CREATIVITATE, INVENTIC, ROBOTIC

Buletinul AGIR nr. 1/2010 ianuarie-martie 34

ASPECTE TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND TESTAREA LA NCOVOIERE A MBINRILOR N LEMN CU BULON

UTILIZATE N CONSTRUCII

Ing. Ovidiu Mihai TERCIU Universitatea Transilvania din Braov. Absolvent al Universitii Transilvania din Braov, Facultatea de Industria Lemnului.

Drd.ing. Rodica Nicoleta DATE Universitatea Transilvania din Braov.

Absolvent a Universitii Transilvania din Braov, Facultatea de Industria Lemnului,

doctorand cu frecven la Universitatea Transilvania din Braov, Facultatea de Inginerie Mecanic, Catedra Rezistena Materialelor i Vibraii.

Prof.univ.dr.ing.dr.h.c. Ioan CURTU, Universitatea Transilvania din Braov A absolvit Facultatea de Industrializarea Lemnului; doctor n tiine tehnice. din anul 1973. Este conductor de doctorat n specialitatea Rezistena materialelor, elasticitate i plasticitate. Este membru titular al Academiei de tiine Tehnice din Romnia. Este membru al Academiei de tiine Naturale a Federaiei Ruse, Moscova. A publicat 20 de cri n edituri centrale, precum i numeroase articole tiinifice. Are preocupri n analiza corpurilor izotrope i anizotrope.

REZUMAT. Lucrarea abordeaz aspecte legate de comportamentul mbinrilor n lemn cu bulon solicitate la ncovoiere, cu influena variaiei anumitor parametri (diametrul bulonului, poziia bulonului i unghiul de nclinare dintre elemente) asupra corelaiei for-deplasare. Sunt prezentate materialele i metodele utilizate pentru testarea experimental a acestor tipuri de mbinri precum i interpretarea rezultatelor obinute n urma experimentelor. Cuvinte cheie: mbinri din lemn, ncovoiere, testare experimental. ABSTRACT. The paper presents aspects regarding the behavior of bolted wood joints, under bending loads influenced by certain parameters ( bolt diameter, bolt position and angle between elements subjected to bending) affecting the correlation between force and displacement. Are also presented the materials and the methods used to experimental testing of these types of joints as well as the interpretation of the results obtained. Keywords: bolted wood joints, bending load, experimental testing.

1. INTRODUCERE

Lemnul cunoate o utilizare din ce n ce mai larg, n cele mai variate domenii. Ca material de construcie lemnul prezint o serie de avantaje legate de modul de obinere (este o resurs regenerabil) i prelucrabilitate

(uoar, cu consum mic de energie). Are un coeficient de calitate ridicat, dat de greutatea materialului rapor-tat la rezistena lui; din acest punct de vedere, este comparabil cu oelul si superior betonului i zidriei. Acest avantaj este semnificativ la acoperiuri, unde greutatea proprie a elementelor constituie o parte im-portant a ncrcrii.

TESTAREA LA NCOVOIERE A MBINRILOR N LEMN CU BULON UTILIZATE N CONSTRUCII

Buletinul AGIR nr. 1/2010 ianuarie-martie 35

2. ASPECTE TEORETICE

Dimensionarea aproximativ a nlimii seciunii unei grinzi supuse la ncrcri obinuite, pentru limitarea sgeii (deformri prin ncovoiere):

h = (1/17 1/20) L;

unde h este nlimea seciunii; L deschiderea ntre reazemele grinzii [1].

Comportamentul la ncovoiere difer n funcie de modul de debitare [1].

Fig. 1. Comportamentul la ncovoiere n funcie de direcia fibrelor:

a radial; b radial-tangenial; c tangenial.

n etapa actual, dezvoltarea construciilor din lemn este favorizat de posibilitile uoare de prelucrare a materialului lemnos, de dezvoltarea mijloacelor de mbinare i a metodelor tiinifice de calcul, dar este limitat de concurena noilor materiale de construcii (oel, aluminiu, materiale plastice, beton armat .a.).

Se urmrete n principal realizarea unor construcii din lemn tipizate industrializate, cu mbinri eficace (me-talice, ncleiate), ca: tronsoane ncleiate, arce lamelate produse industrial, case prefabricate etc.

n aceast concepie s-au realizat, n ultimul timp, construcii din lemn ndrznee, cu deschideri mari i forme arhitecturale variate.

3. OBIECTIVE

Testele experimentale urmresc aspecte legate de comportamentul mbinrilor n lemn cu bulon solicitate la ncovoiere, cu influena variaiei anumitor parametri (diametrul bulonului, poziia bulonului i unghiul de n-clinare dintre elemente) asupra corelaiei for-deplasare.

