The aim of this thesis was to evaluate the use of dynamic excitation as a method for stiffness and strength grading of wet side boards of narrow dimensions. The need for such an investigation has previously been identified in an ongoing research project in which the possibility to use side boards as lamellae in wet glued glulam beams is investigated.      The assessment of the dynamic excitation method was carried out by means of experimental work and measurements.. The approach was quantitative in the sense that the data was collected through experiments performed on a rather large population and that the results were analyzed using statistical methods.      To investigate the effect of moisture content on stiffness of narrow dimension, side boards, the stiffness was measured in three states: - in wet state, before splitting the boards, - in wet state, after splitting the boards, and - in dry state (splitted boards).      The conclusion, after calculations and analysis of all the results, was that the natural frequency and stiffness of wet boards could, with a high degree of reliability, be predicted by use of the dynamic excitation method. There was a strong correlation in stiffness between wet state split boards and dry state split boards, with a coefficient of determination of 0.93.

No description available.

<p> The aim of this thesis was to evaluate the use of dynamic excitation as a method for stiffness and strength grading of wet side boards of narrow dimensions. The need for such an investigation has previously been identified in an ongoing research project in which the possibility to use side boards as lamellae in wet glued glulam beams is investigated.</p><p>     The assessment of the dynamic excitation method was carried out by means of experimental work and measurements.. The approach was quantitative in the sense that the data was collected through experiments performed on a rather large population and that the results were analyzed using statistical methods.</p><p>     To investigate the effect of moisture content on stiffness of narrow dimension, side boards, the stiffness was measured in three states:</p><ul><li>- in wet state, before splitting the boards,</li><li>- in wet state, after splitting the boards, and </li><li>- in dry state (splitted boards).</li></ul><p>     The conclusion, after calculations and analysis of all the results, was that the natural frequency and stiffness of wet boards could, with a high degree of reliability, be predicted by use of the dynamic excitation method. There was a strong correlation in stiffness between wet state split boards and dry state split boards, with a coefficient of determination of 0.93.</p>

No description available.

Lic.-avh. Luleå : Luleå tekniska univ., 2005. / Härtill 3 uppsatser.

Pour le calcul de structures en bois, il convient d'appliquer les méthodes décrites dans l'Eurocode 5. L'application de ces méthodes oblige les prescripteurs à utiliser du bois classé, c'est à dire du bois dont les propriétés mécaniques sont garanties. L'attribution d'un sciage à une classe nécessite de garantir trois propriétés : la masse volumique, le module d'élasticité (MOE) et la résistance à la flexion (MOR). La détermination de la masse volumique et du MOE est relativement bien maitrisée, le verrou technologique restant concerne la prédiction du MOR. La possibilité d'améliorer cette prédiction par l'ajout de la mesure de singularités (nodosité ou pente de fil) ou de données sylvicoles dans des modèles a ainsi été étudiée. L'attribution d'un sciage à une classe mécanique est régie par des normes et la qualité de la prédiction des propriétés mécaniques n'est pas suffisante pour juger du rendement réel du classement d'un lot de sciages. C'est pourquoi les rendements de classement obtenus entre différentes technologies ont été comparés sur des essences présentant un fort potentiel de récolte en France (le douglas, l'épicéa et le chêne). La problématique de la refente de poutres en bois lamellé-collé a elle aussi été abordée. La perte de résistance engendrée par le processus de refente a ainsi été détaillée et confrontée aux recommandations normatives / The methods described in Eurocode 5 must be applied to the calculation of timber structures. The application of these methods requires prescribers to use wood whose mechanical properties are guaranteed. To assign a board to a class, three properties must be guaranteed: the density, the modulus of elasticity (MOE) and bending strength (MOR). The determination of the density and MOE is already mastered; the remaining technological obstacle concerns the prediction of MOR. The possibility to improve the prediction by measuring singularities (knot or slope of grain) or keeping the traceability of forest data has been investigated. Strength grading is governed by standards and the predictions quality of mechanical properties is not sufficient to evaluate the grading efficiency. Therefore the efficiency between different technologies has been compared on species with high harvest potential in France (Douglas fir, spruce and oak). The problems encountered when glulam beams are split have been analyzed. Particularly, the strength loss caused by the splitting process has been detailed and compared to the normative recommendations

No description available.

