Przedmiotem pracy są zespolone belki drewniano-szklane o przekroju dwuteowym, w których pasy wykonano z drewna litego, a środnik ze szkła typu float laminowanego na podwójnej warstwie folii PVB. Połączenie między środnikiem a pasami wykonano przy pomocy kleju poliuretanowego. Przeprowadzone badania polegały na weryfikacji wpływu obciążenia wielokrotnie zmiennego na nośność zmęczeniową oraz doraźną zespolonych belek drewniano-szklanych. Belki badano w próbie czteropunktowego zginania quasi statycznego (elementy referencyjne) oraz pod obciążeniem wielokrotnie zmiennym. Dodatkowo, przeprowadzone badania poszczególnych materiałów pozwoliły na dokładne określenie ich właściwości fizycznych, co następnie zostało wykorzystane przy budowie modeli numerycznych i analitycznych belki.
Model numeryczny belki został zbudowany w pakiecie ABAQUS i dokładnie odwzorowywał belki użyte w trakcie badań, zarówno pod kątem geometrii jak i schematu statycznego. Główny nacisk w analizie modeli numerycznych belek położono na zarysowanie szkła oraz wyczerpanie nośności kleju. Do analizy zarysowania wykorzystano model rys dyskretnych w Rozszerzonej Metodzie Elementów Skończonych (XFEM), jednak przybliżono czytelnikowi również inne sposoby modelowania problemu zarysowania materiałów kruchych. W pracy zaproponowano również alternatywę dla dotychczasowych metod analitycznych projektowania zespolonych belek dwuteowych, w których brak jest pełnego zespolenia między elementami składowymi.
The subject of presented thesis are composite timber-glass I-beams of timber flanges and glass web. Glass web were built with float glass laminated on double PVB layer. The joint between the web and flanges was made by polyurethane adhesive. All carried researches were focused on the influence of multi-variable load on the fatigue capacity verification and the instantaneous capacity of composite timber-glass I-beams as well. Beams were tested in four-point quasi-static bending test (reference elements) and under multi-variable loading. Additionally, carried out investigation of each material allowed to determine precisely their physical properties. That was then used during preparation of numerical and analytical models of the beam.
The numerical model of the beam was built in the ABAQUS software and it was directly reproduction of the investigated beams, both geometric and static. The main focus during beam model analysis was on the cracking of the glass and the failure of the adhesive. Discrete cracks model was used for crack analysis in the Extended Finite Element Method (XFEM). The reader was also introduced to other ways of modelling cracks in fragile materials. At the end of the thesis, an alternative for previous analytical methods of designing composite I-beams, in which the joint between elements are made with elastic adhesive – the section is not fully composite.
