Experimental determination of the limiting flexibility of eucalyptus wood for axially compressed elements

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Relevance. Wood is one of the most widely used building materials throughout history, and because of its physical-mechanical properties it mainly has been used in flexed and compressed elements. Eucalyptus was introduced to Latin America in the mid-19th century and nowadays is one of the most used woods for construction in the Andean region of Ecuador. To designing slender structural elements under axial loading engineers usually use the Euler formula, but it is applicable only if the compression stress does not exceed the proportional limit. One way to determine if the compression stress will be below the proportional limit is by comparing of the slenderness of the element with the limiting flexibility of its material which allows knowing if the buckling will occur in the elastic zone where Euler formula applies. The aim of the work - determine the magnitude of the limiting flexibility of eucalyptus, since this wood has been the subject of some investigations, however, no information about the limiting flexibility magnitude for the calculation of axially compressed elements. Methods. The laboratory tests to determine the magnitudes of the modulus of elasticity, proportional limit, admissible compression stress and limiting flexibility was carried out. Results. This experimental investigation shows that the magnitude of the limiting flexibility or so-called critical slenderness ratio for eucalyptus globulus is 59.

Sobre autores

David Cajamarca-Zuniga

Catholic University of Cuenca; Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Autor responsável pela correspondência
Email: cajamarca.zuniga@gmail.com

Master of Science, PhD postgraduate student, Department of Civil Engineering, Engineering Academy of RUDN University; Docent of the Department of Civil Engineering at CUC

Av. De las Americas & Humboldt, Cuenca, 010101, Republic of Ecuador; 6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Cristhian Carrasco

