| تعداد نشریات | 127 |
| تعداد شمارهها | 7,196 |
| تعداد مقالات | 77,227 |
| تعداد مشاهده مقاله | 157,182,282 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 118,387,813 |
بررسی تجربی رفتار خمشی و فشاری تیرهای LVL ساختهشده از ضایعات روکش صنوبر تقویتشده با پارچه و میلگرد GFRP | ||
| نشریه جنگل و فرآورده های چوب | ||
| دوره 79، شماره 1، خرداد 1405، صفحه 81-94 اصل مقاله (1.31 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jfwp.2026.409592.1388 | ||
| نویسندگان | ||
| محبوبه زور؛ محمد عربی* ؛ علی بیات کشکولی | ||
| گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران. | ||
| چکیده | ||
| مقدمه: در دهههای اخیر، تیرهای مهندسی لایهای نظیر Laminated Veneer Lumber(LVL) بهدلیل یکنواختی خواص مکانیکی، قابلیت طراحی مهندسیشده و کاهش اثر عیوب طبیعی چوب، جایگاه ویژهای در صنعت ساختوساز یافتهاند. ساختار چندلایة این تیرها امکان جهتدهی کنترلشده الیاف چوب را فراهم کرده و منجر به بهبود مقاومت خمشی، کششی و مدول الاستیسیته در مقایسه با چوب ماسیو میشود. با وجود مزایای فنی، تولید LVL و سایر تیرهای لایهای مهندسیشده با چالشهایی نظیر مصرف بالای مواد اولیة مرغوب و ایجاد حجم قابلتوجهی از ضایعات چوبی در فرآیندهای روکشگیری، لایهگیری و کنارهبری همراه است. مطالعات نشان دادهاند که بین ۱۵ تا ۳۰ درصد از حجم اولیة چوب بهصورت ضایعات غیرقابل استفاده باقی میماند. این ضایعات در گونههای تندرشد مانند صنوبر بهدلیل دانسیتة پایین، پایداری ابعادی محدود و حساسیت به عیوب طبیعی، اهمیت بیشتری دارند. بر این اساس، پژوهش حاضر با هدف ارزیابی امکان تولید تیرهای LVL با سطح مقطع بزرگ از ضایعات کنارهبری روکش و لایههای صنوبر و بررسی تأثیر تقویت با پارچه و میلگردهای GFRP بر خواص مکانیکی و مد شکست این تیرها انجام شد. انتظار میرود نتایج این تحقیق ضمن ارائة راهکاری عملی برای بازیافت ضایعات چوبی، به توسعة دانش فنی در زمینة تقویت تیرهای چوبی مهندسیشده و کاربرد گستردهتر آنها در سازههای پایدار کمک نماید. روش پژوهش: لایههای چوب صنوبر (Populus deltoides) مورد استفاده در این پژوهش از ضایعات کارخانة روکش و تختهلایه در نیشابور تأمین شدند. لایهها به ابعاد 500 در 2 میلیمتر (بهترتیب طول و ضخامت) و حداقل عرض 250 میلیمتر برش داده شدند . در فرآیند ساخت صفحههای LVL از چسب اوره-فرمالدهید با 60 درصد مادة جامد (شرکت سامد) مورد استفاده قرار گرفت. پس از دوربری، صفحههای LVL به ابعاد 450 در 2 میلیمتر و عرضهای متفاوت (حداقل عرض 250 میلیمتر) تهیه شدند. بهمنظور تولید تیرهای با ابعاد بزرگتر، چهار بلوک LVL با سطح مقطع 20×20 میلیمتر و طول 450 میلیمتر کنار یکدیگر قرار داده شدند و تیرهایی با سطح مقطع مربعی 40×40 میلیمتر و طول 450 میلیمتر ساخته شد. نحوة اتصال چهار تیر کوچک به این صورت بود که در هر تیمار، تیرهای مجاور از پهلو صرفاً با چسب اپوکسی به یکدیگر متصل شدند، در حالیکه در سطوح روبهروی تیرها، علاوه بر چسب اپوکسی، عامل تقویتی نیز بهکار رفت. در تیمار تقویت با الیاف شیشه، یک لایه پارچة GFRP بهصورت پیوسته در سراسر سطح مقطع میانی قرار داده شد، در حالیکه در تیمار تقویت با میلگرد کامپوزیتی، دو میلگرد GFRP با قطر 6 میلیمتر در شیارهای از پیش تعبیهشده جایگذاری و پس از آغشته شدن به چسب اپوکسی، تیرهای مقابل بهصورت دو به دو به یکدیگر متصل شدند آزمونهای مقاومت خمشی و فشاری مطابق با استاندارد EN 408 انجام شدند. نتایج: نتایج آزمون خمشی نشان داد که تقویت با پارچه GFRP و میلگرد کامپوزیتی بهترتیب موجب افزایش 11 و 19 درصدی مقاومت خمشی نسبت به نمونه شاهد شد. همچنین، تغییر پارچه از نوع یکجهته به دوجهته باعث کاهش 26 درصدی مقاومت خمشی گردید که حاکی از نقش تعیینکنندة جهتگیری الیاف در مسیر تنشهای خمشی است. مدول الاستیسیته نیز در نمونههای تقویتشده با پارچه و میلگرد GFRP بهترتیب حدود 11 و 19 درصد بهبود یافت. در مجموع، پارچه یکجهته عملکرد بهتری نسبت به نوع دوجهته و میلگرد آجدار عملکرد بهتری نسبت به نوع صاف از خود نشان دادند. در آزمون