Details

Strengthening of timber structures with flax fibres

by Andre, Alann

Abstract (Summary)
De naturliga variationerna i trämaterialet orsakar stora variationer i de mekaniska egenskaperna. Denna nackdel kan delvis kompenseras genom att omvandla trä till träbaserade produkter (Engineering Wood Products) som t.ex. limträ, I-balkar och lamellträ. För några decennier sedan lanserades fibrekompositer som ett nytt material inom anläggningssektorn. De används mestadels som förstärkning av både trä, stål och betong. Denna avhandling behandlar användningen av naturliga fibrekompositer som förstärkning av limträ. Den låga draghållfastheten hos trä vinkelrätt fibrerna är ofta orsaken till plötsliga sprödbrott. För att öka den dimensionerande hållfastheten i dragning vinkelrätt fibrerna, minska variationen för de mekaniska egenskaperna och framkalla ett mera duktilt brott, användes förstärkning med lin- och glasfibre på limträ för att förstärka limträ. Tre försöksserier av limträ förstärkt med linfibre, glasfibre resp oförstärkt testades i dragning vinkelrätt fibrerna. Totalt 28 provkroppar testades. Epoxy användes både som matris i kompositen och för att limma kompositen till limträet. Med en förstärkning om 1.2 volymsprocent (tjocklek ~ 0.7 mm) nåddes en ökning av bärförmågan med 23% för glasfibreförstärkning med 250 g/m2, 25% för linfibreförstärkning med 185 g/m2 och 74% för linfibreförstärkning med 230 g/m2. E-modulen ökade med +35%, +32% och +41% för respektive fall. För alla tester observerades halvt duktila brott. En analytisk modell som beskriver förstärkt limträ härleddes. Modellens resultat är fullt jämförbara med försökens för linfibreförstärkta tvärsnitt. Separation av laminatet observerades för glasfibreförstärkningen och denna brottmod ingår inte i den analytiska modellen. En parameterstudie genomfördes både med Monte Carlo-simulering och med First Order Second Moment -metoden (FOSM). Medelvärden från försöken stämde väl överens med Monte Carlo-simuleringen, medan spridningen från simuleringen var mycket större än den i försöken. Från FOSM-analysen drogs slutsatsen att styvheten vinkelrätt fibrerna för limträ inte är den parameter som orsakar den största variationen i förstärkningssystemet. Istället är den variationen i linfibrens mekaniska egenskaper som orsakar störst spridning för förstärkningssystemets dimensionerande hållfasthet. En finita element-analys genomfördes på mindre, rektangulära provkroppar och på krökta limträbalkar. Både 2- och 3-dimensionella modeller användes för att studera både pålastning och avlastningskurvan för systemet. Sprickpropageringen modellerades med "fictitious crack modelling". Kohesionselement med en separationsregel användes. En limträmodell med höga spänningar vinkelrätt fibrerna skall ta hänsyn till årsringarna i lamellerna genom att modellera dem i ett cylindriskt koordinatsystem. För både de rektangulära provkropparna och de krökta balkarna är spänningarna vinkelrätt fibrerna jämförbara med försöksresultaten.
Bibliographical Information:

Advisor:

School:Luleå tekniska universitet

School Location:Sweden

Source Type:Master's Thesis

Keywords:

ISBN:

Date of Publication:01/01/2007

© 2009 OpenThesis.org. All Rights Reserved.