بررسی اثر نوع اتصال و ضخامت تخته بر نیروی گسیختگی اتصالات گوشه‌ای چوب نراد

میرحسن نیا سرابی, علیرضا; ناظریان, مرتضی; سپهوند, سیما; حامدی, سپیده

doi:10.22092/ijwpr.2026.373382.1843

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ گروه سامانه‌های زیستی، دانشکده فناوری‌های نوین و مهندسی هوافضا، پردیس زیراب، دانشگاه شهید بهشتی، زیراب، ایران.

² گروه سامانه‌های زیستی، دانشکده فناوری‌های نوین و مهندسی هوافضا، پردیس زیراب، دانشگاه شهید بهشتی، زیراب، ایران

³ گروه پالایش زیستی، دانشکده فناوری‌های نوین و مهندسی هوافضا، پردیس زیراب، دانشگاه شهید بهشتی، زیراب، ایران.

https://doi.org/10.22092/ijwpr.2026.373382.1843

چکیده

سابقه و هدف: اتصالات گوشه از مهم‌ترین اجزای سازه‌ها و محصولات چوبی به شمار می‌روند و نقش تعیین‌کننده‌ای در انتقال نیرو، پایداری و دوام سازه دارند. عملکرد مکانیکی این اتصالات تحت تأثیر عوامل متعددی ازجمله نوع اتصال، ضخامت قطعات، گونه چوب و کیفیت چسبندگی قرار دارد. انتخاب نامناسب نوع اتصال یا ضخامت قطعات می‌تواند موجب تمرکز تنش، کاهش مقاومت، افزایش تغییرشکل و درنهایت گسیختگی زودهنگام سازه شود. باوجود استفاده گسترده از انواع اتصالات سنتی و مهندسی‌شده در صنایع چوب و مبلمان، پژوهش و اطلاعات آزمایشگاهی جامعی درباره اثر هم‌زمان نوع اتصال و ضخامت قطعات بر نیروی گسیختگی اتصالات گوشه، به‌ویژه در چوب نراد، در دسترس نیست. ازاین‌رو، پژوهش حاضر باهدف بررسی اثر نوع اتصال و ضخامت تخته بر نیروی گسیختگی اتصالات گوشه ساخته‌شده از چوب نراد انجام شد تا مناسب‌ترین ترکیب ازنظر عملکرد مکانیکی شناسایی شود و زمینه‌ای برای بهبود طراحی و افزایش ایمنی سازه‌های چوبی فراهم آید.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش، از چوب طبیعی نراد به‌عنوان ماده اولیه استفاده شد. پنج نوع اتصال شامل قلیف، کام و زبانه، دوبل، نیم‌ونیم و دم‌چلچله مورد بررسی قرار گرفتند. تخته‌های چوبی اولیه در شش سطح ضخامت شامل ۱، 5/1، ۲، 5/2، ۳ و ۴ سانتی‌متر تهیه شدند و اتصالات موردنظر از این تخته‌ها ساخته شدند. درمجموع، ۹۰ نمونه با استفاده از چسب پلی‌وینیل استات تهیه شدند و پس از طی دوره گیرایش، تحت آزمون نیروی گسیختگی قرار گرفتند. نیروی شکست هر نمونه به‌عنوان شاخص نیروی گسیختگی ثبت شد. داده‌های حاصل با استفاده از نرم‌افزار SPSS و تحلیل واریانس دوطرفه مورد بررسی قرار گرفت تا اثر مستقل نوع اتصال، ضخامت تخته و همچنین اثر متقابل این دو عامل بر نیروی گسیختگی اتصالات تعیین شود. سطح معنی‌داری آزمون‌ها برابر با 05/0 در نظر گرفته شد.
یافته‌ها: نتایج تحلیل آماری نشان داد که مدل آماری از برازش مناسبی برخوردار بوده و متغیرهای مورد بررسی توانستند بخش عمده تغییرات نیروی گسیختگی را تبیین کنند. همچنین، اثر ضخامت تخته، نوع اتصال و اثر متقابل این دو عامل بر نیروی گسیختگی اتصالات ازنظر آماری معنی‌دار بود (05/0>P). مقایسه نتایج نشان داد که اتصالات قلیف، کام و زبانه، دوبل، نیم‌ونیم و دم‌چلچله رفتار مکانیکی یکسانی نداشتند و نیروی گسیختگی آنها به‌طور معنی‌داری با یکدیگر متفاوت بود. علاوه بر این، افزایش ضخامت تخته به‌طورکلی موجب افزایش نیروی گسیختگی اتصالات شد، اما میزان این افزایش در همه اتصالات یکسان نبود و به نوع اتصال وابسته بود. این موضوع نشان داد که نوع اتصال و ضخامت تخته به‌صورت هم‌زمان در تعیین ظرفیت تحمل بار و مقاومت نهایی اتصال نقش دارند و نمی‌توان هر یک از این عوامل را به‌صورت مستقل در طراحی اتصالات چوبی در نظر گرفت.
نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که نیروی گسیختگی اتصالات گوشه چوب نراد به‌طور معنی‌داری تحت تأثیر نوع اتصال، ضخامت تخته و اثر متقابل این دو عامل قرار دارد. اتصالات قلیف، کام و زبانه، دوبل، نیم‌ونیم و دم‌چلچله ازنظر عملکرد مکانیکی تفاوت معنی‌داری با یکدیگر داشتند و افزایش ضخامت تخته در اغلب موارد موجب بهبود نیروی گسیختگی شد، هرچند که میزان این بهبود به نوع اتصال نیز وابسته بود؛ بنابراین، انتخاب مناسب نوع اتصال باید همواره متناسب باضخامت قطعات چوبی انجام شود تا بیشترین ظرفیت باربری، استحکام و دوام در سازه‌ها و محصولات چوبی حاصل گردد. یافته‌های این پژوهش می‌تواند مبنایی برای انتخاب و طراحی اتصالات مناسب در صنایع چوب، مبلمان و سایر سازه‌های چوبی باشد و در بهینه‌سازی عملکرد مکانیکی این محصولات مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

