Lapped Scarf Joint with Inclined Faces and Wooden Dowels Intended for Tensile Loads: Analysis and Design

Abstract

ílem práce je navrhnout lapovaná plát se šikmými plochami, které by bylo vhodné použití pro opravy dřevěné trámy. Nová část paprsku by se k staré intaktní části nosníku. Spoj bude mít šikmé plochy a bude držen pohromadě pomocí dřevěných kolíků. V tomto případě by bylo devět dřevěné kolíky, aby se optimalizovala chování spoj tahových napětí. Experimentální testy budou provedeny pro tahu a ohybu. Kromě toho bude numerický model být vytvořena pomocí ANSYS a budou ověřeny s experimentálním modelem. Po ověření numerického modelu, další numerické zkouška by být provedeno pro kompresi. Namáhání budou vyhodnoceny podél určitých částí nosníku určují napětí produkované v různých aplikacích zatížení. V von Mises napětí jsou získány a použity k výrobě Mohr kruhu diagramy charakterizovat druh napětí přítomné na různých uzlech. Tato studie je součástí postupu předchozích studií, které zkoumaných lapované pláty, které by byly zavedeny a použity pro srovnání způsobem. Konečný výsledek je poskytnout znalosti o chování chlemtali plátů s dřevěnými hmoždinkami a musí být schopen reprodukovat takové spoje pro různé případy, s použitím různých velikostí paprsku a stanovení odpovídající hmoždinky design pro dostatečnou podporu. Konstrukční diagramy pro použití v konstrukcích jsou hodnoceny.

The object of the thesis is to design a lapped scarf joint with inclined faces that would be suitable in use for repairing timber beams. The new portion of the beam would be attached to the old intact part of the beam. The joint would have inclined faces and would be held together using wooden dowels. In this case there would be nine wooden dowels in order to optimize the behavior of the joint under tensile stresses. Experimental tests will be performed for tension and bending. In addition, a numerical model will be developed using ANSYS and will be validated with the experimental model. Upon validation of the numerical model, an additional numerical test would be done for compression. The stresses will be evaluated along specific sections of the beam to determine the stresses produced under different load applications. The Von Mises stresses are obtained and used to produce Mohr circle diagrams to characterize the type of stress present at various nodes. This study is part of a progression of previous studies that have investigated lapped scarf joints, which would be introduced and used for comparison accordingly. The ultimate outcome is to provide understanding for the behavior of lapped scarf joints with wooden dowels and be able to reproduce such joints for different cases, using different beam sizes and determining the adequate dowel design for sufficient support. Design diagrams for use in constructions are assessed.