نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• علیرضا میرحسن نیا سرابی ¹
• مرتضی ناظریان ²
• سیما سپهوند ³
• سپیده حامدی ⁴

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،

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

⁴ گروه پالایش زیستی، دانشکده فناوری‌های نوین و مهندسی هوافضا، پردیس زیراب، دانشگاه شهید بهشتی، زیراب، ایران.

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 از جمله 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 در نهایت گسیختگی زودهنگام سازه شود. با وجود 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 مقاومت برشی اتصالات گوشه، به‌ویژه در چوب نراد، در دسترس نیست. ازاین‌رو، پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر نوع اتصال و ضخامت تخته بر مقاومت برشی اتصالات گوشه ساخته‌شده از چوب نراد انجام شد تا مناسب‌ترین ترکیب از نظر 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. در مجموع، ۹۰ نمونه با استفاده از چسب پلی‌وینیل استات تهیه شدند و پس از طی دوره گیرایش، تحت آزمون مقاومت برشی قرار گرفتند. نیروی شکست هر نمونه به‌عنوان شاخص مقاومت برشی ثبت شد. داده‌های حاصل با استفاده از نرم‌افزار SPSSو تحلیل واریانس دوطرفه مورد بررسی قرار گرفت تا اثر مستقل نوع اتصال، ضخامت تخته و همچنین اثر متقابل این دو عامل بر مقاومت برشی 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 مقاومت برشی را تبیین کنند. همچنین، اثر ضخامت تخته، نوع اتصال و اثر متقابل این دو عامل بر مقاومت برشی اتصالات از نظر 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 مقاومت برشی آنها به طور معنی‌داری با یکدیگر متفاوت بود. علاوه بر این، افزایش ضخامت تخته به طور کلی موجب افزایش مقاومت برشی 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 مقاومت برشی اتصالات گوشه چوب نراد به طور معنی‌داری تحت تأثیر نوع اتصال، ضخامت تخته و اثر متقابل این دو عامل قرار دارد. اتصالات قلیف، کام و زبانه، دوبل، نیم‌ونیم و دم‌چلچله از نظر عملکرد مکانیکی تفاوت معنی‌داری با یکدیگر داشتند و افزایش ضخامت تخته در اغلب موارد موجب بهبود مقاومت برشی شد، هرچند که میزان این بهبود به نوع اتصال نیز وابسته بود. بنابراین، انتخاب مناسب نوع اتصال باید همواره متناسب با ضخامت 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

• پلی‌وینیل استات
• مقاومت برشی
• رفتار مکانیکی
• انتقال تنش
• طراحی اتصال

موضوعات

• فراورده های مرکب چوب