فراورده های مرکب چوب

مراجع

Acar, M., Balikci, E., Kuskun, T., Kasal, A. and Ziya Erdil, Y., 2023. Shear force capacities of H-type furniture joints constructed of various heat-treated wood species. Drvna Industrija, 74: 33–42. https://doi.org/10.5552/drvind.2023.0010

-Atar, M., Gode, F., Kucuktuvek, M., Akan, A. E., Ormecioglu, H. T. and Keskin, H., 2022. Tensile performance of traditional and modern corner joints in wooden structures. Drvna Industrija, 73: 69–80. https://doi.org/10.5552/drvind.2022.2106

-ASTM D905-08(2021). Standard Test Method for Strength Properties of Adhesive Bonds in Shear by Compression Loading. ASTM International, West Conshohocken, PA. https://doi.org/10.1520/d0905-08e01

-Bas, S., Denes, L. and Csiha, C., 2024. Mechanical properties of furniture joints using loose tenons and connectors. Forests, 15(2): 343-357.

-Boadu, K. B. and Antwi-Boasiako, C., 2017. Assessment of the bending. Wood Science and Technology, 56: 1175–1190.

-Chen, Y. and Zhu, J., 2019. Study on bending characteristics of fast growing eucalyptus bookcase shelves by using Burgers model. Wood Research, 64: 137–144.

-Derikvand, M. and Eckelman, C. A., 2015. Bending moment capacity of L-shaped mitered frame joints constructed of MDF and particleboard. BioResources, 10: 5677–5690. https://doi.org/ 10.15376/biores.10.3.5677-5690

-Darikvand, M., Ebrahimi, G., and A Eckelman, C., 2012. Effect of shoulder thickness on bending moment capacity of mortise and loose tenon joint. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 4(1): 65-75.

