<p>Med ekonomiskt stöd från Stiftelsen för kunskaps- och kompetensutveckling skall ett lövträprojekt bedrivas under två års tid vid Institutionen för teknik och design på Växjö Universitet. Detta examensarbete ingår som en del av lövträprojektet, där böjhållfasthetsvärden och elasticitetsmoduler för asp tagits fram.</p><p>Virket har hållfasthetssorterats visuellt dels efter nordiska T-virkesstandarden INSTA 142, men även efter den brittiska standarden BS 4978-1996. Dessutom har en maskinell hållfasthetssortering av provkropparna genomförts i en böjprovningsmaskin av fabrikatet Cook-Bolinder. För vidare analyser av provkropparna har de körts i en WoodEye skanner som är en maskinell sorterings- och bildinläsningsapparat för sågat och hyvlat virke.</p><p>För att bestämma aspens elasticitetsmoduler och böjhållfasthet användes en böjprovningsmaskin av fabrikatet Alwetron. Global och lokal elasticitetsmodul har beräknats utifrån uppmätt nedböjning enligt den Europeiska standarden prEN 408:2003, därefter belastades provkroppen till brott för att få fram böjhållfastheten. Provkropparna har fotograferats innan påförd last, vid begynnande brott och slutligen efter brott. För möjlighet till ytterligare studier av de 150 provkroppar har en databas skapats med samtliga registrerade värden och foton.</p> / <p>With financially supports from the trust fond of the Knowledge Foundation a hardwood project will take part during two years at the School of Technology and Design at Växjö University. This report is one part in this project, were the bending strength and modulus of elasticity were evaluated for aspen.</p><p>The specimens were strength classified visually by using the Nordic standard INSTA 142 and by using the British standard BS 4978-1996. A classification was carried out by a bending strength grading machine named Cook-Bolinder. For further analysis the specimens were finally documented with a WoodEye scanner, which is a scanner that inspects and optimises sawn and planed timber.</p><p>An Alwetron, a bending strength grading machine, was used to determine modulus of elasticity and bending strength for aspen. Global and local modulus was calculated from the deflection according to the European standard prEN 408:2003. After that the specimens were loaded by tension to their ultimate strength so it was possible to evaluate the bending strength. Photos were taken of the specimens before, during and after loading. For further studies of the 150 specimens all values and pictures were saved.</p>

Med ekonomiskt stöd från Stiftelsen för kunskaps- och kompetensutveckling skall ett lövträprojekt bedrivas under två års tid vid Institutionen för teknik och design på Växjö Universitet. Detta examensarbete ingår som en del av lövträprojektet, där böjhållfasthetsvärden och elasticitetsmoduler för asp tagits fram. Virket har hållfasthetssorterats visuellt dels efter nordiska T-virkesstandarden INSTA 142, men även efter den brittiska standarden BS 4978-1996. Dessutom har en maskinell hållfasthetssortering av provkropparna genomförts i en böjprovningsmaskin av fabrikatet Cook-Bolinder. För vidare analyser av provkropparna har de körts i en WoodEye skanner som är en maskinell sorterings- och bildinläsningsapparat för sågat och hyvlat virke. För att bestämma aspens elasticitetsmoduler och böjhållfasthet användes en böjprovningsmaskin av fabrikatet Alwetron. Global och lokal elasticitetsmodul har beräknats utifrån uppmätt nedböjning enligt den Europeiska standarden prEN 408:2003, därefter belastades provkroppen till brott för att få fram böjhållfastheten. Provkropparna har fotograferats innan påförd last, vid begynnande brott och slutligen efter brott. För möjlighet till ytterligare studier av de 150 provkroppar har en databas skapats med samtliga registrerade värden och foton. / With financially supports from the trust fond of the Knowledge Foundation a hardwood project will take part during two years at the School of Technology and Design at Växjö University. This report is one part in this project, were the bending strength and modulus of elasticity were evaluated for aspen. The specimens were strength classified visually by using the Nordic standard INSTA 142 and by using the British standard BS 4978-1996. A classification was carried out by a bending strength grading machine named Cook-Bolinder. For further analysis the specimens were finally documented with a WoodEye scanner, which is a scanner that inspects and optimises sawn and planed timber. An Alwetron, a bending strength grading machine, was used to determine modulus of elasticity and bending strength for aspen. Global and local modulus was calculated from the deflection according to the European standard prEN 408:2003. After that the specimens were loaded by tension to their ultimate strength so it was possible to evaluate the bending strength. Photos were taken of the specimens before, during and after loading. For further studies of the 150 specimens all values and pictures were saved.

