Ageing effect of structural timber – an experimental study on Japanese wood construction
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2024-08-19
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Building Technology (CIV)
Language
en
Pages
84+68
Series
Abstract
The thesis focused on ageing effect, and Western hemlock (Tsuga heterophylla) of approximately 50-60 years old from 5 different beams of one building and Japanese cedar (Cryptomeria japonica) of about 150 years old from one beam and one post of a traditional Japanese house. These samples, received from demolished buildings, were prepared into small clear specimens, enabling the comparison of the results at different points of the cross-section of the structure. The specimens were tested for compression and tension. The strength properties were also compared to other characteristics of the specimens. In compression tests, each sample had its typical load-displacement curve shape. The results of the hemlock samples were close to each other, but the cedar post was clearly stronger than the cedar beam. The results were more scattered in tension tests than in compression tests, but the cedar post was also stronger in tension than the beam. The densities of hemlock specimens were close to the reference density. The density of the cedar beam was slightly above the reference density, but the density of the cedar post was significantly (more than 40%) over the reference density. The correlation between density and both compression and tension strength was high. The annual ring width correlated moderately with the strength, but the effect of the annual ring angle was negligible. Pith distance did not affect the strength, except for the hemlock tension specimens, which might have been affected by a third variable. Cross-sectional surface distance did not affect the strength results suggesting that it is not relevant to the ageing effect of timber. The samples had a thin, darker layer removed during specimen preparation. Under that layer, the wood looked intact, and the colour did not change depending on the surface distance. The correlation between the colour and the strength values was low. Failure modes were recorded, and both wood species had their typical modes.Diplomityössä tutkittiin puurakenteiden vanhenemista. Näytteet olivat noin 50–60 vuotta vanhaa lännenhemlokkia (Tsuga heterophylla), jotka olivat kerätty yhden rakennuksen viidestä eri pilarista, ja noin 150 vuotta vanhaa japaninsetriä (Cryptomeria japonica) yhden rakennuksen pilarista ja palkista. Näytteet saatiin puretuista rakennuksista ja niistä valmistettiin pienet koekappaleet, jotta tuloksia oli mahdollista verrata rakenteen poikkileikkauksen eri kohdissa. Näytteet testattiin puristus- ja jännityskokeessa. Lujuusominaisuuksia verrattiin myös näytteiden muihin ominaisuuksiin. Puristuskokeissa jokaisella näytteellä oli tyypillinen kuormitus-siirtymäkäyrän muoto. Hemlokkinäytteiden tulokset olivat lähellä toisiaan, mutta setripylväs oli selvästi lujempi kuin setripalkki. Tulokset olivat hajaantuneempia vetokokeissa kuin puristuskokeissa, mutta setripylväs oli myös vedossa lujempi kuin palkki. Hemlokkinäytteiden tiheydet olivat lähellä vertailulukua. Setripalkin tiheys oli hieman vertailutiheyden yläpuolella, mutta setripuun tiheys oli huomattavasti (yli 40 %) vertailutiheyttä korkeampi. Tiheyden ja sekä puristus- että vetolujuuden välinen korrelaatio oli korkea. Vuosirenkaan leveys korreloi kohtalaisesti lujuuden kanssa, mutta vuosirenkaan kulman vaikutus oli mitätön. Näytteiden etäisyydellä puun ytimestä ei ollut vaikutusta lujuuteen, lukuun ottamatta hemlokin vetonäytteitä, mutta kolmas muuttuja saattoi vaikuttaa tuloksiin. Näytteiden etäisyys rakenteen pinnasta ei vaikuttanut lujuustuloksiin, mikä viittaa siihen, että sillä ei ole merkitystä puun ikääntymisen kannalta. Näytteissä oli ohut tumma pintakerros, joka poistettiin, kun koekappaleet valmistettiin. Kerroksen alla puu näytti ehjältä, eikä väri muuttunut pintaetäisyyden mukaan. Värin ja lujuusarvojen välinen korrelaatio oli alhainen. Murtumistavat kirjattiin, ja molemmilla puulajeilla oli niille tyypilliset tavat murtua.Description
Supervisor
Fink, GerhardThesis advisor
Takano, AtsushiKeywords
salvaged timber, ageing effect, Western hemlock, Japanese cedar, tensile strength, compressive strength