The influence of damaged zones in wood column on its load bearing capacity

Abstract

Tato diplomová práce vznikla jako teoretická podpora pro projekt vedený Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Martinem Schneiderem. Tento projekt je zaměřen na inspekci historických krovů. Cílem mé páce v tomto projektu je analyzovat vliv poškozených částí dřevěného sloupu na jeho únosnost. Myšlenka byla simulovat poškození vrtáním děr do dřeva. Exponenciální funkce pro určení modulu pružnosti byla odvozena z přímého měření vzorků s určitou umělou porozitou. Na základě výsledků zátěžových zkoušek byla prokázána lineární závislost pevnosti v tlaku na zbývající průřezové ploše. Následně byly dva soubory sloupků v měřítku přibližně 1:3 obsahující uměle poškozenou část uprostřed své délky podrobeny zátěžovým zkouškám. Určená únosnost byla porovnána s výsledky výpočtů provedených metodou spřaženého průřezu s použitím materiálových vlastností určených z dříve odvozených vztahů. Průměrný rozdíl vypočítaných a změřených únosností byl 11%. Odporová mikrovrtačka byla použita pro lokalizaci a hodnocení poškození v nahnilém kusu dřeva. Pro účely této práce byl použit jako sloupek. Na základě vyvinutého postupu byla spočítána únosnost tohoto sloupku s přesností 1%. Ověřený postup byl použit pro zkoumání teoretického sloupu reálných rozměrů, u kterého byl zjištěn významný vliv poškozené oblasti. Dále jsem provedl praktickou inspekci stavu historických střešních prvků. Odporové vrtání bylo znovu použito pro lokalizaci a hodnocení poškozených částí. Na základě výsledků jsou uvedeny doporučení pro budoucí rekonstrukci budovy.

This master's thesis has been founded as a theoretical support for the project led by Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Martin Schneider. This project is focused on the inspection of historical timber roof structures. My task in this project was to analyse the influence of damaged zones on the load bearing capacity in timber columns. The Idea was to simulate damage by drilling holes into the wood. An exponential function for calculation of the modulus of elasticity of damaged wood was derived from direct measurements on specimens with certain artificial porosity. Based on results of static load tests it was proven that compressive strength depends linearly on the remaining cross section area. Following this, two sets of columns (in scale of approximately 1:3 to columns typically used in structures) containing artificially damaged zone in the middle of the length were subjected to the static load test. Determined load bearing capacity was compared with results obtained by calculation using the composite cross section method and material properties determined from previously derived formulas. The average difference between calculated and measured values was 11%. The micro-resistance drilling was used for localization and rating of the damaged zones in a partially rotted piece of timber. For the purpose of this thesis it was used as a column. Based on the developed procedure the load bearing capacity of this column was predicted with precision of 1%. Validated procedure was used for examining a theoretical real-sized column and a significant influence of the damaged zone was detected. Further, I have performed a practical inspection of historic roof members condition. Micro-resistance drilling was used again for localization and rating of the damaged parts of the roof. Based on the results, recommendations for future reconstruction of the building were stated.