search query: @keyword ductility / total: 9
results-list
reference: 3 / 9
« previous | next »
Author:Pirinen, Matti
Title:Ductility of Wood and Wood Members Connected with Mechanical Fasteners
Puun- ja mekaanisin liittimin liitettyjen puurakenteiden sitkeys
Publication type:Master's thesis
Publication year:2014
Pages:114 + 20      Language:   eng
Department/School:Insinööritieteiden korkeakoulu
Main subject:Rakennetekniikka   (R3001)
Supervisor:Puttonen, Jari
Instructor:Hirsi, Hannu
Electronic version URL: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201405221900
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions
close

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto     | Archive
Keywords:ductility
Dowel-type fastener
orthotropic
splitting
European Yield Model
Abstract (eng):Ductility is the extent to which material can plastically deform without losing its load bearing capacity.
Ductility is essential in accidental situations, areas of high seismicity, and in cases of static overloading.
In general, ductility can be understood as a safeguard against the unknown.

In the past two decades, the status of wood as a building material has become more suitable for high rise buildings; however only a limited amount of updates have been made to the standards.
This thesis reviewed the current situation through an analysis of the design standards: Eurocode 5: Design of Timber Structures and Eurocode 8: Design of Structures for Earthquake Resistance.
The brittle and ductile failure mechanisms and solutions were addressed and ways to increase the ductility in wood structures were reviewed.
Finally, a case study was conducted to evaluate experimentally the findings of the literature study.

Wood is an orthotropic material.
This means that the stiffness, strength and ductility of wood differ depending on the type and direction of the stressing.
In many cases, due to the tension perpendicular to grain dominating the failure, wood is perceived to be a brittle material.
However, if designed correctly, wood can fail with a ductile compression failure.
In connections with dowel-type fasteners, the failure is ductile if the connection fails with one of the failure modes described by the European Yield Model.
However, if premature splitting or failure of the connection area occurs, the failure is brittle.
The brittle failures occur when the shear and/or tension perpendicular to grain stress is exceeded.
Slender fasteners and appropriate fastener spacing reduce the risk of splitting.

Additionally, fasteners capable of transferring axial forces (such as bolts and screws) are less likely to fail in brittle manner.
Inclined screws with an inclination angle > 30° fail with brittle withdrawal or screw tension failure.
Eurocode 5 does not favor ductile design in wood structures.
All the known brittle failure mechanisms of mechanically connected wood structures are taken into account in Eurocode 5 by separate design rules.
However, the brittle and ductile methods are not identified and the use of brittle modes is not penalized.
Eurocode 8 gives rules that favor the use of ductile solutions in wood structures.
However, the rules are general and the modern solutions such as cross-laminated timber and inclined self-tapping screws are missing.

Reinforcing wood in a perpendicular to grain direction will prevent wood from splitting.
Various number of reinforcing solutions have been proven to be effective.
An effort should be made to include these solutions to the design standards as a requirement when ductile solutions are needed.
Abstract (fin):Sitkeys kuvaa materiaalin tai rakenteen stabiilia muodonmuutoskykyä plastisella alueella.
Sitkeyttä voidaan hyödyntää suunniteltaessa rakenteita kestämään maanjäristyksiä, onnettomuuksia ja staattista ylikuormitusta.
Yleisesti sitkeys voidaan käsittää varmuutena tuntematonta vastaan.

Menneen kahden vuosikymmenen aikana puuta on alettu käyttää kerrostalojen runkomateriaalina.
Tänä aikana standardeihin on kuitenkin tehty vain lieviä muutoksia.
Tässä diplomityössä tutkittiin nykytilannetta analysoimalla suunnittelunormeja: Eurokoodi 5: Puurakenteiden suunnittelu ja Eurokoodi 8: Maanjäristyksen kestävien rakenteiden suunnittelu.
Työssä käsitellyt vauriomekanismit ja suunnitteluratkaisut jaettiin hauraisiin ja sitkeisiin.
Erityisesti tarkasteliin mahdollisuuksia puurakenteiden sitkeyden parantamiseksi.
Kirjallisuustutkimuksessa löydettyjä ratkaisuja tutkittiin lopuksi kokeellisesti.

Puu on ortotrooppinen materiaali, joten puun jäykkyys, kestävyys ja sitkeys eroavat riippuen rasituksen laadusta ja suunnasta.
Syytä vastaan kohtisuora veto aiheuttaa usein puun murtumisen, mistä johtuen puu mielletään hauraaksi materiaaliksi.
Oikein suunniteltuna puun murtotapa on kuitenkin sitkeä puristuslujuuden ylittyminen.

Puikkoliittimin kootut liitokset ovat sitkeitä niiden murtuessa jollakin puikkoliitosteorian määrittelemistä murtotavoista.
Puikkoliitoksissa hauraita murtotapoja ovat halkeilu ja liitosalueen murto, joita ei käsitellä puikkoliitosteoriassa.
Nämä murtotavat johtuvat puun leikkaus tai syytä vastaan kohtisuoran vetolujuuden ylittymisestä.
Halkeilun todennäköisyyttä voidaan vähentää käyttämällä hoikkia liittimiä ja riittäviä reuna- ja päätyetäisyyksiä sekä liitinvälejä.
Halkeamisriski on myös pienempi liittimillä (kuten pultit ja ruuvit), jotka pystyvät siirtämään liittimen pituusakselin suuntaisia voimia.
Vinoruuvien, joiden kaltevuuskulma on > 30°, yleisimmät murtomekanismit on hauraita.

Eurokoodi 5 ei ota riittävästi huomioon sitkeyttä suunnittelukriteerinä.
Kaikki mekaasesti liitettyjen rakenteiden tunnetut vauriomekanismit ovat otettu huomioon.
Niitä ei kuitenkaan ole yksilöity, eikä hauraiden mekanismien käyttöä rajoiteta.
Eurokoodi 8:n säännöt pyrkivät estämään hauraiden ratkaisujen käytön seismisillä alueilla.
Ohjeiden ylimalkaisuus ja nykyaikaisten ratkaisuiden kuten ristiinliimatun massiivipuun ja vinoruuviliitosten puuttuminen on kuitenkin puute Eurokoodissa 8.

Puun halkeilua voidaan estää vahvistamalla rakennetta syitä vastaan kohtisuorassa suunnassa.
Vahvistamiseen on kehitetty useita toimivaksi todettuja ratkaisuita.
Näiden ratkaisuiden vaatiminen sitkeitä puurakenteita suunniteltaessa tulisi sisällyttää standardeihin.
ED:2014-06-01
INSSI record number: 49194
+ add basket
« previous | next »
INSSI