Experimental study of the strength and endurance of glued timber on shearing, compression and bending

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Nowadays wood is regaining its position as a material for bridges. During the first decades of the 21st century, the share of wooden bridge construction in Russia increased from 10 to 40 %. The cost of a bridge span made of glued laminated timber is 30–50 % lower than the cost of a bridge span made of precast prestressed reinforced concrete structures. Consequently, an urgent task of modern bridge construction is to expand the scope of application of glued lam-inated timber for complex and extended structures. This requires updating existing and de-veloping new regulatory documents, which, in turn, is impossible without experimental stud-ies of the actual operation of elements of building structures made of glued laminated timber.Materials and methods. The endurance limit of glued timber specimens during shearing along the fibres and com-pression across the fibres, the endurance limit of glued timber beams during bending, and control of the residual strength of specimens that did not fail after cyclic testing were studied.Results. Statistical processing of experimental results allowed us to identify the features of defor-mation and destruction of glued timber: the endurance limit for cyclic bending is up to 10 times higher than the endurance limit for cyclic shearing and compression, which once again emphasizes the high level of anisotropy of the material. This is significantly more than for other building materials.Conclusions. Static tests showed practically uniform linear operation of glued specimens during compres-sion tests across the fibres. Analysis of destruction allowed us to draw a conclusion about the reliability of adhesive joints. It was found that with an increase in humidity by 1 %, the strength decreases by 0.4 %. Consequently, for bridge structures, the issues of moisture re-sistance of glued timber remain relevant. The results of the studies were used in the develop-ment of national standards projects.

About the authors

A. N. Shuvalov

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: ashuvalov@mgsu.ru
ORCID iD: 0009-0007-0289-7412

O. A. Kornev

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: i@okornev.ru
ORCID iD: 0009-0009-5545-5284

V. A. Kakusha

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: kakushava@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6524-1313

Yu. A. Zhidkov

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: zhidkovyua@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9283-7702

A. V. Kornilova

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: kornilovaav@mgsu.ru
ORCID iD: 0000-0001-5569-9320
SPIN-code: 6569-6240

V. A. Ermakov

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: ermakov@mgsu.ru
ORCID iD: 0000-0002-8862-8139

D. E. Kapustin

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: kde90@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-6493-1301
SPIN-code: 6645-1159

M. V. Fedorov

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: FedorovMV@mgsu.ru
ORCID iD: 0009-0009-9041-2634
SPIN-code: 3288-5373