-Derikvand, M., and Ebrahimi, G., 2014a. Finite element analysis of stress and strain distributions in mortise and loose tenon furniture joints. Journal of Forestry Research, 25(3): 677-681. https://doi.org/10.1007/ s11676-014-0507-5

-Derikvand, M., and Ebrahimi, G., 2014b. Strength performance of mortise and loose-tenon furniture joints under uniaxial bending moment. Journal of forestry research, 25(2): 483-486. https://doi.org/ 10.1007/s11676-014-0479-5

-Derikvand, M., Ebrahimi, G., and Eckelman, C.A., 2014. Bending moment capacity of mortise and loose-tenon joints. Wood and Fiber Science, 46(2): 1-8. https://doi.org/10.1007/s11676-014-0479-5

-Derikvand, M., Smardzewski, J., Ebrahimi, G., Dalvand, M., & Maleki, S., 2013. Withdrawal force capacity of mortise and loose tenon T-type furniture joints. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 37(3), 377-384. https://doi.org/10.3906/tar-1204-8

-Eckelman, C.A., 2003. Textbook of Product Engineering and Strength Design of Furniture. West Lafayette, Indiana: Purdue University Press.

-He, S., Zhao, X., Wang, E. Q., Chen, G. S., Chen, P. Y. and Hu, L., 2023. Engineered wood: sustainable technologies and applications. Annual Review of Materials Research, 53: 195–223. https://doi.org/ 10.1146/annurev-matsci-010622-105440

-Hu, W. G. and Chen, B. R., 2021. A methodology for optimizing tenon geometry dimensions of mortise-and-tenon joint wood products. Forests, 12: 478. https://doi.org/10.3390/f12040478

-Hu, W. G. and Guan, H. Y., 2019. A finite element model of semi-rigid mortise-and-tenon joint considering glue line and friction coefficient. Journal of Wood Science, 65: 14. https://doi.org/ 10.1186/s10086-019-1794-4

-Hu, W. G., Luo, M., Hao, M., Tang, B. and Wan, C., 2023. Study on the effects of selected factors on the diagonal tensile strength of oblique corner furniture joints constructed by wood dowel. Forests, 14: 1149. https://doi.org/10.3390/f14061149

-Imirzi, H. O., Ozkaya, K. and Efe, H., 2016. Determination of the strength of L-type corner joints obtained from wood-based board materials using different joining techniques. Forest Products Journal, 66: 214–224. https://doi.org/10.13073/fpj-d-14-00081

-Li, Z., Kitamori, A., Zhang, X., Wu, Y., Zhang, L. and Xue, J., 2024. Analytical investigation on the rotational behavior of dovetail mortise–tenon joints between beams and columns in traditional Chinese timber frames. Journal of Wood Science, 70: 50. https://doi.org/10.1186/s10086-024-02162-0

-Liu, K., Zhang, H., Du, Y., Hu, X., Wang, L., Li, L., Liu, H. and Luo, B., 2024. Fatigue and damage evolution in wood T-shaped mortise and tenon joints. Scientific Reports, 14: 21515. https://doi.org/10.1038/s41598-024-72874-2

-Smardzewski, J., 2015. Furniture Design. Berlin/Heidelberg, Germany: Springer.

-Vlaović, Z., Gržan, T., Župčić, I., Domljan, D. and Mihulja, G., 2024. Strength, durability, and aesthetics of corner joints and edge banding in furniture design: a review. Applied Sciences, 14: 10285. https://doi.org/10.20944/preprints202410.0577.v1

-Yu, S., Pan, W., Su, H. and Ye, L., 2024. Experiment and theoretical study on mortise-tenon joints reinforced by support-type viscoelastic damper. Journal of Building Engineering, 87: 109049. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.109049

-Zor, M. and Kartal, M. E., 2020. Finite element modeling of fiber reinforced polymer-based wood composites used in furniture construction considering semi-rigid connections. Drvna Industrija, 71: 339–345. https://doi.org/10.5552/drvind.2020.1916

تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران

بررسی اثر نوع اتصال و ضخامت تخته بر نیروی گسیختگی اتصالات گوشه‌ای چوب نراد

مراجع

مراجع

دوره 41، شماره 3 - شماره پیاپی 96
مهر 1405
صفحه 261-274

بررسی اثر نوع اتصال و ضخامت تخته بر نیروی گسیختگی اتصالات گوشه‌ای چوب نراد

مراجع

مراجع

دوره 41، شماره 3 - شماره پیاپی 96مهر 1405صفحه 261-274

دوره 41، شماره 3 - شماره پیاپی 96
مهر 1405
صفحه 261-274