High Temperature Effect On Resistance Of Timber Structures

Abstract

The present dissertation and its main subjects inquires into the pine and oak timber strength property changes-temperature relations. It also explores the behaviour of slender timber elements in axial compression at higher temperatures; and the comparative analysis of obtained results. The work seeks to accomplish the following major tasks: to obtain test data about the influence of high temperature on the properties of different natural – pine and oak – timber; to investigate the behaviour of slender timber elements under axial compression exposed to fire. Taking into account the investigated real fire effect to correct accordingly the existing in LST EN 1995-1-2 procedure for the fire resistance calculation of timber slender elements in compression. The dissertation consists of an introduction, five chapters, general conclusions, a list of references, a list of author’s publications on the dissertation subject, and 2 Annexes. Chapter 1 provides a literature review. It focuses on the publications inquiring into the loss of strength properties by timber at higher temperatures, the fire resistance of timber structures in compression. The chapter ends with the formulation of conclusions and the adjustment of research tasks. Chapter 2 offers the methodology of the research on strength properties of timber at higher temperatures, and the schemes of the developed testing equipment. Chapter 3 presents the procedure of the research on the behaviour of slender timber elements in axial compression under fire, and the schemes of testing equipment developed for this particular purpose. Сhapter 4 presents the analysis of test results of influence on the strength of timber exposed to fire, and a comparison between them and findings of the authors of analogous researches. Сhapter 5 presents the comparative analysis of test results of the behaviour of slender timber elements in axial compression under fire, and results of relevant fire resistance calculations carried out with the application of analytical methods and numeric modelling of temperature distribution in cross-sections by finite elements.

Disertacijoje nagrinėjami pušinės ir ąžuolinės medienos stipruminių savybių pokyčių temperatūriniai sąryšiai bei medinių centriškai gniuždomų liaunų elementų elgsena veikiant aukštesnėms temperatūroms. Pagrindiniai tyrimo objektai yra Lietuvos spygliuočių ir lapuočių medienos savybių pokyčiai didėjant temperatūrai ir centriškai gniuždomų liaunų medinių elementų elgsenos veikiant kaitrai eksperimentiniai tyrimai bei rezultatų lyginamoji analizė. Darbe spręsti tokie pagrindiniai uždaviniai: gauti eksperimentinius duomenis apie aukštos temperatūros poveikį skirtingos natūralios – pušinės ir ąžuolinės – medienos savybėms, atlikti centriškai gniuždomų liaunų medinių elementų elgsenos ugnyje tyrimus. Atsižvelgiant į tyrinėtą tikrovišką gaisro poveikį patikslinti esamą EN 1995-1-2 medinių liaunų gniuždomų elementų atsparumo ugniai skaičiavimo metodiką. Disertaciją sudaro įvadas, penki skyriai, bendrosios išvados, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai ir du priedai. Pirmasis skyrius skirtas literatūros apžvalgai. Jame pateikta darbų, kuriuose nagrinėjamas aukštesnės temperatūros veikiamos medienos, stipruminių savybių mažėjimas ir kuriuose pateikiami gaisro sąlygomis gniuždomų medinių elementų laikomosios galios tyrimų rezultatai. Pabaigoje formuluotos išvados ir disertacijos tikslai ir uždaviniai. Antrajame skyriuje pateikta medienos stipruminių savybių aukštesnėse temperatūrose tyrimo metodika ir sukurtų nestandartinių bandymo įrenginių schemos. Trečiajame skyriuje pateikta liaunų centriškai gniuždomų medinių elementų elgsenos gaisro sąlygomis tyrimų metodika bei tam tikslui sukurtų nestandartinių bandymo įrenginių schemos. Ketvirtajame skyriuje pateikta aukštesnės temperatūros poveikio medienos stipriams bandymo rezultatų analizė ir palyginimas su kitų autorių analogiškų tyrimų rezultatais. Penktajame skyriuje pateikta centriškai gniuždomų liaunų medinių elementų elgsenos ugnyje bandymo rezultatų ir šių elementų atsparumo ugniai skaičiavimo rezultatų, taikant analitinius metodus, ir skaitinį temperatūros pasiskirstymo skerspjūvyje modeliavimą baigtiniais elementais palyginamoji analizė.