PL208513B1

PL208513B1 - Method for reinforcing wooden beam undercut near its bearing and wooden beam undercut near its bearing

Info

Publication number: PL208513B1
Application number: PL371718A
Authority: PL
Inventors: Romuald Orlovich; Małgorzata Lange
Original assignee: Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2011-05-31
Also published as: PL371718A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wzmacniania belki drewnianej, podciętej przy podporze, za pomocą kompozytów włóknistych w postaci mat węglowych lub szklanych oraz belka drewniana podcięta przy podporze wzmocniona kompozytami włóknistymi w postaci mat węglowych lub szklanych.The subject of the invention is a method of reinforcing a wooden beam, cut at the support, with fiber composites in the form of carbon or glass mats, and a wooden beam cut at the support, reinforced with fiber composites in the form of carbon or glass mats.

Kompozyty włókniste FRP (Fibre Reinforced Polimer) są od dawna stosowane jako zbrojenie zewnętrzne przeważnie konstrukcji betonowych, żelbetowych i stalowych. Mają one cechy sprężyste porównywalne ze stalą, a ich wytrzymałość jest kilkakrotnie wyższa. Technologia zbrojenia polega na przyklejaniu taśm lub mat z włókien szklanych i węglowych do najbardziej wytężonych powierzchni konstrukcji. Zaletą stosowania tych materiałów jest wysoka odporność na korozję, mały ciężar własny, niewielka grubość po wbudowaniu oraz łatwość zastosowań bez używania podnośników i urządzeń dociskowych.Fiber Reinforced Polymer (FRP) composites have been used for a long time as external reinforcement of mainly concrete, reinforced concrete and steel structures. They have elastic properties comparable to steel, and their strength is several times higher. The technology of reinforcement consists in gluing tapes or mats of glass and carbon fibers to the most stressed surfaces of the structure. The advantage of using these materials is high corrosion resistance, low weight, low thickness after installation and ease of use without the use of jacks and pressure devices.

Kompozyty nadają się również do rehabilitacji i napraw konstrukcji w budynkach zabytkowych. Trwałe odkształcenia i uszkodzenia konstrukcji, wpływają niekorzystnie na wytrzymałość i mogą prowadzić nawet do awarii. Obniżają one też wartość użytkową konstrukcji, a przy tym wzbudzają zaniepokojenie użytkowników. Konieczność zbrojenia nowowznoszonych konstrukcji, w tym drewnianych może wynikać z wymogów związanych z ich sztywnością, nośnością i niezawodnością przy jednoczesnym ograniczaniu wysokości przekrojów.The composites are also suitable for the rehabilitation and repair of structures in historic buildings. Permanent deformation and damage to the structure adversely affect the strength and may even lead to failure. They also reduce the utility value of the structure, and at the same time raise users' concern. The necessity to reinforce newly erected structures, including wooden ones, may result from the requirements related to their stiffness, load-bearing capacity and reliability, while limiting the height of the sections.

W konstrukcjach drewnianych najł atwiej ulegają destrukcji stropy drewniane. Newralgicznym miejscem jest oparcie belek stropowych na murze. Niewłaściwe rozwiązanie oparcia na murze, brak lub zniszczenie izolacji przeciwwilgociowej, nieodpowiednia impregnacja drewna i brak wentylacji prowadzą do uszkodzenia końca belki. Dość często spotyka się spękania i rozwarstwienia, wywołane zmianą temperatury i wilgotności otoczenia. Szczególnie niebezpieczne są spękania stref podporowych konstrukcji, zwłaszcza belek, gdzie występują największe siły tnące. W celu zapobieżenia propagacji tych naprężeń należy stosować wzmocnienia.In wooden structures, wooden ceilings are the most easily destroyed. A critical place is resting the ceiling joists on the wall. Incorrect solution of the support on the wall, lack or destruction of anti-moisture insulation, inadequate wood impregnation and lack of ventilation lead to damage to the beam end. Cracks and delamination caused by changes in ambient temperature and humidity are quite common. Cracks in support zones of the structure, especially beams, where the highest shear forces occur, are particularly dangerous. In order to prevent the propagation of these stresses, reinforcements should be used.

