بررسی عملکرد خمشی و برشی چندسازه ساختمانی با لایه‌های چوبی متقاطع (CLT) ساخته‌ شده از گونه راش و صنوبر با استفاده از روش تجربی و اجزای محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 دانشیار، گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 استاد، گروه مهندسی علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

در این پژوهش مقاومت به خمش و برشی چندسازه ساختمانی با لایه­های چوبی متقاطع (CLT) سه­لایه ساخته­شده از ترکیب گونه پهن­برگ صنوبر (Populus deltoides) و راش (Fagus orientalis) با استفاده از روش تجربی بررسی گردید. نمونه­های آزمایشگاهی با نسبت­های طول به ضخامت 6، 10، 15، 20 و 25 و پهنای 30 سانتیمتر و ضخامت 6 سانتیمتر در هر دو جهت اصلی و فرعی پنل ساخته شدند و مقاومت­ آنها با استفاده از آزمون خمش سه نقطه­ای بر اساس استاندارد 198 ASTM D بررسی شد. همچنین با استفاده از روش اجزای محدود با نرم‌افزار آباکوس، نمونه­های پنل CLT تحت بار خمشی مدل­سازی شدند. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت طول به ضخامت تیر از 6 تا 25، مقدار میانگین مدول­الاستیسیته (MOE) و مقاومت خمشی (MOR) CLTها در هر دو جهت اصلی و فرعی افزایش یافت. بعکس میانگین مقاومت برشی ( ) نمونه­ها در هر دو جهت اصلی و فرعی پنل کاهش یافت. نتایج توزیع تنش نمونه­ها با روش اجزای محدود نشان داد که مکان و مقدار توزیع تنش­های خمشی و برشی هر لایه از پنل در جهت اصلی و فرعی پنل با یکدیگر متفاوت است و در جهت اصلی پنل CLT لایه­های سطحی سهم بیشتری در تحمل بار نهایی دارند، اما در جهت فرعی پنل لایه وسط مهمترین نقش را در تحمل بار نهایی ایفا می­کند. در این پژوهش نتیجه­گیری شد که می­توان برای محاسبه مدول­الاستیسیته و خمشی CLT از نمونه­هایی با نسبت­های طول به ضخامت بالاتر از 15 بر اساس استاندارد 198 ASTM D استفاده کرد. به همین دلیل اختلاف کمتر از 10 درصد بین نتایج مدول الاستیسیته حاصل از مدل سازی عددی و نتایج تجربی، مدول­الاستیسیته CLT بر اساس  روش اجزای محدود قابل پیش­بینی بود.

کلیدواژه‌ها


-Bodig, J. and Jayne, B.A., 1993. Mechanics of wood and wood composites, Malabar, Krieger Publishing Company, 736 p.
-Gagnon, S. and Popovski, M., 2013. Structural design of cross-laminated timber elements. CLT Handbook (FP Innovations), 1st Ed., Pointe-Claire, Quebec, 812 p.
-He, M., Sun, X. and Li, Z., 2018. Bending and compressive properties of cross-laminated timber (CLT) panels made from Canadian hemlock, Construction and Building Materials 185:175-183.
-Kramer, A., Barbosa, A.R. and Sinha, A., 2013. Viability of hybrid poplar in ANSI approved cross laminated timber applications. Journal of Materials in Civil Engineering, 26: 7. 1–5.
-Liao, Y., Tu, D., Zhou, J., Zhou, H., Yun, H., Gu, J. and Hu, Ch., 2017. Feasibility of manufacturing cross-laminated timber using fast-grown small diameter eucalyptus lumbers. Construction and Building Materials, 132: 1. 508–515.
-Madhoushi, M., 2017. Green building biomaterials, 1st Ed., Jahad Daneshgahi Press, 218 p. (In Persian).
-Navaratnam, S., Christopher, P., Ngo, T. and Le, T., 2020. Bending and shear performance of Australian Radiata pine cross-laminated timber. Construction and Building Materials, 232: 117215.
-Robertson, A.B., 2011. A comparative life cycle assessment of mid-rise office building construction alternatives: laminated timber or reinforced concrete. Buildings, 2: 245-270.
-Rostampour Haftkhani, A., layeghi. M., Ebrahimi, G. and Pourtahmasbi, K., 2017. Evaluation of bending performance for cross laminated timber (CLT) made out of poplar (Populus alba). Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 8: 1. 67-78.
-Standards for performance-rated cross-laminated timber. American National Standard. ANSI/APA PRG 320, 29p, 2019.
-Standard test methods of static testing of lumber in structural sizes. ASTM International West Conshohocken, Pennsylvania. 27p, ASTM D198, 2014.
-Wang, Z., Fu, H., Chui, Y.H. and Gong, M., 2014. Feasibility of using poplar as cross layer to fabricate cross-laminated timber. World Conference on Timber Engineering, Shear Test, American Institute of Timber Construction. Standard AITC test T107. 10-14. http://schd.ws/hosted_files/wcte2014/cb/ABS520_Gong_web.pdf.
-Zahedi, M., Kazemi Najafi, S., Füssl, J. and Elyasi, M., 2021. Determining elastic constants of poplar wood (Populus deltoides) by ultrasonic waves and its application in the finite element analysis. Wood Material Science and Engineering, 1925-1962.