PL208514B1

PL208514B1 - Method for reinforcing timber beams and timber beam reinforced with composite fibres

Info

Publication number: PL208514B1
Application number: PL371169A
Authority: PL
Inventors: Romuald Orlovich; Zbigniew Mielczarek; Małgorzata Lange
Original assignee: Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date: 2004-11-15
Filing date: 2004-11-15
Publication date: 2011-05-31
Also published as: PL371169A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób zbrojenia ciągłego belek drewnianych za pomocą kompozytów włóknistych, w postaci mat węglowych lub szklanych oraz belka drewniana zbrojona kompozytami włóknistymi w postaci mat węglowych lub szklanych.The subject of the invention is a method of continuous reinforcement of wooden beams with the use of fiber composites in the form of carbon or glass mats and a wooden beam 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. Technologia zbrojenia polega na przyklejaniu taśm lub mat z włókien szklanych i węglowych do najbardziej wytężonych powierzchni konstrukcji. Kompozyty nadają się również do renowacji i napraw konstrukcji drewnianych w budynkach zabytkowych a takż e jako zbrojenie nowowznoszonych konstrukcji. Znane są i wykorzystywane w budownictwie schematy zbrojenia elementów drewnianych sprowadzające się do zbrojenia strefy rozciąganej, ścinanej (przypodporowej) lub jednocześnie obu stref belek. Zbrojenie strefy rozciąganej dokonuje się najczęściej poprzez przyklejanie taśm i mat do krawędzi spodniej lub powierzchni bocznych. Znane również jest zbrojenie wgłębne. W tym przypadku uzyskuje się bardziej jednorodny stan naprężeń strefy rozciąganej. Z punktu widzenia technologii wykonawstwa realizacja tego schematu jest trudniejsza, w związku z czym zaleca się je wykonywać w zakładach produkcyjnych. Zbrojenie stref przypodporowych belek stosuje się w przypadku konieczności zwiększenia ich nośności przy oddziaływaniu sił poprzecznych. Zbrojenie może być wykonane poprzez przyklejenie do powierzchni bocznych elementów wzmacnianych taśm lub mat, usytuowanych prostopadle lub ukośnie do włókien. Znane również są schematy jednoczesnego zbrojenia części przypodporowych i przę s ł owych belek warstwowo klejonych. Zbrojenie w postaci taś m lub tarcz kompozytowych wklejono pomiędzy powierzchnie boczne dwóch równoległych belek. Z polskiego opisu patentowego PL 182297 znane jest wzmocnienie syntetyczne dla elementu konstrukcyjnego drewnianego, sposób wytwarzania technicznych, wzmocnionych elementów konstrukcyjnych i element konstrukcyjny drewniany. Wzmocnienie charakteryzuje się tym, że zawiera wiele włókien ciągłych w osłonce z żywicy, w której znajduje się wiele mikrozagłębień, przy czym włókna są włóknami aramidowymi, szklanymi, polietylenowymi lub węglowymi. Sposób polega na tym, że dostarcza się syntetyczne wzmocnienie zawierające wiele ciągłych włókien oraz osłonkę z żywicy, w której jest wiele zagłębień oraz łączy się za pomocą kleju co najmniej jedno syntetyczne wzmocnienie z co najmniej jedną z wielu spojonych warstw drewna, przy czym klej styka się z co najmniej częścią wielu mikrozagłębień. Element konstrukcyjny charakteryzuje się tym, że pierwsza warstwa drewna jest połączona za pomocą kleju z zestawem spojonych za pomocą kleju wzmocnień syntetycznych, z których każde zawiera wiele w zasadzie ciągłych włókien biegnących wzdłuż długości wzmocnienia syntetycznego oraz osłonkę z ż ywicy.Fiber Reinforced Polymer (FRP) composites have long been used as external reinforcement of mainly concrete, reinforced concrete and steel structures. The technology of reinforcement consists in gluing tapes or mats of glass and carbon fibers to the most stressed surfaces of the structure. The composites are also suitable for the renovation and repair of wooden structures in historic buildings as well as for the reinforcement of newly erected structures. There are known and used in construction patterns of reinforcement of wooden elements which boil down to the reinforcement of the tension zone, shear zone (at the support) or both zones of the beams at the same time. Reinforcement of the tensile zone is usually made by sticking tapes and mats to the bottom edge or side surfaces. Hollow reinforcement is also known. In this case, a more homogeneous state of stresses in the tension zone is obtained. From the point of view of production technology, the implementation of this scheme is more difficult, therefore it is recommended to perform it in production plants. Reinforcement of beam support zones is used when it is necessary to increase their load-bearing capacity under the action of transverse forces. The reinforcement can be made by gluing to the side surfaces of elements of the reinforced tapes or mats, located perpendicularly or diagonally to the fibers. Diagrams of simultaneous reinforcement of supporting parts and spanning laminated beams are also known. Reinforcement in the form of composite strips or discs was glued between the side surfaces of two parallel beams. The Polish patent description PL 182297 describes a synthetic reinforcement for a wooden construction element, a method of manufacturing technical reinforced construction elements and a wooden construction element. The reinforcement is characterized by having a plurality of filaments in a resin sheath which has a plurality of micro-cavities, the fibers being aramid, glass, polyethylene or carbon fibers. The method consists in providing a synthetic reinforcement comprising a plurality of continuous filaments and a resin sheath having a plurality of cavities, and adhesively bonding at least one synthetic reinforcement to at least one of the plurality of bonded wood layers, the adhesive being in contact with with at least some of the plurality of micro-cavities. The construction element is characterized in that the first layer of wood is adhesively bonded to a set of adhesive-bonded synthetic reinforcements, each comprising a plurality of substantially continuous fibers along the length of the synthetic reinforcement, and a resin sheath.

