Визначення згинальних характеристик з'єднаних клеєних дерев'яних балок, армованих полімером, армованим вуглецевим волокном

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.338430

Ключові слова:

шаруватий деревний матеріал, шарувате з'єднання, полімер, армований вуглецевим волокном, модуль пружності, модуль розриву

Анотація

У цій статті представлено дослідження механічних характеристик з'єднаних шипами клеєних дерев'яних балок, неармованих та армованих полімером, армованим вуглецевим волокном (ПАВВ), виготовлених з відходів деревини мербау, як альтернатива традиційним конструкційним матеріалам. Дане дослідження зосереджено на граничній вантажопідйомності, модулі пружності, модулі розриву та поведінці навантаження-прогину шаруватих балок з орієнтацією торцевого стику та торцевого шипового з'єднання відносно суцільних балок. Випробування проводилися методом чотириточкового згинання відповідно до ASTM D198-02. Результати показали, що суцільні балки мали найвищу несучу здатність порівняно з шаруватими балками. Армування з вуглецевого волокна збільшило вантажопідйомність на 7,15% для орієнтації торцевого стику та на 38,58% для орієнтації торцевого шипу. Торцеві шипові з'єднання ПАВВ показали значне збільшення модуля пружності та модуля розриву порівняно з торцевими стиковими з'єднаннями, що свідчить про ефективність армування з вуглецевого волокна в певних орієнтаціях. Аналіз залежності навантаження від прогину показує, що ПАВВ балки демонструють кращу пластичність, ніж неармовані, причому піковий прогин збільшується на 27,2% для балок, з'єднаних торцевим стиком, і на 26,0% для балок, з'єднаних торцевим стиком. Результати підтверджують, що армування вуглепластиком може покращити міцність шаруватих балок, з'єднаних шипами; однак, незважаючи на ці покращення, армовані шаруваті балки все ще не досягають рівня міцності суцільних балок, причому максимальна вантажопідйомність і момент згинання становлять приблизно 31% від значень суцільних балок. Це дослідження пропонує розуміння розробки міцних, ефективних та екологічних будівельних матеріалів на основі деревини. Крім того, результати дослідження показують, що шаруватий з'єднаний деревний матеріал, виготовлений з відходів деревообробної промисловості, має потенціал для переробки в конструкційні будівельні матеріали, тим самим підвищуючи цінність деревних відходів

