Dvouhmoždíkový spoj s jedním zajišťovacím kolíkem je nejúnosnější variantou plátového spoje, který byl v rámci výzkumu testován. Jeho výroba je časově nejnáročnější. Velký potenciál je do něj vkládán i pro použití v tahu (např. vazné trámy v případě, že je dostatečně zajištěno sevření plátů u sebe).

Zkoušené trámy měly velikost 200x240x6000 mm, spoj byl umístěn stejně jako u ostatních variant v měřítku 1:1. Šikmá čela byla vždy podkosena, aby nedocházelo k otevírání spoje při zatížení. Spoje byly provedeny ze smrkového dřeva, hmoždíky byly dubové. 

Použití plátu se dvěma hmoždíky a jedním kolíkem („2HM+1K“) se překrývá s použitím čtyřkolíkového spoje, v ohybu je únosnější. Hodí se na opravy prvků větších průřezů.

Výsledky destruktivních zkoušek jsou vztaženy ke skutečné vlhkosti vzorků měřené po zkouškách (21,4 %), materiálové mechanické vlastnosti jsou uváděny pro vlhkost 12 %.

[Show slideshow]

První ohybové zkoušky ukázaly potenciál v únosnosti spoje s hmoždíky bez kolíků. Tyto spoje však potřebovaly k finální bezpečné podobě přidat ještě další zajišťovací prvky, protože “dva spojovací prostředky jsou jako jeden”, a to je málo. Rychlou variantou je přidat k vertikálním tuhým hmoždíkům horizontální zajišťovací kolík, s jehož únosností se v návrhu nepočítá, může se ale pozitivně projevit především v případě problémů. 

Zkoušené trámy měly velikost 200x240x6000 mm, spoj byl umístěn stejně jako u ostatních variant v měřítku 1:1. Šikmá čela byla vždy podkosena, aby nedocházelo k otevírání spoje při zatížení. Spoje byly provedeny ze smrkového dřeva, hmoždíky byly dubové. 

Použití plátu s jedním hmoždíkem a dvěma kolíky („1HM+2K“) se překrývá s použitím čtyřkolíkového spoje, v ohybu je únosnější. Jeho výroba je však náročnější.

Výsledky destruktivních zkoušek se vztahují ke skutečné vlhkosti vzorků měřené po zkouškách (22,8 %), materiálové mechanické vlastnosti jsou uváděny pro vlhkost 12 % (přepočet dle příslušné normy). Srovnání všech variant spoje v měřítku 1:1 je zde.

[Show slideshow]

Čtyřkolíkový spoj byl testován v měřítku 1:1 (tj. vzorky s rozměry 200x240x6000 mm) v několik variantách. Standardně dlouhý spoj, Lp= 6h,  byl ve čtvrtině rozpětí stejně jako tříkolíkový nebo hmoždíkové spoje. Trámy byly smrkové, kolíky dubové.

Všechny vzorky byly zatěžovány v tříbodovém ohybu, průběh zatěžování byl také shodný – rychlost 30 mm/min, po dosažení průhybu 50 mm (odhadovaná hranice lineárního chování, spoj si tzv. “sedne”) přichází odtížení a opětovné zatížení až do porušení.

Mechanické vlastnosti jsou vztaženy ke skutečné vlhkosti zkoušených prvků v době experimentů ( 17,5 %), mechanické materiálové vlastnosti odpovídají předepsané vlhkosti 12 %.

[Show slideshow]

Tříkolíkový spoj byl testován v poslední fáci výzkumu, aby se finálně potvrdil jeho předpokládaný potenciál založený na předchozích poznatcích a také numerických simulacích. Vzorky v měřítku 1:1 (tj. s rozměry 200x240x6000 mm) byly zatěžovány v tříbodovém ohybu, spoj byl ve čtvrtině rozpětí stejně jako u ostatních variant. Průběh zatěžování byl také shodný – rychlost 30 mm/min, po dosažení průhybu 50 mm (odhadovaná hranice lineárního chování, spoj si tzv. “sedne”) přichází odtížení a opětovné zatížení až do porušení.

Délka spoje byla standardních 1380 mm, tj. Lp= 6h. Trám byl smrkový, kolíky dubové.

Výsledky destruktivních zkoušek jsou vztaženy ke skutečné vlhkosti vzorků (20,6 %), mechanické materiálové vlastnosti jsou uvedeny pro předepsanou vlhkost 12 %.