Sposób zbrojenia według wynalazku polegający na wzmocnieniu belki drewnianej kompozytami włóknistymi charakteryzuje się tym, że dwa pasma z kompozytów włóknistych, korzystnie z mat węglowych lub szklanych, nakleja się na belkę drewnianą po obu stronach powierzchni bocznych tak, że pasma krzyżują się na powierzchni dolnej, w środku rozpiętości belki. Naklejanie każdego pasma rozpoczyna się w strefie przypodporowej, w górnym narożu powierzchni bocznej belki i prowadzi się pasmo ukośnie w kierunku środka rozpiętości belki poprzez dolną powierzchnię na drugą boczną powierzchnię belki, prowadzi się dalej ukośnie i kończy się w strefie przypodporowej, w górnym narożu drugiej bocznej powierzchni belki.The method of reinforcement according to the invention, consisting in the reinforcement of a wooden beam with fiber composites, is characterized in that two strands of fiber composites, preferably of carbon or glass mats, are glued to the wooden beam on both sides of the side surfaces, so that the strips cross on the bottom surface, in the middle of the beam span. The gluing of each strand begins at the support zone, at the top corner of the beam side surface and runs the strip diagonally towards the center of the beam span through the bottom surface to the second side surface of the beam, continues diagonally and ends at the support zone, at the top corner of the second side the surface of the beam.

Belka drewniana według wynalazku zbrojona kompozytami włóknistymi charakteryzuje się tym, że ma dwa pasma z kompozytów włóknistych, korzystnie z mat węglowych lub szklanych, naklejone na belkę po obu stronach powierzchni bocznych tak, że pasma są skrzyżowane ze sobą na powierzchni dolnej, w środku rozpiętości belki. Początek każdego pasma znajduje się w strefie przypodporowej, w górnym narożu powierzchni bocznej belki i dalej pasmo biegnie ukośnie w kierunku środka rozpiętości belki poprzez dolną powierzchnię na drugą boczną powierzchnię belki, dalej biegnie ukośnie i kończy się w strefie przypodporowej, w górnym narożu drugiej bocznej powierzchni belki.A wooden beam according to the invention, reinforced with fiber composites, is characterized in that it has two strands of fiber composites, preferably of carbon or glass mats, glued to the beam on both sides of the side surfaces, so that the strands are crossed with each other on the bottom surface, in the middle of the beam span. . The beginning of each strand is at the support zone, at the top corner of the beam side surface and then the strip runs diagonally towards the center of the beam span through the bottom surface to the second side surface of the beam, continues diagonally and ends at the support zone, at the top corner of the second side surface beams.

