Friksjon tre mot tre - En eksperimentell studie av hvordan friksjon mellom lameller i tverrspente brudekker påvirker størrelsen på nødvendig spennkraft.

Abstract

Denne studien har som hensikt å undersøke friksjonskoeffisienten for limtre ved varierende kraftvinkel. I rapporten evalueres også gjeldende formelverk for nødvendig spennkraft i tverrspente brudekker. Et tverrspent brudekke i limtre er sammensatt av lameller spent sammen på tvers med gjennomgående stenger av høyfast stål. For at brudekket skal opprettholde sin funksjon og styrke, er det viktig at det fungerer som en massiv plate. Når brudekket utsettes for laster i flere retninger, vil resultantkraften danne en vinkel i forhold til brudekket. På grunn av dette vil lamellene prøve å gli på skrå i forhold til hverandre. Spennkraften skaper friksjon mellom lamellene slik at glidning forhindres. For å beregne nødvendig spennkraft i et brudekke er friksjonen mellom lamellene en viktig parameter. Friksjonskoeffisienten for limtre på langs med, og på tvers av fiberretningen er godt dokumentert ved tidligere forsøk, men mellomliggende verdier er ikke undersøkt. På vegne av oppdragsgiver Statens vegvesen, Vegdirektoratet, har forfatterne evaluert gjeldende formelverk for nødvendig spennkraft i et tverrspent brudekke. Formelverket baserer seg på en lineær sammenheng for friksjonskoeffisienter mellom 0 og 90 grader. For å undersøke om dette stemmer, har forfatterne gjennomført friksjonsforsøk i laboratorium. På bakgrunn av resultatene fra våre forsøk, konkluderes det med at gjeldende formelverk ikke er tilfredsstillende. Friksjonskoeffisienten for limtre opptrer ikke lineært mellom kraftvinkel 0 og 90 grader.

The intention of this study is to examine the coefficient of friction of glue-laminated timber (glulam) when the force angle varies. In addition to this, the current formula defining required prestress in stress-laminated bridge decks will be evaluated. A stress-laminated bridge deck of glulam consists of laminations stressed in tension transversely with high-strength steel rods. To maintain the bridge deck’s strength and function, it is important that all laminations work as a massive plate. When the bridge deck is exposed to heavy loads in several directions, the resultant will create an angle relative to the bridge deck. Because of this, the laminations will try to slide oblique in relation to each other. The prestress creates friction between the laminations, which prevents them from sliding. To calculate the required prestress in a bridge deck, friction between laminations is an important parameter. The coefficient of friction for glulam in the grain and across the grain direction is well known, but values in between have not been examined yet. On behalf of the Norwegian Public Roads Administration, Directorate of Public Roads, the authors have evaluated the current formula for required prestress in stress laminated bridge decks. The formula is based on a linear relation of friction coefficients between 0 and 90 degrees. To examine whether this is true or not, the authors have conducted friction experiments in a laboratory. Based on the results of our experiments, we have concluded that the current formula is not entirely correct. The coefficient of friction for glulam does not act linearly between force angle 0 and 90 degrees.