Byggsektorn står idag för en stor del av världens klimatpåverkan. Stommen i en byggnad tillräknas cirka  45%  av en byggnads klimatpåverkan och med en KL-trästomme är det möjligt att minska utsläppen av koldioxid. Trä är en begränsad resurs och för att bättre utnyttja materialet krävs att möjligheten att sortera virke i olika hålfasthetsklasser utnyttjas bättre. Idag sorteras majoriteten av svenskt virke till hållfasthetsklass C24 men med en effektiv sortering är det möjligt att erhålla cirka 30% i hållfasthetsklass C40 och resterande C24 från samma virke. KL-trä består av ett flertal trälamellskikt orienterade 90 grader mot det intilliggande skiktet. Med en optimerad sammansättning av KL-trälameller med C40 i de mest belastade skikten är det möjligt att minska mängden använt material. Enligt forskning finns en besparingspotential på ca  5% av materialet. Syftet med arbetet är att belysa de vanligaste dimensionerande faktorerna samt att visa trätillverkare och konstruktörer den existerande besparingspotentialen från en effektivare virkessortering. Med utgångspunkt i projektet Kilströmskaj i Karlskrona har detta arbete undersökt ifall KL-träelement bestående av virkesklasserna C40/C24 kan leda till framtida materialbesparingar. De studerade KL-träelementen är de mest och minst belastade väggarna och bjälklagen. Väggelementen och takbjälklaget består av 5-skiktsskivor medan mellanbjälklagen är uppbyggda av 7-skikt. Samtliga element i Kilströmskaj består av virke i hållfasthetsklassen C24. Resultaten indikerar att med C40 i ytterskikten finns det potential att reducera elementtjocklen med bibehållen styvhet och hållfasthet lik elementen bestående enbart av C24. Resultaten visar även att vilket dimensionerande fall som används har en avgörande roll för uppbyggnaden av elementen. De dimensionerande faktorerna för projektet har varit deformation och vibration för bjälklag och brand för väggar. För mellanbjälklag är det möjligt att reducera mängden material mellan 9 - 41% beroende på elementets spännvidd och överbyggnad. För väggar med två lager brandgips är det möjligt att reducera mängden använt material med  14- 17 %.  Dimensioneras väggelementet i brottgränstillståndet finns en teoretisk besparingspotential på   ifall det går att säkerställa att brand inte påverkar elementet. / In this study it was investigated whether cross laminated timber (CLT) can be used more efficiently than today by optimized grading of wood into two strength classes and placing the lamina with better mechanical properties in the most loaded parts of the CLT-elements. The purpose of this work was to determine the design factors for the CLT structure of an apartment building and be able to contribute to increased knowledge of efficient material utilization. The study links to an existing project Kilströmskaj, which is a seven-story building with a load-bearing frame of CLT and investigated the alternative use of timber graded into two different strength classes. The study showed that for floors, the design factors are natural frequency and deformation. Decisive for the mechanical properties of the floor elements is the stiffness of the outer layers. The result for elements with two classes of strength graded sawn timber showed a potential for savings between  9 - 41%. For walls, it turned out that fire was the critical design factor. As fire was the designing factor and the elements were only protected with a single layer of gypsum, there was no potential material savings in using different grades of wood in different layers. For walls with double layers of gypsum, however, there would be a potential for material savings of between 14 - 17 % . If fire is not the designing factor, there is a possible material saving of  28 %.

