بررسی تجربی رفتار اتصال میلگرد فولادی و پلیمری در جهت موازی الیاف چوب سپیدار

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدۀ منابع طبیعی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 دانشیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدۀ منابع طبیعی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 استادیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدۀ منابع طبیعی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

4 دانشیار، دانشکدۀ مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

چکیده

امروزه میلگردهای پلیمری به‌علت مقاومت ویژۀ زیاد و وزن کم در ساخت سازه‌های کامپوزیتی کاربرد بیشتری یافته است. از این‌رو در این تحقیق، رفتار میلگردهای پلیمری با آرایش سطح متفاوت (صاف و آجدار) در مقایسه با میلگردهای فولادی از نظر طول اتصال (200 و 300 میلی‌متر) و نوع چسب (اپوکسی و پلی‌استر) در جهت موازی الیاف در چوب سپیدار (Populus alba) به‌صورت تجربی بررسی شد. بدین منظور، پس از تهیۀ نمونه‌های آزمونی براساس تیمارهای مختلف، مقاومت بیرون‌کشیدگی میلگردهای متصل‌شده به بلوک‌های گلولم، تنش‌های برشی در فصل مشترک چوب- چسب و میلگرد- چسب و همچنین مدهای شکست بررسی شدند. نتایج نشان دادند که بیشترین مقاومت بیرون‌کشیدگی میلگرد، مربوط به میلگردهای آجدار پلیمری متصل‌شده با چسب اپوکسی با طول اتصال 300 میلی‌متر برابر با 5/82 کیلونیوتن بود. براساس نتایج، با افزایش طول اتصال، ظرفیت بار محوری جهت بیرون کشیدن میلگرد افزایش پیدا کرد، اما مقاومت برشی اسمی در فصل مشترک چوب- چسب از 8/6 به 8/2 مگاپاسگال و برای فصل مشترک میلگرد- چسب از 9/8 به 7/4 مگاپاسگال کاهش یافت. شایان ذکر است که مد شکست غالب، بیرون‌آمدگی میلگرد همراه با دسته‌های چوبی ناشی از شکست برشی چوب در راستای موازی با الیاف بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental investigation of the behavior of joints by glued- in steel and glass fiber reinforced plastic rods parallel to poplar wood grain

نویسندگان [English]

  • moharam hazrati 1
  • Hamid Zarea Hosseinabadi 2
  • Payam Moradpour 3
  • Asghar Vatani 4
1 Ph.D. Student, Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran
2 Assoc., Prof., Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran
3 Assist., Prof., Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran
4 Assoc., Prof., Faculty of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, I.R. Iran
چکیده [English]

Nowadays, using of fiber reinforced plastic (FRP) rods in composites structures has been increased due to their light weight and high specific strength. In this research, the behavior of steel and glass-FRP rods with different surface patterns (plain, ribbed) were experimentally investigated in the points of bonding length (200, 300 mm) and adhesive type (unsaturated polyester, epoxy) view, parallel to poplar (Populus alba) wood grain. In this regards, after specimens preparation based on the above mentioned situations, tensile pull-out strength, shear stress, as well as failure modes in wood-adhesive and rod-adhesive interfaces were investigated. The maximum value for poll-out strength, i.e. 82.5 kN was achieved for ribbed glass-FRP rods, and 300 mm anchorage length. In addition, while pull-out load carrying capacity increased with increasing bonding length, nominal shear stresses were decreased from 6.8 to 3.8 MPa, and 8.9 to 4.7 MPa, respectively for wood-adhesive, and rod-adhesive interfaces. Worth noting, the most common failure mode was pull-out of rods with attached wood, due to shear failure parallel to the wood grains.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Glass- FRP rod
  • poplar wood
  • Pull- out strength
  • Interface shear stress
  • Failure mode
[1]. Vahedian, A., Shrestha, R., and Crews, K. (2019). Experimental and analytical investigation on CFRP strengthened glulam laminated timber beams: Full-scale experiments. Composites Part B: Engineering, 164: 377-389.

[2]. ASTM, D 3737 (2012). Standard Practice for Establishing Allowable Properties for Structural Glued Laminated Timber (Glulam).

[3]. Osmannezhad, S., Faezipour, M., and Ebrahimi, G. (2014). Effects of GFRP on bending strength of glulam made of poplar (Populus deltoids) and beech (Fagus orientalis). Construction and Building Materials, 51: 34-39.

[4]. Batchelar, M. L., and Mcintosh, K. A. (1998). Structural joints in glulam. In Proceedings of the 5th World conference in Timber Engineering, Montreux (pp. 17-20).

[5]. Deng, J. X. (1997). Strength of epoxy bonded steel connections in glue-laminated timber.

[6]. Tlustochowicz, G., Serrano, E., and Steiger, R. (2011). State-of-the-art review on timber connections with glued-in steel rods. Materials and Structures, 44(5): 997-1020.

[7]. Ansell, M. P., and Harvey, K. (2000). Improved timber connections using bonded-in GFRP rods. In Proceedings of 6th WCTE world conference in timber engineering, Whistler, Canada.

[8]. Bengtsson, C., and Johansson, C. J. (2001). Glued-in rods- Development of test methods for adhesives. In International RILEM Symposium on Joints in Timber Structures, RILEM Publications sarl, Stuttgart, Germany (pp. 393-402).

[9]. Steiger, R., Serrano, E., Stepinac, M., Rajčić, V., O’Neill, C., McPolin, D., and Widmann, R. (2015). Strengthening of timber structures with glued-in rods. Construction and Building Materials, 97: 90-105.

[10]. Zhu, H., Faghani, P., and Tannert, T. (2017). Experimental investigations on timber joints with single glued-in FRP rods. Construction and Building Materials, 140: 167-172.

[11]. Steiger, R., Gehri, E., and Widmann, R. (2007). Pull-out strength of axially loaded steel rods bonded in glulam parallel to the grain. Materials and Structures, 40(1): 69-78.

[12]. Riberholt, H. (1988, September). Glued Bolts in Glulam, Proposal for CIB Code International Council for Building Research Studies and Documentation Working Commission W18. In Proceedings CIB-W18, Meeting (Vol. 21).

[13]. DIN, E., 26891, (1991). Timber structures; Joints made with mechanical fasteners; General principles for the determination of strength and deformation characteristics (ISO 6891), DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Berlin, Germany.

[14]. Yeboah, D., Taylor, S., McPolin, D., Gilfillan, R., and Gilbert, S. (2011). Behaviour of joints with bonded-in steel bars loaded parallel to the grain of timber elements. Construction and Building Materials, 25(5): 2312-2317.

[15]. Yan, Y., Liu, H., Zhang, X., Wu, H., and Huang, Y. (2016). The effect of depth and diameter of glued-in rods on pull-out connection strength of bamboo glulam. Journal of Wood Science, 62(1), 109-115.

[16]. Brühwiler, E., Vogel, T., Lang, T., and Lüchinger, P. (2012). Swiss standards for existing structures. Structural Engineering International, 22(2): 275-280.

[17]. Gardelle, V., and Morlier, P. (2007). Geometric parameters, which affect the short-term resistance of an axially loaded glued-in rod. Materials and structures, 40(1): 127-138.

[18]. Bernasconi, A. (2001, October). Behavior of axially loaded glued-in rods–requirements and resistance, especially for spruce timber perpendicular to the grain direction. In Proceedings of the CIB-W18 Meeting Thirty-Four, Venice, Italy.