Ukośne odcinki pasm na powierzchniach bocznych pełnią rolę zbrojenia ukośnego stref przypodporowych i jednocześnie są zakotwieniem odcinka zbrojenia usytuowanego w strefie rozciąganej. W rozwią zaniu tym zastosowano zbrojenie cią gle z mat kompozytowych na cał ej dł ugoś ci belek, podobnie jak zbrojenie belek żelbetowych prętami odgiętymi.The oblique sections of the strips on the side surfaces play the role of diagonal reinforcement of the supporting zones and at the same time they are the anchoring of the section of the reinforcement located in the tension zone. In this solution, continuous reinforcement of composite mats was used over the entire length of the beams, similar to the reinforcement of reinforced concrete beams with bent bars.

Belka według wynalazku przedstawiona jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia belkę w widoku z boku, fig. 2 przedstawia belkę w widoku z dołu.The beam according to the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows the beam in a side view, fig. 2 shows the beam in a bottom view.

PL 208 514 B1PL 208 514 B1

Dwa pasma 3 z mat węglowych nakleja się na belkę drewnianą po obu stronach powierzchni bocznych i tak, że pasma 3 krzyżują się na powierzchni dolnej 2, w środku rozpiętości belki. Naklejanie każdego pasma 3 rozpoczyna się w strefie przypodporowej, w górnym narożu powierzchni bocznej 1 belki i prowadzi się pasmo ukośnie w kierunku środka rozpiętości belki, poprzez dolną powierzchnię 2 na drugą boczną powierzchnię 1 belki, dalej prowadzi się ukośnie i kończy się w strefie przypodporowej, w górnym narożu drugiej bocznej powierzchni 1 belki.Two strands 3 of carbon mats are glued to the wooden beam on both sides of the side surfaces and such that the strands 3 cross on the bottom surface 2, in the middle of the beam span. The gluing of each strand 3 begins at the support zone, in the upper corner of the beam side surface 1, and runs the strip diagonally towards the middle of the beam span, through the bottom surface 2 onto the second side surface 1 of the beam, continues diagonally and ends at the support zone, in the upper corner of the second side face 1 of the beam.

Belka drewniana ma dwa pasma 3 z mat szklanych, naklejone na belkę po obu stronach powierzchni bocznych 1 tak, że pasma 3 są skrzyżowane ze sobą na powierzchni dolnej 2, w środku rozpiętości belki. Początek każdego pasma 3 znajduje się w strefie przypodporowej, w górnym narożu powierzchni bocznej 1 belki i dalej pasmo 3 biegnie ukośnie w kierunku środka rozpiętości belki poprzez dolną powierzchnię 2 na drugą boczną powierzchnię 1 belki, dalej biegnie ukośnie i kończy się w strefie przypodporowej, w górnym narożu drugiej bocznej powierzchni 1 belki.The wooden beam has two strands 3 of glass mats glued to the beam on both sides of the side surfaces 1, so that the strands 3 are crossed with each other on the bottom surface 2, in the middle of the beam span. The beginning of each strand 3 is at the support zone, in the upper corner of the beam side surface 1, and then the strip 3 runs diagonally towards the center of the beam span through the bottom surface 2 onto the second side surface 1 of the beam, then it runs diagonally and ends at the support zone, upper corner of the second side face 1 of the beam.

Claims

Patent claims

The method of reinforcement according to the invention consisting in the reinforcement of a wooden beam with fiber composites, characterized in that two strands (3) of fiber composites are glued to the wooden beam on both sides of the side surfaces (1) so that the strips cross on the bottom surface (2). ), in the middle of the beam span, whereby the gluing of each strip (3) begins at the support zone, in the upper corner of the side surface (1) of the beam, and the strip (3) is led diagonally towards the middle of the beam span, through the lower surface (2) onto the second side face (1) of the beam, then continues diagonally and ends at the support zone at the top corner of the second side face (1) of the beam.

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

3. A wooden beam according to the invention, reinforced with fiber composites, characterized in that it has two strands (3) of fiber composites glued to the beam on both sides of the side surfaces (1) so that the strands (3) are crossed with each other on the bottom surface (2). ), in the middle of the beam span, and the beginning of each strip (3) is at the support zone, in the upper corner of the side surface (1) of the beam, and then the strip (3) runs diagonally towards the center of the beam span, through the bottom surface (2) on the second side face (1) of the beam continues diagonally and ends at the support zone at the top corner of the second side face (1) of the beam.

4. The beam according to claim The method of claim 3, characterized in that it is reinforced with strands of glass or carbon mats.