Most strength grading machines on the European market use an averagemodulus of elasticity (MOE), estimated on a relatively large distance along awood member, as the indicating property (IP) to bending strength. Theaccuracy of such grading machines in terms of coefficient of determination israther low at R2 ≈ 0.5. This research is motivated by a desire to increase theaccuracy of the strength grading in the industry today. The aim of the presentstudy is to contribute knowledge of local variation in bending stiffness/MOEwith high resolution and thus locate weak sections due to stiffness reducingfeatures (the most important is knots) for structural timber.The present study introduces three methods that involve structural dynamics,classical beam theory and optical measurement to assess local wood stiffness.Specifically: The dynamic method, in which a wood member is treated as an ordinaryphysical structure and the local stiffness is studied by exploring itsdynamic properties. In Method II, a bending MOE profile is established based on local fibre angle information. The local fibre orientation is detected through highresolution laser scanning based on the tracheid effect.  For Method III, a bending MOE profile is established using surfacestrain information under four-point bending. A high resolution strainfield is obtained using the digital image correlation (DIC) technique. From the present study, the two latter methods are more favourable inevaluating the local stiffness within a piece of structural timber. Moreover, thestudy reveals that the established bending MOE profiles using the two lattermethods, i.e. based on information of the local fibre angle and surface strain,agree reasonably well. However, for some patterns of knot clusters, the localbending MOE, calculated on the basis of fibre angles, is significantly higherthan the local bending MOE estimated on the basis of surface strain. / De flesta av de utrustningar för hållfasthetssortering som utnyttjas på deneuropeiska marknaden använder ett medelvärde på elasticitetsmodulen(MOE), beräknat på en relativt stor längd av en sågad planka, som indikativparameter (IP). Sådan hållfasthetssortering ger en noggrannhet i termer avförklaringsgrad på R2 ≈ 0.5, vilket är ganska lågt. Arbetet i denna studiemotiveras av en önskan att öka noggrannheten i hållfasthetssorteringen. Syftetmed denna studie är att bidra med kunskap om lokala variationer iböjstyvhet/MOE med hög upplösning och att lokalisera veka snitt (där kvistarär den viktigaste försvagande faktorn) för konstruktionsvirke.Den aktuella studien introducerar tre metoder som omfattar strukturdynamik,klassisk balkteori och optisk mätning vid bedömningen av lokal styvhet imaterialet. Specifikt:  Metod I, där den lokala böjstyvheten studerades genom de dynamiskaegenskaperna såsom egenfrekvens och modform.  Metod II, där en MOE profil beräknas på basis av information om lokalafibervinklar på ett virkesstyckes ytor. Den lokala fiberorienteringen mätsmed högupplöst laserskanning baserad på den så kallade trakeideffekten.  Metod III, där en MOE-profil fastställdes med hjälp avtöjningsinformation för en hel flatsida av en planka belastad med konstantböjmoment. Det högupplösta töjningsfältet erhölls med hjälp av teknikför Digital Image Correlation (DIC). Studien visar att de två sistnämnda metoderna är mycket lämpade för attutvärdera den lokala styvheten i ett virkesstycke. Dessutom visar studien att deMOE-profiler som togs fram med hjälp av de två sistnämnda metoderna,vilka baseras på information om lokala fibervinklar och töjningsfältet på ytan,stämde överens för större delen av virkesstycket. För visa kvistgrupper kan dock den lokala böjstyvheten högre med metoden baserad på fibervinklar.

Strength grading of structural timber is a process by which value is added to sawn products. It is to the greater part carried out using machine grading based on statistical relationships between so called indicating properties and bending strength. The most frequently applied indicating property (IP) on the European market is the stiffness in terms of average modulus of elasticity (MOE) of a timber piece, although MOE is a material property that varies within timber. A major limitation of today’s grading methods is that the described relationships are relatively poor, which means that there is a potential for more accurate techniques. The main purpose of this research has been to initiate development of more accurate and efficient machine grading methods. Strength of timber is dependent on the occurrence of knots. At the same time, knot measures applied as indicating properties until today have shown to be poor predictors of strength. However, results from this research, and from previous research, has shown that not only size and position of knots but also fibre deviations in surrounding clear wood are of great importance for local stiffness and development of fracture under loading. Thus, development of new indicating properties which take account of knots as well as properties of surrounding fibres, determined on a very local scale, was considered as a possible path