Jako podcięcie rozumie się zmniejszenie wysokości dźwigara zginanego w obrębie podpory, wykonane ze względów estetycznych, albo konstrukcyjnych. Podcięcia, według DIN 1052 T1, wolno wykonywać tylko w dźwigarach zginanych o prostokątnym przekroju poprzecznym z drewna iglastego, litego i klejonego warstwowo. Podcięte końce belek z drewna litego powinny być wykonane w obszarach szczególnie starannie wybranego drewna, wysortowanego pod względem jakości, suchego, bez sęków i rys, o małej odkształcalności wilgotnościowej na skurcz i pęcznienie. Wskutek podcięcia pod kątem prostym drewnianej belki (dźwigara) na podporze pojawia się obszar niebezpieczny, w którym występuje koncentracja naprężeń. Oprócz naprężeń normalnych występują duże naprężenia styczne i poprzeczne, wskutek których dochodzi do pęknięć wzdłuż włókien, co może prowadzić do zniszczenia konstrukcji. Według literatury zaleca się wykonanie odpowiednich wzmocnień podwyższających nośność podciętych końców belek Znane są wzmocnienia podcięć wykonane za pomocą obustronnie naklejonych, klejem z żywicy rezorcynowej, nakładek ze sklejki bukowej BFU-BU. Naklejanie może być wykonane tylko w zakładach mających dopuszczenie do klejenia nośnych elementów konstrukcyjnych, według DIN 1052 T1. Znane są również inne sposoby wzmocnienia za pomocą naklejonych elementów kątowych ze sklejki BFU-BU. Innym sposobem wzmocnienia podcięć jest wklejanie stalowych prętów gwintowanych (kotwi) lub wklejanie okrągłych prętów bukowych, o średnicy d = 25 mm. Do wzmocnienia stosuje się też pasy z blachy, mocowane specjalnymi gwoździami albo płytki kolczaste.An undercut is understood as reducing the height of the girder bending within the support, made for aesthetic or construction reasons. Undercuts, according to DIN 1052 T1, may only be made in bending beams with rectangular cross-sections made of softwood, solid wood and glued laminated timber. The undercut ends of solid wood beams should be made in areas of especially carefully selected wood, graded in quality, dry, without knots and scratches, with low moisture deformation to shrinkage and swelling. As a result of the undercutting of a wooden beam (girder) at a right angle, a hazardous area appears on the support, in which stress concentration occurs. In addition to normal stresses, high tangential and transverse stresses occur, causing cracks along the fibers, which can lead to structural failure. According to the literature, it is recommended to make appropriate reinforcements to increase the load-bearing capacity of the undercut ends of the beams. Undercut reinforcements are known to be made by means of resorcinol resin overlays glued on both sides of beech plywood. Sticking may only be carried out in plants that are approved for bonding load-bearing structural elements, according to DIN 1052 T1. Other methods of reinforcement by means of glued BFU-BU plywood corner elements are also known. Another way to strengthen the undercuts is to glue threaded steel rods (anchors) or to glue round beech rods with a diameter of d = 25 mm. Metal strips fixed with special nails or spiked plates are also used for reinforcement.

Sposób wzmocnienia belki drewnianej podciętej przy podporze, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pasmo z kompozytów włóknistych nakleja się na powierzchni belki drewnianej w strefie przypodporowej, w pobliżu podcięcia, dookoła belki, tak, że pasmo to tworzy ciągłą, zamkniętą obejmę. Korzystnie jako kompozyty włókniste stosuje się maty szklane lub węglowe. Obejma owija obydwa końce belki w strefie przypodporowej zagrożonej pęknięciami spowodowanymi przez zbyt duże naprężenia styczne i poprzeczne rozciągające i stanowi zbrojenie obwodowe przekroju.The method of strengthening a wooden beam that is cut at the support, according to the invention, is characterized in that a strip of fiber composites is glued onto the surface of the wooden beam in the support zone, near the undercut, around the beam, so that the strip forms a continuous, closed clamp. Preferably, glass or carbon mats are used as fiber composites. The clamp wraps both ends of the beam in the area at the support zone, which is at risk of cracks caused by excessive tangential and transverse tensile stresses, and constitutes the circumferential reinforcement of the cross-section.