Біографії авторів

Lilis Nurhayati, Universitas Brawijaya

Student Civil Engineering Doctoral Program

Department of Civil Engineering

Sri Murni Dewi, Universitas Brawijaya

Doctor of Civil Engineering, Professor

Department of Civil Engineering

Wisnu Murti, Universitas Brawijaya

Doctor of Civil Engineering

Department of Civil Engineering

Devi Nuralinah, Universitas Brawijaya

Doctor of Civil Engineering

Department of Civil Engineering

Посилання

  1. Fossetti, M., Minafò, G., Papia, M. (2015). Flexural behaviour of glulam timber beams reinforced with FRP cords. Construction and Building Materials, 95, 54–64. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.07.116
  2. Suleimana, A., Peixoto, B. C., Branco, J. M., Camões, A. (2023). Experimental Evaluation of Glulam Made from Portuguese Eucalyptus. Applied Sciences, 13 (12), 6866. https://doi.org/10.3390/app13126866
  3. Sotayo, A., Bradley, D. F., Bather, M., Oudjene, M., El-Houjeyri, I., Guan, Z. (2020). Development and structural behaviour of adhesive free laminated timber beams and cross laminated panels. Construction and Building Materials, 259, 119821. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119821
  4. Jelušič, P., Kravanja, S. (2018). Flexural analysis of laminated solid wood beams with different shear connections. Construction and Building Materials, 174, 456–465. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.04.102
  5. Donadon, B. F., Mascia, N. T., Vilela, R., Trautwein, L. M. (2020). Experimental investigation of glued-laminated timber beams with Vectran-FRP reinforcement. Engineering Structures, 202, 109818. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.109818
  6. Maier, D. (2022). The use of wood waste from construction and demolition to produce sustainable bioenergy – a bibliometric review of the literature. International Journal of Energy Research, 46 (9), 11640–11658. https://doi.org/10.1002/er.8021
  7. Risse, M., Weber-Blaschke, G., Richter, K. (2019). Eco-efficiency analysis of recycling recovered solid wood from construction into laminated timber products. Science of The Total Environment, 661, 107–119. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.01.117
  8. Tamanna, K., Raman, S. N., Jamil, M., Hamid, R. (2020). Utilization of wood waste ash in construction technology: A review. Construction and Building Materials, 237, 117654. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117654
  9. Yang, H., Ju, D., Liu, W., Lu, W. (2016). Prestressed glulam beams reinforced with CFRP bars. Construction and Building Materials, 109, 73–83. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.02.008
  10. Auriga, R., Gumowska, A., Szymanowski, K., Wronka, A., Robles, E., Ocipka, P., Kowaluk, G. (2020). Performance properties of plywood composites reinforced with carbon fibers. Composite Structures, 248, 112533. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112533
  11. Núñez-Decap, M., Barra-Rodríguez, Y., Opazo-Carlsson, C., Moya-Rojas, B., Vidal-Vega, M., Opazo-Vega, A. (2022). Use of Carbon and Basalt Fibers with Adhesives to Improve Physical and Mechanical Properties of Plywood. Applied Sciences, 12 (10), 5114. https://doi.org/10.3390/app12105114
  12. Vijayan, D. S., Sivasuriyan, A., Devarajan, P., Stefańska, A., Wodzyński, Ł., Koda, E. (2023). Carbon Fibre-Reinforced Polymer (CFRP) Composites in Civil Engineering Application – A Comprehensive Review. Buildings, 13 (6), 1509. https://doi.org/10.3390/buildings13061509
  13. Dong, X., Gan, W., Shang, Y., Tang, J., Wang, Y., Cao, Z. et al. (2022). Low-value wood for sustainable high-performance structural materials. Nature Sustainability, 5 (7), 628–635. https://doi.org/10.1038/s41893-022-00887-8
  14. Le, S. T., Nguyen, T. N., Bui, D.-K., Ha, Q. P., Ngo, T. D. (2023). Modelling and Multi-Objective Optimisation of Finger Joints: Improving Flexural Performance and Minimising Wood Waste. Buildings, 13 (5), 1186. https://doi.org/10.3390/buildings13051186
  15. Rodríguez-Grau, G., Cordonnier, P.-L., Navarrete, B., Montero, C., Alvarado, C., Pommier, R. et al. (2024). The Adhesion Performance in Green-Glued Finger Joints Using Different Wood Ring Orientations. Sustainability, 16 (16), 7158. https://doi.org/10.3390/su16167158
  16. Morin-Bernard, A., Blanchet, P., Dagenais, C., Achim, A. (2021). Glued-laminated timber from northern hardwoods: Effect of finger-joint profile on lamellae tensile strength. Construction and Building Materials, 271, 121591. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121591
  17. Karagöz İşleyen, Ü., Peker, İ. (2020). Effects of layer number and finger direction on bending behavior of glulam beams. BioResources, 15 (2), 4217–4233. https://doi.org/10.15376/biores.15.2.4217-4233
  18. Nadir, Y., Nagarajan, P., Ameen, M., Arif M, M. (2016). Flexural stiffness and strength enhancement of horizontally glued laminated wood beams with GFRP and CFRP composite sheets. Construction and Building Materials, 112, 547–555. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.02.133
  19. Novosel, A., Sedlar, T., Čizmar, D., Turkulin, H., Živković, V. (2021). Structural reinforcement of bi-directional oak-wood lamination by carbon fibre implants. Construction and Building Materials, 287, 123073. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123073
  20. Bakalarz, M. M., Kossakowski, P. G. (2022). Ductility and Stiffness of Laminated Veneer Lumber Beams Strengthened with Fibrous Composites. Fibers, 10 (2), 21. https://doi.org/10.3390/fib10020021
  21. Karagöz Işleyen, Ü., Kesik, H. İ. (2021). Experimental and numerical analysis of compression and bending strength of old wood reinforced with CFRP strips. Structures, 33, 259–271. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.04.070
  22. Percin, O., Uzun, O. (2023). Physical and mechanical properties of laminated wood made from heat-treated Scotch pine reinforced with carbon fiber. BioResources, 18 (3), 5146–5164. https://doi.org/10.15376/biores.18.3.5146-5164
  23. Kawecki, B., Podgórski, J. (2020). The Effect of Glue Cohesive Stiffness on the Elastic Performance of Bent Wood–CFRP Beams. Materials, 13 (22), 5075. https://doi.org/10.3390/ma13225075
  24. İşleyen, Ü. K., Ghoroubi, R., Mercimek, Ö., Anil, Ö., Erdem, R. T. (2021). Behavior of glulam timber beam strengthened with carbon fiber reinforced polymer strip for flexural loading. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 40 (17-18), 665–685. https://doi.org/10.1177/0731684421997924
  25. Khelifa, M., Celzard, A., Oudjene, M., Ruelle, J. (2016). Experimental and numerical analysis of CFRP-strengthened finger-jointed timber beams. International Journal of Adhesion and Adhesives, 68, 283–297. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2016.04.007
  26. Mansour, W., Li, W., Wang, P., Fame, C. M., Tam, L., Lu, Y. et al. (2024). Improving the Flexural Response of Timber Beams Using Externally Bonded Carbon Fiber-Reinforced Polymer (CFRP) Sheets. Materials, 17 (2), 321. https://doi.org/10.3390/ma17020321
  27. Khelifa, M., Lahouar, M. A., Celzard, A. (2015). Flexural strengthening of finger-jointed Spruce timber beams with CFRP. Journal of Adhesion Science and Technology, 29 (19), 2104–2116. https://doi.org/10.1080/01694243.2015.1057395
Визначення згинальних характеристик з'єднаних клеєних дерев'яних балок, армованих полімером, армованим вуглецевим волокном

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-10-31

Як цитувати

Nurhayati, L., Dewi, S. M., Murti, W., & Nuralinah, D. (2025). Визначення згинальних характеристик з’єднаних клеєних дерев’яних балок, армованих полімером, армованим вуглецевим волокном. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(7 (137), 17–27. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.338430

Номер

Том 5 № 7 (137) (2025): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Lilis Nurhayati, Sri Murni Dewi, Wisnu Murti, Devi Nuralinah

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.