концепта и других видова ојачања код дрвених лепљених ламелираних носача. Комерцијални аспект истраживања јесте стварање могућности за масовнију употребу карбонских трака у санацији и ојачању стандардних и ламелираних дрвених носача, склопова и конструкција у целини. У том смислу урађена је и технолошко-економска анализа поступака ојачања.У закљуцима рада се на основу изведених анализе на узорцима указује се на предности које су уочене на ојачаним узорцима које чине носачи од лепљеног ламелираног дрвета. Примена поступака ојачања дрвених носача коришћењем карбонских трака даје највећи економски учинак код санација објеката који садрже деформисане дрвене носаче.

The research presented in this dissertation is about the behavior of statically loaded laminated wooden beams reinforced with carbon strips. The aim of the research is to develop methodologies for the rehabilitation and reinforcement of laminated (Glulam - Glued Laminated) and standard wooden beam coupling with carbon fiber (FRP - Fiber Reinforcement Polymer) and to prove advantages over the usual "classical" methods of rehabilitation. Beside this, the result of research is creation of FEM (Finite Element) numerical model for the analysis and calculation of these structural elements. Carbon strips, which product of the carbon fibers, have excellent flexibility and capacity performance, even several times higher than the corresponding steel strips of the same cross section. Experimental studies in this thesis were carried out on nine different models of wooden beams divided into three groups, which differ in cross-sectional shape and the position and size of the used carbon-fiber reinforcement tape. In numerical studies the behavior of strengthened beams is modeled by FEM software AxisVM. Results emerged from this research can be the basis for developing the concept of calculation and design of timber-reinforced composite structures in general. Commercial goal of research is to create opportunities for mass production of carbon fiber in the repair and reinforcement of standard and laminated wooden structures, components and whole structures. In this sense, an tehnological economic analysis of reinforcement procedures is done. Research results presented in this study should be interestig indicators for designers and constructors in strengthening of wooden constructions. Conclusions of this research based on derived analysis of samples show the benefits which have been observed on reinforced samples which include carriers of laminated wood. Application of reinforced wooden carriers and the use of carbon strips give the most economic benefit in reconstruction of buildings which contain deformed wooden carriers.