Belka drewniana podcięta przy podporze według wynalazku charakteryzuje się tym, że ma wzmocnienie wykonane z pasma z kompozytów włóknistych w postaci obejmy, naklejone w strefie przypodporowej, w pobliżu podcięcia na powierzchni belki. Korzystnie pasmo wykonane jest z mat szklanych lub węglowych. Obejma owija obydwa końce belki w strefie przypodporowej zagrożonej pęknięciami spowodowanymi przez zbyt duże naprężenia styczne i poprzeczne rozciągające i stanowi zbrojenie obwodowe przekroju.The wooden beam undercut at the prop according to the invention is characterized in that it has a reinforcement made of a band of fibrous composites in the form of a clamp, glued in the supporting zone, near the undercut on the beam surface. Preferably, the strip is made of glass or carbon mats. The clamp wraps both ends of the beam in the area at the support zone, which is at risk of cracks caused by excessive tangential and transverse tensile stresses, and constitutes the circumferential reinforcement of the cross-section.

Wzmocnienie według wynalazku przedstawione jest w przykładach wykonania i na rysunku, na którym przedstawiono belkę z wzmocnionym podcięciem w widoku z boku.The reinforcement according to the invention is shown in the exemplary embodiments and in the drawing, which shows a beam with a reinforced undercut in side view.

PL 208 513 B1PL 208 513 B1

P r z y k ł a d IP r z k ł a d I

Podcięty koniec belki drewnianej 1 wzmacnia się pasmem 2 z maty szklanej tak, że pasmo 2 nakleja się na powierzchni belki drewnianej 1 w strefie przypodporowej, w pobliżu podcięcia. Pasmo 2 nakleja się na obydwóch końcach belki, owijając nim belkę tak, że pasmo 2 tworzy ciągłą, zamkniętą obejmę stanowiąc zbrojenie obwodowe przekroju.The undercut end of the wooden beam 1 is reinforced with a glass mat strip 2 such that the strip 2 sticks to the surface of the wooden beam 1 in the supporting zone, near the undercut. The strip 2 is glued on both ends of the beam, wrapping it around the beam so that the strip 2 forms a continuous, closed clamp, constituting the circumferential reinforcement of the cross-section.

P r z y k ł a d IIP r z x l a d II

Belka drewniana i podcięta przy podporze ma pasmo 2 wykonane z maty węglowej naklejone w strefie przypodporowej, tuż przy podcięciu, na powierzchni belki 1, na obydwu jej końcach. Pasmo 2 ma postać obejmy i stanowi zbrojenie obwodowe przekroju.The wooden beam and the one undercut at the support has a strip 2 made of carbon mat glued in the support zone, right next to the undercut, on the surface of the beam 1, at both its ends. The strip 2 is in the form of a clamp and constitutes the circumferential reinforcement of the cross-section.

Claims

A method of reinforcing a wooden beam that is undercut at a support, characterized in that the strip 2 of fiber composites is glued onto the surface of the wooden beam 1 in the support zone, around the beam, so that the strip 2 forms a continuous, closed clamp.

2. The method according to p. The process of claim 1, wherein the fiber composites are glass or carbon mats.

3. Wooden beam undercut at the support, characterized in that it has a reinforcement made of a band (2) of fibrous composites in the form of a clamp, glued in the support zone, near the undercut on the surface of the beam (1), at both its ends.

4. The beam according to claim 3. The strip according to claim 3, characterized in that it has a strip (2) made of glass mats or