towards better strength grading. In the research, results from contact-free deformation measurements were utilized for analysis of structural behaviour of timber on both local and global level. Laser scanning was used for detection of local fibre directions projected on surfaces of pieces. Scanned information, combined with measures of density and average axial dynamic MOE, was applied for calculation of the variation of local MOE in the longitudinal board direction. By integration over cross-sections along a piece, a stiffness profile in edgewise bending was determined and a new IP was defined as the lowest bending MOE along the piece. For a sample of Norway spruce planks, a coefficient of determination of 0.68 was achieved between the new IP and bending strength. For narrow side boards to be used as laminations in wet-glued glulam beams, the relationship between IP and tensile strength was as high as 0.77. Since the intended use of the narrow boards was as laminations in wet-glued beams, the possibility of grading them in a wet state was also investigated. Grading based on axial dynamic excitation and weighing gave just as good results in a wet state as when the same grading procedure was applied after drying. It was also found that the relationship between the new IP and strength was dependent on what scale the IP was determined. Optimum was reached for moving average MOE calculated over lengths corresponding with approximately half the width of investigated pieces. Implementation of the new IP will result in grading that is more accurate than what is achieved by the great majority of today’s grading machines. The new method will probably also be particularly favourable for development of engineered wood products made of narrow laminations. / Hållfasthetssortering av konstruktionsvirke innebär att värdet på sågade produkter ökar. Sorteringen genomförs oftast med maskinella metoder baserade på statistiska samband mellan s.k. indikerande egenskaper och böjhållfasthet. Den indikerande egenskap (indicating property, IP) som är vanligast på den Europeiska marknaden är styvhet uttryckt som ett medelvärde för elasticitetsmodulen (modulus of elasticity, MOE) i ett virkesstycke, trots att MOE är en materialegenskap som varierar i virket. En betydande begränsning med dagens sorteringsmetoder är att de beskrivna sambanden är förhållandevis svaga, vilket innebär att det finns en potential för metoder med högre noggrannhet. Det huvudsakliga syftet med detta doktorandprojekt har varit att initiera en utveckling mot sådana metoder. Hållfasthet hos virke är beroende av förekomst av kvistar. Samtidigt har de kvistmått som fram till idag kommit till användning visat sig vara dåliga prediktorer av hållfasthet. Resultat från såväl denna som tidigare forskning har dock visat att inte bara kvistars storlek och läge, utan också variationen i fiberriktning i omgivande träfibrer, är av stor betydelse för lokal styvhet och brottförlopp under inverkan av last. Utveckling av nya IP som tar hänsyn till såväl kvistar som omgivande träfibrers egenskaper fastställda på mycket lokal nivå bedömdes vara en möjlig väg för att uppnå bättre hållfasthetssortering. I detta doktorandprojekt användes beröringsfri deformationsmätning för analys av det strukturella beteendet hos virkesstycken på såväl lokal som global nivå. Laserskanning utnyttjades för detektering av lokala fiberriktningar projicerade på virkesstyckenas ytor. Med utgångspunkt från skannad information, virkesdensitet och medelvärde för axiell dynamisk elasticitetsmodul kunde variationen i lokal elasticitetsmodul i virkesstyckenas längdriktning bestämmas. Genom integration över tvärsektioner längs ett virkesstycke kunde en profil över hur böjstyvheten i styva riktningen varierade i virkesstyckets längdriktning beräknas. En ny IP definierades som den lägsta elasticitetsmodulen i böjning utmed virkesstyckets längd. För ett urval av granplankor erhölls en förklaringsgrad på 0.68 mellan den nya indikerande egenskapen och böjhållfasthet. För smala sidobrädor avsedda att användas som lameller i våtlimmade limträbalkar var motsvarande förklaringsgrad mellan samma IP och draghållfasthet så hög som 0.77. Eftersom sidobrädorna var avsedda att användas som lameller i våtlimmade balkar genomfördes en studie avseende möjligheten att hållfasthetssortera i vått tillstånd med hjälp av axiell dynamisk excitering och vägning. Det visade sig att sådan sortering gav lika bra resultat som då samma metod användes efter torkning. Sambandet mellan den nya indikerande egenskapen och hållfasthet visade sig också vara beroende av på vilken lokal nivå som egenskapen beräknades. Optimum uppnåddes då den bestämdes som ett glidande medelvärde beräknat över en längd motsvarande ungefär halva virkesstyckets höjd. Implementering av den nya sorteringsmetoden kommer att resultera i sortering som är noggrannare än vad som kan erhållas med det stora flertalet av de sorteringsmetoder som finns idag. Den nya indikerande egenskapen kommer sannolikt att bli särskilt gynnsam att använda för utveckling av ingenjörsmässiga träprodukter bestående av smala lameller.