A. V. Nasonovskiy

Engineering and Transport Infrastructure Facilities

Email: aleksey.nasonovskiy@siti.spb.ru

References

  1. Стуков В.П. Развитие деревянных мостов и их применение в условиях Севера // Региональные аспекты развития науки и образования в области архитектуры, строительства, землеустройства и кадастров в начале III тысячелетия : мат. Междунар. науч.-практ. конф. 2019. С. 316–321. EDN DNPGEH.
  2. Соколов А.Ю. Обзор зарубежной и отечественной историографии изучения средневековых деревянных мостов // Актуальная археология 7 : мат. Междунар. науч. конф. молодых ученых. 2024. С. 399–401. EDN XVQPKE.
  3. Подъяпольская М.А., Вербицкий И.О., Вербицкая Е.В. Деревянные мосты. Мостостроение с использованием древесины в прошлом и сейчас // Ползуновский альманах. 2022. № 1. С. 168–170. EDN QVUMAT.
  4. Мищенко Д.С. Обзор деревянного мостостроения в России // Инновационные методы проектирования строительных конструкций зданий и сооружений : сб. науч. тр. 4-й Всеросс. науч.-практ. конф. 2022. С. 363–366. EDN GGUIXY.
  5. Погорельцев А.А., Турковский С.Б. Особенности применения клееных деревянных конструкций в сейсмических районах // Строительная механика и расчет сооружений. 2022. № 2 (301). С. 31–38. doi: 10.37538/0039-2383.2022.2.31.38. EDN YHQJAE.
  6. Турковский С.Б., Погорельцев А.А., Стоянов В.О. Опыт эксплуатации большепролетных клееных деревянных конструкций с узлами системы ЦНИИСК // Строительная механика и расчет сооружений. 2022. № 6 (305). С. 61–68. doi: 10.37538/0039-2383.2022.6.61.68. EDN EEXUNC.
  7. Погорельцев А.А., Турковский С.Б. Линзообразные фермы из клееной древесины: особенности конструкций, испытания, расчет и применение // Строительная механика и расчет сооружений. 2021. № 2 (295). С. 62–72. doi: 10.37538/0039-2383.2021.2.62.72. EDN RMZBNQ.
  8. Масалов А.В., Кабанов В.А., Масалов Н.А. Сопротивление разрушению изгибаемых элементов из клееной древесины // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. № 2–3. С. 229–232. EDN RSFKNL.
  9. Уткин В.А. Совершенствование конструкций пролетных строений автодорожных мостов из клееной древесины : дис. … д-ра техн. наук. Омск, 2009. 233 с. EDN QFETPZ.
  10. Кобзев П.Н. Совершенствование конструкции и методики расчета многоребристого пролетного строения моста из клееной древесины с учетом совместной работы перекрестной деревоплиты и балок : дис. … канд. техн. наук. Омск, 2006. 165 с.
  11. Mahnert K.C., Hundhausen U. A review on the protection of timber bridges // Wood Material Science & Engineering. 2018. Vol. 13. Issue 3. Pp. 152–158. doi: 10.1080/17480272.2017.1403955
  12. Fiore А., Liuzzi M.A., Greco R. Some shape, durability and structural strategies at the conceptual design stage to improve the service life of a timber bridge for pedestrians // Applied Sciences. 2023. Vol. 10. Issue 6. P. 2023. doi: 10.3390/app10062023
  13. Hawryszkow P., Biliszczuk J. Vibration serviceability of footbridges made of the sustainable and eco structural material: Glued-laminated wood // Materials. 2022. Vol. 15. Issue 4. P. 1529. doi: 10.3390/ma15041529
  14. Bergenudd J., Battini J.M., Crocetti R. Dynamic analysis of a pedestrian timber truss bridge at three construction stages // Structures. 2024. Vol. 59. P. 105763. doi: 10.1016/j.istruc.2023.105763
  15. Toyoda A., Honda H., Kato S. Static and dynamic structural performance of modern timber bridges // Journal of JSCE. 2020. Vol. 8. Issue 1. Pp. 26–34. doi: 10.2208/journalofjsce.8.1_26
  16. Garcia-Dieguez M., Racic V., Zapico-Valle J.L. Complete statistical approach to modelling variable pedestrian forces induced on rigid surfaces // Mechanical Systems and Signal Processing. 2021. Vol. 159. P. 107800. doi: 10.1016/j.ymssp.2021.107800
  17. Song Z. Discussion on Human-induced Vibration of Glulam Pedestrian Arch Bridge // Academic Journal of Science and Technology. 2024. Vol. 13. Issue 1. Pp. 181–184. doi: 10.54097/f7kw8d13
  18. Tazarv M., Carnahan Z., Wehbe N. Glulam timber bridges for local roads // Engineering Structures. 2019. Vol. 188. Pp. 11–23. doi: 10.1016/j.engstruct.2019.03.012
  19. Cerda F.C., Goulas C., Sabirov I., Papaefthymiou S., Monsalve A., Petrov R.H. Microstructure, Texture and Mechanical Properties in a Low Carbon Steel after Ultrafast Heating // Materials Science and Engineering: A. 2016. Vol. 672. Pp. 108–120. doi: 10.1016/j.msea.2016.06.056
  20. Ermakov V., Stepanova E. Moisture content and its influence on glued timber structures // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 869. Issue 5. P. 052015. doi: 10.1088/1757-899X/869/5/052015

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».