Machine strength grading of structural timber is a sawmill process by which considerable value is added to sawn products. The principle of such grading is that the strength of a timber member is predicted on the basis of a so called indicating property (IP) which, in general, represents an averaged value of the modulus of elasticity (MOE) measured over a board length of about one meter or more. A limitation of today’s grading methods is that the accuracy of strength predictions is often rather poor, which results in a low degree of utilization as regards structural potential of sawn timber. However, it has for many years been well known to researchers that much better strength predictions can be made by using localized MOE values, determined over a very short length, as IP. Still, the determination of such values in a sawmill production environment has been technically very difficult to achieve. In the research presented in this thesis, dot laser scanning with high resolution was utilized for detection of local fibre orientation on the surfaces of timber members. Since wood is an orthotropic material with superior structural performance in the longitudinal fibre direction, information about fibre orientation was, in combination with beam theory and measured wood material properties, used to determine the bending MOE variation along boards. By application of an IP defined as the lowest MOE found along a board, more accurate strength predictions than what is obtained by common commercial grading techniques was attained. The thesis also involves flatwise wet gluing of Norway spruce side boards into laminated beams. As side boards, being cut from the outer parts of a log, have excellent structural properties it was not surprising to find that the beams had high strength and stiffness, even when laminations of sawfalling quality were used. The possibility of grading boards in a wet state by means of axial dynamic excitation was investigated with a positive result and application of simple grading rules resulted in considerable improvement of beam bending strength. Finally, bending MOE variation determined on the basis of laser scanned fibre directions was used for identification of weak sections in laminations. Elimination of such sections by means of finger jointing showed that average lamination strength of a board sample could be improved by more than 35 percent. / Hållfasthetssortering av konstruktionsvirke är en sågverksprocess som innebär att värdet av det sågade virket ökar väsentligt. Principen för denna typ av sortering är att styrkan hos ett virkesstycke predikteras med utgångspunkt från en så kallad indikerande egenskap (IP) som oftast representeras av medelvärdet av elasticitetsmodulen (E-modulen) mätt över en sträcka av minst en meter utmed virkesstyckets längd. De sorteringsmetoder som används idag ger ofta prediktioner med relativt låg noggrannhet, vilket innebär att endast en begränsad del av det sågade virkets konstruktiva potential kan utnyttjas. Det är dock väl känt att avsevärt bättre prediktioner kan erhållas genom att använda en lokal E-modul, uppmätt över en mycket kort sträcka, som IP. I dagsläget saknas dock teknik för att kunna bestämma ett sådant lokalt värde vid produktionshastighet i ett sågverk. I den forskning som presenteras i denna avhandling har punktlaserskanning med hög upplösning använts för att bestämma fiberriktningens variation på ytorna av virkesstycken. Eftersom trä är ett ortotropt material med högst styvhet och styrka i longitudinell fiberriktning ger skanningsresultaten värdefull information om hur dessa egenskaper varierar längs en planka. Genom att kombinera informationen om fiberriktning med uppmätta virkesegenskaper och klassisk balkteori, kan böjstyvhetens variation utmed en planka beräknas med hög upplösning och därefter omräknas till en E-modul i böjning. Med en IP definierad som det lägsta värdet på nämnda E-modul utmed en planka kan en högre noggrannhet i prediktionen av hållfasthet uppnås, jämfört med vad som kan erhållas med dagens sorteringsmetoder. Avhandlingen omfattar också limträbalkar tillverkade av sidobräder av gran limmade i rått tillstånd. Eftersom sidobräder sågas från de yttre delarna av en stock har de vanligtvis utmärkta konstruktiva egenskaper. Det var därför inte förvånande att balkarna uppvisade hög styrka och styvhet, även i de fall lamellerna var av sågfallande kvalitet. Möjligheten att med hjälp av axiell dynamisk excitering sortera sidobräder i rått tillstånd undersöktes med positivt resultat och genom att använda sorterade lameller kunde balkarnas styrka förbättras avsevärt. Den ovan beskrivna metoden att med utgångspunkt från bl.a. skannade fibervinklar bestämma styvhetens variation längs virkesstycken utnyttjades sedan för att identifiera svaga snitt i lameller av sidobräder. Genom att eliminera sådana snitt med hjälp av fingerskarvning kunde medelhållfastheten för ett stickprov sidobrädor höjas med mer än 35 %.

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.