Catholic University of Cuenca

Email: cajamarca.zuniga@gmail.com

Civil Engineer graduate, Department of Civil Engineering

Av. De las Americas & Humboldt, Cuenca, 010101, Republic of Ecuador

Belen Molina

Catholic University of Cuenca

Email: cajamarca.zuniga@gmail.com

Civil Engineer graduate, Department of Civil Engineering

Av. De las Americas & Humboldt, Cuenca, 010101, Republic of Ecuador

Bibliografia

  1. Warren E., Smith R.G.B., Apiolaza L.A., Walker J.C.F. Effect of stocking on juvenile wood stiffness for three Eucalyptus species. New For. 2009;37(3):241-250. DOI: 10.1007/ s11056-008-9120-9.
  2. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). El eucalipto en la repoblación forestal. Rome, Italy; 1981. (In Spanish.)
  3. Acosta Solis M. El eucalipto en el Ecuador. Instituto Ecuatoriano de Ciencias Forestales, Quito, Ecuadtor; 1949. (In Spanish.)
  4. Aguirre Z., Loja A., Solano C., Aguirre N. Especies forestales mas aprovechadas en la region sur del Ecuador. Loja, Ecuador: Universidad Nacional de Loja; 2015 (In Spanish.)
  5. Pagel C.L., Lenner R., Wessels C.B. Investigation into material resistance factors and properties of young, engineered Eucalyptus grandis timber. Constr. Build. Mater. 2020;230:117059. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117059.
  6. Vinueza M. Ficha Técnica No. 15 Eucalyptus Globulus Labill. Ecuador Forestal. Quito, 2013 (In Spanish.)
  7. Acosta S., Zakowicz M. et al. Propiedades físico mecánicas de la madera de Eucalyptus grandis de las procedencias genéticas : Kendall (Australia), huerto semillero de Sudáfrica y semilla local Concordia, plantadas comercialmente en Argentina. Argentina; 2004 (In Spanish.)
  8. Crafford P.L., Wessels C.B. The potential of young, green finger-jointed Eucalyptus grandis lumber for roof truss manufacturing. South. For. 2016;78(1):61-71. DOI: 10.2989/ 20702620.2015.1108618.
  9. Piter J.C., Zerbino R.L., Blaß H.J. Visual strength grading of Argentinean Eucalyptus grandis : Strength, stiffness and density profiles and corresponding limits for the main grading parameters. Holz als Roh - und Werkst. 2004; 62(1):1-8. doi: 10.1007/s00107-003-0433-2.
  10. Gonc̈alves F.G. et al. Parâmetros dendrométricos e correlações com propriedades tecnológicas em um híbrido clonal de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandisl. Rev. Arvore. 2010;34(5):947-959. doi: 10.1590/s0100-67622010000500020.
  11. Da Cruz C.R., Lima J.T., De Muniz G.I.B. Varia- ções dentro das árvores e entre clones das propriedades físicas e mecânicas da madeira de híbridos de Eucalyptus. Sci. For. Sci. 2003;64: 33-47.
  12. Johnston B.G., Hon M. Column buckling theory: Historic highlights. J. Struct. Eng. (United States). 1983;10(9):2086-2096. doi: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1984)110:8(1930).
  13. The Pan American Standards Commission. COPANT-461. Timber. Method for determining apparent specific weight. 1972.
  14. The Pan American Standards Commission. COPANT-464. Timber. Method of determining the compression parallet to grain. 1972.
  15. The Pan American Standards Commission. COPANT-555. Timber. Static bendig test method. 1973.
  16. American Society for Testing and Materials. ASTM D143-94. Standard Test Methods for Small Clear Specimens of Timber. Pennsylvania; 2000.
  17. International Organization for Standardization. ISO 13061-17:2017. Physical and mechanical properties of wood - Test methods for small clear wood specimens - Part 17: Determination of ultimate stress in compression parallel to grain. Geneva; 2017.
  18. Vinueza M. Ficha Técnica No. 10. Eucalipto. Ecuador Forestal. Quito; 2012. (In Spanish.)
  19. Cueto G. et al. Influencia del raleo sobre el módulo de elasticidad y ruptura en Eucalyptus grandis. Agrociencia Uruguay. 2013;17(1):91-97. doi: 10.2477/vol17iss1pp91-97. (In Spanish.)
  20. Kimmich D. Propiedades físicas, mecánicas, usos y aplicaciones de la madera de Ecualyptus grandis. Available from: https://www.monografias.com/trabajos66/usos-eucaliptus-grandis/usos-eucaliptus-grandis.shtml (Accessed 18th April 2020). (In Spanish.)
  21. Nocetti M., Pröller M. et al. Investigating the potential of strength grading green Eucalyptus grandis lumber using multi-sensor technology. BioResources. 2017;12(4): 9273-9286. doi: 10.15376/biores.12.4.9273-9286.
  22. Huang D., Bian Y., Huang D., Zhou A., Sheng B. An ultimate-state-based-model for inelastic analysis of intermediate slenderness PSB columns under eccentrically compressive load. Constr. Build. Mater. 2015;94:306-314. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.06.059.
  23. MechaniCalc. Column Buckling. Available from: https://mechanicalc.com/reference/column-buckling (Accessed 14th March 2020).
  24. Dornfeld W. Columns. Machine Design Lecture Notes (p. 8). Fairfield University; 2019.
  25. Mohamed H., Aziz H. An Appraisal of Euler and Johnson Buckling theories under dynamic compression buckling loading. Iraqi J. Mech. Mater. 2007;9(2):173-181.
  26. Wang X., Zhou A., Zhao L., Chui Y.H. Mechanical properties of wood columns with rectangular hollow cross section. Constr. Build. Mater. 2019;214:133-142. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.04.119.
  27. Li X., Ashraf M. et al. Experimental and numerical study on bending properties of heterogeneous lamella layups in cross laminated timber using Australian Radiata Pine. Constr. Build. Mater. 2020;247:118525. DOI: 10.1016/ j.conbuildmat.2020.118525.
  28. Burdzik W. Grade verification of sa pine - bending, modulus of rupture, modulus of elasticity, tension and compression. South. African For. J. 2004;202(1):21-27. doi: 10.1080/20702620.2004.10431786.
  29. Roth B.E., Li X., Huber D.A., Peter G.F. Effects of management intensity, genetics and planting density on wood stiffness in a plantation of juvenile loblolly pine in the southeastern USA. For. Ecol. Manage. 2007;246(2-3): 155-162. doi: 10.1016/j.foreco.2007.03.028.
  30. Wessels C.B., Dowse G.P., Smit H.C. The flexural properties of young Pinus elliottii × Pinus caribaea var. hondurensis timber from the Southern Cape and their prediction from acoustic measurements. South. For. 2011; 73(3-4): 137-147. doi: 10.2989/20702620.2011.640427.
  31. Sharma B., Gatóo A., Bock M., Ramage M. Engineered bamboo for structural applications. Constr. Build. Mater. 2015;81:66-73. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.01.077.
  32. Sun X., He M., Li Z. Novel engineered wood and bamboo composites for structural applications: State-of-art of manufacturing technology and mechanical performance evaluation. Constr. Build. Mater. 2020;249(1239):118751. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.118751.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».