مقاومت فشاری موازی الیاف، تقویت با پارچة GFRP و میلگرد GFRP بهترتیب افزایش 17 و 33 درصدی را نسبت به نمونه شاهد بههمراه داشت. این نتایج نشان میدهد که میلگردهایGFRP، بهویژه نوع آجدار، تأثیر چشمگیرتری در بهبود هر دو خاصیت خمشی و فشاری دارند. نتیجهگیری: این مطالعه بهوضوح نشان داد که ضایعات حاصل از لایهگیری چوب صنوبر پتانسیل بالایی برای تولید LVL با کارایی قابل قبول دارند و تقویت با کامپوزیتهای GFRP میتواند خواص مکانیکی این فرآورده را بهطور قابلتوجهی افزایش دهد. بهترین عملکرد در نمونههای تقویتشده با میلگرد آجدار GFRP مشاهده شد که افزایش 19 درصدی در مقاومت خمشی و 33 درصدی در مقاومت فشاری را فراهم کرد. با توجه به یافتهها، استفاده از پارچه یکجهته و میلگردهای آجدار GFRP برای کاربردهای سازهای این نوع LVLها توصیه میشود. این رویکرد میتواند گامی مؤثر در جهت بازیابی ضایعات چوبی و تولید محصولات با ارزش افزوده بالا در صنعت کامپوزیتهای چوب-پلیمر باشد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| پارچه الیاف شیشه؛ تیرهای LVL؛ تقویت تیر؛ ضایعات روکش چوب صنوبر؛ مقاومت خمشی؛ میلگرد آجدار | ||
| مراجع | ||
|
[1] Smith, J., Brown, L. & Taylor, M. (2022). Engineered wood products in modern construction. Construction and Building Materials, 320, 126234. [2] Jones, R. & Patel, K. (2021). Structural applications of laminated timber beams. Journal of Structural Engineering, 147(5), 04021045. [3] Kärkkäinen, L., Matala, J., Härkönen, K., Kellomäki, S. & Nuutinen, T. (2008). Potential recovery of industrial wood and energy wood raw material in different cutting and climate scenarios for Finland. Biomass and Bioenergy, 32(10), 934-943. [4] Ogunwusi, A.A. (2014). Wood waste generation in the forest industry in Nigeria and prospects for its industrial utilization. [5] Qian, J., Yue, K., Li, X., Pu, Y., Chen, K., Wu, P. and Zhang, Z. (2024). Strength grading of full-scale Chinese fast-growing poplar wood for structural building applications. Forests, 15(9), 1602. [6] Zhang, Z., Guo, Q., Huang, X., Zhang, Q., Fan, J. & Huang, J. (2023). Research progress of reinforced modification of fast-growing wood. Coatings, 14(1), 53. [7] Kamperidou, V., Aidinidis, E. & Barboutis, I. (2020). Physical and mechanical properties of poplar veneers. Wood Material Science & Engineering, 15(3), 174-182. [8] Guo, J., Zhao, Y., Zhu, S., Liu, X. & Feng, X. (2023). Defects and utilization potential of poplar veneers. Journal of Wood Science, 69, 12. [9] Zhang, Y., Li, H. & Wang, Q. (2023). Circular economy in wood-based materials. Sustainability, 15(4): 2156. [10] Raftery, G.M. & Harte, A.M. (2011). Low-grade glulam reinforced with FRP. Construction and Building Materials, 25(1), 266-275. [11] Toumpanaki, E. and Ramage, M.H. (2021). Bond characteristics of FRP bars in timber structures: Experimental and numerical investigations. Engineering Structures, 230, 111636. [12] Corradi, M., Vemury, C. M., Edmondson, V., Poologanathan, K., & Nagaratnam, B. (2021). Local FRP reinforcement of existing timber beams. Composite Structures, 258, 113363. [13] Juvandes, L. F. P., & Barbosa, R. M. T. (2012). Bond analysis of timber structures strengthened with FRP systems. Strain, 48(2), 124-135. [14] Karaduman, N. S., Karaduman, Y., Ozdemir, H., & Ozdemir, G. (2017). Textile reinforced structural composites for advanced applications. In Textiles for advanced applications. IntechOpen. [15] Kilinçarslan, Ş. & Türker, T. (2020). Fiber-reinforced polymer strengthened timber beams. Structures, 28, 1964-1975. [16] Saad, A. & Polak, M. (2025). Pull-out behavior and flexural performance of FRP bars embedded in