[Show slideshow]

Poloha spoje ovlivňuje celkovou únosnost opravovaného trámu a také jeho tuhost. Jelikož není během opravy možné si místo vybrat, je dáno poškozením prvku, bylo nutné tuto skutečnost při výzkumu podchytit. Cílem experimentu bylo srovnat chování spoje při zvyšujícím se namáhání ohybovým momentem (posouvačka zůstává stejná), jak se spoj posouvá od podpory směrem ke středu trámu (degradace materiálu zasahuje dále).

Experiment se standardně dlouhým čtyřkolíkovým spojem – Lp=6h – byl proveden ve třech variantách. Jednotlivá označení vzorků odkazují na vzdálenost středu spoje od podpory, stejně jako u experimentu s krátkým spojem.

Výsledky níže ukazují, že únosnost i tuhost je nejvyšší pro spoj blízko podpory. To je i pro praxi dobré zjištění, protože často je nutné vyměnit pouze malou část trámu u zhlaví trámu napadeného biotickým poškozením. Výsledky jsou vztaženy k aktuální vlhkosti vzorků měřené po provedení zkoušky, která byla průměrně 16,9 %. Matriálové vlastnosti jsou k nahlédnutí na nadřazené stránce.

[Show slideshow]

Podnětem pro krácení spoje je snaha ušetřit co nejvíce původního, historicky cenného, materiálu při opravě. Již dříve bylo prokázáno, že delší spoj je únosnější. Bylo ovšem potřeba najít spodní hranici pro délku spoje, se kterou již může být dostatečně bezpečně používám. Roli, jak ukázal tento experiment, hraje poloha spoje.

Experiment umožnil porovnat únosnost trámu s krátkým spojem – Lp=3h – v různých polohách. Testován byl ve dvou extrémech – umístění blízko podpory (vhodné při rekonstrukcích, kdy se protézuje pouze zhlaví trámů) a co nejblíže středu (vnitřní čelo minimálně zasahuje pod desku zatěžovacího válce). Pojmenování trámu označuje vzdálenost středu spoje od podpory.

Srovnat únosnost různě dlouhých spojů ve stejné nebo velmi podobné poloze je možné pomocí experimentu s polohou standardně dlouhého spoje.

Tabulka s únosnostmi je vztažena k aktuální vlhkosti trámů při zkoušce, která byla průměrně 17,3 %. Materiálové vlastnosti jsou uvedeny na nadřazené stránce.

[Show slideshow]

Čtyřkolíkový spoj ve standardní poloze a délce, pro srovnání se zkouškami v jiných měřítcích, byl zkoušen ve dvou materiálových variantách – vzorky byly vyrobeny ze smrkového a borovicového dřeva. Kolíky byly bukové. 

Uspokojivé výsledky pro oba materiály podporují poučku použití stejného materiálu při opravách historických konstrukcí. Při nich je žádoucí zachovat kvalitu materiálu, tudíž použít i stejný druh dřeva.

Výsledná únosnost v tabulce níže je vztažena k aktuální měřené vlhkosti – pro smrkové vzorky to bylo 17,9 %, pro borovicové vzorky 14,8 % a referenční trámky měly vlhkost 13,0 %.

[Show slideshow]

Doposud byly vzorky trámů se spoji testovány pouze v ohybu. Aby se mohly celodřevěné plátové spoje používat univerzálněji, bylo nutné ověřit jejich chování také při kombinovaném zatížení. První experimenty, které ukázaly trendy, byly provedeny na vzorcích v měřítku 1:4. Spoje na smrkových trámečcích z truhlářského řeziva byly vybaveny bukovými kolíky, které jsou svými pevnostními vlastnostmi podobné dubu. Byly zkoušeny dvě varianty čtyřkolíkového spoje, které se lišily sklonem čel – 45° a 60°, a dvouplátový spoj. 

Zkouška simulovala zatížení taženého prvku, např. trámu vazného nebo stropního. Varianty s různým sklonem čel byly testovány pro srovnání s ostatními druhy zatížení. Dvouplátový spoj měl vysoký potenciál díky předpokládané vyšší únosnosti dvoustřižných spojovacích prostředků a na základě výsledků z tříbodového ohybu (tabulka s výsledky je také uvedena pro srovnání). Zatížení bylo vyvozeno svislou silou (ohyb) a mrtvou váhou břemene o hmotnosti 120 kg, tj. 1,2 kN.

Jako vhodné se shodně ukázaly čtyřkolíkový spoj se sklonem čel 45° a především dvouplát. 

Vlhkost vzorků se pohybovala okolo ideálních 12 %, materiálové mechanické vlastnosti se také vztahují k tého hodnotě.

[Show slideshow]