4. CERCETRI EXPERIMENTALE

Pentru testele experimentale s-au realizat 24 de mbinri. Elementele mbinrilor au fost prelucrate din lemn de molid, la dimensiunile prezentate n figura 2.

Fig. 2. Elementele mbinrilor testate la ncovoiere: a elemente laterale; b element central nclinat la un anumit

unghi; d diametrul gurii (6; 8; 10 mm) egal cu diametrul tijei; h nlimea piesei (35; 52; 70 mm).

Pentru testarea la ncovoiere a unei mbinri n lemn

cu bulon s-a proiectat i realizat dispozitivul prezentat n figurile 3 i 4.

Fig. 3. mbinare montat pe dispozitivul pentru testare la ncovoiere: 1 piese din lemn; 2 bulon; 3 dispozitiv.

Fig. 4. Dispozitivul fixat pe maina de ncercri.

5. REZULTATE I DISCUII

Rezultatele obinute n urma testrilor experimentale

ale mbinrilor, seciunea transversal, diagrama for-deplasare i modul de rupere a acestora sunt prezentate n figurile 5...8.

F

CREATIVITATE, INVENTIC, ROBOTIC

Buletinul AGIR nr. 1/2010 ianuarie-martie 36

Fig. 5. Rezultatele obinute pentru mbinarea cu tij de diametru 8 mm la unghiul de 45 i seciunea 7025 mm2.

Fig. 6. Rezultatele obinute pentru mbinarea cu tij de diametru 10 mm la unghiul de 45 i seciunea 7025 mm2.

Fig. 7. Rezultatele obinute pentru mbinarea cu tij de diametru 6 mm la unghiul de 35 i seciunea 3525 mm2.

Fig. 8. Rezultatele obinute pentru mbinarea cu tij de diametru 10 mm la unghiul de 55 i seciunea 3525 mm2.

n stabilirea concluziilor au fost luate n considerare

doar epruvetele care s-au rupt la nivelul mbinrii, iar pentru trasarea graficelor s-a ales, din fiecare tip, m-binarea cu fora de rupere cea mai mare.

Diametrul tijei (6; 8; 10 mm).

Fig. 9. Influena diametrului tijei asupra corelaiei for-deplasare i forei maxime.

Prin suprapunerea diagramelor for-deplasare (fig. 9)

se observ c fora de rupere crete de la diametrul tijei de 6 mm pn la diametrul de 8 mm, dup care scade. Aceast for crete o data cu diametrul deoarece se mrete suprafaa de strivire, dup care scade deoarece mrind diametrul se slbete seciunea elementului supus la ncovoiere.

3

TESTAREA LA NCOVOIERE A MBINRILOR N LEMN CU BULON UTILIZATE N CONSTRUCII

Buletinul AGIR nr. 1/2010 ianuarie-martie 37

Fig. 10. Influena unghiului dintre elementele mbinrii la d = 8 mm asupra corelaiei for-deplasare i a forei maxime.

Prin suprapunerea diagramelor for-deplasare se ob-

serv c, odat cu creterea unghiului dintre elementele mbinrii fora de rupere scade (fig. 10). Aceast scdere se datoreaz creterii procentuale a solicitrii de ncovoiere, n defavoarea celei de compresiune, care conduce la o scdere a forei de rupere i la deplasri mai mari.

Deoarece tija mparte seciunea n dou zone (com-presiune-traciune), prin poziionarea acesteia la h/2 se obin tensiuni minime.

Fig. 11. Influena poziiei tijei (d = 10 mm) fa de muchia superioar asupra corelaiei for-deplasare.

6. CONCLUZII

O important condiie de asigurare a unor bune pro-prieti a structurilor din lemn o reprezint calitatea mbinrilor acestora.

Testele experimentale au artat c este foarte impor-tant cunoaterea principalilor parametri care definesc o mbinare pentru a obine o calitate superioar a acesteia.

BIBLIOGRAFIE

[1] Crisan, R., Gogulescu, S., Construcii din lemn, ediia a II-a, Editura Universitar Ion Mincu, Bucureti, 2001.

[2] Curtu, I.; Ghelmeziu, N., Mecanica lemnului i materialelor pe baz de lemn, Editura Tehnic, Bucureti, 1984.

[3] Curtu, I.; Nastase, V. .a., mbinri n lemn (structur, tehnologie, fiabilitate), Editura Tehnic, Bucureti, 1988.

[4] Ghenea, N., s.a., Construcii din lemn, Institutul de Construcii, Bucureti, 1975.