timber. Journal of Structural Engineering, 151(4), 04025012. [17] Miao, Y., Li, J. & Zhao, H. (2022). Mechanical performance of LVL beams reinforced with GFRP sheets and bars. Composite Structures, 295, 115823. [18] Bakalarz, M. M., & Kossakowski, P. G. (2024). Strengthening of laminated veneer lumber slabs with fiber-reinforced polymer sheets—Preliminary study. Fibers, 12(3), 22. [19] Kasal, B., & Yan, L. (2021). Fiber-reinforced polymers as reinforcement for timber structural elements. In Reinforcement of Timber Elements in Existing Structures: State-of-the-Art Report of the RILEM TC 245 (51-78. [20] Bal, B. C. (2014). Flexural properties, bonding performance and splitting strength of LVL reinforced with woven glass fiber. Construction and Building Materials, 51, 9-14. [21] Lacroix, D., & Doudak, G. (2020). Towards enhancing the post-peak performance of glued-laminated timber beams using multi-directional fibre reinforced polymers. Engineering Structures, 215, 110680. [22] Huang, S., Yan, L., & Kasal, B. (2023). Flexural behaviour of wood beams strengthened by flax-glass hybrid FRP subjected to hygrothermal and weathering exposures. Construction and Building Materials, 365, 130076. [23] Saad, S., Ahmed, H. & El-Hosseiny, F. (2022). Mechanical behavior of unidirectional and woven GFRP reinforced LVL beams. Journal of Wood Science, 68, 101. [24] Bakalarz, A. (2024). Mechanical performance of ribbed vs smooth GFRP bars in timber composites. Construction and Building Materials, 414,131345. [25] Song, J. (2022). Influence of surface texture on the flexural behavior of GFRP-reinforced LVL beams. Composites Part B: Engineering, 242, 110092. [26] Kržan, D., et al. (2023). Flexural performance of timber beams from OSB and cement particle boards. Journal of Building Engineering, 65: 106904. [27] Lacroix, D., & Doudak, G. (2020). Towards enhancing the post-peak performance of glued-laminated timber beams using multi-directional fibre reinforced polymers. Engineering Structures, 215, 110680. [28] Kilinçarslan, S., Turker, Y. S., & Avcar, M. (2023). Numerical and experimental evaluation of FRP-reinforced laminated beams. Journal of Structural Engineering, 149(7), 04023078. [29] Çankal, D., Şakar, G., & Çelik, H. K. (2023). A criticism on strengthening glued laminated timber beams with fibre reinforcement polymers, numerical comparisons between different modelling techniques and strengthening configurations. Revista De La Construcción, 22(3), 661–678. https://doi.org/10.7764/RDLC.22.3.661 [30] Liu, X., Zhang, Y. & Chen, L. (2024). Flexural and compressive performance of FRP-reinforced laminated veneer lumber. Journal of Composites for Construction, 28(1), 04024001. [31] Bal, A., Kumar, S. & Singh, R. (2014). Flexural behavior of GFRP-reinforced laminated veneer lumber beams. Journal of Wood Science, 60(2), 123-134. [32] Santos, J., Fernandes, R. A., Ferreira, N., Ferreira, I., Vieira, C., Magalhães, F. D., ... & de Carvalho, L. H. (2024). New particleboards for food-packaging from poplar peeling by-products using a circular economy approach. International Journal of Adhesion and Adhesives, 129, 103563. [33] Lee, I.H., Song, Y.J. and Hong, S.I. (2021). Evaluation of the compression strength performance of fiber-reinforced polymer (FRP) and steel-reinforced laminated timber composed of small-diameter timber. BioResources, 16(1). | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 76 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 37 |
||