Skrå hakeskjøt

Abstract

Med bakgrunn i et ønske om bedre utnyttelse av ressurser og ombruk av allerede eksisterende materialer har det blitt behov for å se på nye måter å løse dagens utfordringer på. Spesielt har det vært et ønske å redusere bruken av stål i byggenæringen da dette er en energikrevende ressurs som bidrar til utslipp av store mengder klimagasser.

Denne rapporten tar utgangspunkt i en mye brukt treforbindelse i eldre trehus, med sikte på å utvikle en parametrisk løsning som kan freses med roboter for en rask og enkel modifisering av lengder, og dermed tilpasses bruk i forbindelse med restaurering eller bygging av nye bygg.

Ved bruk av parametrisk design har målet vært å optimalisere hakeskjøten slik at den får best mulig kapasitet i aksielt strekk, samtidig som det har vært et poeng at det skal være enkelt å demontere forbindelsen for videre ombruk.

I et forsøk på å fastslå kapasiteten til forbindelsen er det utført simuleringer og håndberegninger hvor disse er vurdert opp mot teori og tidligere oppgaver. Resultatene viser at spenningsbildet blir bedre fordelt når lengden på skjøten øker. Mindre hellening på den skrå flaten viser det samme. Håndberegningene støtter opp under denne konklusjonen. Resultatene fra simuleringene har liten tyngde uten en fysisk test å sammenligne med. Denne oppgaven sammen med en fysisk test vil kunne avkrefte og bekrefte antagelsene våre, og ikke minst fastsette kapasiteten til hakeskjøtene.

The purpose of this thesis is to simulate and optimize an oblique scarf joint. The aim is to map the stress distribution in various traditional scarf joints. Furthermore, we seek to develop this joint to identify potential modifications that could improve the stress distribution. This joint is commonly used in older Norwegian structures, and a better understanding of its capacity could promote its use. By identifying the weak points of the joint, further simulations and applications become possible. In the reuse of older timber, the material will come in various lengths, and the goal is for the scarf joint to be used to meet necessary lengths.

The models are drawn parametrically in the visual programming tool Grasshopper. The geometry from these programs is visualized in the CAD software Rhinoceros and exported as IGES files to ABAQUS/CAE. Here, the model is simulated using the finite element method. A systematic list of different oblique scarf joints to be tested was established. Optimized versions were then drawn based on theory and the results from the original scarf joints.

Although it is challenging to conclude definitively without conducting physical tests, comparisons of the stress distributions of the different joint versions indicate that increasing the length of the joint positively affects the stress distribution in critical areas. Hand calculations performed for some of the joints seem to confirm this assumption. However, it is concluded that physical tests are necessary to explicitly determine the axial tensile capacity of the joint.